5.2.1 氮气和氮的氧化物-2024-2025学年高一化学教学优选课件（人教版2019必修第二册）

第一章 化学反应的热效应 第五章 化工生产中的主要非金属元素 第二节 氮及其化合物 本节重点 氮气的稳定性和氮的固定 一(二)氧化氮的性质 第1课时 氮气和氮的氧化物 一整杯氮气啤酒里面，大约会产生 3000000 个氮气气泡，口感丝滑 氮气是惰性气体，化学性质很稳定，能更好的保存啤酒自身风味， 在超临界状态下，通过氮气物理发泡将颠覆性的弹力赋能于鞋中底，带来高回弹缓震功能，能量回归率达86.8%； 你知道吗? 2 神秘的“魔鬼谷” 在新疆与青海交界处有一山谷，当人畜进入后，经常狂风暴雨，电闪雷鸣，雷电能把人畜击毙，人称“魔鬼谷”。而谷内却是牧草茂盛，四季常青。你知道这是什么原因吗？ 3 氮气的物理性质 无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水 氮气 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 密度：1.25 g/L 思考 氮气在低温加压时可以液化形成液氮，液氮汽化会吸热使温度降低，你知道液氮有什么用途吗？ 液氮 制冷剂 冷冻治疗 液氮食品 主题1:氮气和氮的固定 氮气的分子结构 位于元素周期表的第二周期，VA族 氮原子的位置： 结构示意图： +7 2 5 【总结】 氮分子内两个氮原子间以氮氮三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定， 在我们空气中含量最多的就是氮气， 为何大多数农作物不能直接利用吸收氮气而需要施氮肥？ 氮气78% 主题1:氮气和氮的固定 氮气 氧气 其他成分 0.78 0.21 0.01 氮气的化学性质 稳定性 常温下，N2的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应反应 焊接保护气 食品保护气 充氮灯泡 主题1:氮气和氮的固定 氮气的化学性质 在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使氮氮三键断裂，氮气能够与镁、氢气等物质发生化合反应。 还原性 ①与O2反应： N2+O2=== 2NO 放电 (或高温) 氧化性 ②与H2反应： N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 ③与Mg反应： N2+3Mg === Mg3N2 点燃 离子化合物，遇水强烈水解 主题1:氮气和氮的固定 氮的固定 游离态 在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中 化合态 少部分存在于生物的蛋白质中、以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。 空气中的氮气 土壤海洋中硝酸盐和铵盐 动植物蛋白质 的固定 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。 主题1:氮气和氮的固定 氮的固定 自然界中的循环 主题1:氮气和氮的固定 课堂检测 1.下列关于氮气性质的说法中正确的是 A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂 C．合成氨反应中，N2发生氧化反应 D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合 D 课堂检测 2.N2是空气的重要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。其主要依据是 A．液态氮的沸点为-195.8 ℃，远低于常温 B．N2在空气中燃烧放热 C．N2与H2反应放热 D．N2在空气中约占78%(体积分数) A 课堂检测 3.下列反应中，不属于氮的固定的是 A．N2和H2在一定条件下合成NH3 B．豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮 C．雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO D．由NH3制碳酸氢铵和尿素 D 氮的氧化物很多 笑气 氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 化合价 +1 +2 +3 +4 +4 +5 思考：以上氮氧化物都属于酸性氧化物吗？ 氮氧化物中属于酸性氧化物的只有N2O3、N2O5；N2O、NO、NO2、N2O4都是不成盐氧化物，不是酸性氧化物。 一氧化氮的性质 NO NO是无色、无味的有毒气体，难溶于水，常温下能与氧气反应 2NO + O2 2NO2 (红棕色） 实验室如何收集、检验NO？ 【思考】 收集：排水法 检验：无色气体变为红棕色 NO中毒原理：与CO相似，是通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合，使其失去携带O2的能力，导致中毒。 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 计算机模拟的NO分子的图像 明星分子：NO 硝化甘油 — 百年历史的古老炸药和心脏病内服药 患有动脉硬化的病人，因血块堵住了动脉的血管，血肌供氧量的减少，引起胸部的疼痛，有时甚至导致心肌梗塞。服用硝化甘油，就是提供了NO，扩大了心肌血管，增大了血流量。 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 二氧化氮的性质 NO2 NO2 是红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，能与水发生反应。 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （工业上利用这一原理生产硝酸） 标准状况下，22.4 L NO2是 1 mol 吗？ 不是酸性氧化物 2NO2 N2O4 (无色） 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 “魔鬼谷”之谜 据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，这里经常在风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，下起雷雨，奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛 ? 有句谚语“雷雨发庄稼”， 你明白其中的化学道理吗 ? 