5.2.1氮气、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

组织建设 化学 · 必修2 氮气 氮的氧化物　 物质类别 化合价 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 0 +2 +5 +4 N2 NO NH3 +3 +1 碱 NO2 HNO2 HNO3 NO3- NO2- NH4+ N2O N2O3 N2O5 N2O4 NH3.H2O 第 页 氮　 氧化物   NO N2O3     N2O5 对应氮的化合价 ＋1 ＋2   ＋4 ＋4 N2O NO2 N2O4 ＋3 ＋5 N2O俗称笑气，具有麻醉作用 酸性氧化物 HNO2 HNO3 氮的氧化物 2NO2 N2O4 大气中的氮 78% N2 主要 土壤海洋中的硝酸盐和铵盐 如何获取氮气？ 土壤海洋中的硝酸盐和铵盐 自然界中氮元素的存在 生物的蛋白质中的氮 熔点 - 210 ℃ 沸点 - 196 ℃ 密度 1.25 g/L（接近空气） 第 页 氮　 电灯泡、食品包装 ——保护气 液氮做制冷剂，冷冻医疗 稀有的书卷保存 ——延缓代谢 氮气的用途 化学性质很稳定 第 页 氮气　 探·知识奥秘 一、氮气 4.氮气的用途 (1) 制冷剂 (3) 制氨气、硝酸、化肥、炸药 (2) 保护气、冷藏食品 液氮治疗皮肤病：鸡眼，瘊子等 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。 氮气的结构 氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常难以与其它物质反应。 第 页 氮气　 通常化学性质很稳定 氮气的化学性质 高温，放电 N2 + O2 === 2 NO 放电或高温 N2 + 3 Mg ===Mg3N2 点燃 2NO+O2====2NO2 无色 红棕色 【思考】镁条在空气中燃烧，固体产物有几种？ 三种。Mg3N2、MgO、C 第 页 氮气　 科学史话 哈伯 博施 埃特尔 发现了合成氨的反应机理。 2007年获奖 1908年发明了N2和H2直接合成氨的方法。 1918年获奖 改进了反应条件，实现氨的规模化工业生产。 1931年获奖 一个反应，三个诺奖 科学史话 催化剂 N2+3H2 2NH3 高温、高压 氮气的化学性质 第 页 氮气　 10 探·知识奥秘 一、氮气 3.氮的固定 (1) 概念 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 (2) 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) N2+O2 2NO； N2+ 3H2 2 NH3 高温、高压 催化剂 放电或高温 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，从而实现自然固氮。 农俗亦有云：“种豆子不上肥，连种几年地更肥” 2、人工固氮 合成氨 1909年，德国化学家哈伯经过实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0 MPa和锇为催化剂的条件下可产生氨。 德国工程师博施也推动了合成氨工业生产的实现和相关技术发展，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。 合成氨技术的应用很大程度上解决了全球粮食饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。 一、自然界中的氮循环 闪电、雨水 氮氧化物 豆科植物根部的根瘤菌 、NH3 硝酸HNO3 工业合成氨 肥料 汽车排放物 氮氧化物 蛋白质 植物吸收 进入土壤、水体 植物吸收 植物吸收 硝酸盐 细菌分解 一部分被细菌分解 N2 大气中不活泼的氮气N2 作者编号：35004 据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，这里经常在风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，下起雷雨，奇怪的是这里牧草茂盛，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 ? 思维拓展 【思考】有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗 ? N2 NO NO2 HNO3 硝酸盐 O2 放电 O2 H2O 矿物质 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 2NO + O2 = 2NO2 NO ⑴物理性质： ⑵化学性质： （NO不能与O2大量共存） 1、NO能使人中毒，其原理与CO相似， 通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白， 使其失去携带O2的能力，导致中毒。 无色无味气体，不溶于水，有毒 实验室如何收集 NO ? 2、作为传递神经信息的“信使分子”，在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要作用 第 页 氮的氧化物　 科学史话 NO2 ⑴物理性质： 红棕色、有刺激性气味的有毒气体 密度比空气的大 易液化 易溶于水 ⑵化学性质: 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 氧化剂与还原剂质量比为 NO2是酸性氧化物吗？ 实验室如何收集 NO2 ? 第 页 氮的氧化物　 三、氮的氧化物的性质 3. 