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

5.2.1 氮及其氧化物 1 一、氮在自然界中的存在形态 （1）游离态：主要以氮气分子的形式存在于空气中。 （2）化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中； 部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 氮元素的“位—构—性” 思考：判断氮元素在周期表中的位置，推测氮的原子结构、并结合原子结构判断氮元素可能有哪些性质？ 位置 结构 性质 第二周期，第ⅤA族 既不容易得到 3 个电子，也不容易失去 5 个电子。 一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质 氧气21% 其他成分1% 氮气78% 空气成分示意图 氮气 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 密度：1.25 g/L 颜色 状态 气味 密度 溶解性 _____ 气体 _____ 密度与空气接近 ___溶于水 无色 无味 难 二、氮气 (1) 氮气的物理性质 体积分数 冷冻治疗 液氮食品 氮气 氧气 其他成分 0.78 0.21 0.01 资料：在自然界中，绝大部分氮元素以游离态的氮气分子形式存在于空气中。实验证明，在通常情况下，氮气与大多数物质很难发生化学反应，说明氮气的化学性质很不活泼。 三键护体，难以断裂 氮分子形成过程 电子式 结构式 氮分子内两个氮原子间以__________结合，断开该化学键需要_______的能量，所以氮气的化学性质很_______。 氮氮三键 较多 稳定 (2)N2的化学性质 1.从化学键的角度分析，氮气的化学性质为什么稳定? 在一定条件下(如：高温、放电)，也能与O2、H2、Mg等发生反应： 3.请利用氮气的化合价，判断氮气化学性质是什么? ①食品的保护。例如：虾条、薯片等 ②焊接金属时用氮气保护金属，使其不被氧化 ③白炽灯中重充入氮气，防止钨丝的氧化 N2+O2 2NO 放电或高温 ========== 还原性 2.请同学举例，生活中哪些方面利用了氮气的稳定性? 合成氨的反应三次获得诺贝尔化学奖。 哈伯和博施等化学家经过无数次的失败和不懈努力，最终用锇作催化剂在高压、550℃的条件下以N2和H2为原料，得到浓度为8%的NH3 ，为合成NH3的工业化了基础。此后，他们又经过数千次实验的尝试，改变反应条件，并寻找到廉价易得的多种含铁化合物组成的催化剂。并于1913年建立了世界上第一座合成氨厂。哈伯和博施也因此在1918年和1931年分别荣获诺贝尔化学奖。2007，德国化学家埃特尔发现了哈伯—博施法合成氨的作用机理，推动了表面化学动力学的发展，获得诺贝尔化学奖。工业合成NH3的反应中， NH3的含量只占20%，你能分析原因吗？ 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 在一定条件下(如：高温、放电)，也能与O2、H2、Mg等发生反应： 氧化性 在一定条件下(如：高温、放电)，也能与O2、H2、Mg等发生反应： N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 氧化性 (2)N2的化学性质 ①金属镁： N2 + O2 2NO 放电或高温 N2 + 3H2 2NH3 高温 高压 催化剂 ③氢气： ②氧气： N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 N2表现氧化性 N2表现氧化性 N2表现还原性 氮气的化学性质稳定，通常很难与其他物质发生化学反应。 可代替稀有气体作保护气体。 但高温、高压、催化剂或者放电等条件下，可以和某些物质发生反应。 【思考】汽车的燃料中一般不含氮元素，尾气中所含的NO是如何产生的？ 空气中的N2和O2在汽车汽缸内的高温环境下反应生成的。 小结--记背 10 含义: 将大气中 的氮转化为 的过程叫做氮的固定。 游离态 含氮化合物 生物固氮(如豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨) 高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO) 合成氨(工业上合成氨) 仿生固氮(仿生材料可起到根瘤菌的作用) 分类 自然固氮 人工固氮 “种豆子不上肥，连种几年地更肥” “雷雨发庄稼” 三、氮的固定 四、氮气的用途 工业合成氨 （1）化学性质不活泼 — 保护气 焊接保护气 充氮灯泡 食品保护气 （2）液氮 — 制造低温 液氮冰淇淋 医疗液氮冷冻麻醉剂 （3）化肥和化工原料 氮肥 1、下列关于氮气的说法错误的是（　　） A．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸 B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境 C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气 D．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂 D 练习 课堂互动探究 创新设计 目录 2.下列关于N2的说法错误的是(　　) C 根据氮原子的原子结构和氮元素的化合价猜测，氮的氧化物有哪些？ 氮的氧化物——它们都有毒，是大气污染物 上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是 ，对应的酸分别是HNO2(亚硝酸)和HNO3。 