5.2氮及其化合物 课件-2026-2027学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦氮及其化合物，涵盖氮气、氮的固定、氮氧化物、氨、铵盐及硝酸等核心内容。以“死亡谷”情景引入激发兴趣，通过价类二维图和物质分类表构建从元素存在、结构到化合物性质与应用的知识脉络，形成系统学习支架。 其特色在于融合情景创设、实验探究与问题驱动，如喷泉实验分析、铜与硝酸反应现象观察等，结合价类二维图培养化学观念，通过诺贝尔化学奖科学家案例渗透科学态度与责任。学生能在探究中深化理解，教师可借助清晰知识框架提升教学效率。

第二节　氮及其化合物 第1课时 氮气与氮的固定 “死亡谷”——青藏高原上的那棱格勒峡谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，狂风大作，人畜常遭雷击而倒毙。奇怪的是这里牧草茂盛，水草肥美，这是为什么呢？ 情 景 引 入 价类二维图 一、氮气与氮的固定 1．氮元素的存在、位置、结构 (1)存在 ①游离态：主要以_______的形式存在于空气中。 ②化合态：部分存在于动植物体内的 中； 部分存在于土壤、海洋里的 中。 氮分子 蛋白质 硝酸盐和铵盐 空气的成分(按体积) (78%) 氮气 (21%) 氧气 +7 2 5 (2)结构 (3)位置 第二周期、第ⅤA族 (4)性质 氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子，因此，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。 （1）物理性质 无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。 2．N2的性质 用排水法收集 思考：氮气在空气中的体积分数为78%，化学性质稳定，这是为什么呢？ (从化学键的角度分析) 氮气的稳定性: 氮分子内两个氮原子间以_______________结合，断开该化学键需要_______的能量，所以氮气的化学性质很_______，通常情况下_________与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。 共价三键(N≡N) 较多 稳定 很难 电子式 结构式 球棍模型 （2）化学性质 在高温、放电等条件下，氮气可以与镁、氢气、氧气等发生反应。 N2＋3Mg Mg3N2 点燃 氧化性 N2＋O2 2NO 放电或高温 还原性 氧化性 N2＋3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 思考：镁条在空气中燃烧还发生了哪些化学反应？ (工业上合成氨) 化合价角度 中间价态 7 （3）氮的固定 ①概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。 ②分类 a.自然固氮 高能固氮 生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮) ( N2＋O2 ==== 2NO ) 放电 b.人工固氮 工业合成氨 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) （N2＋3H2 2NH3） 高温、高压 催化剂 费里茨.哈伯 卡尔.博施 格哈德.埃特尔 第一个从空气中制造出氨的科学家，加速了世界农业的发展，因此获得1918年诺贝尔化学家。 改进了高压合成氨的催化方法，实现了合成氨的工业化生产，因此获得1931年诺贝尔化学奖。 发现了哈伯-博施合成氨的作用机理，并以此推动表面化学动力学的发展，因此获得2007年诺贝尔化学奖。 9 （4）氮气的用途 焊接金属时用氮气作保护气 灯泡中充氮气以延长使用寿命 食品包装中充氮气以防腐 医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术 超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能 1. 请同学们回顾所学内容，判断下列问题的对与错 （1）氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价(　　) （2）氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键(　　) （3）白磷(P4)在空气中能自燃而氮气能稳定存在，说明磷元素非金属性比氮元素强 (　　) （4）硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气为自然固氮(　　) （5）在高温、高压、催化剂条件下，1 mol N2与3 mol H2混合可生成 2 mol NH3 (　　) 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 上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是 。 