第5章第2节第1课时《氮气 氮的氧化物》课件(共26张PPT)-2022-2023学年高一化学（人教版）必修第二册

(共26张PPT)
必修第二册
第五章 化工生产中的重要非金属
第二节 氮及其化合物
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美丽的闪电除了给我们带来的视觉和听觉上的冲击，还带来了什么？
丰收的田野
与
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自然界中的氮元素
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
思考：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？
学习
目标
第1课时
氮气 氮的氧化物
PART
01
PART
02
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
通过自然界中的氮循环，了解氮循环的基本过程，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
PART
03
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(气态)
空气(液态)
蒸发
低温
加压
O2(液态)
N2(气态)
-183℃
O2沸点
空气成分示意图
氮气
熔点：-210 ℃
沸点：-196 ℃
密度：1.25 g/L
学习任务一　氮气与氮的固定
思考工业上如何制取氮气
在国民经济和日常生活中,氮气有广泛的用途。首先,利用它“性格孤独”的特点,我们将它充灌在电灯泡里,可防止钨丝的氧化延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。氮气为什么可以作保护气 有什么特点呢？
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。
2。氮气的化学性质
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。
氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护,国内外不乏先例。美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中;中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆也是应用氮气保护法;北京房山云居寺“99石经回藏”也是氮气保护的成功典范。
·科学史话·
为什么氮气可以作为保护气
提示:氮气性质稳定,常温下不与物质发生反应,故可作保护气。
1、还原性
2、氧化性
a、在点燃条件下与 Mg 反应： b、N2 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氮气与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应
(1)自然固氮
将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。
有自然固氮和人工固氮两种。
3.氮的固定
游离态
的氮
氮的化合物
氮的固定
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。
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。
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，为促进世界农业发展做出了重大贡献。
人 工 固 氮
合 成 氨
科学史话
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？
(2)氮的循环
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
有句谚语“雷雨发庄稼”，
你明白其中的化学道理吗
思维拓展
物质类别
化合价
氢化物
单质
氧化物
酸
盐
-3
0
+2
+5
+4
N2
NO
NH3
+3
+1
碱
NO2
HNO2
HNO3
NO3-
NO2-
NH4+
N2O
N2O3
N2O5
N2O4
NH3.H2O
氮元素的价类二维图
一氧化氮 NO
一、物理性质
无色、无味、有毒、难溶于水的气体。
二、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
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
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
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：
“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
思维启迪
+ O2
+ H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
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
思维拓展
思考与讨论：如何除去NO气体中混有的少量NO2气体杂质？
提示：根据NO2与H2O反应能生成NO，既能除去NO2杂质，又不引入其他杂质，故可将混合气体通入盛有水的洗气瓶，然后重新收集气体。
注意：氮的氧化物是汽车尾气、造成光化学烟雾的主要污染物质
【总结】
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、易液化的有毒气体
有毒（跟血红蛋白结合）
有毒
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
NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。
雷雨发庄稼所涉及的反应：
g.mol-1
M=m/n
Na
6.02X1023mol-1
n=N/M
摩尔（mol）
n
M
【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。