第二節氮及其化合物第1課時氮氣與氮的固定一、氮氣與氮的固定1、氮元素的位置、結構既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。因此，氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結合構成物質于元素周期表的第二周期、第ⅤA族氮的原子結構示意圖為

。氮原子的最外電子層有5個電子位：構：性：2、氮元素的存在游離態：氮分子的形式存在于空氣中(N2約占空氣總體積的78%、總質量的75%)化合態：存在于動植物體內的蛋白質，也存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中N2是一種無色、無味的氣體，ρ(N2)＜ρ(空氣)，難溶于水氮氮鍵很難斷裂，通常情況下，氮氣的化學性很質穩定、不活潑，不易與其他物質反應3、氮氣的物理性質4、氮氣的分子結構電子式：結構式：N≡N；常溫下氮氣很穩定，N2的化學性質很不活潑，很難與其它物質發生反應，但這種穩定是相對的，在一定條件下(如：高溫、放電、點燃)，也能跟某些物質(如：H2、O2、Mg等)發生反應(2)與氧氣在放電或高溫條件下生成NO：N2＋O2

2NO

(在閃電時會發生反應)5、氮氣的化學性質(1)與氫氣反應生成NH3：N2＋3H22NH3

(3)與活潑金屬(Mg、Li)反應：3Mg＋N2====Mg3N2

6Li＋N2====2Li3N

氮化鎂與水的反應：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

(金屬氮化物易水解，生成氨氣和相應的堿)點燃點燃(1)工業上合成氨，制硝酸(2)代替稀有氣體作焊接金屬時的保護氣，以防止金屬被空氣氧化(3)在燈泡中填充氮氣以防止鎢絲被氧化或揮發(4)保存糧食、水果等食品，以防止腐爛(5)醫學上用液氮作冷凍劑，以便在冷凍麻醉下進行手術(6)高科技利用液氮制造低溫環境，使某些超導材料獲得超導性能6、氮氣的用途(1)實驗室制法：加熱NH4Cl飽和溶液和NaNO2晶體的混合物：NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O(2)工業制法：工業上從液態空氣中，利用液態氮的沸點比液態氧的沸點低加以分離而制得氮氣7、氮氣的制法(1)概念：將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程，叫做氮的固定(2)氮的固定有三種途徑①自然固氮：自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮氣轉化為含氮的化合物②生物固氮：豆科植物根瘤菌將N2轉化成氨③人工固氮：人類通過控制條件，將氮氣氧化或還原為氮的化合物，最重要的人工固氮途徑是工業合成氨8、氮的固定自然界中氮的循環1、下列關于N2的說法中錯誤的是(

)A．通常情況下N2的化學性質很穩定，所以N2可在電焊時作保護氣B．N2＋O2高溫=====2NO，該反應是汽車尾氣造成污染的主要原因之一C．N2在空氣中約占空氣總質量的5(4)D．在反應：3Mg＋N2=====Mg3N2中，N2作氧化劑2、下列關于氮氣的說法錯誤的是(

)A．氮氣在通常情況下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸B．液氮可用于醫學和高科技領域，制造低溫環境C．利用氮氣的穩定性，工業上用來替代稀有氣體作焊接金屬的保護氣D．在高溫、高壓、催化劑條件下與氫氣反應時，氮氣作還原劑3、下列反應屬于氮的固定的是(

)①N2和H2在一定條件下合成NH3

②NO2和H2O反應生成HNO3和NO

③Mg在N2中燃燒生成Mg3N2

④NO被空氣氧化為NO2A．①②

B．②③

C．①③

D．①④點燃點燃練習氮元素有+1、+2、+3、+4、+5價，五種正價對應六種氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、2、一氧化氮(NO)(1)物理性質：無色、無味的有毒的氣體，密度比空氣略大，難溶于水

N2O5其中N2O3和N2O5分別是HNO2和HNO3的酸酐1、一氧化二氮(N2O)：俗稱笑氣，常作麻醉劑二、氮的氧化物(2)實驗室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集(3)化學性質：既有氧化性又有還原性，以還原性為主①易被O2氧化為NO2而變紅棕色：2NO＋O2===2NO2

(收集NO氣體必須用排水集氣法，NO的檢驗方法)②NO與酸性KMnO4反應：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O③NO與酸性K2Cr2O7反應：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O(4)對人體、環境的影響：①與血紅蛋白結合，使人中毒②轉化成NO2，形成酸雨、光化學煙霧3、二氧化氮(NO2)(1)物理性質：紅棕色有剌激性氣味的有毒氣體，易溶于水且與水能發生反應(2)實驗室制法：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空氣法收集既有氧化性又有還原性，以氧化性為主，NO2能氧化SO2、KI等物質①與SO2的反應：NO2＋SO2===SO3＋NO②與碘化鉀溶液的反應：NO2＋2KI===2KNO2＋I2

(NO2能使濕潤的淀粉KI試紙為藍)③與水的反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO④與氫氧化鈉溶液的反應：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O⑤與N2O4相互轉化：2NO2N2O4

