化学人教版（2019）必修第二册5.2.1 氮气与氮的氧化物（共30张ppt）

(共30张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一课时 氮气和氮氧化物
第二节 氮及其化合物
课时1 氮气与氮氧化物
1. 氮元素在元素周期表中的位置存在
第二周期第 VA族
据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，这里经常在风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，下起雷雨，奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛？
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：少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。
存在形式：
一、氮气
氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
_____ 气体 _____ 密度与空气接近 ___溶于水
无色
无味
难
氮气
2. 写出氮气的电子式和结构式。
电子式
结构式
N

N



N
N
球棍模型
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。
氮气化学性质
氮气的化学性质稳定，通常很难与其他物质发生化学反应。但高温、高压、催化剂或者放电等条件下，可以和某些物质发生反应。
①金属镁：
N2 + O2 2NO
放电或高温
N2 + 3H2 2NH3
高温 高压
催化剂
③氢气：
②氧气：
N2 + 3Mg Mg3N2
点燃
氧化性
氧化性
还原性
问：通过灼热的铜粉，可除去氮气中少量的氧气。
二、氮的固定
氮的固定
(1) 含义: 将大气中 的氮转化为 的过程叫做氮的固定。
(2) 分类:
游离态
含氮化合物
NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？
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)
氮的固定
自 然 固 氮
大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，从而实现自然固氮。
人 工 固 氮
合 成 氨
想一想：
氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？
氮元素
动植物蛋白质
土壤海洋中硝酸盐和铵盐
空气中的氮气
自然界中的氮元素
氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？
氮的循环
氮气
低温冷冻剂
保护气
焊接
合成硝酸
合成氨
制氮肥
氮气的用途
05
三、一氧化氮和二氧化氮
(1) 物理性质
物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO _____ 气体 _____ 有毒 ___溶于水
NO2 _______ 气体 ______ 有毒 ___溶于水
无色
无味
不
红棕色
刺激性
易
实验室如何收集NO和NO2气体？
(2) 化学性质【实验5-5】
实验 装置
实验 操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5mL 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
二氧化氮溶于水
实验探究
实验现象分析
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
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？
思考：NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗
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？
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
① NO与O2同时通入水中
2NO+O2===2NO2 ①
3NO2+H2O===2HNO3+NO ②
①×3+②×2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O===4HNO3
工业生产硝酸的启示
② NO2和O2混合气体溶于水的计算
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
2NO+O2===2NO2 ②
①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3
工业生成硝酸的启示
(1) 原理
解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，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，不能是NO2。
工业生产硝酸的启示
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】
深度思考
雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，每一步转化所需要的分别什么？
+O2
+O2
+H2O
+NH3
N2 NO NO2 HNO3
NH4NO3
N2+O2 2NO
放电或高温
=========
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
HNO3+NH3===NH4NO3
D
【典例2】 对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确是（ ）
A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移
解析　该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6 mol NO2参与反应，则转移电子4 mol。
√
A
3. 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(　　)
A①③ B． ②④⑤
C ②④⑥ D． ②③⑤
4、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，下列关系正确的是(　　)A．V1＞V2＞V3　　　　　 B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2