5.2.1 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

年 级：高一 学 科：化学（人教版） 主讲人：lrp 学 校：四川省华蓥中学 课时 5.2.1 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 第五章 化学生产中的重要非金属元素 1 【学习目标】 1.通过阅读思考、讨论交流，了解氮气分子的结构、化学性质，熟悉自然界中氮的固定方式和人工固氮的常用方法，了解氮的固定的重要意义，体会性质决定用途的核心理念。 2.通过实验探究、原理分析，从氮的氧化物的类别及氮的化合价的角度了解一氧化氮和二氧化氮的主要性质、用途及相互转化关系，结合真实情境中的应用实例，熟知氮的氧化物溶于水的反应特点，感受化学变化的奇妙。 重点：氮和氮氧化物的性质。 难点：氮氧化物溶于水的计算。 教学模型：实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 2 氮气与氮的固定 1 知识导航 一氧化氮和二氧化氮 2 氮氧化物溶于水的计算 3 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 情境导入 思考：你了解氮及其化合物吗？通过视频你能总结一下氮气及其化合物的性质和用途吗？ 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 请同学们分组讨论自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 【知识回顾】 1.硫元素的几种化合物及其单质存在下列转化关系(反应条件省略)，请写出相应转化的化学方程式。 ①Cu＋2H2SO4(浓) ＝ CuSO4＋SO2↑＋2H2O，② SO2＋2NaOH = Na2SO3＋H2O ③Na2SO3+S = Na2S2O3④Na2S2O3+H2SO4 = Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O， △ 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 【学习新知】 一、氮气与氮的固定1、氮元素的存在及氮的固定（1）存在：氮元素在自然界中有两种存在形态： 【主要以氮气分子的形式存在于空气中，约占78%（体积分数）】和 （存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋的硝酸盐和铵盐中）。（2）氮的固定①氮的固定是指将大气中 转化为 的过程。②氮的固定分 和 两种。自然固氮是大自然通过闪电释放能量将氮气转化为含氮的化合物（高能固氮），或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨（生物固氮）。通过人工方法将游离态氮转化为化合态氮的过程叫人工固氮，如工业合成氨等。③氮的固定为 反应。 游离态 化合态 游离态的氮 氮的化合物 自然固氮 人工固氮 氧化还原 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 +7 2 5 第二周期、第VA族 N常见的化合价有 ＋1、＋2 、＋3 、＋4 、＋5 、－3。 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 2、氮气的结构与性质（1）结构：氮元素位于元素周期表的 ，氮原子最外层有 电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。氮分子的电子式为 ，分子内两个氮原子间以共价三键( N≡N )结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质 ，通常情况下很难与其他物质发生化学反应。（2）物理性质：氮气是 、 、 水的气体，密度（1.25g/L)与空气相近，熔点-210℃，沸点-196℃，约占空气体积的4/5。 第二周期第ⅤA族 5个 很稳定 无色 无味 难溶于水 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 （3）化学性质：a.通常情况下，氮气较稳定，与其他物质不反应；b.在放电或高温下，能与氧气反应生成NO： ，N2体现 。c.在一定条件下与活泼金属反应： ，N2体现 。d.在高温、高压条件下，能与氢气化合（工业上合成氨）： N2体现 。 还原性 氧化性 氧化性 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 N2的还原性：和氧气反应 N2 + O2 2NO 2NO＋O2 2NO2 2N2＋6Li ==2Li 3N N2 + 3Mg Mg3N2 氮化镁 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 【小结】：①氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有 (与H2等反应)，又有 (与O2等反应)。②用途：氮气常用作 ，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等；氮气是 的重要原料；液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域 还原性 氧化性 保护气 合成氨、制硝酸 电灯泡、食品包装 ——保护气 稀有的书卷保存 ——延缓代谢 降温手术刀 ——冷刀做手术 氮气的用途 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 请同学们分组探讨为什么雷电能发庄稼呢？请你总结一下涉及的反应！ N2＋O2 2NO 放电 2NO＋O2 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 二、一氧化氮和二氧化氮1、一氧化氮和二氧化氮的性质 氮元素的化合价有 价，因此可形成的氧化物有 .N2O俗称笑气，具有麻醉作用，在氮的多种氧化物中只有 是酸性氧化物（酸酐），分别对应 和 。常温常压，所有氮的氧化物均为 。 -3、0、+1、+2、+3、+4、+5 N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 N2O3 和 N2O5 亚硝酸（HNO2） 和硝酸（HNO3） 有毒气体 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 【实验5-5】思考一氧化氮和二氧化氮具有哪些重要的性质？ 实验装置 实验操作 在一支50 mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后振荡注射器，再观察现象。 现象 振荡前： 振荡后： 无明显现象 无色气体变红棕色 红棕色变为无色 2NO＋O2 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 ①NO为无色无味的有毒气体，难溶于水，常温下，NO不稳定，具有还原性，易被氧化： 。故只能用 收集。 一氧化氮具有氧化性，与CO、NH3反应，生成氮气。 2NO＋O2==2NO2 排水法 催化剂 2NO＋2CO 2CO2＋2N2 一定条件 6NO＋4NH3 5N2＋6H2O 　 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 ②NO2为 气体，有毒，溶于水时与水发生歧化反应： 。故只能用 收集。NO2和N2O4是两种不同的氧化物，通常情况下，NO2能进行自身二聚： 2NO2(红棕色) N2O4(无色)，故NO2中总混有N2O4 ③NO2能与NaOH溶液反应，化学方程式为： 。 ④NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物,NO2与NO的混合气体也能与NaOH溶液反应，化学方程式为 。 ⑤二氧化氮的氧化性 2NO2＋2NaOH = NaNO2＋NaNO3＋H2O NO2＋NO+2NaOH = 2NaNO2＋H2O 红棕色、有刺激性气味 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 向上排空气法 6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O 　 催化剂 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 2、探究一氧化氮和二氧化氮与水的反应及计算问题探究：若将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中（如下图），并通过导管通入少量的氧气有何现象？并分析其原理。 （1）图1中 色气体逐渐变为 色，试管内液面 ，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO2)∶V(O2)＝ 时，NO2完全转化成HNO3。（2）图2无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO)∶V(O2)＝ 时，NO完全转化成HNO3。 红棕 无 上升 4∶1 4∶3 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 （3）氮的氧化物溶于水的计算 ①原理： ②NO2气体溶于水： 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO ①2NO＋O2 = 2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O = 4HNO3 ③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O = 4HNO3 ④ 仅涉及反应①：剩余气体为NO。 例1、将20ml充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10ml，求原混合气体中NO和NO2 各占多少毫升？ 答案：NO：5ml ，NO2：15ml 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 ④NO、O2的混合气体溶于水： x＝V(NO)/V(O2) 0<x< x＝ x> 反应情况 O2过量，剩余O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO过量，剩余NO 4NO＋3O2＋2H2O = 4HNO3 ③NO2和O2的混合气体溶于水： x＝V(NO2)/V(O2) 0<x<4/1 x＝4/1 x>4/1 反应情况 O2过量，剩余气体为O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO2过量又发生反应①，只剩余NO 4NO2＋O2＋2H2O = 4HNO3 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 ⑤工业制取硝酸工厂的尾气处理方法：工业制取硝酸工厂的尾气中含有NO、NO2，从减少污染物的排放及原料的充分利用角度考虑，可向尾气中通入过量的 ，再用足量的 吸收，即可将NO、NO2完全转化为盐。 空气 碱液 例2、将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？ 答案：2:3或19:1 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 例3、一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？ 答案：1:8 【课后练习】 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 氮气和氮氧化物 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 氮氧化物溶于水的计算 氮元素在自然界中的存在形式 氮的固定 一氧化氮和二氧化氮的物理性质 一氧化氮的化学性质 氮氧化合物溶于水的实验现象 氮氧化物溶于水的计算方法 氮有多种价态的氧化物 氮的原子结构 二氧化氮的化学性质 氮气的物理性质 氮气的化学性质 课堂小结 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 (5)闪电时氮气与氧气化合生成NO,属于自然固氮。(　　) (6)将氨转化为固态铵盐的过程属于人工固氮。(　　) (7氮气化学性质很稳定,所以镁着火时,可用氮气灭火。(　　) (8)高温、高压、催化剂条件下,1molN2与3molH2混合可生成2molNH3。( 　 ) 【例1】判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)N2在高温条件下与O2发生反应生成NO2。(　　) (2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键(　　) (3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(　　) (4)白磷(P4)空气中自燃而氮气稳定存在，说明非金属性P比N强(　　) × × √ × √ × × × 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 【例2】按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述： ①试管内气体呈红棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　⑤试管内气体是O2　⑥试管内气体是NO。其中正确的是 ( ) A.①③ B.②④⑤ C.②④⑥ D.②③⑤ C 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 2.下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　) A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B．NO2可由N2和O2直接化合得到 C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化 1、属于人工固氮的化学反应是(　　) A. N2与 H2在一定条件下反应生成NH3 B. 由 NH3转变成 NH4HCO3 C. NO与 O2反应生成 NO2 D. 豆科植物的根瘤菌将氮的化合物转变成植物蛋白 A D 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 4. 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 D 3.对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确是（ ） A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 A 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 5.同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，下列关系正确的是(　　) A．V1＞V2＞V3　　　　　B．V1＞V3＞V2 C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2 D 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第五章 化学生产中的重要非金属元素 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 $