5.2.1 氮气 氮的氧化物（精讲课件）（26张ppt）-2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练（人教版2019必修第二册）

(共26张PPT)
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气 氮的氧化物
2019人教版 必修第二册 第五章 化工生产中的重要非金属元素
本课件内嵌有高清视频供老师参考使用
视频：氮气
二氧化氮溶于水的实验
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【考纲要求】
了解氮元素的存在和结构，了解氮气的物理性质和化学性质；
通过了解氮的固定，认识化学对社会和工农业生产的重要作用；
了解一氧化氮和二氧化氮的物理性质和化学性质。
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为了更好地保护文物,部分博物馆启用“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物,将文物放入该机器内(氮气浓度可高达99.99%),密封三天,好氧菌和丝状霉菌都会被灭杀。该机器具有此类功能,主要与氮气的性质有关。请你结合相关化学知识回答,下列关于氮气的哪些说法是正确的
①氮气的化学性质不活泼　②氮气不能供给呼吸　
③氮气能抑制菌类的生长　④氮气能吸收部分水分　
⑤氮气不能与任何物质反应
①②③正确
课堂导入
1.原子结构
氮元素位于第二周期、第VA族。氮原子最外电子层有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它原子相互结合构成物质。
常见的化合价有
＋1、＋2 、＋3 、＋4 、＋5 、－3，
其氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5共有六种，
其中N2O5是HNO3的酸酐，N2O3是HNO2的酸酐（氮的氧化物都有毒）。
2.自然界中的存在形态
a.游离态:以氮分子的形式存在于空气中。
b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
一.氮气
1.物理性质
纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中
约占五分之四左右。
2.化学性质
（1）常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。
原因：
氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，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，通常难以与其它物质反应。
（2）在放电条件或高温下氮气跟氧气化合生成一氧化氮
（3）镁在氮气中燃烧
（4）人工合成氨
二．氮的固定和循环
1．将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定。
2．分类
（1）自然固氮
（2）人工固氮：工业合成氨
3.氮的循环
三.二氧化氮和一氧化氮
氮的氧化物 NO NO2
物理性质 颜色 无色 红棕色
毒性 有毒 有毒
溶解性 不溶于水 易溶于水
化学性质 与O2反应 2NO＋O2=2NO2 不反应
与H2O反应 不反应 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
【实验探究】二氧化氮溶于水的实验
实验 装置 实验 操作 在如图注射器里充入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 打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 振荡注射器
实验 现象
化学 方程式 　 无明显现象
无色气体
变为红棕色
红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动
2NO+O2 === 2NO2　、3NO2+H2O === 2HNO3+NO　
【规律总结】
1.常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx处理。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
2.有关氮氧化物溶于水计算的两种方法
无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是
3NO2＋H2O==2HNO3＋NO，2NO＋O2==2NO2，
故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(1)关系式法：
①若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3。
②若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O==4HNO3。
(2)电子守恒法
当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，
则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
【典例1】在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　)
①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL
A．①②　　　B．②③ C．③④ D．①④
【答案】D　
【典例2】将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。
(1)则原混合气体中NO与NO2体积比为多少？___。
(2)1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 mol，则NO与NO2体积比为多少？____。
(3)1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为1∶1，试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少O2？____。
【答案】3∶7 1∶9 0.5mol
效果检测
1．下列过程不属于氮的固定的是
A．雷电时生成氮的氧化物
B．工业上用氢气与氮气合成氨
C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐
D．豆科植物的根瘤把空气中的氮气转化为硝酸盐
【答案】C
2．下列关于氮气的性质，叙述错误的是
A．氮气在通常条件下化学性质稳定
B．氮气在高温、放电等条件下可以发生化学反应
C．氮气在化学反应中只能做氧化剂
D．氮气在发生化学反应过程中发生了化学键的断裂
【答案】C
3．下列说法正确的是
A．实验室能用排空气法收集N2、NO和NO2
B．NO为红棕色气体，NO2为无色气体
C．除去NO中的NO2气体可以使混合气体通过蒸馏水
D．NO、NO2、N2O4、N2O5都属于酸性氧化物
【答案】C
4．某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中，正确的是
A．肯定有SO2和NO B．可能有O2和NO2
C．可能有Cl2和O2 D．肯定只有NO
【答案】A
5．硝酸工业尾气中的NO、NO2可用火碱溶液吸收，有关化学反应为：
① ；
② 。
下列说法错误的是
A．反应①、②均为氧化还原反应
B．反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1
C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中NO2与NO的体积之比可能大于1：1
D．反应②中，生成2 molNaNO2共转移电子的物质的量为2 mol
【答案】D
6．三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，其催化剂表面物质转化的关系如图所示，下列说法正确的是
A．在转化过程中，氮元素均被还原
B．依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C．还原过程中生成0.1 molN2 ，转移0.5 mol电子
D．三效催化剂能有效实现汽车尾气中
CO、CxHy、NOx三种成分的净化
【答案】D
本课结束