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

第五章 化工生产中的重要非金属元素 　第二节　氮及其化合物 第1课时　氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 人教版 高一年级 必修二 常见无机氮肥 铵态氮肥（NH4+） 硝态氮肥（NO3-） NH4Cl NH4HCO3 (NH4)2SO4 NaNO3 Ca(NO3)2 NH4NO3 原料 在我们空气中含量最多的就是氮气，为何大多数农作物不能直接利用吸收氮气而需要施氮肥？ 课堂引入 1. 氮元素在元素周期表中的位置存在 第二周期，第 VA族 3. 写出氮气的电子式和结构式 电子式 结构式 N  N    N N 球棍模型 2.氮气的物理性质 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 熔点：-210℃ 沸点：-196℃ 密度：1.25g/L 液氮做制冷剂 氮气 ① 还原性： 4.氮气的化学性质 N2+O2 2NO 放电或高温 ========== 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 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。 N N 思考：镁条在空气中燃烧，固体产物有几种？ 2Mg + CO2 === 2MgO + C 点燃 2Mg + O2 === 2MgO 点燃 ② 氧化性 氮气 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 工业合成氨 很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题 一个反应，三个诺奖 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 科学史话 思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？ 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) 1.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 仿生固氮 (某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 氮的固定 氮的固定 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 ? 课堂检测 雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，每一步转化所需要的分别什么？理由是什么？ 元素守恒和化合价变化 +O2 +O2 +H2O +NH3 N2 NO NO2 HNO3 NH4NO3 N2+O2 2NO 放电或高温 ========= 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO HNO3+NH3===NH4NO3 课堂检测 NO NO2 颜色 毒性 溶解性 与O2或与H2O反应 收集方法 与人体、环境 的关系 无色 红棕色 有毒 难溶于水 ①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 排水法 向上排空气法 ①刺激腐蚀呼吸道黏膜 ②形成酸雨、光化学烟雾 有毒 易溶于水 2NO＋O2===2NO2 一氧化氮和二氧化氮 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 结论：在一定条件下，NO 与 NO2 可以相互转化 现象一：无色气体变红棕色 NO → NO2 现象二：红棕色变为无色 NO2 → NO 【实验5-5】如图所示，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，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。振荡注射器，再观察现象。 一氧化氮和二氧化氮 工业生产硝酸，将尾气(NO)吸收通入足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，保护环境。 2NO+O2===2NO2 ① 3NO2+H2O===2HNO3+NO ② ①×3+②×2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 思考：在这个过程中要通入多少的O2， NO才能完全转变成HNO3呢？ 3NO2+H2O===2HNO3+NO ① 2NO+O2===2NO2 ② ①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ② NO2和O2同时通入水中 ① NO与O2同时通入水中 一氧化氮和二氧化氮 1.若试管中装 10 mol NO2，则通入多少摩尔O2可以使NO2充分被水吸收? 2.若试管中装 10 mol NO，则通入多少摩尔O2可以使NO充分被水吸收? 4NO2+O2+2H2O === 4HNO3 即当NO2和O2的体积比为4︰1时水可以充满试管，需通入2.5 moL O2。 4NO+3O2+2H2O === 4HNO3 即当NO和O2的体积比为4︰3时水可以充满试管，需通入7.5 moL O2。 课堂检测 1．常见的污染类型 (1)光化学烟雾：NOx 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。 (2)酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 (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。 (1)碱液吸收法：用NaOH溶液可以吸收废气中的NO2、NO： ①NO＋NO2＋2NaOH == 2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH == NaNO2＋NaNO3＋H2O (2)催化转化法：安装汽车尾气催化转化器可将NO和NO2转化为两种无污染的气体： 2. 处理方法 2NOx+2xCO N2+2XCO2 催化剂 ∆ 氮氧化物对环境的污染及防治 课堂小结 [提示] 由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。 所以不能用淀粉－KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别， 思考：NO2和溴蒸气都是红棕色、有刺激性气味气体，怎样区别？ 但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别： ①AgNO3溶液： ②CCl4： ③用水洗法： 加溴产生淡黄色沉淀，加NO2不变色。 CCl4层有色的是溴。 溴溶于水即为溴水(橙黄色)，NO2溶于水得到硝酸。 课堂检测 1、下列关于氮的固定的描述，不正确的是(　　) A.镁带在点燃条件下与氮气反应生成氮化镁的过程属于氮的固定 B.豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮属于生物固氮 C.雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO属于氮的固定 D.由NH3制碳酸氢铵和尿素属于人工固氮 D 2、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 课堂检测 3.如图所示的试管中装有12 mL NO，然后间歇缓慢地通入8 mLO2。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 4.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支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是(　　) D A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2 课堂检测 5. 在容积为672 mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是(　　) B A． 总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O === 2HNO3 B． 总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O === 12HNO3 C． 生成硝酸的物质的量浓度均为0.030 mol·L－1 D． 生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 mol·L－1 课堂检测   6. 用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下： NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O 现有V L某NaOH溶液能完全吸收n mol NO2和m mol NO 组成的大气污染物。 3∶2 m+n V 课堂检测 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf55.33.100 $