第五章 第二节 第一课时-氮及其氧化物 课件（19张PPT） 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共19张PPT)
第二节 氮及其化合物
第一课时 氮及其氧化物
第五章 化工生产中的重要非金属元素
氮元素 N
①游离态：在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中
②化合态：部分存在于生物的蛋白质中、以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。
1.存在形式：
2.在元素周期表中的位置
氮元素位于元素周期表的第二周期，VA族。
N
原子结构
+7
2
5
氮原子的最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。一般通过共用电子对与其他原子结合。
【学习任务一】氮气与氮的固定
一种无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水。
1.氮气的物理性质
氧气21%
其他成分1%
氮气78%
空气成分示意图
氮气
熔点：-210 ℃
沸点：-196 ℃
密度：1.25 g/L
电子式 结构式
氮分子内两个氮原子间以氮氮三键结合，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，通常情况下很难与其他物质发生化学反应。因此无法被大多数生物体直接吸收。
思考：请写出氮气的电子式和结构式？
【学习任务一】氮气与氮的固定
①还原性
②氧化性
a在点燃条件下与 Mg 反应：
bN2 与 H2 反应生成 NH3 ：
N2 + O2 2NO
高温或放电
N2 + 3Mg Mg3N2
点燃
N2 + 3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使氮氮三键断裂，氮气能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。
2.氮气的化学性质
【学习任务一】氮气与氮的固定
3.氮的固定
分类
自然固氮
高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨(工业上合成氨)
仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)
(1) 含义
将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定。
(2) 分类
【学习任务一】氮气与氮的固定
1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。
哈伯
(F.Haber，1868-1934)
为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献。由于合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。
人 工 固 氮
合 成 氨
【学习任务一】氮气与氮的固定
1.一氧化氮 NO
（1）物理性质
无色有毒、不溶于水的气体。
（2）化学性质
常温下，极容易与氧气反应。
2NO + O2 2NO2
实验室如何收集 NO
排水法收集
红棕色
【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮
2.二氧化氮 NO2
（1）物理性质：
红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。
实验室如何收集 NO2
向上排空气法
【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮
2、化学性质：
【实验5-5】
实验 操作 在一支50 mL的注射器里充入 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，观察现象，然后再振荡注射器。
现象 ___________ _________________，振荡后________________
无明显现象
无色气体变红棕色
红棕色变为无色
【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
(工业制取硝酸)
结论：在一定条件下，NO 与 NO2 可以相互转化。
现象一：无色气体变红棕色 NO → NO2
现象二：红棕色变为无色 NO2 → NO
实验现象分析：
【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮
“实验5-5”发生了哪些化学反应 如果将注射器中的 NO 充分转化，可以采取什么措施 上述实验对工业生产硝酸有什么启示
+ O2
+ H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮
原理
氮的氧化物溶于水的问题首先看清原理实质，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溶于水，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。
工业生产硝酸的启示
【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮
性 质 NO NO2
物理性质
毒 性
与水反应
与氧气反应
实验室制备
收集方法
其他
对环境影响
无色、无味的有毒气体，难溶于水
红棕色、有刺激性气味的有毒气体
不反应(难溶于水)
3NO2+H2O====2HNO3+NO
2NO+O2====2NO2
不反应
铜与稀硝酸反应
铜与浓硝酸反应
常用排水法
常用向上排空气法
2NO2 N2O4
导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层
有毒（跟血红蛋白结合）
有毒
【总结】
1. 如图所示的试管中装有12 mL NO，然后间歇缓慢地通入8 mLO2。有关最终状态的描述：①试管内气体呈红棕色，②试管内气体呈无色，③试管内液面不变，④试管内液面上升，⑤试管内气体是O2，⑥试管内气体是NO 。其中正确的是(　　)
C
A． ①③ B． ②④⑤
C． ②④⑥ D． ②③⑤
学习评价
2. 同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是(　　)
D
A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2
C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2
学习评价
3. 在容积为672 mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是(　　)
B
A． 总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O === 2HNO3
B． 总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O === 12HNO3
C． 生成硝酸的物质的量浓度均为0.030 mol·L－1
D． 生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 mol·L－1
学习评价
g.mol-1
M=m/n
Na
6.02X1023mol-1
n=N/M
摩尔（mol）
n
M
【小结】