5.2.1氮及氮的氧化物 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章 化工生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 课时1 氮及氮的氧化物 课堂导入 薯片的包装总是鼓鼓的，里边是空气吗？ 是起什么作用呢？ 氮元素的“位—构—性” 位置 结构 性质 第二周期，第ⅤA族 既不容易得到 3 个电子，也不容易失去 5 个电子。 一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质 氮元素 氮元素在自然界中的存在 1、游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中。 (78%) 氮气 氧气 (21%) 空气的成分(按体积) 2、化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中； 部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 知识点1：N2 的性质 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 密度：1.25 g/L 1、物理性质 氮气 颜色 状态 密度 气味 溶解度 收集氮气时用排水法！ 无色 气态 比空气略小 无味 难溶于水 知识点1：N2 的性质 从化学键的角度分析，氮气的化学性质为什么稳定？ 氮分子形成过程 电子式 结构式 氮分子内两个氮原子间以__________结合，断开该化学键需要_______的能量，所以氮气的化学性质很_______。 氮氮三键 较多 稳定 氮气在空气中的体积分数为78%。通常情况下很难与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。但是在雷雨天过后庄稼的长势总是很好，这是为什么呢？ 知识点1：N2 的性质 2、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、氧气、氢气等物质发生化合反应。 N2 + 3Mg === Mg3N2 点燃 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 N2 + O2 =========2NO 高温或放电 （工业合成氨气） 离子化合物 氧化性 氧化性 还原性 -3 0 +2 0 -3 0 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。 (1)含义：将大气中_________的氮转化为____________的过程叫做氮的固定。 游离态 含氮化合物 知识点2：氮的固定 (2)分类： 注意：氮的固定是化学变化 氮的固定 自然固氮 高能固氮 生物固氮(如豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨) 人工固氮 合成氨 仿生固氮 （N2 + 3H2 2NH3） 高温、高压 催化剂 （N2 + O2 =========2NO） 高温或放电 【思考】NH3→NO 能称为氮的固定吗？ 如雷雨天气N2转化为NO。硝酸工厂用NH3氧化制取NO 知识点2：氮的固定 N2 HNO3 NH3 NO NO2 NH3 HNO3 游离态 化合态 氮的固定 氨基酸 植物蛋白 动物蛋白 人工固氮（合成氨） 自然固氮 高能固氮 生物固氮 知识点3：氮的应用 1、化学性质不活泼N2—保护气 灯泡中充 N2 延长使用寿命 食品包装中 充 N2 以防腐 2、液氮NH3 — 制造低温 作冷冻治疗 制冷剂 保鲜食品 3、制化肥和化工原料 氮肥、氨、硝酸 灯泡中充氮气以延长使用寿命.氮气在低温加压时可以液化形成液氮，液氮汽化 N的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物 上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是 ，对应的酸分别是HNO2(亚硝酸)和HNO3。 N2O5和N2O3 氧化物   NO N2O3     N2O5 对应氮的化合价 ＋1 ＋2   ＋4 ＋4 ＋5 N2O NO2 N2O4 ＋3 N2O俗称笑气，具有麻醉作用 思考：NO和NO2 具有哪些性质？ N的氧化物 2NO2 N2O4 知识点1：NO和NO2物理性质 颜色 状态 密度 气味 溶解度 毒性 收集 NO NO2 无色 气体 大 无味 刺激性 气味 不溶于水 有毒 红棕色 气体 大 易溶于水 有毒 排水法 向上排空气法 一氧化氮 二氧化氮 都是不成盐 氧化物 怎么证明呢？ 原因：NO密度与空气接近，且与空气中O2反应。 知识点2：NO和NO2化学性质 化学性质【实验5-5】 实验 装置 实验 操作 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 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器 现象 _______________ _____________________, 振荡后________________ 无明显现象 无色气体变红棕色 红棕色变为无色 知识点2：NO和NO2化学性质 （1）实验现象分析： 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （2）结论：在一定条件下，NO 与 NO2 可以相互转化。 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 +4 +5 +2 氧化剂 还原剂 1、工业制取硝酸 2、除NO气体中混有的少量NO2气体杂质 应用 知识点2：NO和NO2化学性质 思考与讨论 1、如果将注射器中的 NO 充分转化，可以采取什么措施 ? 可以用注射器不断吸入空气，使注射器里的气体充分与水反应 2、上述实验对工业生产硝酸有什么启示 ? 在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程，要不断补充空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸 3、NO和NO2是酸性氧化物吗？ NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物； NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。 2、下列对NO、NO2的描述，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直接化合得到 C、 NO、NO2在一定条件下可相互转化，且两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 习题 1、下列气体不能用排空气法收集的是(　　) A、SO2 B、NO C、NO2 D、CO2 B B 在这个过程中要通入多少的O2， NO才能完全转变成HNO3呢？ 工业生产硝酸，将尾气(NO)吸收通入足量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，保护环境。 知识点3：NOx 溶于水的相关计算 知识点3：NOx 溶于水的相关计算 NO2和O2的混合气体溶于水 NO2和O2以 的比例通入水中，试管全充满 4 ：1 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO ① 2NO＋O2＝2NO2 ② ①×2＋②： 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3 注意：故若有气体剩余只能是 NO 或 O2 ，不可能是NO2。 当体积比V(NO) ：V(O2) ˂4:1 =4:1 >4:1 O2 过量，剩余O2 恰好完全反应 NO过量，剩余NO 红棕色气体逐渐消失，试管内液面上升至充满整个试管 当体积比V(NO) ：V(O2) 知识点3：NOx 溶于水的相关计算 NO 和O2的混合气体溶于水 NO 和O2以 的比例通入水中，试管全充满 4 ：3 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO ① 2NO＋O2＝2NO2 ② ①×3＋②×2： 4NO2＋3O2＋2H2O＝4HNO3 ˂4:3 =4:3 >4:3 O2 过量，剩余O2 恰好完全反应 NO过量，剩余NO 现象：先出现红棕色气体，红棕色气体逐渐消失，试管内液面上升至充满整个试管。 1、将充有1.2 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中， 再通入0.6 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。 则原混合气体中NO与NO2体积比为(　 　 ) A、1∶2 B、1∶1 C、3： 7 D、无法确定 习题 2、一定条件下，将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的六分之一，则原混合气体中NO2与O2的体积比可能为(　　 ) A、2∶1 B、1∶2 C、4∶1 D、1∶4 B A 习题 3、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可能为 (　　) A、1 mL B、2.4 mL C、3 mL D、4 mL 【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3， ②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。剩余气体为NO或O2。 若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝4/5×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO2，则V(O2)＝1/5×(12－6)mL＝1.2 mL D 4、如图所示的试管中装有12 mLNO，然后间歇缓慢地通入8 mLO2(同温、同压下)。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试管内气体是氧气，⑥试管内气体是一氧化氮。 其中正确的是(　 　) A、②④⑥ B、①③ C、②④⑤ D、②③⑤ 习题 A NO ：O2 = 4 ：3 根据4NO＋3O2＋2H2O = 4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为4/3 mL，试管内液面上升。 NO2、NO污染的处理 知识扩展1 1、碱液吸收法：用NaOH溶液吸收 ① 2NO2＋2NaOH==NaNO2＋NaNO3＋H2O ② NO＋NO2＋2NaOH==2NaNO2＋H2O 2、催化转化法（加还原剂法） 2NOx + 2XCO ==== N2+ 2XCO2 催化剂 汽车尾气处理： NO2、NO均是污染性气体，如何尾气处理？ 知识扩展2 【思考】有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗 ? N2 NO NO2 HNO3 硝酸盐 O2 放电 O2 H2O 矿物质 N2＋O2 === 2NO（无色） 放电 2NO＋O2 = 2NO2（红棕色） 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO 硝酸型酸雨的形成 土壤 N肥 雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，每一步转化分别是什么？ 总结 $$