第五章 第二节 第1课时 氮气和氮的氧化物-2024-2025学年高一化学同步课件（人教版2019必修第二册）

氮气和氮的氧化物 【第五章 化工生产中的重要非金属元素 】 人教版高中化学必修第二册 高中化学 新课导入 为什么商家要用液氮瞬间冷冻冰淇淋，这与氮气的什么性质有关呢？ 液氮冰淇淋 高中化学 硫原子的结构与性质 元素周期表中的位置 氮原子的结构 氮元素位于元素周期表中：第二周期ⅤA族 氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子 +7 2 5 N 氮原子很难形成离子键，一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质 高中化学 氮气 稳定性 两个氮原子间以共价三键结合，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，通常难以与其它物质反应。 电子式： 结构式： 注意：氮元素是一种活泼的非金属，氮气的稳定性与它无关。 高中化学 氮气 氮气 物理性质 氮气的物理性质 颜色、状态 气味 溶解性 密度 难溶于水 密度比空气略小 无味 收集氮气用排水法 无色气体 高中化学 氮气 物理性质 氮气 熔点：-210℃ 沸点：-196℃ 高中化学 氮气 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N≡N断裂，氮气能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应，氮气分子中氮元素化合价为0，是氮元素的中间价态，在一定条件下能表现出氧化性或还原性。 还原性 N2＋3Mg Mg3N2 点燃 N2＋3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 氧化性 N2＋O2 2NO 放电或高温 高中化学 氮气 氮的固定 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定 雷电固氮 (如雷雨天气N2转化为NO) 生物固氮 (如豆科植物的根瘤菌固氮) 自然固氮 合成氨 (工业上合成氨) 仿生固氮 (某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 人工固氮 高中化学 氮气 氮的固定 高中化学 氮气 用途 灯泡中充氮气以延长使用寿命 食品包装中充氮气以防腐 冷刀做手术用液氮降温 高中化学 氮的氧化物 写出氮元素可能存在的氧化物，指出其中的酸性氧化物并写出对应的酸。 氧化物             氮元素 化合价 +1 +2 +3 +4 +4 +5 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 HNO2 （亚硝酸） HNO3 氮氧化物(NOx)是引起光化学烟雾的元凶。 高中化学 氮的氧化物 一氧化氮 NO的物理性质 颜色、状态 气味 溶解性 密度 不溶于水 密度比空气略小 无味 无色气体 收集一氧化氮用排水法 NO有毒（易结合血红蛋白使人中毒） 高中化学 氮的氧化物 二氧化氮 NO2的物理性质 颜色、状态 气味 溶解性 密度 易溶于水 密度比空气大 有刺激性气味 红棕色气体 收集二氧化氮用向上排空气法 NO2有毒（刺激呼吸道，感觉咽喉有异物） 高中化学 氮的氧化物 一氧化氮和二氧化氮 ⑴一氧化氮的化学性质 一氧化氮具有还原性，常温下，很容易与空气中的O2化合，生成二氧化氮。 2NO＋O2＝2NO2 一氧化氮具有氧化性，与CO反应，生成氮气。 2NO＋2CO 2CO2＋2N2 催化剂 高中化学 氮的氧化物 一氧化氮和二氧化氮 ⑴二氧化氮的化学性质 二氧化氮与水反应，工业上利用这一原理生产硝酸。 ＋4 ＋5 ＋2 2 失去 e－ × 得到 2e－ 1 × 高中化学 氮的氧化物 一氧化氮和二氧化氮 【实验5-5 】二氧化氮溶于水 如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5mL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。 高中化学 氮的氧化物 一氧化氮和二氧化氮 高中化学 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，观察颜色 ，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象_______________ 氮的氧化物 一氧化氮和二氧化氮 实验现象 无色 无明显现象 实验结论 NO难溶于水 高中化学 氮的氧化物 一氧化氮和二氧化氮 实验现象 实验结论 在一定条件下， NO2和NO可以 相互转化。 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，现象： ；振荡注射器，现象： 。 无色气体变为红棕色 气体的红棕色消失 高中化学 氮的氧化物 思考与讨论 实验5-5中发生了哪些化学反应？如果要将注射器中的NO充分转化，可以来取什么措施？ 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分与水反应 NO H2O NO2 O2 HNO3+NO 循环 高中化学 上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ 氮的氧化物 思考与讨论 硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充一些空气，使生成的NO被氧化成NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO，经过多次氧化和吸收，NO可以完全转化为HNO3,减少环境污染。 硝酸工厂 高中化学 氮的氧化物 氮氧化物溶于水的计算 【思考】若将充满NO2的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象？若同时向倒置试管中不断地缓慢通入O2，最终现象是什么？ 试管中的红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管中，最终试管里剩余气体占1/3。 若同时向倒置试管中通入O2，则水槽中的液体最终充满整个试管。 高中化学 氮的氧化物 氮氧化物溶于水的计算 ①NO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 高中化学 氮的氧化物 氮氧化物溶于水的计算 ①NO2与O2同时通入水中 3NO2+H2O===2HNO3+NO ① 2NO+O2===2NO2 ② ①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 高中化学 学以致用 俗话说：“雷雨发庄稼”，分析“雷雨发庄稼”中所涉及的化学原理 硝酸在土壤中能形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收 N2 + O2 2NO 放电或高温 2NO + O2 2NO2 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO 高中化学 课堂小结 氮气和 氮的氧化物 氮气 氮的氧化物 NO NO2 物理性质 化学性质 用途 氮氧化物溶于水的计算 高中化学 随堂练习 1.下列有关氮气的叙述中，错误的是（　　） A．镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁 B．在雷雨天，空气中的 N2和 O2可反应生成 NO C．氮气既可作氧化剂又可作还原剂 D．1 mol N2可与 3 mol H2完全反应生成 2 mol NH3 A 高中化学 随堂练习 2.下列对NO、NO2述，不正确的是（ ） A.NO2是红棕色气体，易溶于水，不是酸性氧化物 B.NO可以用排水法收集，但不能由N2和O2直接化合而得到 C.NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 D.NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一 B 高中化学 3.在反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO中，被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比是（ ） A.1：3 B.2：3 C.1：2 D.2：1 D 随堂练习 4. 在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　) ①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL A．①② B．②③ C．③④ D．①④ D 高中化学 Lavf59.34.101 $$