5.2.1氮气和氮氧化物 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

　第二节 氮及其化合物 第1课时 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 ? 有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗 ? 空气中的氮气 土壤海洋中硝酸盐和铵盐 动植物蛋白质 氮的存在形式 在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中 少部分存在于生物的蛋白质中、以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。 游离态 化合态 【活动一】 通过视频总结氮气的物理性质 1.氮气 （1）物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 _____ 气体 _____ 密度与空气接近（略小） ___溶于水 无色 无味 难 思考 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，你知道液氮有什么用途吗？ 冷冻治疗 液氮食品 制冷剂 一、氮气与氮的固定 5 【思考】 为什么氮气的化学性质很稳定？ 焊接保护气 充氮灯泡 食品保护气 6 氮的结构 N N 三键护体，难以断裂 微 宏 反应条件苛刻 放电 或 高温 化学反应的实质： 原子的重新组合 （旧键断裂、新键生成） N  N    （2）化学性质 1)常温不活泼，很难与其它物质发生化学反应。 2)高温或放电等条件下能与Mg、H2、O2等物质发生化合反应 N2可作保护气 ③与Mg反应： N2+3H2 2NH3 N2+3Mg === Mg3N2 ①与O2反应： ②与H2反应： 高温、高压 催化剂 点燃 离子化合物，遇水强烈水解 还原性 氧化性 [注意]　氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。 8 氮元素是一切动植物的生长都需要的营养元素。大气中含有大量的氮气，但是不能被多数生物直接吸收（望氮兴叹），多数生物只能吸收含氮元素的化合物。 将大气中游离的氮转变为氮的化合物的方法叫做氮的固定。 分类 自然固氮 高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO) 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) 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 2、氮的固定 游离态 的氮 氮的化合物 氮的固定 科学史话P12 思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？ 2NO＋O2====2NO2（红棕色） 雷雨发庄稼 N2 → NH4+ 合成氮肥 氮气 粮食储存 灯泡 焊接 合成硝酸 合成氨 制氮肥 氮气的用途 3 (1)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键( ) (2)氮的固定中氮元素一定被氧化( ) (3)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮( ) (4)N2和足量的O2在放电条件下会生成NO2( ) (5)镁条在空气中燃烧时，可以与O2、N2、CO2等反应生成MgO、Mg3N2、C ( ) × 正误判断 √ × × × 雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，每一步转化分别是什么？ +O2 +O2 +H2O +NH3 N2 NO NO2 HNO3 NH4NO3 氮氧化物有哪些？ 【思考】 1.氮的氧化物 氮的氧化物种类很多，如下表： N的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 对应氧化物 N2O(笑气) ____ N2O3 _____、N2O4 _____ 其中属于酸性氧化物的是_____和_____，对应的酸分别是HNO2(亚硝酸)和HNO3。 NO NO2 N2O5 N2O3 N2O5 二、一氧化氮和二氧化氮 一种麻醉剂 NO和NO2具有哪些性质？ 【思考】 NO是无色、无味的有毒气体，难溶于水，常温下能与氧气反应 2NO + O2 2NO2 (红棕色） 实验室如何收集、检验NO？ 【思考】 收集：排水法 检验：无色气体变为红棕色 NO NO2 是红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，能与水发生反应。 标准状况下，22.4 L NO2是 1 mol 吗？ 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （工业上利用这一原理生产硝酸） NO2 不是酸性氧化物 【实验5-5】 探究NO2与水的反应 实验 装置 实验 操作 在如图注射器里充入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 化学 方程式 　、 　 。　 2NO+O2 === 2NO2 3NO2+H2O === 2HNO3+NO 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 (2)实验结论及解释 ①NO不溶于水，也不与水反应，但能与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2，化学方程式：_________________。 ②NO2能与水反应生成无色的NO，化学方程式：___________________ ______。工业上利用这一原理生产硝酸。 (3)思考与讨论 ①如果要将注射器中的NO充分转化，应采取的措施是_______________ _____。 ②上述实验对工业上生产硝酸的启示是____________________________ ____________________________________________________。 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3 ＋NO 继续通入过量的 空气 在用水吸收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 氮的氧化物 NO NO2 物理性质 颜色 刺激性毒性 溶解性 化学性质 与O2反应 与H2O反应 收集方法 无色 红棕色 无味、有毒 刺激性、有毒 不溶于水 易溶于水，会反应 2NO＋O2=2NO2 不反应 不反应 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO NO2、NO性质比较 排空气法 排水法 氮氧化物对环境的污染 (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，产生了一种有毒的烟雾。 (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。 伊格纳罗博士和他的两位工作伙伴(芬奇戈特博士、穆拉博士）成功发现氧化氮（国内称一氧化氮）是一种可以传递信息的气体，它可以通过细胞薄膜(membrane)，去调节另一细胞的功能；他们的发现，开创生物系统(biological systems)信息传递的新理论。正是这一重大发现和对氧化氮的研究使伊格纳罗博士获得1998年诺贝尔生物医学奖。 明星分子：NO 伊格纳罗 计算机模拟的NO分子的图像 硝化甘油 — 百年历史的古老炸药和心脏病内服药 患有动脉硬化的病人，因血块堵住了动脉的血管，血肌供氧量的减少，引起胸部的疼痛，有时甚至导致心肌梗塞。服用硝化甘油，就是提供了NO，扩大了心肌血管，增大了血流量。 (1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法( ) (2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法( ) (3)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物( ) (4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2( ) (5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气( ) × 正误判断 √ √ √ × 氮的氧化物溶于水的计算原理 解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体（NO2），还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2+H2O====2HNO3+NO，2NO+O2 ====2NO2， 故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。 氮氧化物的相关计算 【思考】 【思考·讨论】 　（1）要使充满NO2和O2混合气体的试管倒扣水槽中，让水充满试管，必须按什么样的体积比混合？ 由3NO2+H2O====2HNO3+NO和2NO+O2====2NO2 叠加得 4NO2+O2+2H2O====4HNO3， 即当NO2和O2的体积比为4∶1时可完全溶于水。 【思考·讨论】 　（2）要使充满NO和O2混合气体的试管倒扣水槽中，让水充满试管，必须按什么样的体积比混合？ 由2NO+O2====2NO2和3NO2+H2O====2HNO3+NO 叠加得4NO+3O2+2H2O====4HNO3， 即当NO和O2的体积比为4∶3时可完全溶于水。 深度思考 (1)将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。 ①下列图示正确的是___(填字母)。 C ②若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为____________ ____________________，最终充入___ mL氧气，才能使水全部充满。 红棕色，液面逐渐上升 3 无色气体变为 典例1． 在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　) ①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】D 【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO2，则V(O2)＝×(12－6)mL＝1.2 mL。 课堂练习 课堂练习 如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为(　 ) A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3 典例2． 【答案】A 【解析】NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。 　 练习 （2019·郑州高一检测）将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入 0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为 （　　） A．1∶2　　　B．2∶5　　　 C．3∶7　　　D．无法确定 【解题指南】解答本题应注意以下两点： （1）NO2与O2混合物完全溶于水的比值为4∶1。 （2）NO与O2混合物完全溶于水的比值为4∶3。 【解析】选C。设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和（1-a） mol NO2，根据4NO+3O2+2H2O====4HNO3和 4NO2+O2+2H2O====4HNO3可得： 所以a=0.3，V（NO）∶V（NO2）=3∶7。 Lavf58.20.100 N2＋O22NO EV录屏3.9.3软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $