5.2.1 氮气及氮的氧化物（教学课件）高一化学人教版必修第二册

农作物生长 离不开氮元素 氮气的应用 电灯泡、食品包装 ——保护气 降温手术刀 ——冷刀做手术 稀有的书卷保存 ——延缓代谢 氮气和氮的氧化物 氮气与氮的固定 根据氧化还原反应，认识氧化性和还原性，知道氮的两种固方式 氮的氧化物 通过实验知道物理性质，依据氧化还原反应理解氧化性和还原性 NOx污染与防治 知道产生的危害，根据氧化还原反应原理，认识其治理方法 学 习 目 标 5 01 氮气和氮的固定 Part One 氮元素在自然界的存在形式？ 观察与思考 一、氮在自然界存在 游离态 以N2分子存在于空气中 化合态 存在于动植物体内的蛋白质中 存在土豪、海洋里的硝酸盐和铵盐中 氮 美丽的闪电除了给我们带来的 视觉和听觉上的冲击，还带来了什么？ 一场雷雨一场肥 雷雨天大气中的N2转化为氮肥被植物吸收 一场雷雨一场肥 交流讨论 大气中的N2和什么物质发生了反应？ 模拟大气放电过程 氮气与氧气反应 放电实验中，N2表现什么性质？ 交流讨论 -3 0 +2 +5 N价态 +4 N2 还原性 N2 O2 NO NO 二、氮气 化学性质 还原性 N2＋O2 2NO 　 放电 N2＋O2 2NO 　 高温 易错警示 N2＋O2 2NO 　 点燃 N2＋O2 2NO 　 N2＋2O2 2NO2 　 放电 从氮元素价态分析，N2还会表现什么性质？ 交流讨论 -3 0 +2 +5 N价态 +4 N2 氧化性 还原性 N2 O2 NO -3 N 哈伯通过多年艰辛的研究，用氮气和氢气合成了NH3 反应条件为：高温、高压、催化剂！ 请写出合成氨的化学方程式 二、氮气 化学性质 还原性 N2＋O2 2NO 　 放电 N2＋O2 2NO 　 高温 易错警示 N2＋O2 2NO 　 点燃 N2＋O2 2NO 　 N2＋2O2 2NO2 　 放电 氧化性 H2 N2＋3H2 2NH3 　 高温、高压 催化剂 将空气变成面包的反应 问题探究 历史上氮气曾被认为是惰性气体，这是为什么？ 请写出氮气的电子式和结构式。 资料在线 空气中各种气体的体积分数 N2 O2 Ar CO2 78% 20% 0.93% 0.03% 如何从空气中获取氩气？ 化学趣史 从1882年开始，英国物理学家瑞利（1842-1919）热衷于各种气体密度的测定，他的实验室里有当时最精密的天平，灵敏度达到万分之一克。为了保证测定结果的精确，他总是通过不同的途径来取得所测定的气体。对氮气的测定也是这样，一方面从空气中去掉氧、二氧化碳和水蒸气，得到“空气氮”，另一方面从氮化合物分解制得氮气，在同样条件下测定前者密度是1.257 g/L，后者是1.2508 g/L，虽然两者只差0.0064 g/L，但这误差引起瑞利的注意。 拉姆赛把由空气除去氧气、二氧化碳和水蒸气得到的氮气，一次又一次地通过装有热的镁屑的管子，使氮和镁化合成氮化镁。每通过一次热的镁屑，气体体积就要减少一些，密度则增大一些。最后剩下的一点气体在通过镁屑后，体积不再缩小，密度也不再增大了。将这部分气体用光谱分析法检验，发现一种未知的谱线。显然这是一种新元素的谱线。通过实验发现，这种新发现的气体化学性质很不活泼，跟氢、氟和各种金属都不发生化学反应，跟碳、硫也不发生任何作用，不管加温、加压或用电火花，它还是不跟其他物质反应。于是给它取名“氩”，希腊文意为“懒惰”。 “氩”的发现 二、氮气 化学性质 还原性 N2＋O2 2NO 　 放电 N2＋O2 2NO 　 高温 易错警示 N2＋O2 2NO 　 点燃 N2＋O2 2NO 　 N2＋2O2 2NO2 　 放电 氧化性 H2 N2＋3H2 2NH3 　 高温、高压 催化剂 将空气变成面包的反应 Mg N2＋3Mg Mg3N2 　 点燃 三、氮的固定 概念 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 分类 自然固氨 闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物 豆科植的根瘤菌将氮气转化成氨 人式固氨 人类通过控制条件将氮气氧化或还原为氮的化合物 02 一氧化氮和二氧化氮 Part Two N2＋O2 2NO 放电 2NO＋O2 2NO2 感受▪理解 红棕色 气体 三、一氧化氮和二氧化氮 1. 物理性质 无色 气体 不溶于水 颜色状态 水溶性 NO2 NO 溶于水 交流讨论 请从氧化还原反应角度分析： NO具有什么性质(氧化性、还原性)？ -3 0 +2 +5 N价态 +4 NO 氧化性 还原性 三、一氧化氮和二氧化氮 2. 化学性质 还原性 2NO＋O2＝2NO2 放热反应 常温上反应速率极快! 氧化三速率 极快 NO与O2 Fe(OH)2与O2 Fe2＋与O2 Na2SO3与O2 KI与O2 较快 较慢 NO “天宫一号”与“神州八号”的对接成功是我国航天事业发展的又一里程碑．发射时运载火箭的推进剂引燃后，从尾部会喷出大量的高温气体，该气体的主要成分是CO2、H2O、N2、NO等，在发射现场可以看到火箭尾部产生大量红棕色气体，你认为其原因最有可能的是 A．高温下N2遇空气生成了NO2 B．NO遇空气生成了NO2 C．CO2与NO反应生成CO和NO2 D．NO与H2O反应生成H2和NO2 看谁做得既准又快 三元催化转化器 汽车尾气催化转化装置，可将排放的废气(CO、NO)处理为可参与大气循环的气体。请写出方程式。 三、一氧化氮和二氧化氮 2. 化学性质 还原性 2NO＋O2＝2NO2 放热反应 常温上反应速率极快! NO 氧化性 2NO＋2CO2 2CO2＋2N2 催化剂 硝酸工厂排放出的有毒气体NO，在一定条件下可用NH3处理为可参与大气循环的气体。 请写出反应的方程式。 6NO＋4NH3 5N2＋6H2O 　 一定条件 请你试一试 交流讨论 请从氧化还原反应角度分析： NO2具有什么性质(氧化性、还原性)？ -3 0 +2 +5 N价态 +4 NO2 氧化性 +4 NO2 0 N2 还原剂 CO NH3 在催化剂存在下，可用氨治理NO2的污染，请写出反应的方程式。 三、一氧化氮和二氧化氮 2. 化学性质 氧化性 NO2 6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O 　 催化剂 汽车尾气(含烃类、CO、NO和NO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管装上催化转化器，使NO或NO2与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，请写出NO2与CO转化的化学方程式。 生活中的化学 交流讨论 请从氧化还原反应角度分析： NO2具有什么性质(氧化性、还原性)？ -3 0 +2 +5 N价态 +4 NO2 氧化性 还原性 +4 NO2 氧化剂 +5 N 向盛有NO2气体的试管中加入适量Na2O2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；余烬木条未复燃。NO2和Na2O2反应的方程式是_______________________。  Na2O2＋2NO2＝2NaNO3 考考你的智慧 三、一氧化氮和二氧化氮 2. 化学性质 氧化性 NO2 6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O 　 催化剂 还原性 Na2O2＋2NO2＝2NaNO3 交流讨论 请从氧化还原反应角度分析： NO2具有什么性质(氧化性、还原性)？ -3 0 +2 +5 N价态 +4 NO2 氧化性 还原性 将一试管NO2倒置于水槽中，请观察试管内会有什么现象？ 红棕色气体消失 水位上升 最后水充满试管的2/3 无色气体充满试管的 1/3 请写出反应的化学方程式。 二氧化氮溶于水的现象 感受﹒ 理解 三、一氧化氮和二氧化氮 2. 化学性质 氧化性 NO2 6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O 　 催化剂 还原性 Na2O2＋2NO2＝2NaNO3 氧化性 还原性 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO ＋4 ＋5 ＋2 标出NO2与水反应的电子转移方向和数目。 2 失去 e－ × 得到 2e－ 1 × 请你试一试 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 对反应3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 提出问题？ ①二氧化氮是酸性氧化物吗？ ②反应前后气体颜色怎样变化？ ③反应后的体积是原来的多少？ ④被氧化与被还原的NO2的质量比是多少？ ⑤ 被氧化的NO2占总量比是多少？ 问题解决 被氧化和被还原的NO2的物质的量之比为2 ∶ 1 被氧化的NO2占总量比是2 ∶ 3 ＋4 ＋5 ＋2 2 mol NO2 被氧化 1 mol NO2 被还原 你能解释其中的原理吗？ 一场雷雨一场肥 闪电的电压很高，约为2万至300万伏。一个中等强度的闪电的功率，相当于一座小型核电站的输出功率。 N2＋O2 2NO 放电 2NO＋O2 2NO2 3NO2＋H2O 2HNO3＋NO 矿物质 硝酸与矿物质发生了反应 生成了可溶的氮肥 雷雨天氮的循环 N2 NO NO2 HNO3 硝酸盐 O2 放电 O2 H2O 矿物质 三、一氧化氮和二氧化氮 2. 化学性质 氧化性 6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O 　 催化剂 还原性 Na2O2＋2NO2＝2NaNO3 氧化性 还原性 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 自聚反应 无色 2NO2 N2O4 NO2 　 设计实验，要求尽可能多的使集气瓶内的NO气体被水吸收。 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO …… 6NO＋3O2＝6NO2 6NO2＋2H2O＝4HNO3＋2NO 4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3 问题探究 要使集气瓶内的NO2气体充满液体，则通入的O2与原NO2气体的体积比是多少？ 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 2NO＋O2＝2NO2 6NO2＋2H2O＝4HNO3＋2NO 2NO＋O2＝2NO2 问题探究 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3 洛杉矶光化学烟雾 03 氮氧化物的污染与防治 Part Three 四、氮氧化物的污染与防治 1. 污染危害 1 三危害 酸雨 硝酸型酸雨 2 臭氧层的破坏 2O3 3O2 NOx 3 光化学烟雾 氮氧化物＋碳氢化合物→光化学烟雾 四、氮氧化物的污染与防治 2. 污染来源 汽车尾气 硝酸工厂、氮肥厂金属冶炼厂的废气 化石燃料的燃烧 四、氮氧化物的污染与防治 3. 污染防治 开发清洁能源 安装尾气转化装置 工业废气处理 硝酸工厂的尾气NO和NO2可用NaOH溶液吸收，生成亚硝酸钠。请写出化学方程式。 挑战自我 NO＋NO2＋2NaOH＝2NNaO2＋H2O 这节课我学到了什么？ （用一句话表示） 你还有什么疑问？ 课堂小结 课堂小结 价态 +1 +2 +3 +4 +5 化学式 N2O NO N2O3 NO2 N2O5 氮的氧化物种类 N2O3是HNO2的酸酐 N2O5是HNO3的酸酐 课堂小结 NO NO2 颜色 水溶性 分类 氧化性 还原性 氧化性与 还原性 —— 危害 NO与NO2 无色 红棕色 不溶于水 易溶于水 不成盐氧化物 特殊氧化物 6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O 　 催化剂 2NO＋O2＝2NO2 Na2O2＋2NO2＝2NaNO3 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 与血红蛋白结合 形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 已知二氧化氮气体通入氢氧化钠溶液中，产物之一是亚硝酸钠，请写出该反应的化学方程式。 NO2＋NaOH→ 成功体验 +4 +3 NaNO3 +5 ＋ 2NO2＋2NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋H2O 2NO＋Na2O2＝2NaNO2 1. NO与Na2O2反应，生成亚硝酸钠(NaNO2)，请写出反应的方程式。 2. 一定条件下，NO2与SO2反应，生成两种氧化物，请写出反应的方程式。 考考你的智慧 NO2＋SO2＝NO＋SO3 据氮分子三键 认识氮气不易参加反应 据氮元素的价态 认识氮氧化物的氧化性与还原性 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 $