高中必修第二册化学《第二节 氮及其化合物》ppt课件(共34张PPT)

(共34张PPT)
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
课本、练习本、笔记本、双色笔
请同学们准备好：
一、氮气与氮的固定
1.氮气
(1)氮元素的存在
①氮原子的结构
原子结构示意图: ________,一般通过___________与
其他原子结合。
共用电子对
②自然界中,氮元素主要以氮气的形式存在于空气中,
(2)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
(3)氮气的化学性质(重点，需记忆)
氮气的化学性质_____,通常很难与其他物质发生化学
反应。
【微思考】为何氮气的化学性质很稳定
提示氮分子内两个氮原子之间以共价三键结合,断开该化学键需要较多的能量。
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,反应的化学方程式为
_____________________。
b.在点燃条件下与金属镁反应,化学方程式为
___________________
N2+3H2 2NH3
N2+3Mg Mg3N2
点燃
====
高温、高压
催化剂
【情境·思考】
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。
2. 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
为什么氮气可以作为保护气
原因：氮气性质稳定,常温下不与物质发生反应,故可作保护气。
3.自然界中氮的循环
3.自然界中氮的循环
二、NO和NO2
1. 物理性质（笔记）
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
(1)实验探究:
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
(2)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（笔记，记忆）
①NO→NO2: ______________;
②NO2→NO: ____________________(工业制取硝酸)。
2NO+O2====2NO2
3NO2+H2O====2HNO3+NO
3.实验室制备方法【重点，需记忆】
NO的制备：3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
NO2的制备：Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
【想一想】
NO和NO2分别采用什么方法收集 说明原因。
提示: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。
【情境·思考】
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
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。
N2+O2 2NO
放电
=========
2NO+O2====2NO2
3NO2+H2O====2HNO3+NO
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同,但它们都是有毒的气体。(　)
(2)实验室只能用排水法收集NO,用向上排空气法收集NO2。(　　)
(3)NO具有较强的还原性,在空气中极易被氧化。(　　)
(4)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中,无色气体变为红棕色。(　　)
(5)打磨好的镁带在空气中燃烧可得到纯净的Mg3N2。(　　)
答案:(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×
2.下列过程没有起到氮的固定作用的是(　　)
A.N2与O2反应生成NO
B.NH3经催化氧化生成NO
C.N2与H2在一定条件下合成氨
D.豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物
答案:B
3.下列说法正确的是(　　)
A.一氧化氮和二氧化氮都可用排水法收集
B.二氧化氮既有氧化性,又有还原性
C.通常情况下,二氧化氮和一氧化氮都是无色的有毒气体
D.一氧化氮只具有还原性
答案:B
三、氮的氧化物溶于水的有关计算
（重点难点，笔记，记忆）
1.相关反应原理
3NO2+H2O === 2HNO3+NO①
2NO+O2 === 2NO2②
由方程式①×2+②得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3③
由方程式①×2+②×3得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3④
2.氮氧化物溶于水的不同情况及剩余气体分析
(1)NO2与O2的混合气体溶于水(反应③)4NO2+O2+2H2O === 4HNO3
温馨提示:氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时,剩余的气体可能是O2,也可能是NO,但不可能是NO2,因为NO2会与水反应生成HNO3和NO。
3NO2+H2O === 2HNO3+NO
（3）NO2、NO、O2三种混合气体通入水中:
a.可先将NO和O2转化为NO2,再按上述各种情况分别处理。
b.也可先将NO2和H2O反应转化为NO,再按4NO+3O2+2H2O ====4HNO3情况处理。
【例题】一支试管中充有20mlNO气体，倒置于水槽中，现向其中通入一定量的O2，试管内最终有4ml气体，则通入的O2体积可能是多少？
分类讨论
4NO+3O2+2H2O === 4HNO3
4NO+3O2+2H2O === 4HNO3
4
3
16
x
4
3
20
x
x=12
x=15
15+4=19
① 剩余NO 4ml
②剩余O2 4ml
解：
【练习】一支试管中充有30mlNO2和O2的混合气体，倒置于水槽中，充分反应后最终余5ml气体，则原混合气体中NO2和O2体积各是多少？
分类讨论
4NO2+O2+2H2O ===4HNO3
4NO2+O2+2H2O === 4HNO3
4
1
4x
x
4y
y
O2 y=3
4x+x=25
x=15
NO2 30-3=27
① O2过量 余O2 5ml
②NO2过量则剩余NO 5ml
解：
3NO2+H2O === 2HNO3+NO
3 1
x 5
x=5
O2 5+5=10
NO2 30-10=20
【变式训练】将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里,充分反应后试管中剩余20 mL气体,则原混合气体中NO2和NO的体积比为 (　　)
A.2∶1 B.1∶3 C.3∶1 D.1∶1
答案:C
解析:
所以原混合气体中V(NO)=40 mL-30 mL=10 mL,因此V(NO2)∶V(NO)=30 mL∶10 mL=3∶1。
【课堂小节】
1.下列关于氮气的说法中错误的是(　　)
A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气
随堂检测
2.下列关于NO和NO2的叙述正确的是(　　)
A.NO是一种红棕色气体
B.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合
C.含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D.NO2可用排水法收集
3.下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是(　　)
①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NO
A.① B.② C.④ D.③
4.NO2溶于水时,与水反应,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比是(　　)
A.2∶1 B.1∶2 C.3∶1 D.1∶3
5.如图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。
请回答下列问题:
(1)写出观察到的现象:
①　 ;
②　 ;
③　 。
(2)最终试管中剩余的气体是　　　　,体积为　　　。
作业：
1.完成课堂检测
2.完成本节内容思维导图
3.总结并会写本节相关化学方程式，完成方程式的书写练习
4.预习第二课时内容氨及铵盐
1.答案:C
解析:N2很稳定,常用作保护气;在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染;N2在空气中的体积含量约为 ;N2与金属Mg反应时,作氧化剂。
随堂检测
2.答案:C
解析:解答本题要抓住NO易被氧化、NO2易与水反应的特点。NO是无色的气体,A项错误;常温常压下,NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2,B项错误;NO2能与水反应,故不能用排水法收集,D项错误。
3.答案:C
解析:该题有两个要求:(1)必须加入氧化剂;(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都有元素化合价升高,但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成;而反应③NO2→HNO3中,虽然氮元素的化合价升高,但不加氧化剂也能完成,如反应3NO2+H2O === 2HNO3+NO,NO2既是氧化剂又是还原剂;只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。
4.答案:B
解析:NO2与H2O的反应中,NO2既作氧化剂又作还原剂:
根据得失电子守恒,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2。
5.答案:(1)①通入O2后试管内气体变为红棕色　②试管内液面升高　③最后试管内液体没有全部充满,有无色气体剩余
(2)NO　1.0 mL