人教版（2019）高中化学必修第二册5.2.1_氮气与氮的固定_一氧化氮和二氧化氮_课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
人教版必修第二册
第五章 化工生产中的重要非金属元素
　第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
【学习目标与核心素养】
【学习目标与核心素养】
学习目标
1、了解氮元素的存在及氮的固定。
2、掌握NO、NO2的性质。
3、了解NO、NO2、O2溶于水的简单计算（对生成硝酸的启示）。
核心素养
1、通过学习氮及氮的氧化物的知识培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。
2、通过氮的氧化物溶于水的实验进一步训练学生的操作技能，培养学生科学探究与实验创新的化学核心素养。
氮元素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。在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
一、氮气
(1) 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
一、氮气
N N
(3) 氮气的化学性质
氮气的化学性质_____，通常很难与其他物质发生化学反应。
① 还原性：_____________________________
稳定
N2+O2 2NO
放电或高温
==========
② 氧化性
a. N2与H2反应生成NH3，化学方程式为 。
b. 在点燃条件下与Mg反应，方程式为 。
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
N2 + 3Mg Mg2N3
点燃
(1) 含义: 将大气中_______的氮转化为___________的过程叫做氮的固定。
(2) 分类:
二、氮的固定
游离态
含氮化合物
二、氮的固定
大气中N2
NH3
尿素及动植物遗体
土壤中的微生物
氮素化肥
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。
二、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。
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就。
人 工 固 氮
合 成 氨
二、氮的固定【科学史话】
氮的固定实验
二、氮的固定【实验室固定】
N2+O2 ==== 2NO
放电
三、一氧化氮和二氧化氮
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
(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
三、一氧化氮和二氧化氮
结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。
反应的化学方程式为
①NO→NO2: _____________________;
②NO2→NO: __________________________(工业制取硝酸)。
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
三、一氧化氮和二氧化氮
【思考与讨论】
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) 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。
【思考与讨论】
工业生产硝酸的启示
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
【思考与讨论】
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
【思考与讨论】
工业生成硝酸的启示
(1) NO和NO2分别采用什么方法收集？
(2)NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗
常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集；
NO2能与水反应生成NO，故只能用排空气法收集。
NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3， NO2既作氧化剂又作还原剂。
【思考与讨论】
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】
【总结】
【课堂练习】
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
【课堂练习】
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
【课堂练习】
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
【课堂练习】

4. 用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
现有V L某NaOH溶液能完全吸收n mol NO2和m mol NO 组成的大气污染物。
3∶2
m+n
V