5.2 第1课时 氮气和氮的氧化物(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版）

该高中化学课件聚焦氮气和氮的氧化物，涵盖氮气的结构与性质、氮的固定、自然界氮循环及氮氧化物的性质与转化，通过镁条燃烧实验导入，从氮原子结构切入，衔接氮的固定与循环，再过渡到氮氧化物转化，构建“结构-性质-应用”学习支架。 其亮点是融合化学观念与科学探究，以注射器实验探究NO₂与水反应，引导学生观察现象推理转化规律，体现科学探究与实践；从化合价角度分析氮氧化物转化及工业制硝酸原理，强化物质结构决定性质的化学观念。助力学生构建知识网络、提升证据推理能力，也为教师提供实验活动设计和分层练习素材，提高教学效率。

第二节　氮及其化合物 第1课时　氮气和氮的氧化物 【学习目标】1．能从分子结构的角度认识氮气的化学性质，了解氮的固定和自然界中氮的循环。 2．能从物质类别和化合价角度认识氮氧化物的性质与转化，了解工业制硝酸的反应原理。 返回导航 知识点一 1 知识点二 2 内容 索引 课堂检测 巩固落实 3 知识点一 PART 01 第一部分 4 知识点一　氮气与氮的固定 1．氮元素 (1)原子结构 二 ⅤA 2 5 共用电子对 知 识 点 一 返回导航 (2)自然界中的存在形态 氮分子 知 识 点 一 返回导航 2．氮气 (1)物理性质 通常情况下，氮气是______色、______味的气体，密度比空气的________，______溶于水。 无 无 稍小 难 知 识 点 一 返回导航 (2)化学性质 写出相关反应的化学方程式： ①________________________，氮气表现________性。 ②_____________________________，氮气表现________性。 ③__________________________，氮气表现________性。 氧化 氧化 还原 知 识 点 一 返回导航 知 识 点 一 返回导航 3．氮的固定 (1)含义：将大气中______________转化为____________的过程。 (2)分类 游离态的氮 氮的化合物 知 识 点 一 返回导航 4．自然界中氮的循环 知 识 点 一 返回导航 × √ (1)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(　　) (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)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键　(　　) × × 知 识 点 一 返回导航 1．下列关于氮元素的说法中，不正确的是(　　) A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮 B．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定 C．氮元素在自然界有游离态和化合态 D．非金属单质氮气在化学反应中只能作为氧化剂 √ 知 识 点 一 返回导航 解析：A．氮的固定是指将游离态氮转化为化合态氮的过程。工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮，故A正确； B．闪电时，大气中的氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定，故B正确； C．氮元素在自然界有游离态(氮气)和化合态(铵态氮和硝态氮等)，故C正确； D．非金属单质氮气在化学反应中既能作为氧化剂，也能作为还原剂，如氮气与氧气反应中，氮气作为还原剂，故D错误。 知 识 点 一 返回导航 √ 2．(教材习题改编)下列关于氮气的说法正确的是(　　) A．通常情况下，氮气性质比较稳定 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．1 mol氮气可与3 mol氢气完全反应生成2 mol氨　 D．将点燃的镁条伸入氮气中，镁条不能继续燃烧 知 识 点 一 返回导航 解析：氮气分子中含有氮氮三键，性质比较稳定，A项正确； 氮气不能在氧气中燃烧，氮气与氧气在放电或高温条件下反应生成一氧化氮，B项错误； 氮气与氢气的反应是可逆反应，1 mol 氮气与3 mol 氢气不能完全反应生成2 mol氨，C项错误； 镁条可以在氮气中燃烧，D项错误。 知 识 点 一 返回导航 3．(教材习题改编)氮在自然界中的循环如下图所示。   (1)过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式： ________________________，该反应中氮气表现________(填“氧化性”或“还原性”)。 人工固氮 氧化性 知 识 点 一 返回导航 (2)写出过程③中固氮反应的化学方程式：________________________， 该反应中氮气表现________(填“氧化性”或“还原性”)。 还原性 知 识 点 一 返回导航 acd 知 识 点 一 返回导航 知识点二 PART 02 第二部分 20 知识点二　一氧化氮和二氧化氮 1．氮的氧化物 N元素 的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 对应氧 化物 N2O (笑气) ____ ____ ____、 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 N2O3 NO2 N2O5 N2O3 N2O5 知 识 点 二 返回导航 2．物理性质 氧化物 色、态 气味 水溶性 毒性 NO ______色气体 — ____溶 均有毒 NO2 ________色气体 ________气味 ____溶 无 不 红棕 有刺激性 易 知 识 点 二 返回导航 3.化学性质 (1)实验探究 实验 装置   实验 操作 如上图所示，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 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 ____________ ______色气体先变为______色，振荡后气体又由_______色变为_____色，注射器活塞向______滑动 无明显现象 无 红棕 红棕 无 内 知 识 点 二 返回导航 (2)实验结论 在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，化学方程式为________________________，________________________________。 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 知 识 点 二 返回导航 如果要将注射器中的NO充分转化为硝酸，可以采取什么措施？上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ 提示：采取的措施是继续通入过量的空气。上述实验对工业上生产硝酸的启示是在用水吸收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。 知 识 点 二 返回导航 √ × (1)NO和NO2都是无色有毒气体(　　) (2)NO极易与O2反应，因此收集NO只能用排水法　(　　) (3)NO2能与水反应且密度比空气的大，因此收集NO2只能用向上排空气法(　　) (4)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物　(　　) (5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气(　　) √ × × 知 识 点 二 返回导航 √ 1．下列有关NO2的说法正确的是(　　) A．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通入水中将NO2溶解除去 B．NO2有毒，但因其易溶于水且能与水反应，因此NO2不属于大气污染物 C．NO2既有氧化性又有还原性 D．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色 知 识 点 二 返回导航 解析：NO2和O2混合气体通入水中，NO2、O2会和水发生反应，从而损失部分O2，A项错误； NO2属于大气污染物，B项错误； NO2与H2O反应生成NO和HNO3，说明NO2既有氧化性又有还原性，C项正确； 将NO2通入水中，反应生成NO和HNO3，溶液呈无色，D项错误。 知 识 点 二 返回导航 √ 2．NO在生物体内是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提升记忆力的作用。下列关于NO的说法正确的是(　　) A．NO是无色气体，易溶于水 B．NO在人体内能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO对人体无害 C．NO在空气中可以转为NO2，二者都是大气污染物 D．NO在化学反应中，只能作为还原剂，不能作为氧化剂 知 识 点 二 返回导航 解析：NO是无色、不溶于水的气体，A项错误； NO有毒，对人体有害，B项错误； NO和O2发生反应2NO＋O2===2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确； NO分子中氮元素化合价为＋2价，为中间价态，在化学反应中既可作为氧化剂，又可作为还原剂，D项错误。 知 识 点 二 返回导航 3．工业生产硝酸时，由于NO2与H2O反应会生成HNO3和NO，NO又可与O2反应生成NO2，因此通入适量的氧气可使NO或NO2恰好完全溶于水。 (1)试根据反应①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、②2NO＋O2===2NO2，分别推出NO2与O2的混合气体、NO与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：______________________________、 _______________________________。 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 知 识 点 二 返回导航 (2)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)。   ②若水不能充满试管，则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。 C 无色气体变为红棕色，液面逐渐上升 3 知 识 点 二 返回导航 ②向试管中缓缓充入O2，发生反应2NO＋O2===2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，要使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。 知 识 点 二 返回导航 氮氧化物溶于水的计算 (1)二氧化氮与氧气混合溶于水的反应分析 2NO＋O2===2NO2① 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO② 由①＋②×2得4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，当体积比V(NO2)∶V(O2) 知 识 点 二 返回导航 [注意]　因为水溶液中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以无论何种情况下，水溶液中均不会剩余NO2。　 知 识 点 二 返回导航 课堂检测 巩固落实 PART 03 第三部分 36 √ 1．(教材习题改编)自然界的氮循环如下图所示，下列说法错误的是(　　) A．氮的固定主要有自然固氮和人工固氮两种方式 B．氧元素参与了氮循环 C．①中N2与O2反应直接生成NO2， NO2与水反应生成HNO3 D．②中的合成氨反应中N2为氧化剂 课堂检测 巩固落实 返回导航 解析：A．自然固氮和人工固氮是氮的固定的主要方式，A正确； B．由题图可知，氧元素参与了氮循环，B正确； C．①中N2与O2反应生成NO，C错误； D．②中的合成氨反应中N2转变成NH3，N元素化合价由0价降低到－3价，N2为氧化剂，D正确。 课堂检测 巩固落实 返回导航 √ 2．下图是氮元素的转化示意图：   下列说法不正确的是(　　) A．反应①是自然界中的氮的固定 B．反应②的现象是气体由无色变为红棕色 C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比是2∶1 D．X的化学式为HNO3 课堂检测 巩固落实 返回导航 解析：A．反应①是氮气和氧气在放电条件下生成NO，属于自然固氮，故A正确； B．NO是无色气体、NO2是红棕色气体，反应②的现象是气体由无色变为红棕色，故B正确； C．反应③的化学方程式为H2O＋3NO2===2HNO3＋NO，NO2中N元素化合价由＋4价升高为＋5价、由＋4价降低为＋2价，NO2既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶2，故C错误； D．H2O＋3NO2===2HNO3＋NO，X的化学式是HNO3，故D正确。 课堂检测 巩固落实 返回导航 √ 3．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是(　　) ①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NO　⑤N2→NH3 A．① B．②⑤ C．④ D．③④ 解析：①N2→NO2不能一步完成；②③NO2与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂；④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化剂；⑤N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂。 课堂检测 巩固落实 返回导航 √ 4．如下图所示，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，边通入边慢慢摇动试管，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，两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为(　　)  A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3 解析：因为NO2和NO的体积相等，在同温同压下二者的物质的量相等，根据氮原子守恒，生成HNO3的物质的量相等，因此两试管内HNO3的物质的量浓度相等。 课堂检测 巩固落实 返回导航 5．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx(氮氧化物)等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一，根据NOx的性质特点，已开发出多种化学治理氮氧化物污染的方法。 (1)已知某硝酸厂排放的尾气中NO、NO2的体积之比为1∶1，该厂采用NaOH溶液来处理尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为________。 解析：NO、NO2的体积之比为1∶1，二者中氮元素的化合价分别为＋2价、＋4价，根据归中反应中得失电子守恒可知，含氮的钠盐中，氮元素的化合价为＋3价。 ＋3价 课堂检测 巩固落实 返回导航 (2)某氮氧化物和CO在催化剂的作用下充分反应，生成N2和CO2，可消除CO与该氮氧化物的污染。若测得N2和CO2的物质的量之比为1∶2，则该氮氧化物的化学式是________。 NO 课堂检测 巩固落实 返回导航 NO2 3∶4 课堂检测 巩固落实 返回导航 $