5.2.1 氮及其化合物课件 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 贰 知识导航 本节重点 本节难点 氮的性质 壹 氮的氧化物 贰 氮气占空气体积分数的78%，液氮可做制冷剂，提供高温超导体的临界温度，冷冻、运输食品，医学上用于冷冻治疗皮肤病。常温下性质稳定，不支持燃烧，不会与大多数物质发生反应。 课堂导入 氮的存在形式 空气中的氮气 土壤海洋中硝酸盐和铵盐 动植物蛋白质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 无色 气体 无味 密度与空气接近，略小 难溶于水 氧气21% 其他成分1% 氮气78% 空气成分示意图 氮的物理性质 氮气 氧气 其他成分 0.78 0.21 0.01 N : 第二周期，第 VA族 电子式 结构式 N N 球棍模型 氮氮三键很牢固，所以氮气的化学性质很稳定，通常难以与其它物质反应。但高温、高压、催化剂或者放电等条件下，可以和某些物质发生反应。 氮的位置和结构 N2 + 3Mg Mg3N2 氧化性 氧化性 以上反应中，氮气表现什么性质？ N2 + O2 2 NO N2 + 3H2 2NH3 还原性 氮气的化学性质 化学性质不活泼——保护气 食品包装中充氮气以防腐 灯泡中充氮气以延长使用寿命 液氮——制造低温 液氮冰淇淋 利用液氮进行冷冻治疗 氮气的用途 极度冷冻的状态下，将病区细胞迅速杀死。一般用来治疗鸡眼、疣、神经性皮炎以及皮肤病等 化肥和化工原料 氮肥 工业合成氨 氮气的用途 氮的固定：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。 思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？ 分类 自然固氮 高能固氮(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) 人工固氮 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) 氮的固定 自然界中的氮循环 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 酸酐 HNO2 含氧酸 酸酐 HNO3 含氧酸 不同价态的氮的氧化物 物质 颜色 状态 气味 水溶性 收集方法 NO 气体 ___溶于水 NO2 气体 ___溶于水 无色 无味 不 排水法 NO NO2 红棕色 刺激性 易 向上排空气 不同价态的氮的氧化物 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 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 现象二：红棕色变为无色 (工业制取硝酸) 【演示实验5-5】 氮的氧化物的化学性质 讨论：“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 ? + O2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 2NO + O2 = 2NO2 氮的氧化物的化学性质 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 氮的氧化物的化学性质 【思考】有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗 ? 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？ 【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 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？ NO2具有较强的氧化性，可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 常温下易转化为 N2O4 红棕色 无色 2NO2 N2O4 氮的氧化物的化学性质 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 NO和NO2性质比较 ①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是 n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx处理。 ②催化转化法 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 常见的NOx尾气处理方法 2NO＋2CO === 2CO2+N2 催化剂 讨论：若把NOx与O2的混合气体通入水中会发生什么反应？剩余气体是什么？ 关系式法 ① NO2和O2的混合气体 ② NO2和O2的混合气体 V(NO2):V(O2) < 4 : 1 O2剩余 = 4 : 1 恰好完全反应 > 4 : 1 NO剩余 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 V(NO):V(O2) < 4 : 3 O2剩余 = 4 : 3 恰好完全反应 > 4 : 3 NO剩余 氮的氧化物的化学性质 电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 原子个数比法 V(N):V(O) < 2 : 5 O2剩余 = 2 : 5 恰好完全反应 > 2 : 5 NO剩余 讨论：若把NOx与O2的混合气体通入水中会发生什么反应？剩余气体是什么？ 氮的氧化物的化学性质 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 【例题】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 【答案】D　 【例题】将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2通入水中充分吸收后，得到5 mL无色气体B，下列说法不正确的是( ) A．A气体是NO，B气体是O2 B．A气体的体积是20 mL C．V的取值范围是20 mL＜V＜60 mL D．将盛有体积比为4:1 NO2和O2的混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应后，烧瓶中所得溶液的物质的量浓度为 mol/L 【答案】D 探究课堂 【例】四支相同试管分别充满下列气体：①NO2 ②SO2和Cl2(体积比1：1) ③NO2和O2(体积比1：1) ④NH3和O2(体积比1：1)，把四支试管倒扣在水槽中，试管水面上升高度为h1、h2、h3、h4，它们的大小顺序为 A．h2＞h1＞h3＞h4 B．h2＞h1＞h4＞h3 C．h2＞h3＞h4＞h1 D．h2＞h3＞h1＞h4 A 探究课堂 【例】氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O (1) 在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为___________。 (2) 在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填化学式)。 (3) 在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。 23∶15 NaNO3 NaNO2 ＝ 课堂小结 Lavf58.51.100 $$