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

第二节 氮及其化合物　 第1课时 氮和氮的氧化物 情境引入 据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛 ? 学习目标 1． 了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2．结合实例认识氮及其氧化物的性质，通过物质的性质实现物质的转化。 学习目标 氮气、一氧化氮、二氧化氮的化学性质 重难点 阅读课本11-13页，回答下列问题： 1.氮元素在周期表中的位置、自然界中存在形式、氮原子的原子结构示意图、氮原子的成键特点 2.氮分子电子式、结构式、物理性质。 3.氮气化学性质、用途。 4.“氮的固定”的定义和分类。 5.常见的氮的氧化物有哪些？NO和NO2的物理性质。 6.从化合价角度分析NO和NO2可能具有的化学性质。并写出下列化学方程式：NO与O2、NO2与H2O。 一、氮气与氮的固定 1．氮元素的位置、结构、存在和成键特点 位置 第二周期、第ⅤA族 O N C Cl P S 结构 +7 2 5 氮原子很难得失电子形成离子键， 一般与其他原子形成共用电子对 成键特点 易形成3个共价键 性质 存在 非金属性：O＞N＞C；N＞P 常见化合价： -3、 0、 +2、 +3、 +4、 +5 主要以N2 形式存在于空气中，部分存在于蛋白质、硝酸盐与铵盐中 2．N2的性质及应用 结构 电子式为___ ___，结构式为___ ___ 物理性质 化学性质 无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点比O2的低。 [注意]　氮元素是一种活泼非金属，但N2很稳定，原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。 N≡N 通常情况下，性质稳定难与其他物质反应 N2 表现氧化性 N2 表现还原性 【思考】Mg在空气中燃烧的产物是？镁着火能否使用干冰灭火？ 3Mg + N2 Mg3N2 2Mg + CO2 2MgO+ C 2Mg + O2 2MgO 用途 ①化工原料：化肥、氨、硝酸等化合物的制造 ②作保护气：焊接金属、灯泡、食品包装作保护气 ③制冷剂：麻醉、冷冻治疗 3．氮的固定与循环 氮的固定 概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 分类 自然固氮 — 雷电固氮 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) ( N2＋O2 ==== 2NO ) 放电 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温、高压 自然界中氮的循环 典例1． 下列关于氮气的说法中错误的是(　　) A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气 B．N2+O2 2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C．N2在空气中约占的质量比为 D．在反应3Mg+N2 Mg3N2中，N2作氧化剂 【答案】C 【解析】N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。 课堂练习 二、氮的氧化物 氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 注：(1)N2O俗称笑气。 (2)N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。 (3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2 N2O4（无色） 1．氮有多种价态的氧化物 氮有哪些氧化物？ 物理性质 NO NO2 色、味 无色、无味 红棕色、有刺激性气味 毒性 有毒 有毒 密度 略大于空气 大于空气 溶解性 难溶于水 易液化、易溶于水 收集方法 排水法 向上排空气法 2．一氧化氮和二氧化氮性质 （1）NO和NO2的物理性质 注：①绝大多数氮氧化物都是大气污染物 ②NO2在标况下为液态 (2)NO和NO2的化学性质 实验探究 装置   操作 在一支50 mL的注射器里充入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 ①打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 ②振荡注射器 现象 ___________ ①无色气体变为_________ ②__________________________ ___________________ 无明显现象 红棕色 红棕色气体逐渐变为无色， 注射器活塞向左移动 ——NO、NO2与水的反应 实验结论及解释 ①NO不溶于水，也不与水反应，与O2反应生成红棕色的NO2； 2NO + O2==2NO2 ②NO2能与水反应生成无色的NO。 3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO 思考讨论：①如果要将注射器中的NO充分转化，应采取什么措施？ ②上述实验对工业上生产硝酸有什么的启示？ 继续通入过量的空气 用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸。 【思考】(1)若将充满 NO2 的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象? (2)若同时向倒置试管中不断地缓慢通入 O2 ，最终现象是什么? (3)若将1molNO、NO2完全转化为硝酸需要都少氧气? 图乙 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 恰好完全被水吸收 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 水槽中的液体最终充满整个试管 化学性质 NO NO2 O2 2NO＋O2===2NO2 不反应 H2O 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(制硝酸) NaOH 自身不反应 NH3 4NH3＋6NO 5N2＋6H2O 8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O CO 2CO＋2NO 2CO2＋N2 4CO＋2NO2 4CO2＋N2 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH = 2NaNO2＋H2O 小结 【思考】1.如何除去NO气体中混有的少量NO2气体杂质？ 2.NO和NO2是酸性氧化物吗？NO2是硝酸的酸酐吗？ 三、氮氧化物对环境的污染及防治 1．常见的污染类型 (1)光化学烟雾：NOx 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。 (2)酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 (3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加 (4)NO与血红蛋白结合使人中毒。 (1)调整能源结构，发展清洁能源。 (2)研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2和氮的氧化物的排放。 (3)加强工厂废气的回收处理。 (4)改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气排放标准。 2．防治措施 3．常见的NOx尾气处理方法 (1)碱液吸收法 工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，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)。 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (2)氨气吸收法 8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O 4NH3＋6NO 5N2＋6H2O (3)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)；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)。 课外拓展： 氮氧化物 氮的氧化物种类很多，N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5都具有不同程度的毒性。除NO2以外，其他氮氧化物均极不稳定。除NO外均可溶于水。 笑气——N2O，无色不可燃气体，有轻微金属味，室温下稳定，有轻微麻醉作用， 1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现。主要应用在外科和牙科等医学领域，还广泛用作增强发动机输出功率的火箭推进剂和赛车中的氧化剂。 信使分子——NO，具有扩张血管、促进消化和增强记忆力的特殊功能。1998年的诺贝尔生理学和医学奖的主要研究成果是发现NO在人体的血管系统内具有传送信号的功能。NO一向被视为大气污染物，却在生命过程中有如此重要的功能，这是否能给人们一些什么启示呢？ 典例2． 关于NO的叙述正确的是(　　) ①NO可以是某些含低价氮的物质氧化的产物　②NO是亚硝酸的酸酐　③NO可以是某些含高价氮的物质还原的产物　④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色 A．全部 B．①③④ C．②③④ D．①④ 【答案】B 【解析】NO中氮元素的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。 课堂练习 Lavf58.20.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$