5.2.1 氮气与氮的固定 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第二节 氮及其化合物 第1课时 氮气与氮的固定 人教版必修第二册 学习目标 本节重点 通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性，理解结构与性质的关系。 本节难点 通过实验探究，了解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。 2 新课导入 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？ 空气的成分(按体积) (78%) 氮气 (21%) 氧气 教师点拨 一、氮元素在自然界中的存在 游离态（单质）：主要以N2的形式存在于空气中 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（NO3-）和铵盐（NH4+）中。 教师点拨 二、氮元素的位置与结构 氮元素在元素周期表中的位置 第二周期，第 VA族 写出氮气的电子式和结构式 氮元素的最高价态为+5，最低价态为-3，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。 化合价： -3、 0、 +2、 +3、 +4、 +5 电子式 结构式 N2 化学式 N  N    N N N2内两个N间以氮氮三键结合,断开该键要较多的能量,所以N2的化学性质很稳定. 氮元素的非金属性比氧元素弱，比碳元素强 教师点拨 氮的应用 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 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 液氮 液氮食品 医疗液氮冷冻麻醉剂 焊接保护气 食品保护气 充氮灯泡 氮肥 教师点拨 颜色 气味 密度 熔沸点 状态 气体 无色 无味 密度比空气略小——不用排空气法 熔点、沸点比O2的低 三、氮气的物理性质 溶解性 难溶于水——排水法 氮气 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 密度：1.25 g/L ✪提醒　 特性：易液化 (−40℃) 教师点拨 四、氮气的化学性质 (1) 与金属单质（Mg、Li、Ca、Sr、Ba、Al等）反应 (2) 与非金属单质（O2、H2、B、Si等）反应 离子化合物，遇水强烈水解 在高温、高压、催化剂或者放电等条件下，才能和某些物质发生反应。 Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2↓ + 2NH3↑ Mg + O2 = MgO Mg + CO2 = MgO+ C 注意: N2在O2燃烧只生成NO,与O2量无关 教师点拨 五、氮的固定 将大气中游离态的氮单质（N2）转化为氮的化合物的过程 生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮) 高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO) 合成氨(工业上合成氨) 仿生固氮(仿生材料可起到根瘤菌的作用) 分类 自然固氮 人工固氮 “种豆子不上肥，连种几年地更肥” “雷雨发庄稼” 思考与讨论 氮的氧化物 NO2与N2O4可相互转化：2NO2 N2O4 N2O +l NO +2 N2O3 +3 NO2 +4 N2O4 +4 N2O5 +5 NH3 -3 N2 0 (笑气) (酸性氧化物) (酸性氧化物) HNO2 含氧酸 HNO3 含氧酸 酸酐：含氧酸失去水后的氧化物 酸酐 酸酐 笑气：无色有甜味的气体,在室温下稳定,有轻微麻醉作用,并能致人发笑 N2O5 和 N2O3属于酸性氧化物 教师点拨 (1) 二氧化氮和一氧化氮的物理性质 颜色 气味 密度 溶解性 状态 气体(常温下) 红棕色 刺激性气味 密度比空气大 易液化 易溶于水 气体 无色 无味 密度比空气大 不溶于水 NO2 NO 排水法 向上排空气法 有毒（易结合血红蛋白使人中毒） 有毒（刺激腐蚀呼吸道黏膜） ✪提醒 标况下为液体 教师点拨 (2) 一氧化氮的化学性质 ① NO具有还原性，常温下，很容易与空气中的O2化合，生成NO2 2NO＋O2＝2NO2 ② NO具有氧化性，与CO、NH3反应，生成氮气 2NO＋2CO 2CO2＋2N2 催化剂 6NO＋4NH3 5N2＋6H2O 　 一定条件 ✪应用 NO是人体内的“信号分子”可以舒张血管，抗氧化 实验探究 (3) 二氧化氮的化学性质 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （工业上利用这一原理生产硝酸） ① NO2溶于水 2NO2 N2O4 红棕色 无色 实验现象 红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的2/3，无色气体充满试管的 1/3 ② 常温下易转化为 N2O4 ③ NO2单独与NaOH溶液反应 2NO2+ 2NaOH ==NaNO3+ NaNO2 +H2O 教师点拨 （4）混合气体NO、NO2、O2溶于水的计算 类型一：NO和O2混合溶于水 2NO+O2=2NO2 ① 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO ② ①×3＋②×2 4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3 NO和O2混合体积比 (物质的量比) = 4:3 可以完全转变成硝酸 ✪结论 ＜4:3 剩余O2 ＞4:3 剩余NO 教师点拨 类型二：NO2和O2混合溶于水 NO和O2混合体积比 (物质的量比) = 4:1 可以完全转变成硝酸 ✪结论 ＜4:1 O2过量，剩余O2 ＞4:1 NO2过量，剩余NO ① 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO ② 2NO+O2=2NO2 ①×2＋② 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3 ✪提醒 氮的氧化物或氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时，剩余的气体可能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2：NO2会与水反应又生成NO。 课堂小结 氮及其化合物 氮 氮化物 物理性质 化学性质 物理性质 化学性质 NO的还原性 NO2与水反应 与金属单质反应 与非金属单质反应 NO2与碱反应 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO2+ 2NaOH ==NaNO3+ NaNO2 +H2O 2NO＋O2＝2NO2 无色无味的气体，难溶于水 NO2 刺激性气味的红棕色有毒气体，易溶于水 NO 无色无味的有毒气体，难溶于水 EV录屏3.9.3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 $$