化学人教版（2019）必修第二册5.2.1氮及其化合物（共27张ppt）

(共27张PPT)
第二节 氮及其化合物
第1课时
【核心素养】 1.宏观辨识与微观探析
了解氮元素在自然界中循环的基本过程，了解生物固氮和人工固氮，认识氮气的性质;能根据氮分子中化学键推断氮气的化学性质比较稳定。
2.科学探究与创新意识
通过NO、NO2溶解性实验，探究使氮元素转化更充分的方案。
3.证据推理与模型认知
通过学习NO、NO2溶于水的简单计算，培养学生推理解决问题的能力。
4.科学态度与社会责任
知道氮气在一定条件下能够与氧气、氢气发生反应，了解氮的固定的相关知识，体会合成氨过程中的科学态度与社会责任的核心素养。
【教学重难点】
1.教学重点：氮气、一氧化氮、二氧化氮的化学性质2.教学难点：NOx溶于水的计算
阅读教材P11页第一段，找出自然界中的氮元素的存在形式
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
一、氮气
1.物理性质
2.氮分子的结构
电子式：
结构式：
化学式： N2
N
N
颜色 气味 状态 水溶性 密度
_____ _____ 气体 ____溶于水 比空气略小
无色
无味
难
3.化学性质
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
N2 + 3Mg Mg3N2
点燃
N2 + O2 2NO
放电或高温
②还原性
①氧化性
4.氮气的用途
①化工原料：化肥、氨、硝酸等化合物的制造
②作保护气：焊接金属、灯泡、食品包装作保护气
③制冷剂：麻醉、冷冻治疗
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
B.N2+O2 2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C.N2在空气中约占的质量比为 4/5
D.在反应3Mg+N2 Mg3N2中，N2作氧化剂
高温
高温
C
【课堂练习】
2.下列关于氮气的说法错误的是(　　)
A.氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸
B.液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境
C.利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气
D.在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂
D
二、氮的固定
1.概念：将游离态的氮转变为氮的化合物
2.方法：
雷电固氮:
N2 + O2 2NO
放电或高温
②人工固氮:
N2 + 3H2 2NH3
高温 高压
催化剂
生物固氮:豆科植物的根瘤菌吸收N2形成含氮化合物
①自然固氮
1.下列关于氮元素说法中，不正确的是（ ） A.工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮 B.闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定 C.氮元素在自然界有游离态和化合态 D.非金属单质氮气在化学反应中只能作氧化剂
【课堂练习】
D
2.氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　)
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2 2NO
B.过程③“固氮作用”中，氮气被还原
C.⑤中涉及的反应可能有2NO2-＋O2=2NO3-
D.⑥中涉及的反应可能有2NO3-＋12H＋=N2↑＋6H2O
放电
D
1.氮有多种价态的氧化物
如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
三、氮的氧化物
氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的价态 +1 +2 +3 +4 +5
注意：①氮的氧化物都有毒
②只有N2O3 、N2O5是酸性氧化物，其余均为不成盐氧化物
③N2O俗称“笑气”
2.NO和NO2
NO NO2
物理性质
毒性
与O2反应
与H2O反应
与碱反应
收集方法
对环境影响 无色、无味、难溶于水
红棕色、刺激性气味、易溶于水
2NO＋O2=2NO2
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
排水法
向上排空气法
导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层
2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O
不反应
不反应
不反应
有毒（跟血红蛋白结合）
有毒
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。
氮肥
N2
O2
放电
NO
NO2
O2
HNO3
H2O
NO3-
进入土壤
1.下列有关NO2的说法正确的是(　　)
A.NO2可由N2与O2反应直接制备
B.NO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物
C.NO2既有氧化性也有还原性
D.NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色
2.下列说法正确的是(　 　)
A.氮的固定只有在高温、高压、催化剂存在的条件下才能实现
B.NO和NO2均有毒
C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物
D.NO可用排空气法收集
【课堂练习】
C
B
现象：1.无明显现象
2.气体变为红色
3.气体又变为无色
3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO+O2=2NO2
实验5-5
1.若NO2 通入水中，关系式为 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO
剩余气体为NO
剩余V(NO) =
V(NO2)
四、NOx溶于水的计算
2.若NO 和 NO2 通入水中，总关系式为3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO
剩余气体为NO
剩余V(NO) =
V(NO)原＋ V(NO2)
【练习】某烧瓶中盛满NO2和NO混合气（两者体积比3：2），现将烧瓶倒立于水槽中，待充分反应后，剩余气体的成分是什么？剩余气体与原混合气的体积比为多少？
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
例1：装满15毫升NO2气体的试管倒立伸入水槽中，待其反应充分后，试管内液面上升，并且有无色气体剩余，判断剩余气体是什么？体积为多少毫升？
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
3.若NO和O2混合气体溶于水
反应原理：2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
总反应式：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
结论：
V(NO):V(O2)=4:3 恰好反应，无气体剩余
V(NO):V(O2)<4:3 O2过量，剩余O2
V(NO):V(O2)>4:3 NO过量，剩余NO
练习：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O2的体积可能是多少？
若剩余气体为NO，则与O2反应的NO为16mL
4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3
通入O2的体积是12mL
若剩余气体为O2，则与O2反应的NO为20mL
通入O2的体积是19mL
4.若NO2和O2混合气体溶于水
反应原理：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
总反应式：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
结论：
V(NO2):V(O2)=4:1 恰好反应，无气体剩余
V(NO2):V(O2)<4:1 O2过量，剩余O2
V(NO2):V(O2)>4:1 NO2过量，剩余NO
例2：将4体积NO2和2体积O2充分混合于某烧瓶中，然后倒立于水槽中，待液面不再变化，剩余气体是什么？体积是多少？
练习：将7体积NO2和1体积O2充分混合于某烧瓶中，然后倒立于水槽中，待液面不再变化，剩余气体是什么？体积是多少？
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
NOx溶于水剩余气体计算的原理：
NOx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。
电子守恒法
当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
原子个数比法
V(N):V(O)
< 2 : 5 O2剩余
= 2 : 5 恰好完全反应
> 2 : 5 NO剩余
【课堂练习】
1.一定条件下，将盛有12mLNO和NO2 混合气的试管到立于盛满水的水槽中,充分反应后，容器内残留6mL的气体,则原混合气中NO与NO2的体积比为(　 　)
A.1 :3 B 3:1 C.2:3 D.3:4
2.(双选)将12 mL装有NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气体,则原混合气体中O2的体积和剩余的气体分别是(　 　)
A.2.4 mL、O2 B.1.2 mL、NO
C.4 mL、O2 D.3.6 mL、NO
A
BC
3.工业制HNO3的过程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O、
2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O
NO不能被NaOH溶液吸收。若同温同压下NO2与NO的体积之比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是(　　)
A.1∶1 B.1∶3 C.2∶1 D.3∶1
B
4.在容积为672mL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280mL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