(3)化學性質：①在實驗測定NO2、N2O4的相對分子質量、比較相同條件下相同物質的量的氣體體積大小，以及涉及到NO2氣體的顏色深淺、壓強、密度等方面時要考慮2NO2N2O4反應②由于NO2氣體和溴蒸氣都為紅棕色氣體，都能使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍，溴蒸氣和NO2通入NaOH溶液均形成無色溶液。故不能用淀粉碘化鉀試紙或NaOH溶液來區別NO2氣體和溴蒸氣，可用水來區別拓展(4)對人體、環境的影響：形成酸雨、光化學煙霧【實驗5-5】1.如圖所示，在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器，觀察現象2.打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現象3.振蕩注射器，再觀察現象無明顯現象注射器中氣體由無色變為紅棕色，注射器塞子向左移動注射器中氣體由紅棕色變為無色，注射器塞子向左移動【結論】3.NO2與水發生反應生成了無色的NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO1.NO不溶于水2.NO與空氣中的O2發生反應生成紅棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2無色氣體，易液化，與NO2相互轉化，2NO2N2O4(1)氣態的氮氧化物幾乎都是劇毒性物質，都是大氣污染物，在太陽輻射下還會與碳氫化物反應形成光化學煙霧5、四氧化二氮(N2O4)6、五氧化二氮(N2O5)硝酸的酸酐，可與水作用生成硝酸，N2O5＋H2O===2HNO37、氮氧化物對環境的污染和防治(2)空氣中氮氧化物的來源：煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠的廢氣等亞硝酸的酸酐，可與水作用生成亞硝酸，N2O3＋H2O===2HNO24、三氧化二氮(N2O3)知識拓展①光化學煙霧②酸雨③破壞臭氧層④水體污染：水體富營養化(3)常見的污染類型①堿液吸收法：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、NO的混合氣能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是：n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業尾氣中NOx的處理

加熱催化劑8NH3+6NO2====7N2+12H2O一般適用于汽車尾氣的處理②催化轉化：4NH3+6NO====5N2+6H2O催化劑加熱2NO+2CO====N2+2CO2(4)常見的NOx尾氣處理方法1、最新的病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述正確的是(

)A．一氧化氮是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集2、已知某廠排放的尾氣中NO、NO2的體積比為1∶1，該廠采用NaOH溶液來處理該尾氣，處理后所得溶液中只有一種含氮的鈉鹽。則該含氮的鈉鹽中，氮元素的化合價為(

)A．－3

B．＋1

C．＋3

D．＋53、發射衛星的運載火箭，其推進劑引燃后發生劇烈反應，產生的大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛星發射現場看到火箭噴出大量紅煙。產生紅煙的原因是(

)A．高溫下N2遇空氣生成NO2

B．NO遇空氣生成NO2C．CO2與NO反應生成CO和NO2

D．NO和H2O反應生成H2和NO2【對點訓練2】三、氮的氧化物和氧氣、水的反應與計算

類型1、NO2(或NO2與N2的混合氣體)溶于水1、計算依據：①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO例1、將20ml充滿NO和NO2的混合氣體的試管倒立于盛水的水槽中，充分反應后，剩余氣體的體積變為10ml，求原混合氣體中NO和NO2各占多少毫升？類型2、NO2和O2的混合氣體溶于水1、計算依據：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

①2NO＋O2===2NO2

②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

③2、討論法：由總反應③可知V(NO2)∶V(O2)＞4∶1，NO2過量，剩余氣體為NO＜4∶1，O2過量，剩余氣體為O2{=4∶1，恰好完全反應，無氣體剩余例2、將充滿NO2和O2的混合氣體的量筒倒置于水中，充分反應后，保持氣體壓強不變，水進入至量筒體積的一半處停止了，則原混合氣體中NO2和O2的體積比是多少？

2NO＋O2===2NO2

①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

②由方程式①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

③類型3、NO和O2的混合氣體溶于水2、討論法：由總反應③可知1、計算依據：V(NO)∶V(O2)＞4∶3，NO過量，剩余氣體為NO＜4∶3，O2過量，剩余氣體為O2=4∶3，恰好完全反應，無氣體剩余例3、一定條件下，將等體積的NO和O2混合于一試管中，然后將試管倒立于盛有水的水槽中，充分反應后剩余氣體的體積與原混合氣體的體積之比是多少？

例4、常溫下盛有10mlNO2和10mlNO組成的混合氣體的大試管倒立于水中，當緩緩通入O2一段時間后，試管內殘留2ml氣體，則通入O2體積可能為多少毫升？類型4、NO、NO2和O2三種混合氣體同時通入水中1、計算依據：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

2、假設法：假設NO2與水先反應，按反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，求出生成NO的體積，再加上原混合氣體中NO的體積，得NO的總體積，最后按反應4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3進行計算四、酸雨及防治1、SO2、NOx

的主要來源、危害和防治(1)來源：①SO2②NOx