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 17 一氧化氮和二氧化氮的相互转化 【实验5-5】在一支50 mL 的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL 水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10 mL 空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 实验5-5发生了哪些化学反应？如果将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO 【思考与讨论】 + O2 2NO + O2 = 2NO2 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 一氧化氮和二氧化氮的相互转化 现象一：无色气体变红棕色 NO → NO2 现象二：红棕色变为无色 NO2 → NO 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 NO NO2 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 难溶于水 易溶于水 与O2或与H2O反应 2NO＋O2=2NO2 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO 收集方法 排水法 向上排空气法 与人体、 环境的关系 ①与血红蛋白结合，使人中毒；②形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 小结 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 ① NO与O2同时通入水中 2NO+O2===2NO2 ① 3NO2+H2O===2HNO3+NO ② ①×3+②×2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 氮的氧化物溶于水的计算 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 ② NO2和O2混合气体溶于水的计算 3NO2+H2O===2HNO3+NO ① 2NO+O2===2NO2 ② ①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 氮的氧化物溶于水的计算 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 例1.向盛有15mLNO2气体，倒立于水槽的试管A中通入O2，充分反应后，试管中还剩余气体3mL，则通入的O2体积可能是多少？ 气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 剩余气体3mL ①NO2过量→3mLNO 3NO2＋H2O==2HNO3＋NO 3 1 9mL 3mL 4NO2＋O2＋2H2O==4HNO3 1 6mL 1.5mL ②3mLO2 4NO2＋O2＋2H2O==4HNO3 1 15mL 3.75mL 氮的氧化物溶于水的计算 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 例2.向盛有15mLNO气体，倒立于水槽的试管A中通入O2，充分反应后，试管中还剩余气体3mL，则通入的O2体积可能是多少？ 气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 剩余气体3mL ①3mLNO 4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3 3 12mL 9mL ②3mLO2 4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3 3 15mL 11.25mL 氮的氧化物溶于水的计算 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 注意： 解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2+H2O===2HNO3+NO，2NO+O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。 氮的氧化物溶于水的计算 主题2:一氧化氮气和二氧化氮 课堂检测 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同,但它们都是有毒的气体。(　) (2)实验室只能用排水法收集NO,用向上排空气法收集NO2。(　　) (3)NO具有较强的还原性,在空气中极易被氧化。(　　) (4)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中,无色气体变为红棕色。(　　) (5)打磨好的镁带在空气中燃烧可得到纯净的Mg3N2。(　　) √ √ √ √ × 课堂检测 2.下列关于氮及其化合物的说法正确的是 A．N2化学性质稳定，可用作保护气 B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 C．NO、NO2均无色气体 D．NO、NO2均能与水发生反应 A 3.下列关于NO和NO2的说法正确的是 A．NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物 B．NO2不能由N2和O2直接化合得到 C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D．NO在空气中可以长久的存在 B 课堂检测 4. 同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是(　　) A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2 D 课堂检测 5. 如图所示的试管中装有12 mL NO，然后间歇缓慢地通入8 mLO2。有关最终状态的描述： ①试管内气体呈红棕色，②试管内气体呈无色，③试管内液面不变， ④试管内液面上升，⑤试管内气体是O2，⑥试管内气体是NO 。 其中正确的是(　　) A． ①③ B． ②④⑤ C． ②④⑥ D． ②③⑤ C 课堂小结 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 30 Thank you for watching Lavf58.20.100 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$