5.2　第1课时　氮气和氮氧化物课件2025-2026学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

该高中化学课件聚焦氮气、氮的固定及NO、NO₂的性质与转化，以“氮气是空气中含量最多的气体，你了解氮的氧化物吗？”导入，从氮元素“位—构—性”视角分析结构与性质，结合实验探究和问题链构建知识网络，形成学习支架。 其亮点在于以化学观念为指导，通过科学探究与实践活动设计。如“位—构—性”分析体现物质结构决定性质，注射器实验（NO与O₂反应、NO₂溶于水）培养探究能力，混合气体计算归纳（4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃等）构建模型认知。帮助学生建立化学思维，为教师提供丰富教学资源。

四川大学附属中学 高一化学备课组 第五章　第二节 氮及其化合物 第1课时　氮气和氮氧化物 氮气是空气中含量最多的气体，你了解氮的氧化物吗？ NxOy都有毒。除NO2，其他均极不稳定；除NO外均可溶于水。 N2O：笑气，无色不可燃，有轻微金属味，有轻微麻醉作用。 NO：信使分子，具有扩张血管、促进消化和增强记忆力的特殊功能。它一向被视为大气污染物，这是否能给我们一些启示呢？ 提出问题 核心素养 发展目标 核心问题： 通过从元素“位—构—性”的视角认识氮元素，并探究氮气、一氧化氮和二氧化氮的化学性质与相互转化，建立基于氮元素价态变化的核心反应网络，掌握利用化学反应方程式分析与解决气体混合溶于水计算问题的化学思维方法。 3 1. 氮元素 结合氮原子结构及周期表中位置，分析其成键特点？ ✪一般通过共用电子对与其他原子结合构成物质。 位：第二周期第ⅤA族 构：核外2个电子层，最外层5个e- 性：不易得3个e-，也不易失5个e- (1)N(氮) 解决问题 一、氮气和氮的固定 (2)氮元素在自然界中的存在 氮分子 蛋白质 硝酸盐 铵盐 2.氮气 （1）物理性质：无色无味，气体密度与空气接近，难溶于水。 用途：①常做保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。 ②合成氨、制硝酸的重要原料 ③液氮可做制冷剂 根据氮原子核外电子排布和氮气分子的结构，推测氮气的化学活性。 答：由于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，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。 N≡N 思考 1 在高温、放电等条件下，氮气可以与镁、氢气、氧气等物质发生化合反应。 写出氮气与下列物质发生反应的化学方程式： 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。 N2+3Mg Mg3N2 氧化 N2+3H2 2NH3 氧化 N2+O2 2NO 还原 闪电、汽车引擎中发生的反应 工业合成氨 （2）化学性质： 写出镁条在空气中燃烧发生反应的化学方程式。 答： 　2Mg+O2 2MgO、3Mg+N2 Mg3N2、2Mg+CO2 2MgO+C。 ✪ Mg3N2属于离子化合物，与水剧烈反应： Mg3N2 +6H 2 O=3Mg(OH) 2↓+2NH3↑ 思考 2 3.氮的固定 概念： 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 3.氮的固定 1.判断正误 (1)N2和O2在放电的条件下会直接生成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)自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 (4)氮的固定中氮元素一定被氧化 (5)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮 × × × × × 应用体验 2.有报道称“氮气能有效减少轮胎的噪音，延长轮胎使用寿命”，关于氮气的性质的说法，错误的是 A.通常情况下，氮气性质很不活泼 B.可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C.在水中溶解度小(通常情况下) D.跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂 √ 氧化物 颜色 状态 气味 水溶性 NO 色 气体 - 溶 NO2 色 气体 气味 溶 1.NO和NO2的物理性质 无 不 红棕 有刺激性 易 ✪氮的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 酸性氧化物，HNO2和HNO3的酸酐 二、一氧化氮和二氧化氮 2.NO和NO2的化学性质 (1)实验探究 2.NO和NO2的化学性质 (1)实验探究 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 ①打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹； ②振荡注射器 现象 ___________ ①无色气体变为 ； ②______________________ ___________________ 无明显现象 红棕色 红棕色气体逐渐变为无色， 注射器活塞向左移动 (2)实验结论及解释 ①NO不溶于水，也不与水反应，但能与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2，化学方程式：_________________。 ②NO2能与水反应生成无色的NO，化学方程式：____________________ 。 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3 +NO ✪ 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，工业上利用这一原理生产硝酸。 