5.2 课时1 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 课件 （共20张PPT）2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修2

(共20张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属原元素
第二节 氮及其化合物 课时1
据了解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之时顷刻间电闪雷鸣，下起了雷雨。奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地的牧民称之为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛？
1. 通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性。
2.通过实验知道一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应的性质。
3.了解自然界中氮循环的基本过程，认识氮的固定。
知识点一：氮气与氮的固定
1.氮气
在自然界中，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中
氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。
N
既不容易得到三个电子，也不容易失去5个电子
氮原子一般通过共用电子对与其他物质相互结合形成物质
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
自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？
（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
（2）氮气的结构
断开共价三键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定。
N2
（3）氮气的化学性质
在高温、放电等条件下，氮气能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。
获得足够的能量
N2+O2 2NO（无色气体）
放电或高温
==========
N2+3Mg Mg3N2
点燃
====
N2+3H2 2NH3
0
-3
0
+2
0
-3
氧化剂
还原剂
氧化剂
（1）含义：将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定。
2.氮的固定
最重要的人工固氮途径，人类科学技术发展史上的一项重大成就。
N2
HNO3
NH3
NO NO2
NH3
HNO3
游离态
化合态
氮的固定
氨基酸
植物蛋白
动物蛋白
人工固氮（合成氨）
自然固氮
高能固氮
生物固氮
原来雷电所产生的高温使空气中的氮气和氧气生成了一氧化氮，一氧化氮继续与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮遇水形成硝酸，随雨水落下后，与土壤中的岩石作用形成能溶于水、易于植物吸收利用的硝酸盐。
视频
知识点二：一氧化氮和二氧化氮
1.物理性质
物质 NO NO2
颜色
毒性
溶解度
气味
红棕色
无色
NO
NO2
两种气体的收集方法相同吗
排水法
向上排空气法
有毒
有毒
不溶于水
易溶于水
无味
刺激性气味
【实验5-5】如图所示，在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。
视频
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
【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
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？
【思考与讨论】
NO和NO2是否属于酸性氧化物
NO不和水反应，故不是酸性氧化物；NO2和水生成HNO3和NO，发生氧化还原反应，也不符合酸性氧化物的定义。
（1） 若试管中装10molNO2，则通入多少摩尔O2可以使NO2充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　②
由方程式①+②×2得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3，即当NO2和O2的体积比为4︰1时水可以充满试管,需通入2.5 moL O2。
（2） 若试管中装10molNO，则通入多少摩尔O2可以使NO充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　②
由方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3，即当NO和O2的体积比为4︰3时水可以充满试管,需通入7.5 moL O2。
4NO+3O2+2H2O === 4HNO3
当体积比V（NO）：V(O2)
4:3
=4:3
>4:3
当NO、O2混合气体与水反应时
O2过量，剩余气体是O2
恰好完全反应
NO过量，剩余气体是NO
当NO2、O2混合气体与水反应时
4NO2+O2+2H2O === 4HNO3
当体积比V（NO2）：V(O2)
4:1
=4:1
>4:1
（过量NO2与H2O反应生成NO）
O2过量，剩余气体是O2
恰好完全反应
NO2过量，剩余气体是NO
含氮氧化物和氧气的混合气体与水反应后气体成分的规律总结
（1）将1 mol N2和3 mol H2充入密闭容器中,在一定条件下反应, 能得到2 mol NH3。 （ ）
（2）化合态的氮元素只显一种价态。 （ ）
（3）N2在通常状况下与O2反应生成NO2。 （ ）
（4）氮的固定中氮元素一定被氧化。 （ ）
（5）雷雨天含氮物质发生的反应不一定都是氮的固定。（ ）
x
√
x
x
x
1.判断正误
练一练
2.将盛有1molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中,再通入0.4molO2,充分反应后,整个试管充满水,则原混合气体中NO与NO2体积比为 (　　)
A.1︰2　　　B.2︰5　　　C.3︰7　　　D.无法确定
【解析】设1molNO和NO2的混合气体中有a molNO和(1-a) molNO2,
根据4NO+3O2+2H2O 4HNO3和4NO2+O2+2H2O 4HNO3可得:
+ =0.4,所以a=0.3,V(NO)︰V(NO2)=3︰7。
C
║
║
3.下列关于氮气性质的说法中,错误的是(　　)
A.通常情况下,氮气性质很不活泼
B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮
C.通常情况下,氮气在水中的溶解度很小
D.跟氢气在一定条件下发生反应时,氮气是氧化剂
B
4.一定条件下,将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后剩余气体的体积为原总体积的(　　)
C
自然界中的氮循环
氮的循环
氮的固定
氮气
氮的氧化物
自然固氮
人工固氮
高能固氮
生物固氮
合成氨
合成氨反应
一氧化氮
二氧化氮
无色无味气体，难溶于水
红棕色、刺激性气味气体，易溶于水
自然界中含氮的物质
N2+O2===2NO
放电
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO