第五章化工生產中的重要非金屬元素第二節氮及其化合物第1課時

氮氣與氮的固定【學習目標】1.了解氮元素的存在和結構，了解氮氣的物理性質和化學性質;2.通過自然界中的氮循環，了解氮循環的基本過程，認識化學對社會和

工農業生產的重要作用。氮元素“位——構——性”氮元素位于元素周期表中第二周期ⅤA族N+725氮原子的最外電子層有5個電子，易得到3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。主要化合價：-3、0、+2、+4、+5自然界中氮元素的存在形式少部分存在于生物的蛋白質中、以及土壤、海洋中的硝酸鹽和銨鹽主要以氮氣分子的形式存在于空氣中游離態:化合態:一、氮氣與氮的固定1.氮氣(1)物理性質：無色、無味的氣體，密度與空氣接近，難溶于水

氧氣

熔點：-218.4℃

沸點：-183℃

密度：1.25g/L【思考】對比氧氣和氮氣的沸點，如何從空氣中獲得氮氣？空氣(氣態)低溫

加壓空氣(液態)N2(氣態)O2(液態)【思考】氮氣在低溫加壓時可以液化形成液氮，液氮汽化會吸熱使溫度降低，你知道液氮有什么用途嗎？醫療上可在液氮冷凍麻醉條件下做手術液氮食品低溫超導(2)分子組成與結構分子式：電子式:N

N

N2結構式：NN空間結構：直線形球棍模型：

兩個氮原子間以共價三鍵結合，斷開該化學鍵需要較多的能量，所以氮氣的化學性質很穩定，通常情況下難以與其他物質發生化學反應。（3）氮氣的化學性質①與金屬單質(Mg、Li、Ca、Sr、Ba、Al等)反應N2+3Mg===Mg3N2點燃需要加熱才能發生②與非金屬單質(O2、H2、B、Si等)反應N2+O2======2NO放電或高溫

N2+3H22NH3

人工固氮自然固氮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高能固氮生物固氮豆科作物根瘤菌將N2轉化成氮大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的N2轉為氮的化合物

自然界中氮的循環圖（4）氮氣的制備①工業制法：工業上由液態空氣分餾來獲得氮氣②實驗室制法：NH4Cl+NaNO2=====NaCl+N2+2H2O加熱（5）氮氣的用途①制備物質：化肥、氨、硝酸等化合物的制備；②惰性保護：用于焊接金屬、填充燈泡、保存食品

③制冷劑：低溫粉碎等的制冷劑、冷卻劑；焊接保護氣合成氨

由于氮氣的化學性質很不活潑，以氮氣和氫氣為原料合成氨的工業化生產曾是一個較難的課題。1909年德國化學家哈伯實驗研究發現，在500~600℃、17.5MPa~20.0MPa和鋨為催化劑的條件下，氮氣和氫氣反應后氨含量可超過6%以上，具備了工業化生產的可能性。為了把哈伯合成氨的實驗室方法轉化為規模化的工業生產，德國工程師博施作出了重要貢獻。由于合成氨工業生產的實現和相關研究對化學理論與技術發展的推動，哈伯和博施都獲得了諾貝爾化學獎。合成氨是人類科學技術發展史上的一項重大成就，很大程度上解決了地球上因糧食不足而導致的饑餓問題，是化學和技術對社會發展與進步的巨大貢獻。【科學史話】【練習1】下列有關氮氣的說法正確的是(

)A.氮氣是由氮原子構成的雙原子分子,所以化學性質不活潑B.醫學上常用液氮做冷凍劑,在冷凍麻醉條件下做手術,是利用氮氣化

學性質的不活潑性C.H2與N2在一定條件下反應生成NH3,反應中N2體現氧化性D.電閃雷鳴的雨天,雨水中會含有一定量的硝酸,其中可能發生的反應有N2+2O2=2NO2C【練習2】氮元素在海洋中的循環，是整個海洋生態系統的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環過程可用如圖表示。