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

第1课时 氮气与氮的固定、 一氧化氮和二氧化氮 第五章 化工生产中的 重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 课堂导入 在我们的日常生活中，有一个现象非常常见却又蕴含着丰富的化学知识。 雷雨发庄稼，是什么原因呢? 氮元素的存在形态 氮元素 游离态 化合态 以 N2 分子的形式存在于空气中 动植物体内的蛋白质中，以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中 氮气78% 氮元素的“位—构—性” 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 ①常见的化合价有+1、+2 、+3 、+4 、+5 、-3。 ②氮元素的非金属性比氧元素弱，比碳元素强。 一、氮气与氮的固定 颜色 状态 气味 密度 溶解性 气体 与空气接近 溶于水 无色 无味 难 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 收集氮气时用排水法！ 氮气在低温加压时可以液化形成液氮，液氮汽化会吸热使温度降低。 1、氮气的物理性质 (1) 两个氮原子间以__________结合，断键需吸收__________，所以氮气的化学性质很稳定，通常很难与其他物质发生化学反应。 较多能量 共价三键 (2) 在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使N≡N断裂，N2能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合。 点燃 氧化性 还原性 工业合成氨 N2 + O2 ======== 2NO 放电或高温 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 N2 + 3Mg === Mg3N2 一、氮气与氮的固定 2、氮气的化学性质 (1) 含义：将大气中_________的氮转化为_____________的过程叫做氮的固定。 游离态 氮的化合物 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) 思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？ (2) 分类 一、氮气与氮的固定 3、氮的固定 “雷雨发庄稼”、“种豆子不上肥，连种几年地更肥” P12科学史话 一、氮气与氮的固定 4、氮气的用途 (1) 化学性质不活泼—作保护气 食品包装中 充 N2 以防腐 (2) 液氮— 制造低温 制冷剂 保鲜食品 (3) 制化肥和化工原料 焊接金属时 用作保护气 医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术 二、氮的氧化物 氮的氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 氮元素化合价 ____ ___ ____ ___ ____ ____ +1 +2 +3 +4 +4 +5 【思考】根据氮原子的原子结构和氮元素的化合价猜测，氮氧化物共有几种？ (1)N2O俗称笑气，具有麻醉作用。 (2)N2O3、N2O5是酸性氧化物，可以与水反应分别生成HNO2、HNO3。 (3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2（红棕色） ⇌ N2O4（无色） 氮氧化物——它们都有毒，是大气污染物 【思考】NO和NO2具有哪些性质？ 二、氮的氧化物 1、NO (1) 物理性质： 无色、无味、不溶于水的气体 (2) 化学性质： 实验室如何收集 NO ? 排水法收集 ①常温下，很容易与氧气反应 2NO + O2 = 2NO2 现象：无色气体变为红棕色气体 (NO鉴别方法) 氧化性 还原性 ②能与CO、NH3等反应，生成氮气 2NO + 2CO ==== N2 + 2CO2 催化剂 6NO + 4NH3 ====== 5N2 + 6H2O 一定条件 二、氮的氧化物 2、NO2 (1) 物理性质： 红棕色、有剌激性气味的气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。 实验室如何收集 NO2 ? 向上排空气法 【思考】NO2易溶于水，溶于水会与水反应吗？怎么证明？ (2) 化学性质： ① 与水反应： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 表现氧化性、 还原性 不是酸性氧化物 ② 氧化性较强：NO2能氧化还原性离子，例如I-，SO32-等。 二、氮的氧化物 实验5-5 实验 操作 在一支的注射器里充入，然后吸入 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 空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。 __ _______________________________________________________________ 实验 现象 第一次振荡时，____________；吸入空气后气体变为______色，再振荡后气体又变为 ____色，同时注射器的活塞向内移动。 实验 分析 不溶于水，吸入空气后，____________________，气体变为红棕色；振荡后， _________________________，气体变为无色，同时气体总体积减小 无明显现象 红棕 无 与反应生成 溶于水生成和 二、氮的氧化物 【思考1】怎么将注射器中的NO充分转化？ 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + O2 + H2O 可以不断吸入空气，然后使集气瓶里的气体充分与水反应。 【思考2】上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ 反应过程中，补充空气，经过多次氧化和吸收，NO可完全转化为HNO3。 二、氮的氧化物 氮的氧化物溶于水的计算规律 ① 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ③ 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 ③ 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 ③ 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 ① 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 二、氮的氧化物 ④ 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 二、氮的氧化物 二、氮的氧化物 3、氮氧化物的危害 (1)NOx在紫外线作用下与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生光化学烟雾。 (2)NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面形成酸雨。 (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。 （少量的NO在生物体内很多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆等功能） NO、NO2均为有毒气体，常见的NOx尾气处理方法有哪些？ 6NO + 4NH3 ===== 5N2 + 6H2O 2NO + 2CO ===== N2 + 2CO2 ②催化转化法 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O ①碱液吸收法 催化剂 催化剂 二、氮的氧化物 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $