第5章 第2节 第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

该高中化学课件聚焦氮气与氮的固定、一氧化氮和二氧化氮的性质及转化，以“雷雨发庄稼”谚语导入，从氮元素存在形式、固定方式自然过渡到氮氧化物性质，构建“存在-转化-性质-应用”的知识支架，帮助学生衔接前后内容。 其亮点在于结合实验探究（如NO₂与水反应的试管实验）和环境问题（光化学烟雾形成），通过对比表格梳理NO与NO₂性质，体现科学探究与实践、科学态度与责任素养。学生能提升实验分析能力和环保意识，教师可借助系统的预习、探究、达标环节高效开展教学。

第五章　化工生产中的重要非金属元素 第2节　氮及其化合物 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 目录 contents Part 01 课前预习 打基础 Part 02 课堂探究 培素养 Part 04 课时作业（三） Part 03 随堂达标 勤演练 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 课前预习 打基础 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 第二周期 ⅤA族 共用电子对 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 蛋白质 硝酸盐 铵盐 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 无 无 难 ∶N⋮⋮N∶ N≡N 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 氧化 还原 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 N2O NO NO2 N2O4 N2O3 N2O5 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 不溶于 二氧化氮 2NO＋O2===2NO2 红棕 刺激 大 液化 溶于 硝酸 一氧化氮 硝酸 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 课堂探究 培素养 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章　化工生产中的重要非金属元素 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章　化工生产中的重要非金属元素 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3.了解NO2对大气质量的影响，特别是氮氧化物的污染及防治措施。 1.根据氮气与氧气的反应及氮的化合物之间的转化，能认识物质的变化是有条件的；能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化与规律。(变化观念与平衡思想) 2.根据氮的氧化物相关知识的学习，认识到氮氧化物对环境的危害，培养节约资源、保护环境的可持续发展意识。(科学态度与社会责任) 一、氮气与氮的固定 当豆科植物的根系在土壤中生长时，会刺激同一互接种族的根瘤菌在根系附近大量繁殖。根瘤菌与豆科植物共生，形成根瘤并将空气中的氮气转化为氨供植物营养的需要。除了转化为氨外，氮气还能转化为哪些含氮的化合物呢？ 1．氮元素的存在 (1)氮元素在元素周期表的位置：氮元素位于元素周期表的 。氮原子的最外电子层有5个电子。氮原子一般通过 与其他原子相互结合构成物质。 (2)氮元素的存在：以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的 中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 .和 中。 2．氮的固定 【判断】 (1)氮的固定过程中氮元素一定被氧化。(　　) (2)气态含氮物质转化为固体属于氮的固定。(　　) 提示：×。人工固氮合成氨反应中氮元素被还原。 提示：×。若是含氮化合物之间的转化则不属于氮的固定。游离态的氮转变为氮的化合物称为氮的固定。 3．氮气 (1)物理性质： 色 味气体，密度比空气略小， 溶于水。 (2)化学性质： N2的电子式为： ，结构式为 。 写出有关反应的化学方程式： ① ，N2表现 性。 ② ，N2表现氧化性。 ③ ，N2表现 性。 【想想】 氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护，国内外不乏先例。美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中。空气中含有大量的氮气和氧气，它们能“和平相处”的原因是什么？为什么氮气可以作为保护气？ 提示：氮气性质稳定，常温下不与氧气等物质发生反应，故氮气和氧气能共存，也常常被用作保护气。 二、一氧化氮和二氧化氮 氮元素的化合价有多种，你能分别写出它们对应的氧化物的化学式吗？ 1．氮的氧化物：氮有多种价态的氧化物，如 、 、 、 、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是 、 ；NO2与N2O4能相互转化：2NO2⥫⥬N2O4。 【思考】 1．农业上有句谚语是“雷雨发庄稼”，该过程发生了哪些化学反应？ 提示：N2＋O2 eq \o(=====,\s\up15(放电))2NO，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 2．一氧化氮：一氧化氮是无色的有毒气体， 水，在常温下很容易与氧气化合，生成 。反应的化学方程式为 。 3．二氧化氮：二氧化氮是 色、有 性气味的有毒气体，密度比空气的 ，易 ，易 水。二氧化氮溶于水时生成 和 ，工业上利用这一原理生产 ，反应的化学方程式为 。 2．汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。 在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为 ①2NO2―→2NO＋2O； ②2NO＋O2―→2NO2； ③O＋O2―→O3。 (1)NO2在此过程中，起什么作用？ (2)O3与O2二者化学性质是否相同？ 提示：(1)作催化剂、氧化剂。由反应过程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，由此可知NO2起催化剂作用，反应过程中NO2既作氧化剂又作催化剂。 (2)不同。因为氧气和臭氧是由不同的分子构成的，所以氧气和臭氧的化学性质不同。 【实验探究】NO2被H2O吸收的实验 NO2能溶于H2O并发生反应，为了使NO2尽可能被H2O吸收，某化学兴趣小组设计了如下实验步骤，以探究NO2被H2O吸收的程度。 步骤①：将盛满NO2气体的试管倒置于盛水的水槽中，如图甲所示。 步骤②：将O2缓慢通入步骤①的试管中，如图乙所示。 1．步骤①中试管内气体的颜色和水位有何变化？发生反应的化学方程式是什么？ 提示：红棕色气体逐渐消失，试管内水位不断上升，最后水充满整个试管的 eq \f(2,3)，上部为无色气体，占试管容积的 eq \f(1,3)。NO2与H2O发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 2．步骤②中试管内气体的颜色和体积怎样变化，试管内水位怎样变化？主要发生哪些反应？ 提示：缓慢通入O2时，试管内无色气体变为红棕色，后又变为无色，但气体体积减小，液面不断上升。发生反应：2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 3．当液体充满整个试管时，通入的O2与原试管内的NO2体积之比是多少？写出总反应的化学方程式。 提示：当液体充满试管时，NO2和通入的O2恰好完全反应生成HNO3，即4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，因此V(NO2)∶V(O2)＝4∶1。 4．在相同条件下，向同一试管中分别通入NO和O2，然后倒置于水槽中，若溶液充满试管，则通入的NO和O2的体积比为多少？ 提示：4∶3。 1．NO和NO2的性质对比 物质 NO NO2 颜色、状态、 气味、毒性 无色、无味 红棕色、刺激性气味 有毒气体 水溶性 不溶 易溶且与水反应 与O2 反应 2NO＋O2===2NO2 — 续表 与H2O反应 — 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　 与O2、H2O共同反应 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3　 氧化性 6NO＋4NH3 eq \o(=====,\s\up7(催化剂))5N2＋6H2O 6NO2＋8NH3 eq \o(=====,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O，NO2＋SO2===SO3＋NO，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 2.氮的氧化物溶于水的有关定量关系 (1)相关反应原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO① 2NO＋O2===2NO2② 由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③ 由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④ (2)氮氧化物溶于水的不同情况及剩余气体分析 ①NO2与O2的混合气体溶于水(反应③) eq \a\vs4\al(当V(NO2)∶,V(O2)) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＝4∶1，恰好完全反应,>4∶1，NO2过量，剩余NO,<4∶1，O2过量，剩余O2)) ②NO与O2的混合气体溶于水(反应④)。 eq \a\vs4\al(当V(NO)∶,V(O2)) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＝4∶3，恰好完全反应,>4∶3，NO过量，剩余NO,<4∶3，O2过量，剩余O2)) 特别提示：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，因为NO2会与水反应生成HNO3和NO。 　一定条件下，将等体积的NO和O2充入同一试管，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积约为原气体总体积的(　　) A． eq \f(1,4)　　　　　　　　　B． eq \f(3,4) C． eq \f(1,8) D． eq \f(3,8) 【解析】　选C。已知4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，若NO和O2都取4体积，则反应后剩余1体积O2，所以充分反应后剩余气体的体积约为原气体总体积的 eq \f(1,8)。 【练1】　　将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里，充分反应后试管中剩余20 mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为(　　) A．2∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．1∶1 【解析】　选C。 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　ΔV 3 mL 1 mL 2 mL V(NO2) 　　(40 mL－20 mL) eq \f(3 mL,2 mL)＝ eq \f(V(NO2),40 mL－20 mL)， 解得V(NO2)＝30 mL。 所以原混合气体中V(NO)＝40 mL－30 mL＝10 mL，因此V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶10 mL＝3∶1。 1．(双选)下列转化需要加入氧化剂才能实现的是(　　) A1．标准状况下将盛满NO2的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度为(假设溶质不扩散)(　　) A．0.045 mol·L-1 B．0.036 mol·L-1 C．0.033 mol·L-1 D．0.018 mol·L-1 【解析】　选A。设试管的容积为V L，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，n(HNO3)＝ eq \f(2,3)× eq \f(V,22.4) mol，c(HNO3)＝ eq \f(\f(2,3)×\f(V,22.4) mol,\f(2,3)V L)＝ eq \f(1,22.4) mol·L-1 ≈0.045 mol·L-1。 2．已知氮的氮化物具有氧化性，能与灼热的铜反应生成氧化铜和氮气。将22.4 L某气态氮氧化物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2 L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化物的化学式为(　　) A．NO2　　　　　　　B．N2O3 C．N2O D．N2O4 【解析】　选A。根据2NxOy＋2yCu eq \o(=====,\s\up7(△))2yCuO＋xN2，以及反应后气体体积变为反应前气体体积的一半，可以得到x＝1，因此只有A选项符合题意。 3．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过(　　) A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液 C．H2O D．浓硫酸 【解析】　选C。通过A、B两项都会生成CO2，导致带入新的杂质；H2SO4不和NO2反应；由反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。 4．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＜V＜60 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 eq \f(1,22.4) mol/L 【解析】　选D。因NO不与水反应，NO2能与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以无色气体A为NO，无色气体A与等体积的O2混合通过水后发生反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，氧气过量，则无色气体B为氧气，故A正确；由于过量的氧气为5 mL，而开始反应时NO与O2的体积相等，根据反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，得NO的体积为20 mL，故B正确；NO2与水反应产生的NO和原来的NO共20 mL，若V mL气体全部是NO，则V＝20，若V mL气体全部是NO2，根据反应3NO2＋2H2O===2HNO3＋NO可知V＝60，所以混合气体的体积V的取值范围：20＜V＜60，故C正确；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，发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，恰好完全转化为硝酸，但由于未指明气体所处的外界条件，不能确定气体摩尔体积，就不能计算气体的物质的量及其形成的硝酸溶液的浓度，D错误。 5．如图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。 请回答下列问题： (1)写出观察到的现象： ①________________________________________________________________； ②________________________________________________________________； ③________________________________________________________________。 (2)最终试管中剩余的气体是__________，体积为__________。 【解析】　通入的O2与NO发生反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，所以看到有红棕色气体生成，生成的NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。两个反应的总化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。气体被消耗，所以看到试管内液面上升。根据总反应方程式可以计算出，氧气全部反应，剩余NO的体积是1.0 mL，NO为无色气体，故最终试管内液体没有全部充满，有无色气体剩余。 【答案】　(1)①通入O2后试管内气体变为红棕色　②试管内液面升高　③最后试管内液体没有全部充满，有无色气体剩余 (2)NO　1.0 mL $