N2O5和N2O3 氮氧化物都有毒，是大气污染物，可引起光化学烟雾、酸雨、臭氧层空洞等环境问题 12 光化学烟雾 13 NO NO2 无色 红棕色 无味 有刺激性气味 有毒 有毒 密度比空气大 密度比空气大 不溶于水 易溶于水 1. 物理性质： 只能用排水法收集 只能用向上排空法收集 标况下气体 标况下非气体 14 2. 化学性质： （1）NO与O2反应： 2NO＋O2=2NO2 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO （2）NO2与水反应： 工业生产硝酸 思考与讨论：P13 如果要将注射器NO充分转化，可以采取什么措施？ 硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收 16 2NO＋O2=2NO2 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ① ② 混合气体NO、NO2、O2溶于水的计算 工业制硝酸中 ，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。 （3）与碱反应： 2NO2＋2NaOH＝NaNO3＋NaNO2＋H2O NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O 【例2】如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，对原试管中盛装气体的说法正确的是(　　 ) ①可能是N2与NO2的混合气体 ②可能是NO2气体 ③可能是NO与NO2的混合气体 ④只可能是NO2一种气体 A．①②　　 B．②③ C．③④ D．①④ B 【例1】标准状况下，44.8L NO和22.4L O2反应后分子数为2NA。 （ ） 【例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 【提示】氮的氧化物或氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时， 剩余的气体可能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2。 物质分类 单质 氧化物 氢化物 盐 NH3·H2O 、NH4Cl HNO3 化合价 -3价 2NO2⇌N2O4 +2价 N2 酸 0价 +5价 NaNO2 NaNO3 NO 碱 NH3 +3价 +4价 HNO2 N2O3 N2O5 Mg3N2 价态的角度、物质的类别预测氨气的性质 21 三、氨 1. 氨的物理性质 颜色状态 气味 密度 溶解性 特性 气体 气味 空气 溶于水，1体积水能溶解 体积的氨气 无色 刺激性 小于 易液化 极易 700 液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧下降，因此，液氨常用作制冷剂。 2. 氨的分子结构 化学式：NH3 电子式： 空间构型： 三角锥形 N H H H • • • • •• •• 打开弹簧夹，挤压胶头滴管，让水进入烧瓶 NH3+H2O NH3·H2O +OH- 结论：①氨极易溶于水 ②氨水显弱碱性 注意：NH3·H2O不稳定，易分解 NH3·H2O===NH3↑+H2O △ 氨气：高中阶段唯一的一种碱性气体 操作： 现象： 烧杯中的酚酞溶液由玻璃管进入烧瓶，形成红色喷泉。 （1） 氨与水的反应（制氨水） 强调微弱电离 弱碱性 弱碱弱酸的电离都是可逆的 24 【关于喷泉实验的思考】 1. 为什么烧瓶内会形成喷泉? 2. 从胶头滴管里挤出的少量水有何作用? 3. 若将NH3换成CO2或O2，能做成喷泉实验吗？NO2呢？ 4. 喷泉实验成功的条件是什么？ 氨极易溶于水，使烧瓶内外形成较大的压强差；大气压将水压入瓶内。 引发喷泉 ①装置的气密性良好。②圆底烧瓶要干燥。 ③圆底烧瓶要充满气体。 酚酞溶液 HCl 1:500 25 ①用湿润的红色石蕊试纸检验碱性气体 用湿润的蓝色石蕊试纸检验酸性气体 如何验满或检验NH3？ 常见形成喷泉实验的气体与试剂 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S NO2（或NO）+O2 吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 NaOH溶液 水 常用装置 【练习】 如图：烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻震荡烧瓶，然后打开止水夹，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，则a、b可能是：（  ） A、a为HCl气体，b为H2O B、 a为CO2气体，b为浓NaOH溶液 C、a为Cl2气体，b为饱和NaCl溶液 D、a为Cl2气体，b为浓NaOH溶液 a b b ABD   如何区分：一水合氨、氨水、液氨 一水合氨 液氨 氨水   液氨 一水合氨（NH3·H2O） 氨水 物质 类别 粒子 种类 主要 性质 ⑵ 氨与酸的反应 NH3 + HCl = NH4Cl （大量白烟） ②用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近，产生大量白烟。 【练习】将氨气通入硝酸或硫酸中，写出反应的方程式 【总结】氨与酸反应的实质就是：NH3 +H+ =NH4+ 工业上制铵态氮肥 [想一想]氨气是否与所有的酸反应都有白烟生成呢？ 与挥发性酸（盐酸、硝酸等）反应才有白烟生成 （3）NH3的还原性 ①氨的催化氧化 工业制硝酸的基础 4NH3+5O2==== 4NO+6H2O 催化剂 △ ②氨与氯气反应 2NH3 + 3Cl2 == N2 + 6HCl 8NH3 + 3Cl2 == N2 + 6NH4Cl N2 O2 O2 NH3 NO NO2 HNO3 H2O H2 ① ② ③ ④ （检验输送Cl2的管道是否漏气） 如Pt 一般氧化剂只能将其氧化成0价（就近变价） 32 四、铵盐 ：由铵根(NH4+)和酸根离子构成的化合物 （1）物理性质： 绝大多数易溶于水，白色或无色固体 （2）化学性质： ①不稳定性——受热易分解 NH4Cl == NH3↑＋ HCl ↑ △ NH4HCO3 == NH3↑＋ H2O ↑ +CO2 ↑ △ 并不是所有铵盐分解都产生氨气，不用此法制备氨气。 2NH4NO3======== 2N2↑＋O2↑＋4H2O 或高温 猛烈撞击 (可用作炸药) 4NH4NO3 8H2O + 3N2 ↑ + 2NO2↑ > 400℃ = = △ ②与碱反应 【 NH4+的检验方法】 取少量样品于试管中，加强碱溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，若试纸变蓝，则证明含NH4+。 现象：三支试管中均有无色气体放出，均使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。 ＋OH－ === NH3 ↑ ＋ H2O △ 注：所有的铵盐遇碱加热或浓碱均可产生NH3。 若是铵盐和强碱稀溶液且不加热，则无NH3逸出， NH3 ·H2O + NH4+ OH- 铵盐和强碱稀溶液加热能放出氨气吗 浓溶液或加热 产生气体。 34 (NH4)2SO4 NH4HCO3 NH4NO3 贮存铵态氮肥时，为了防止受热分解，应密封包装并放在阴凉通风处；施肥时应将铵态氮肥埋在土下，且不能与碱性物质(如草木灰)混用 农业上常用的铵态氮肥 【例（教材p18第3题）】只用一种试剂，就可区别NH4Cl 、 (NH4)2SO4 、KCl 、Na2SO4 、 AlCl3 五种 无色溶液，这种试剂是( ) A、NaOH溶液 B、AgNO3溶液 C、BaCl2溶液 D、Ba(OH)2溶液 D 五、氨的实验室制法 （1）原理： 2NH4Cl+Ca(OH)2 ===CaCl2+2H2O+2NH3↑ （2）装置： （4）验满方法： ②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。 ①把湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色； （3）棉花的作用： 减缓NH3与空气的对流。 若为蘸有水或稀硫酸的棉花则吸收多余的NH3，防止污染空气. 固固加热法 不能加热单一的氯化铵 试管口倾斜向下，向下排空法 37 漏斗容积大，少量水倒吸后，与液面脱离接触，防倒吸。 如何收集纯净的NH3？ 发生装置→除杂和干燥装置→收集装置→尾气吸收装置 水 碱石灰 固固加热型 向下排空法 （5）干燥：用碱石灰或生石灰干燥，不能用无水CaCl2（反应生成CaCl2∙8NH3 ），也不能用 浓硫酸、P2O5等酸性干燥剂。 （6）处理尾气： 浓硫酸(或水)吸收 (要防倒吸) 气体在CCl4中溶解度较低，以气泡形式缓慢上浮至水层，逐步被水吸收，吸收速率可控，避免导管内压强急剧下降。 39 （2）实验室中还可以用哪些方法快速制氨气？ ①加热浓氨水 ②浓氨水+碱石灰（或NaOH固体） （吸水、溶解时放热） CaO 浓氨水 [ 思考 ] （1）制取氨时，能不能用氢氧化钠代替熟石灰？ NaOH吸水结块，不利于产生NH3，且高温下腐蚀试管。 40 【例1】实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是： A．①是氨气发生装置 B．②是氨气吸收装置 C．③是氨气发生装置 D．