5.2氮及其化合物 第1课时 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 人教版·高中化学·必修·第二册 01 氮 气 1、氮元素的位置与结构 位置： 原子结构示意图： 第二周期，第ⅤA族 N 氮元素常见化合价： 氮原子既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子，因此，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。 氮元素与非金属元素一般形成共价键，与金属元素一般形成离子键 -3、0、+2、+4、+5； 2.氮元素的存在 氮元素 土壤海洋中硝酸盐和铵盐 动植物蛋白质 空气中的氮气 ①游离态：N2 ②化合态：蛋白质、硝酸盐、铵盐 氮 3、氮气的性质 （1）物理性质 色、味、态 溶解性 密度 熔点 沸点 无色、无味的气体 难溶于水 1.25 g/L -210 ℃ -196 ℃ 略小于空气 氮气 如何收集N2？ 冷冻治疗 液氮食品 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，液氮有什么用途？ 写出氮气的电子式和结构式。 电子式 结构式 N  N  N N 破坏化学键需要较多的能量，性质很稳定 决定 焊接保护气 充氮灯泡 食品保护气 （2）氮气的化学性质 N2化合价为0，既有还原性又有氧化性。 氧化性 ①与氧气反应： 还原性 ②氢气： ③金属镁： 氮的固定 (1）含义: 将大气中_______的氮转化为___________的过程叫做氮的固定。 4、氮的固定 P12科学史话 游离态 含氮化合物 即：N2 氮的化合物 思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？ (2)分类: 氮的固定 自然固氮 高能固氮 生物固氮 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) 人工固氮 (豆科植物根瘤菌固氮) 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 5、氮气的用途 ① 化工原料：化肥、氨、硝酸等化合物的制造原材料； ② 保护气：食品防腐、焊接金属、灯泡中充N2延长使用寿命； ③ 制冷剂：低温冷冻治疗 1、正误判断 (1)氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价（ ） (2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键（ ） (3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气（ ） (5)硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气为自然固氮（ ） (6)在高温、高压、催化剂条件下，1mol N2与3mol H2混合可生成 2 mol NH3（ ） √ × √ × × 习题 2.下列关于氮气性质的说法中正确的是 A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂 C．合成氨反应中，N2发生氧化反应 D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合 D 3.下列反应中，不属于氮的固定的是 A．N2和H2在一定条件下合成NH3 B．豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮C．雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO D．由NH3制碳酸氢铵和尿素 D 02 一氧化氮和二氧化氮 二：一氧化氮和二氧化氮 1、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 NO和NO2具有哪些性质？ 【思考】 物质名称 颜色状态 毒性 水溶性 收集方法 氧化物类别 NO 无色气体 有毒 不溶于水 排水法 均不是酸性氧化物 NO2 红棕色气体 刺激性气味有毒 易溶于水，与水反应 向上排空气 你能通过哪些角度预测它们的化学性质？ 2.物理性质 【阅读总结】阅读教材第13页，总结NO和NO2的物理性质。 用于检验NO NO的还原性 NO的氧化性 3、化学性质 3、化学性质 实验操作 实验现象 实验结论 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 振荡注射器 【实验5-5】 注射器内无明显变化 NO难溶于水 注射器内气体变为红棕色 注射器活塞向左移动 NO和O2反应 生成红棕色NO2 气体的红棕色消失， 注射器活塞继续向左移动 NO2 溶于水生成 无色的NO 1.实验5-5中发生了哪些化学反应？ 2.NO和NO2是否属于酸性氧化物? 2NO+O2 == 2NO2 3NO2+H2O == 2HNO3+NO NO不和水反应，故不是酸性氧化物；NO2和水生成HNO3和NO，发生氧化还原反应，也不符合酸性氧化物的定义。 问题： 应用：a、除掉NO气体中混有的少量NO2气体杂质 b、工业制取硝酸 3、农业上有一句俗语“雷电发庄稼”，你能结合方程式进行解释说明吗？ N2 + O2 2NO 放电或高温 雷电时： NO2溶于雨水：3NO2+H2O=2HNO3+NO 然后：2NO + O2 = 2NO2 最后HNO3进入土壤变为硝酸盐成为氮肥，被植物吸收。 4、NO、NO2均为有毒气体，如何进行尾气处理？ ①碱液吸收法:用NaOH溶液可以吸收废气中的NO2、NO： 2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O ②催化转化法:安装汽车尾气催化转化器将NO和NO2转化为两种无污染的气体 2NO2+4CO N2+4CO2 催化剂 ∆ 2NO+2CO N2+2CO2 催化剂 ∆ 4、氮氧化物的危害与防治 1、硝酸型酸雨 2、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，生成一种有毒的烟雾。 3、破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外辐射量增加。 4、NO与血红蛋白结合使人中毒。（少量的NO在生物体内很多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆等功能。） 【思考与讨论】 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？ 分析：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：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。 总结 自然界中的氮循环 氮的循环 氮的固定 氮气 氮的氧化物 自然固氮 人工固氮 高能固氮 生物固氮 合成氨 合成氨反应 一氧化氮 二氧化氮 无色无味气体，难溶于水 红棕色、刺激性气味气体，易溶于水 自然界中含氮的物质 N2+O2===2NO 放电 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO 习题 【例】按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是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O2　⑥试管内气体是NO。其中正确的是 ( ) A.①③ B.②④⑤ C.②④⑥ D.②③⑤ C 随堂练习 1.NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情，病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是 (　　) A．NO是一种红棕色气体 B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合 C．含等质量的氧元素的NO和CO的质量相等 D．NO难溶于水，可以用排水法收集 D 随堂练习 2. 下列关于NO和NO2的说法正确的是（ ） A．NO2红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B．NO2可由N2和O2直接化合得到 C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化 D 三：氮的氧化物溶于水的计算（难点） （1） 若试管中装10molNO2，则通入多少摩尔O2可以使NO2充分被水吸收? 已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　② 由方程式①+②×2得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3，即当NO2和O2的体积比为4︰1时水可以充满试管,需通入2.5 moL O2。 （2） 若试管中装10molNO，则通入多少摩尔O2可以使NO充分被水吸收? 已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　② 由方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3，即当NO和O2的体积比为4︰3时水可以充满试管,需通入7.5 moL O2。 【思考与讨论】 任务三：氮的氧化物溶于水的计算（难点） 4NO+3O2+2H2O === 4HNO3 当体积比V（NO）：V(O2) ˂4:3 =4:3 >4:3 当NO、O2混合气体与水反应时 O2过量，剩余气体是O2 恰好完全反应 NO过量，剩余气体是NO 当NO2、O2混合气体与水反应时 4NO2+O2+2H2O === 4HNO3 当体积比V（NO2）：V(O2) ˂4:1 =4:1 >4:1 （过量NO2与H2O反应生成NO） O2过量，剩余气体是O2 恰好完全反应 NO2过量，剩余气体是NO 2、含氮氧化物和氧气的混合气体与水反应后气体成分的规律总结 相关计算： 1.将50mlNO2和O2的混合气体通入水中，最终得到10ml无色气体，则NO2和O2的体积之比可能是( ) A．4：1 B．4：3 C．16：9 D．16：19 2.在标准状况下，将O2与NO按3:4体积比充满烧瓶，将烧瓶倒置于水中，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度约为(单位：mol·L-1) A．0.045 B．0.036 C．0.026 D．0.018 Lavf58.46.101 Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $$