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

課時1

氮及氮的氧化物

新人教版

化學

必修第二冊貳本節重點本節難點氮的性質1氮的氧化物2目錄課堂導入

在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中，部分氮元素存在于動植物體內的蛋白質中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。在雷電的環境下，大自然中的一氧化氮或微生物生命活動放出二氧化氮。產生的二氧化氮與水反應生成硝酸，硝酸可以供制氮肥。因此，俗語有云“雷雨發莊稼”。氮的存在形式空氣中的氮氣土壤海洋中硝酸鹽和銨鹽動植物蛋白質探究課堂氮的物理性質顏色狀態氣味密度溶解性無色氣體無味密度與空氣接近，略小難溶于水氧氣21%其他成分1%氮氣78%空氣成分示意圖探究課堂氮元素的位置與結構（1）氮元素在元素周期表中的位置第二周期，第VA族（2）寫出氮氣的電子式和結構式。電子式結構式N

N

NN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，通常難以與其它物質反應。探究課堂氮氣的化學性質但高溫、高壓、催化劑或者放電等條件下，可以和某些物質發生反應。N2+3MgMg3N2

氧化性氧化性以上反應中，氮氣表現什么性？N2+O22NON2+3H22NH3還原性探究課堂氮氣的用途化學性質不活潑——保護氣食品包裝中充氮氣以防腐燈泡中充氮氣以延長使用壽命液氮——制造低溫液氮冰淇淋利用液氮進行冷凍治療探究課堂氮氣的用途化肥和化工原料氮肥工業合成氨探究課堂氮的固定將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程。思考：NH3→NH3·H2O能稱為氮的固定嗎？分類自然固氮高能固氮(如雷雨天氣N2轉化為NO)生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)人工固氮合成氨(工業上合成氨)仿生固氮(某些金屬有機化合物可起到根瘤菌的作用)探究課堂自然界中氮的循環探究課堂【例1】下列關于氮氣性質的說法中正確的是A．點燃條件下，N2在氧氣中燃燒生成NOB．點燃時，N2與金屬Mg反應生成Mg3N2，N2作還原劑C．合成氨反應中，N2發生氧化反應D．氮氣的化學性質穩定，其原因是兩個氮原子之間以共價三鍵結合D課堂典例【例2】N2是空氣的重要組成部分，因此有科學家根據蒸汽機的原理，設計制造出液氮蒸汽機，即利用液態氮的蒸發來驅動機車，從而達到環境保護的目的。其主要依據是A．液態氮的沸點為-195.8℃，遠低于常溫B．N2在空氣中燃燒放熱C．N2與H2反應放熱D．N2在空氣中約占78%(體積分數)A課堂典例【例3】下列反應中，不屬于氮的固定的是A．N2和H2在一定條件下合成NH3B．豆科植物把空氣中的氮氣轉化為化合態的氮C．雷電時，空氣中的N2與O2反應生成NOD．由NH3制碳酸氫銨和尿素D課堂典例不同價態的氮的氧化物氧化物

NON2O3

N2O5

對應氮的化合價＋1＋2

＋4＋4＋5N2ONO2N2O4＋3N2O俗稱笑氣，具有麻醉作用酸酐HNO2含氧酸酸酐HNO3含氧酸探究課堂一氧化氮二氧化氮探究課堂物質顏色狀態氣味水溶性收集方法NO氣體___溶于水NO2氣體___溶于水無色無味不排水法NONO2紅棕色刺激性易向上排空氣氮的氧化物的物理性質探究課堂氮的氧化物的化學性質2NO+

O2=

2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO結論：在一定條件下，NO與NO2可以相互轉化。現象一：無色氣體變紅棕色NO→NO2

現象二：紅棕色變為無色NO2→NO(工業制取硝酸)【課本實驗5-5】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。打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現象。振蕩注射器，再觀察現象。探究課堂“實驗5-5”發生了哪些化學反應?如果將注射器中的NO充分轉化，可以采取什么措施?上述實驗對工業生產硝酸有什么啟示?+O23NO2+H2O=

2HNO3+NO2NO+O2=2NO22NO+O2=2NO24NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3氮的氧化物的化學性質探究課堂若把NOx與O2的混合氣體通入水中會發生什么反應？剩余氣體是什么？

關系式法①NO2和O2的混合氣體②NO2和O2的混合氣體V(NO2):V(O2)<4:1O2剩余=4:1恰好完全反應>4:1NO剩余4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3V(NO):V(O2)<4:3O2剩余=4:3恰好完全反應>4:3NO剩余探究課堂若把NOx與O2的混合氣體通入水中會發生什么反應？剩余氣體是什么？

電子守恒法

當NOx轉化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應中O2得到的電子數與NOx失去的電子數相等。

原子個數比法V(N):V(O)<2:5O2剩余=2:5恰好完全反應>2:5NO剩余探究課堂NONO2顏色無色紅棕色毒性有毒有毒溶解性難溶于水易溶于水與O2或與H2O反應2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO收集方法排水法向上排空氣法與人體、環境的關系①與血紅蛋白結合，使人中毒；②形成酸雨、光化學煙霧形成酸雨、光化學煙霧NO和NO2性質比較探究課堂【例4】下列關于氮及其化合物的說法正確的是A．N2化學性質穩定，可用作保護氣B．NO、NO2均為大氣污染氣體，在大氣中可穩定存在C．NO、NO2均無色氣體D．NO、NO2均能與水發生反應A課堂典例【例5】下列關于NO和NO2的說法正確的是A．NO2是紅棕色氣體，與水反應生成硝酸，所以屬于酸性氧化物B．NO2不能由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空氣法收集又可以用排水法收集D．NO在空氣中可以長久的存在B課堂典例【例6】四支相同試管分別充滿下列氣體：①NO2②SO2和Cl2(體積比1：1)③NO2和O2(體積比1：1)④NH3和O2(體積比1：1)，把四支試管倒扣在水槽中，試管水面上升高度為h1、h2、h3、h4，它們的大小順序為A．h2＞h1＞h3＞h4

B．h2＞h1＞h4＞h3

C．h2＞h3＞h4＞h1

D．h2＞h3＞h1＞h4A課堂典例【例7】氮氧化物會嚴重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(1)在反應①中，參加反應的氧化劑和還原劑的質量之比為___