N2O5和N2O3 氧化物   NO N2O3     N2O5 对应氮的化合价 ＋1 ＋2   ＋4 ＋4 ＋5 N2O NO2 N2O4 ＋3 N2O俗称笑气，具有麻醉作用 思考：NO和NO2 具有哪些性质？ 2NO2 N2O4 二、一氧化氮和二氧化氮 二、一氧化氮和二氧化氮 (1) 物理性质 物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO _____ 气体 _____ 有毒 ___溶于水 NO2 _______ 气体 ______ 有毒 ___溶于水 无色 无味 不 红棕色 刺激性 易 NO中毒原理：与CO相似，是通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合，使其失去携带O2的能力，导致中毒。人体中极少量的NO有助于促进血管扩张,防止血管栓塞。 NO在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。 ① 实验室在放电条件下使N2和O2反应，实验过程中观察到反应器中产生浅红棕色气体， 你能分析原因吗？ (2) 化学性质 2NO+O2==2NO2 ②将盛有H2O和NO的集气瓶打开，再关上，你会看到神奇的变化，试着分析原因？ 3NO2+H2O = 2HNO3+NO ③将盛满NO的试管倒置于水槽中，NO不溶于水，通过玻璃导管向试管内缓缓通入O2,试管内的气体最终被全部吸收掉，请你书写总反应方程式？ ④将盛满NO2和O2的试管倒置于水槽中，待充分反应后，试管内充满液体，你能试着分析试管中NO2和O2的配比吗？ 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3 NO2与O2以4︰1的体积比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。 NO2与O2 上述实验对工业上生产硝酸有什么启示? ⑤上述实验对工业上生产硝酸有什么启示? 硝酸工业常在吸收反应进行过程中补充一些空气，使生成的NO被氧化为NO2， NO2溶于水又生成硝酸和NO，经过多次的氧化和吸收，能够尽可能地转化为硝酸。 ⑥汽车尾气会有氮的氧化物尾气生成，他们是怎么来的？应该如何除去？ 汽车尾气系统中都安装了催化转化器，使NO和CO在催化剂作用下向无毒无害的N2和CO2转化。 2NO + 2CO N2 + 2CO2 催化剂 ⑦NO和NO2都有毒，硝酸工业尾气怎么处理？ NO2是不是酸性氧化物？ ⑧在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。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。雷雨条件下，N2是如何转变成硝酸盐（NO3-）的？ 硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收。 N2＋O2 === 2NO（无色） 放电 2NO＋O2 = 2NO2（红棕色） 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO 硝酸型酸雨的形成 土壤 N肥 氮和氮的 氧化物 N的存在形式 氮的氧化物 无色无味气体，难溶于水 红棕色、刺激性气味气体，易溶于水 有毒， 2NO+O2===2NO2 有毒， 3NO2+H2O===2HNO3+NO 氮 N2的化学性质 氮的固定 一氧化氮NO 二氧化氮NO2 空气，土壤、海洋，动植物 自然固氮 人工固氮 还原性 氧化性 1.下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是(　　) A.氮的氧化物都是酸性氧化物 B.氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性 C.NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物 D.NO和NO2均有毒 D 练习 课堂互动探究 创新设计 目录 B 2.下列对NO、NO2的描述，不正确的是(　 　) A．NO2是红棕色气体，易溶于水，不是酸性氧化物 B．NO可以用排水法收集，但不能由N2和O2直接化合而得到 C．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 D．将盛满NO的试管打开塞子置于空气中，无色气体变为红棕色 课堂互动探究 创新设计 目录 思考：氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ 随堂测：判断 1）氮的固定中氮元素一定被氧化 2）N2即可做氧化剂，又可做还原剂 3）汽车尾气NO是N2和O2在雷电条件下反应产生的 4）1molN2和3molH2完全反应生成2molNH3 5) 医生利用液氮给手术刀降温(称为“冷刀”),利用的是液氮沸点低，变成气体时吸收热量造成周围温度降低。 X √ X X √ EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 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 A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气 B．反应N2＋O2eq \o(=====,\s\up17(高温))2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一 C．N2的质量约占空气总质量的eq \f(4,5) D．在反应3Mg＋N2eq \o(=====,\s\up17(点燃))Mg3N2中，N2作氧化剂 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $