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

第五章 第二节 氮及其化合物（一） 氮气和氮氧化物 通过分析氮的原子结构，推断氮气可能的化学特性，理解结构与性质的关系。 通过实验探究，了解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。 学习目标 了解氮的固定和自然界中氮循环及意义。 如何向空气中“要”氮呢？ 氮是农作物生长的必需元素。植物通过自然固氮可以从空气中获得化合态的氮。 0 ⅢA ⅣA ⅥA ⅤA ⅦA N 氮元素位于元素周期表的__________、第______族。 氮原子的结构示意图为____________，最外层有_______个电子，既不容易得到______个电子，也不容易失去5个电子，故一般通过__________ 与其他原子相互结合成物质。 5 3 共用电子对 第二周期 ⅤA 氮元素的位置、结构与性质 思考 氮元素的存在形式 以氮气分子存在于空气中 主要 部分 存在动植物体内的蛋白质中 存在土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中 氮元素的存在形式 一、氮气与氮的固定 1.氮气 （1）N2的物理性质 通常情况下，氮气是无色、无味的气体 密度比空气的稍小 难溶于水 一、氮气与氮的固定 1.氮气 （2）N2的化学性质 通常情况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。 氮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很稳定， 通常情况下很难与其他物质发生化学反应， 但在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应 N N N N 一、氮气与氮的固定 1.氮气 （2）N2的化学性质 通常情况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。 ① 金属镁：____________________ ，氮气表现 性； ② 氢气：______________________ ，氮气表现 性； ③ 氧气：_____________________ ，氮气表现 性。 氧化 氧化 还原 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 N2+3Mg Mg3N2 点燃 N2+O2 2NO 放电或高温 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。 一、氮气与氮的固定 2.氮的固定 氮的固定 自然固氮 高能固氮： 生物固氮(豆科植物根瘤菌固氮) 人工固氮 合成氨： 仿生固氮 N2+O2 2NO 放电 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 自然界中的氮循环 一、氮气与氮的固定 游离态→化合态 豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物 放电条件下，空气中的氮气与氧气化合生成含氮的化合物 合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮转化为化合态的氮 化合态→游离态 硝酸盐在某些细菌作用下转化为氮气 10 优点：人工合成氨，不仅为农作物生长提供了必需的 氮元素，还为其他化工产品提供了重要的原料。 缺点：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会污染大气，工厂废液中的氮元素会对水体造成污染。 一、氮气与氮的固定 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 NO2 气体 有毒 无色 红棕色 无味 刺激性 不溶于水 易溶于水 二、一氧化氮和二氧化氮 2.化学性质 思考 分析、预测NO、NO2可能具有的化学性质。 二、一氧化氮和二氧化氮 2.化学性质 （3）NO2的强氧化性： 可使湿润的淀粉KI试纸变蓝 （4）NO2与碱反应： NO2＋NO＋2NaOH === 2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH === NaNO3＋NaNO2＋H2O 2NO + O2 === 2NO2 （1）NO不与酸、碱反应 （2）NO易与O2反应： 实验装置 实验操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL 水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。 打开弹簧夹，快速吸入10 mL 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 实验 结论 注射器内无明显变化 无色气体变为红棕色 红棕色变为无色 活塞向左移动 【实验5-5】二氧化氮溶于水 NO难溶于水 在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。 ①NO→NO2___________________________________ ②NO2→NO ___________________________________ 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO（工业制取硝酸） 思考 如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ NO与O2同时通入水中 2NO+O2 2NO2 ① 3NO2+H2O 2HNO3+NO ② V(NO)∶V(O2) ＜ 4∶3 剩余O2 ＝ 4∶3 恰好完全反应 ＞ 4∶3 剩余NO ①×3＋②×2的总化学方程式为： NO+ O2+2H2O 4HNO3 4 3 思考 如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ NO2和O2混合气体通入水中 ① 3NO2+H2O 2HNO3+NO 2NO+O2 2NO2 ② ①×2＋②的总化学方程式为： 4NO2+O2+2H2O 4HNO3 V(NO2)∶V(O2) ＜ 4∶1 O2过量，剩余气体为O2 ＝ 4∶1 恰好完全反应 ＞ 4∶1 NO2过量，剩余气体为NO NO2转化为NO的变化中，NO2只能做氧化剂吗？ 01 NO和NO2分别采用什么方法收集？ 02 NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3，NO2既做氧化剂又做还原剂。 常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集。 NO2能与水反应生成NO，只能用排空气法收集。 3NO2+H2O 2HNO3+NO +4 +5 +2 思考 思考 俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理 雷电发生时，N2和O2化合生成NO NO迅速被氧化为NO2 NO2溶于水生成HNO3 HNO3跟土壤作用生成硝酸盐，NO3-可被植物吸收 放电或高温 N2+O2 2NO 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO 【拓展】 不同价态的氮的氧化物 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 上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是 。 N2O5和N2O3 性质 NO NO2 物理性质 毒性 与水反应 与氧气反应 收集方法 无色、无味的气体，难溶于水 红棕色、有刺激性气味气体 有毒 有毒 不反应 3NO2+H2O 2HNO3+NO 2NO+O2 2NO2 不反应 常用排水法 常用向上排空气法 【梳理】 二、一氧化氮和二氧化氮 1.下列反应属于氮的固定的是( ) ①N2和H2在一定条件下合成NH3　②NO2和H2O反应生成HNO3和NO　 ③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2　 ④NO被空气氧化为NO2 A ．①②　　　 B．②③ C．①③　　　 D．①④ C 【练习】 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 D 【练习】 3.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(　　) C A.①③ B．②④⑤ C．②④⑥ D．②③⑤ 【练习】 4.氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。 用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下： ①NO＋NO2＋2NaOH 2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH NaNO2＋NaNO3＋H2O (1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为________。 (2)在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填化学式)。 (3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系 是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。 23∶15 　NaNO2 NaNO3 ＝ 【练习】 氮的氧化物 氮的固定 及氮的氧化物 氮的固定 人工固氮 氮气 物理性质 化学性质 自然固氮 高能固氮 生物固氮 合成氨 仿生固氮 一氧化氮 二氧化氮 物理性质 化学性质 物理性质 化学性质 信使分子——NO 三位美国药理学家 Robert F ．Furch got t，Louis J ．I gnarro 和 Ferid Murad获得了1998年诺贝尔生理学或医学奖。他们发现“NO”是心血管系统的信号分子，NO在哺乳类动物及人类机体中起着广泛的重要生物学作用。 三位科学家发现NO在人体血管内具有传递信号的功能，使血管处于持续的舒张状态，血压降低可印制VSMC和心肌细胞增殖，维持其正常的有丝分裂；少量NO有正性心肌收缩力及心输出量的作用，并抑制白细胞黏附、浸润而减轻炎症介导的心肌坏死，进而在心肌缺血再灌注操作中发挥细胞保护作用。 $