第五章第二节氮及其氧化物 第一课时 氮气与氮的固定 课件 (共28张PPT) 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共28张PPT)
第五章
化工生产中的重要非金属
第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气和氮氧化物
一
氮气与氮的固定
【课堂引入】 雷雨发庄稼
在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。这是为什么？
2NO+O2=2NO2（红棕色）
3NO2+H2O=2HNO3+NO
N2+O2=2NO（无色）
放电
HNO3+矿物质=氮肥（肥料）
氮元素位于元素周期表中第二周期第_____族，原子结构示意图为 ，最外层有___个电子，在化学反应中既不容易得到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他原子相互结合构成而表现出-3价。
ⅤA
5
+7
2
5
1、氮元素的结构与存在
(1)氮元素的结构
思考：大家对氮元素的认识有哪些？
一、氮气与氮的固定
(2)氮元素在自然界中的存在：
游离态：以氮分子（N2）的形式存在于空气中。
化合态：部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
颜色 状态 气味 密度 溶解性
_____ 气体 _____ 密度与空气接近 ___溶于水
难
2、氮气
(1)氮气的物理性质
无色
无味
思考：用什么收集方法收集N2？
作保护气、填充灯泡，焊接金属等
用途：
排水集气法
常温下氮气很稳定，N2的化学性质很不活泼，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：H2、O2、Mg等)发生反应：
(2)氮气的化学性质
结构式
N
N
氮氮键很难断裂
3、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
①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。
②人工固氮
通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物。
工业合成氨
N2 + 3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
解析　：A、B两项是化合态氮之间的转化，不属于氮的固定；C属于自然固氮，D属于人工固氮。
下列各项属于自然固氮的是(　　)
A．植物从土壤中吸收含氮肥料
B．合成氨制取氮肥
C．豆科植物的根瘤将氮气转变成硝酸盐等含氮的化合物
D．仿生固氮
C
微训练1
下列关于N2的说法错误的是(　　)
微训练2
C
解析　N2在空气中的体积含量约为4/5，C项错误。
二
二、一氧化氮和二氧化氮
1、不同价态的氮的氧化物
氧化物 NO N2O3 N2O5
对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋4 ＋4 ＋5
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
N2O
NO2
N2O4
＋3
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
2、NO、NO2的物理性质
笑气
NO
二、一氧化氮和二氧化氮
3、NO、NO2的化学性质
（2）NO2的化学性质
①易被O2氧化为NO2而变红棕色 ：
2NO+O2 =2NO2 （用于检验NO）
（1）NO的化学性质
②与N2O4相互转化：2NO2（红棕色） N2O4（无色）
①NO2能氧化KI，使湿润的淀粉KI试纸变蓝。
③难被氧化，易与水反应生成HNO3和NO
3NO2+H2O =2HNO3+NO(工业制取HNO3（硝酸）)
(此反应过程中，NO2既表现氧化性又表现还原性)
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
3、NO、NO2的化学性质
NO、NO2溶于水的实验探究【实验5-5】
二氧化氮溶于水的实验视频：
【实验5-5】
①NO→NO2: _____________________;
②NO2→NO: __________________________(工业制取硝酸)。
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
（3）NO与NO2可以相互转化。
（4）NOx的尾气处理方法 （碱液吸收法）
2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O
【思考1】[实验5-5]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？
不断地缓慢通入O2
工业生成硝酸的启示
① NO与O2同时通入水中化学方程式为： 4NO+3O2+2H2O=4HNO3
② NO2和O2混合气体溶于水化学方程式为： 4NO2+O2+2H2O=4HNO3
氮氧化物溶于水的两个化学反应方程式：
①将NO与O2同时通入水中：
2NO+O2===2NO2 ① 3NO2+H2O===2HNO3+NO ②
①×3+②×2 得：
4NO+3O2+2H2O===4HNO3
② 将NO2与O2同时通入水中：
3NO2+H2O=2HNO3+NO ①
2NO+O2=2NO2 ②
①×2+② 得：
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
工业生成硝酸的启示：
【思考３】NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗
NO2既作氧化剂又作还原剂比列是１：２
【思考与讨论】
【思考４】将充满NO2的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象？最终试管里剩余气体占试管体积的几分之几？
红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管中，最终气体占1/3
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
+４　　　　　　　+５　+２
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
【课堂同步练习】
１、起固定氮作用的化学反应是（　　）
A．氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气
B．一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮
C．氨气经催化氧化生成一氧化氮
D．由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵
A
2、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(　　　)
A． ①③
B． ②④⑤
C． ②④⑥
D． ②③⑤
Ｃ
某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加,但树木、灌木、草等植被非常茂密,但很少有人敢进入这个山谷。你能解释该山谷植被茂密的原因吗 写出反应方程式。
提示:雷雨天时在闪电的作用下,空气中氮气与氧气反应生成NO,然后发生NO→NO2→HNO3,HNO3随雨水进入土壤,为植被提供了丰富的氮肥。
放电
===
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O==2HNO3+NO
N2+O2 2NO
微训练
“雷雨发庄稼”
“雷雨发庄稼”原理闪电释放能量：
N2 → 含氮氧化物NO2 →硝酸盐（氮肥）
【规律总结】
1.有关氮氧化物溶于水计算的两种方法
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
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
【规律总结】
1.有关氮氧化物溶于水计算的两种方法
【规律总结】
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：
2NO＋O2=2NO2
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，
故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。