如果要将注射器中的NO充分转化为硝酸，可以采取什么措施？ 上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ 采取的措施是继续通入过量的空气。 用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸。 若将充满NO2的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象？ 若同时向倒置试管中不断地缓慢通入O2，最终现象是什么？ 试管中红棕色逐渐褪去，水倒吸入试管中，最终试管里剩余气体占 水槽中的液体最终充满整个试管 3NO2+H2O===2HNO3+NO 2NO+O2===2NO2 ① ② ①×2＋②得： 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 4：1恰好完全被水吸收 ①×2＋②×3得： 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4：3恰好完全被水吸收 探究讨论 为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置(夹持装置已省略)，并检查装置 的气密性，实验前用排水法收集NO。 (1)打开止水夹，推动注射器活塞， 使O2进入烧瓶。关上止水夹，首先观 察到烧瓶中的现象是　　　　　　　　　　　，写出产生此现象的化学方程式：　　　 　　　。  气体由无色变为红棕色 2NO+O2===2NO2 思考 1 (2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的 现象是什么？利用化学方程式解释 产生这种现象的原因是什么？ 提示　烧瓶中的红棕色气体又变为无色，且烧瓶内压强减小，烧杯中的水倒吸进入烧瓶，导致烧瓶中液面上升。摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (3)对于反应：3NO2+H2O===2HNO3 +NO，用双线桥法标出电子转移的 方向和数目：　　　　　　　 ，在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有　　 mol电子发生转移。  4 3.NO、NO2溶于水的相关计算 有一只充有20 mL NO2和NO混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)　　　。  2∶3 假设试管内充有100 mL NO，通入多少O2才能使水充满试管？ 答：　已知：2NO+O2===2NO2　①，3NO2+H2O===2HNO3+NO　②，由反应①×3+②×2得：4NO+3O2+2H2O===4HNO3，即当NO和O2的体积比为4∶3时水可以充满试管，故需通入75 mL O2。 思考 2 思考 3 1.NO2和O2的混合气体与水反应 由4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知 2.NO和O2的混合气体与水反应 由4NO+3O2+2H2O===4HNO3可知 归纳总结 1.判断正误 (1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法 (2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法 (3)NO2与H2O反应生成HNO3，故NO2是酸性氧化物 (4)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气 (5)11.2 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目为NA √ √ × × × 应用体验 2.在NO2与水的反应中，下列说法错误的是 A.H2O中各元素的化合价不发生变化 B.反应生成的气体在空气中能稳定存在 C.3 mol NO2完全反应转移电子的物质的量为2 mol D.离子方程式为3NO2+H2O===2H++NO+2N √ 3.一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的 A. B. C. D. √ 一、概念结论 氮气：N≡N键能大，化学性质稳定 氮的固定：自然固氮（雷电、生物）、人工固氮（合成氨） NO：无色、难溶于水、易与O₂反应 NO₂：红棕色、有刺激性气味、易溶于水、有毒 二、思想方法 结构决定性质、宏微结合、分类法、模型认知 三、价值观念 氮氧化物是大气污染物，增强环保意识 人工固氮（合成氨）对农业生产的意义 光化学烟雾与酸雨防治的社会责任 反思提升 1.判断正误 (1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法 (2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法 (3)NO2与H2O反应生成HNO3，故NO2是酸性氧化物 (4)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气 √ × × √ 评价反馈 2.下列对NO和NO2的描述正确的是 A.NO是无色气体，可用向上排空气法收集 B.NO2与水的反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂 C.NO2可由N2和O2直接化合得到 D.从元素化合价角度看，NO只有还原性 √ 3.现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能是　 　　　 。 4 mL或1.2 mL 本节课结束 $