5.2氮及其化合物 第1课时 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

氮及其化合物 农谚有云：“种豆不上肥,连种几年豆更肥” 新课导入 空气中氮元素丰富，但大多数的植物不能直接利用，豆科植物与根瘤菌共生可以将氮气转化成植物需要的氮素营养，同时固定的氮素也会释放到土壤中，从而被其他植物利用。 那么，自然界是怎样通过氮循环为生物体提供氮元素的呢？ 2 氮元素 （1）氮元素在周期表中的位置 第二周期，第VA族 （2）氮原子的原子结构 N +7 2 5 （3）氮原子的性质 ： （4）氮原子形成的化学键类型 一般通过共用电子对与其他原子结合。 氮原子的最外层有5个电子，难失去5个电子，也不容易得到3个电子。 3 自然界中的氮元素 ①游离态：主要以 的形式存在于空气中。 氮气分子 ②化合态：部分存在于动植物体内的 中；部分存在于土壤、海洋里的 下 中。 蛋白质 硝酸盐和铵盐 4 氮气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 _____ 气体 _____ 密度与空气接近 ___溶于水 无色 无味 难 收集氮气用排水法，不用排空气法。 制冷剂 5 氮气的化学性质 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 ，通常情况下 与其他物质发生化学反应。因此无法被大多数生物体直接吸收。 氮氮三键 较多 稳定 很难 6 氮气的化学性质 在高温、放电等条件下，氮气分子获得了足够的能量，使N≡N断裂，也可以和一些物质发生化学反应。 氧化性 ①金属镁： ， （Li、Mg、Ca） ②氢气： ， N2+3Mg===Mg3N2 点燃 N2+3H2====2NH3 催化剂 高温高压 还原性 N2+O2======2NO 放电 或高温 人工合成氨 可逆反应 7 氮气的固定 含义: 将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定。 人工 固氮 氨或铵盐 亚硝酸盐 硝酸盐 自然固氮 雷电作用 豆科植物的根瘤菌固氮 化肥生产 大气中的氮 动物摄食 动物排泄物 及遗体 植物遗体 被细菌 分解 自然界中氮的循环 8 科学史话 1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。 氨气 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 -3 +1 哈伯 【德】 埃特尔 【德】 博施 【德】 柏吉斯 【德】 1918年 1931年 …… 6% 15-20% 提出+研究 实现工业化 2007年 研究机理 合成氨 9 一氧化氮和二氧化氮 物理性质 物质 颜色 密度 状态 气味 毒性 水溶性 NO 气体 有毒（与血红蛋白结合） ___溶于水 NO2 气体 有毒 溶于水 无色 无味 红棕色 刺激性 与空气相近 大于空气 不 易 10 一氧化氮和二氧化氮 化学性质 实验 装置 实验 操作 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 打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 振荡注射器 实验 现象 无明显现象 无色气体变为红棕色 红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动 11 一氧化氮和二氧化氮 化学性质 结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。 反应的化学方程式为： ①NO→NO2: _____________________; ②NO2→NO: __________________________ (工业制取硝酸的关键反应)。 2NO+O2 = 2NO2 3NO2+H2O = 2HNO3+NO 思考与讨论： 如何将注射器中的NO充分转化硝酸，可以采取什么措施？ 上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ 12 一氧化氮和二氧化氮 2NO+O2 = 2NO2 3NO2+H2O = 2HNO3+NO 4NO2＋O2＋2H2O ══ 4HNO3 ③ 4NO＋3O2＋2H2O ══ 4HNO3 ④ 将NO2和O2和水转变成硝酸的总关系式： ① ② 将NO和O2和水转变成硝酸的总关系式：①×2＋②×3 ①×2＋② 13 一氧化氮与二氧化氮 思考与交流 1、NO2是否为酸性氧化物？ 2NO2 + 2NaOH === NaNO3 + NaNO2 ＋H2O (酸性氧化物与碱反应只生成一种盐和水) 2、有无纯净的NO2？ 2NO2 ====N2O4 14 一氧化氮与二氧化氮 思考与交流 3、NO2 和溴蒸气都是红棕色、有刺激性气味的气体，怎样加以区别？？ 【提示】由于NO2和Br2在性质上有不少相似性： ① 均具有氧化性；② 溶于水均有酸生成； ③ 均可与碱反应；④ 均为红棕色等。 所以不能用淀粉－KI 试纸、pH试纸、NaOH 溶液来鉴别，但二者性质又有差别。 可以用下列方法鉴别： ① AgNO3溶液； ② CCl4； ③ 用水洗法。 15 小结 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 氮气 氮原子的结构 氮气的性质 物理性质 无色无味不溶于水 化学性质 氧化性：与镁、氢气反应 还原性：与氧气反应 氮的固定 自然固氮 雷雨固氮 根瘤菌固氮 人工固氮 合成氨 仿生固氮 一氧化氮、二氧化氮 一氧化氮的性质 一氧化氮的物理性质 无色、有毒、气体，不溶于水 一氧化氮化学性质 与氧气反应 二氧化氮的性质 二氧化氮的物理性质 红棕色，有毒，刺激性气味气体 二氧化氮的化学性质 与水反应 16 随堂小练 例. 下列关于氮气的叙述，错误的是（ ） A.氮气既可以做氧化剂又可以做还原剂 B.在雷雨天，空气中的氮气和氧气可以反应生成一氧化氮 C.氮的固定是将氮气转化成含氮化合物 N2 + O2 2NO 放电 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 √ √ × √ D D.1 mol氮气可与3 mol氢气完全反应生成2 mol氨气 N2 NO N2 NH3 +2 0 -3 0 17 随堂小练 2、对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是（ ） A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 A 18 课后思考 请依据本节课的内容，解释‘’雷雨丰庄稼‘’的原理， 并用化学方程式解释 雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2， NO2溶于水生成HNO3,HNO3和土壤作用生成硝酸盐，NO3-可被植物吸收 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO N2+O2======2NO 放电 19 感谢您的聆听 20 Lavf57.83.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$