5.2.1 氮气和氮的氧化物 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 氮和氮的氧化物 人教版必修第二册 情境引入 有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗 ? 教学过程 一、氮气与氮的固定 1．氮元素的位置、结构与存在 氮元素在自然界中主要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蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 氮(N) 位 第二周期第VA族 构 原子核外有两个电子层，最外层有五个电子 性 既不容易得到电子，也不容易失去电子 教学过程 03 膜分离法 利用特殊膜材料对空气中各成分的选择性透过性，将氮气从空气中分离出来。 01 空气分离法 利用空气中各成分的沸点不同，通过液化、分离、提纯等步骤制取氮气。 02 化学反应法 通过某些化学反应生成氮气，如氨气分解法等。 氮气制备方法 NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2↑ + 2H2O 教学过程 一、氮气与氮的固定 2．氮的固定 [注意]　氮的固定是化学变化，实质是游离态的N2转化为化合态的化合物。 教学过程 (1)自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。 2．氮的固定 (2)人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是工业合成氨。 教学过程 2．N2的性质及应用 物理性质 化学性质 无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点比O2的低。 [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。 氮气在各领域应用 氮气作为化工原料，可用于生产氨、硝酸等化工产品。 在金属加工过程中，氮气可用作保护气，防止金属在高温下与氧气反应。 在电子工业中，氮气可用于制造半导体器件和集成电路的清洗和干燥等。 氮气可用于食品饮料包装中，作为填充气体防止食品氧化变质。 化工原料 金属加工保护气 电子工业 食品饮料包装 典例1． 下列关于氮气的说法中错误的是(　　) A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气 B．N2+O2 2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C．N2在空气中约占的质量比为 D．在反应3Mg+N2 Mg3N2中，N2作氧化剂 【答案】C 【解析】N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。 课堂练习 教学过程 二、氮的氧化物 氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 (1)N2O俗称笑气。 (2)N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。 (3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2 N2O4 1．氮有多种价态的氧化物 教学过程 NO NO2 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 难溶于水 易溶于水 与O2或与H2O反应 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 收集方法 排水法 向上排空气法 与人体、环境 的关系 ①与血红蛋白结合，使人中毒；②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 2．一氧化氮和二氧化氮 实验探究 二氧化氮溶于水的实验 实验探究 实验步骤 实验现象 实验结论 试管内气体颜色慢慢变为无色，水面不断上升，最后静止在距试管底部约1/3处 NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成 把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2 水面不断上升，最后试管内无色气体约为原NO2体积的1/3，通入适量O2后液面继续上升，最后试管全部充满液体 NO2溶于水生成的NO全部与O2反应被水吸收 水面不断上升，最后试管全部充满液体 NO2可被NaOH溶液全部吸收 3．二氧化氮溶于水的实验分析 典例3． 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 教学过程 三、氮氧化物对环境的污染及防治 1．常见的污染类型 (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，产生的一种有毒的烟雾。 (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。 教学过程 (1)调整能源结构，发展清洁能源。 (2)研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2和氮的氧化物的排放。 (3)加强工厂废气的回收处理。 (4)改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气排放标准。 2．防治措施 教学过程 3．常见的NOx尾气处理方法 (1)碱液吸收法 工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (2)氨气吸收法 8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O 4NH3＋6NO 5N2＋6H2O (3)催化转化法 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)；NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)(一般适用于汽车尾气的处理)。 2CO＋2NO 2CO2＋N2 教堂小结 氮及其氧化物转化的“价类二维图” Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.65 $