二氧化氮NO2的化学性质——不是酸性氧化物 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO （1）与水反应： （2）与碱反应： 2NO2＋2NaOH = NaNO3＋NaNO2＋H2O 应用： 用于吸收多余NO2，防止污染空气 （3）强氧化性 NO2+SO2 = NO+SO3 ①与SO2： ②与KI反应置换出I2 （能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝） 作者编号：35004 探·知识奥秘 归纳小结 二、一氧化氮 二氧化氮 NO NO2 色、态、味 密度 溶解性 毒性 物质类别 N的价态 与氧气反应 与水反应 对环境的影响 红棕色有刺激性气味气体 无色无味气体 比空气大 比空气略小 易溶于水，易液化 难溶于水 有毒，大气污染物之一 特殊氧化物 不成盐氧化物 +4 +2 不反应 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 不反应 NO与血红蛋白结合使人中毒；NO、NO2导致光化学烟雾，形成酸雨及破坏臭氧层；NOx都有毒 汽车尾气催化转化装置，可将排放的废气（CO、NO、NO2）处理为可参与大气循环的气体。请写出CO与NO反应的方程式。 生活中的化学 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。 生活中的化学 6NO＋4NH3 5N2＋6H2O 　 一定条件 2NO＋2CO 2CO2＋2N2 催化剂 NO的化学性质 第 页 氮的氧化物　 思考交流 实验步骤 现象 解释 1 2 3 设计实验，NO2尽可能多的被水吸收 将充满NO2试管倒立水槽中 红棕色逐渐消失， 试管水位上升到试管容积2/3处 继续通入氧气 水逐渐充满试管 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 向试管通入O2 无色气体变成红棕色； 水位继续上升，红棕色又消失 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 第 页 氮的氧化物　 24 你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？ 工业生产硝酸，将尾气（NO）吸收通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，有利于保护环境。 3NO2+H2O=2HNO3+NO 第 页 氮的氧化物　 在这个过程中要通入多少的O2和NO2才能完全转变成HNO3呢？ 2NO+O2=2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 4 NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3 V(NO2):V(O2)<4:1 V(NO2):V(O2)>4:1 V(NO2):V(O2)=4:1 恰好反应，无气体剩余 O2过量，剩余O2 NO2过量，NO剩余 第 页 氮的氧化物　 NO和O2混合气体溶于水又如何计算呢？ 反应原理： 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 总反应式：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 结论： V(NO):V(O2)=4:3 恰好反应，无气体剩余 V(NO):V(O2)<4:3 O2过量，剩余O2 V(NO):V(O2)>4:3 NO过量，NO剩余 第 页 氮的氧化物　 NO与NO2的尾气处理 (1)碱液吸收法 2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O(2)催化转化： 在催化剂、加热条件下，氨将氮氧化物转化为无毒气体(N2) 或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用汽车尾气的处理。 第 页 氮的氧化物　 思考：氮氧化物可造成什么环境污染问题？ 汽车、工厂等污染源排入大气的氮氧化物与碳氢化合物（一次污染物），经紫外线照射发生光化学反应生成以臭氧为主的二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物，称为光化学烟雾。光化学烟雾危害人体健康和植物生长。 资料卡片——光化学烟雾 酸雨、光化学烟雾 硫氮氧化物对大气的污染 工业文明带来的新课题 第 页 氮的氧化物　 酸雨及其危害 酸雨： 危害： 成因： 酸雨的形成过程原因？ 正常雨水的PH在5.6左右 (因溶解了二氧化碳) 当空气中大量N和S的氧化物随雨水降落下来使得雨水的PH值小于5.6而形成酸雨 破坏农作物、森林、草原，使水土酸性化；加速建筑物,桥梁，运输工具和电缆等腐蚀 S氧化物主要来自含S矿物的燃烧，N氧化物来自汽车尾气。 第 页 氮的氧化物　 酸雨的形成 石油 煤 金属矿物 燃 烧 CO2 SO2 NOx 雨水. 霜. 雹. 露 等 酸雨 第 页 氮的氧化物　 硫酸型酸雨： 酸雨的防治 酸雨的形成 途径1 途径2 1、改善燃料种类，积极开发新能源； 2、对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理,如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理以回收SO2. 3、种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等。 CaO + SO2 = CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4 第 页 氮的氧化物　 酸雨的形成 硝酸型酸雨： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 酸雨的防治 2NO2 +2 NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O NO + NO2 +2 NaOH = 2NaNO2 + H2O 第 页 氮的氧化物　 Lavf58.20.100 Lavf58.50.100 SO2＋H2OH2SO3 2H2SO3＋O2===2H2SO4 2SO2＋O2eq \o(,\s\up15(催化剂),\s\do15(Δ))2SO3 SO3＋H2O===H2SO4 $