④是氨气收集、检验装置 C 物质分类 单质 氧化物 氢化物 盐 NH3·H2O 、NH4Cl HNO3 化合价 -3价 2NO2⇌N2O4 +2价 N2 酸 0价 +5价 NaNO2 NaNO3 NO 碱 NH3 +3价 +4价 HNO2 N2O3 N2O5 Mg3N2 价态的角度、物质的类别预测氨气的性质 43 六、硝酸 1. 物理性质 （1）纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的腐蚀性液体。 （2）能以任意比溶于水；密度比水大。 （3）常用浓硝酸的浓度为69％（约为16mol·L-1），98％的浓硝酸叫作“发烟硝酸”（溶解过量NO2） 硝酸挥发，溶于水形成硝酸小液滴，形成白雾。 2. 化学性质 （1）不稳定性 【思考】在实验室里浓硝酸应该怎样保存？ 棕色细口瓶（避光） 玻璃塞（橡胶塞易被氧化） 冷暗处 久置浓硝酸呈黄色 45 硝酸是一种强酸，具有酸的通性，在水中的电离方程式为： HNO3== H++NO3- （2）酸性 思考：Fe+HNO3(稀) —Fe(NO3)3+NO ↑ +H2O ？ （3）强氧化性 一定条件下，硝酸能与绝大多数金属反应（除金、铂外） 注：HNO3的氧化性是+5价的N元素体现的!不是H元素，不可能产生H2！ 浓硫酸不拆 浓硝酸可以拆 硝酸中的N在体现氧化性 46 【实验5-8】 在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应 反应________ 铜丝________ 产生_____气体 溶液呈_____ 反应________ 铜丝________ 产生_____色气体 溶液呈_____ 剧烈 变细 红棕 缓慢 变细 无色 浓硝酸 稀硝酸 绿色 蓝色 3Cu+8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2+2NO ↑ +4H2O Cu+4HNO3(浓) == Cu(NO3)2+2NO2 ↑ +2H2O ①与金属反应 思考：1、体现了硝酸的什么性质？ 酸性、强氧化性 硝酸浓度越大，氧化性越强。 一般，浓HNO3生成NO2，稀HNO3生成NO 【教材P18第6题】 2、稀硝酸和浓硝酸谁氧化性更强？ 3、足量的铜与浓硝酸反应，浓硝酸能否完全被还原？还原产物可能是? 浓硝酸不可能完全被还原，在反应过程中，硝酸的浓度逐渐减小，还原产物可能是NO2和NO的混合物，不可能产生H2。 （实验室制NO2） （实验室制NO） 金属铁、铝等虽然能与稀硝酸或稀硫酸反应，但在常温下却可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸，这是为什么呢？ 常温下，铁、铝的表面被浓硝酸或浓硫酸氧化，生成了一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。当加热时，铁、铝会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。 Fe + HNO3(浓) ==____________________________ △ 思考：1、浓硫酸和浓硝酸谁氧化性更强呢？ 2、浓硝酸中滴入紫色石蕊试液时，溶液会出现先变红后褪色的现象，这是什么原因？ 氧化性：浓HNO3>浓H2SO4 酸性、强氧化性 特殊的强氧化性溶液：王水 王水又称“王酸”，是一种腐蚀性非常强、冒黄色雾的液体，是由浓盐酸(HCl)和浓硝酸(HNO₃)按体积比为3:1组成的混合物 王水中含有硝酸、氯气和氯化亚硝酰等强氧化剂，同时还含有高浓度的氯离子。正因为如此，王水的氧化能力比硝酸强，不溶于硝酸的黄金，却可以溶解在王水中 4HNO3 (浓)+ C == CO2 ↑ + 4NO2↑ + 2H2O ②与非金属反应 （4） 与化合物的反应 H+ + NO3-(稀) + Fe2+ == H+ + NO3-(稀) + I- == 3、 硝酸的用途 硝酸是一种重要的化工原料（国防工业之母），可用于制造炸药、燃料、塑料、硝酸盐等。 只体现强氧化性 54 练一练：以下反应中分别体现硝酸什么性质： 用铁或铝制槽车运输浓硝酸 铜与浓HNO3反应 碳与浓HNO3共热 苛性钠与稀HNO3反应 NH3通入稀HNO3溶液中 HNO3放冷暗处 FeCl2溶液中滴加稀HNO3 一、金属与硝酸反应的一般规律 (1)硝酸具有强氧化性，与金属反应时不生成H2。 一般情况下，浓HNO3 NO2，稀HNO3 NO。 (2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，还原产物也随之改变，一般最终得到的是NO2和NO的混合气体。 (3)金属与硝酸反应后的溶液中含有表现酸性的NO3-，NO3-在酸性条件下也具有强氧化性。当金属过量时，向溶液中加人非氧化性酸，金属将继续被氧化，并生成氮氧化物。 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.65 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $