5.2氮及其化合物 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件围绕“氮及其化合物”展开，涵盖氮的固定、氮氧化物转化、硝酸性质等核心内容。以“魔鬼谷”情境导入，通过“联想·质疑”“问题与思考”搭建学习支架，从自然现象探究到原理分析，再到合成氨等应用，逻辑连贯。 其亮点在于融合科学探究与实践，通过雷雨固氮实验、NO/NO₂与水反应方案设计等，培养科学思维与探究能力。结合合成氨史话与环境问题拓展，渗透科学态度与责任，助力教师实施素养导向教学，激发学生学习兴趣。

二氧化氮溶于水的实验。在一支50毫升的注射器里充入20毫升一氧化氮，然后吸入5毫升水，用乳胶管和弹簧夹封住管口。震荡注射器可观察到注射器内无明显现象，这说明一氧化氮不溶于水，且不与水反应。打开弹簧夹，快速吸入十毫升空气后，夹上弹簧夹，可观察到气体变为红棕色。震荡注射器后发现注射器内气体颜色变为无色，活塞位置显示总体积小于35毫升。一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮为红棕色气体，震荡的过程中，二氧化碳会溶于水，同时与水发生反应，生成硝酸和无色的一氧化氮，因此注射器内的气体又变为无色，总体积减小。 nullnull氮及其化合物 联想·质疑 在新疆和青海交界处有一狭长山谷， 每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷 刻间电闪雷鸣，狂风大作，人畜往往遭雷击 倒 下。奇怪的是这里的牧草茂盛，四季常青，被 当地牧民称为“魔鬼谷”。你知道“魔鬼谷” 牧草茂盛、四季常青的原因吗? 对于植物的生长来说，氮是不可缺少的营养元素，每年全世界的植物要从土壤中吸收大量的氮元素。虽然空气中就有很多氮气，但遗憾的是绝大部分植物都无法直接吸收以单质形式存在的氮元素，而只能吸收以化合态形式存在的氮元素。 这就需要将游离态的氮元素转变成化合态的氮元素，我们将这个过程称为“氮的固定”，简称固氮。 资料卡片 问题与思考1 既然“固氮”是要将N2转化为化合态的氮元素， 那么，你知道哪些含氮元素的化合物？ 问题与思考2 将氮元素从游离态转变为化合态，从化学反应类 型的角度来看，这个的过程应属于什么反应？氮气表 现出怎样的性质？ 农家有一句谚语：“一场雷雨一场肥”。大胆猜 测：雷雨所产生肥料的成分可能是什么？它又是如何 生成的？ 提示： 结合初中学过的肥料的种类、空气的成分、以及 刚才分析的氮的固定的两条途径思考。 问题与思考3 思考： 你看到了什么现象？ 这个过程发生了什么反应？ 一、氮氧化物的产生及转化 2NO2 O2 2NO + 2NO 2 O 2 N 放电 + 一氧化氮（NO） （1）物理性质 常温下为无色、无味的气味，不溶于水。在大气中达到一定浓度时有毒，NO使人体中毒的原理与CO相似,都是与血红蛋白结合，使其失去输送氧气的功能。 （2）化学性质 （3）用途 在生物学方面有独特作用，人体中极少量的NO 会促进血管扩张，防止血栓塞等。 2NO2 O2 2NO = + 1998年，伊格纳罗发现一氧化氮(NO)是人体内保护机体抵抗心血管疾病与其他疾病的信号分子而获得诺贝尔奖获。 资料卡片 二氧化氮（NO2） （1）物理性质： 常温下为红棕色、有刺激性气味的气体，与水反应。在大气中达到一定浓度时有毒。 （2）化学性质 得1×2e－ 失2×1e－ ＋4 ＋5 ＋2 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 NO和NO2的转化 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （工业制硝酸） 2NO + O2 = 2NO2 （红棕色，易溶于水） 根据以上反应，思考： （1）NO不溶于水，也不与水发生反应，若要使NO完全被水吸收，有何方案？ （2）如何设计方案，使二氧化氮完全被水吸收？ 思考·交流 （1）NO和O2混合溶于水 （2）NO2和O2混合溶于水 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 NO和NO2在有氧气存在时与水的反应 闪电 N2 和O2 NO O2 NO2 雨水 HNO3 NO 土壤中矿物质 硝酸盐 植物生长 揭秘自然：魔鬼谷 谷地的地下全都是强磁体玄武岩体，同时还分布了30多个铁矿及石英闪长岩体。这两种岩体所形成的强大磁场的电磁效应，引来了雷电云层中的电荷，使之空气放电形成闷雷炸响。雷电一遇上地面突出物体，就产生了放电现象，牧场上的人畜自然就是雷击的目标。 全世界每年的雷电固氮量大约有4-5亿吨。但遗憾的是由于时间或者地域的局限，这些氮元素不可能按照植物的需要及时的被吸收，那么除了N2被氧化的过程，是否可以通过其他途径来实现固氮呢？ 联想·质疑 1909年，德国化学家哈伯及其学生设计出一套高温、高压、催化合成氨的实验装置，哈伯因而获得1918年度的诺贝尔化学奖。 为什么人工合成氨如此重要呢？ 空气中含有大量氮气，但是植物不能吸收游离态的氮，只能吸收化合态的氮，而氨的水溶液及氨形成的盐中含有能被植物吸收的铵态氮，因而人工合成氨对农业生产有重大意义。 资料卡片 高温高压 催化剂 N + 3H 2NH 2 2 3 二、合成氨 小结 N2 放电 合成氨 被 氧 化 被 还 原 N2 + O2 = 2NO 2NO + O2 = 2NO2 雷电固氮 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO NO3- NH3 高温高压 催化剂 N + 3H 2NH 2 2 3 1、纯硝酸的物理性质 颜色： 气味： 状态： 密度： 溶解性： 挥发性： 无色 有刺激性气味 液体 密度比水大溶于水放热 可溶于水 易挥发 三、硝酸 2、化学性质 (HNO3 = H+ + NO3-具有酸的通性) （1）强酸性 （2）不稳定性 （3）强氧化性 ★不稳定性 4HNO3 2H2O + 4NO2 + O2 △或光照 ★强氧化性㈠ Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO ↑+4H2O 结论：硝酸具有强的氧化性，几乎可以使 所有金属（金、铂 除外）氧化而生成硝 酸盐。 ⑵常温下，浓硝酸使铁、铝等金属钝化 ⑶ 氧化性：浓硝酸>稀硝酸 ⑷ 一般情况下：浓硝酸被还原为NO2 稀硝酸被还原为NO ⑴ 硝酸与金属反应不放出氢气 拓展1 3体积浓盐酸与1体积浓硝酸的混合物叫做 王水，它的氧化能力更强，金（Au ）和 铂 （Pt ）不溶于硝酸，但溶于王水。 (3:1) 拓展2 ★强氧化性㈡ 硝酸具有强的氧化性，能使许多非金属（如碳、硫、磷）及还原剂 （如S2-、I-、Br-、SO32-、Fe2+等）氧化。 4HNO3（浓） + C = CO2 + 4NO2 + 2H2O 6HNO3（浓） + S = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O 氮气结构的稳定导致了固氮的困难，就在人类耗费大量精力和能源合成化肥的同时，科学家们却惊奇的发现：实际上氮气被还原为铵盐的过程自然界早已存在，而且在常温常压下就能进行。你知道这是什么回事吗？这一过程对工业有何启示？ 氮氧化物可以转化为农作物生长需要的氮肥，也会对环境造成污染。查阅相关资料，了解氮氧化物会对环境造成哪些污染，如何防治。 课外拓展 $