5-2.1氮气和氮的氧化物课件 (共23张PPT) 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共23张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
　5.2　氮及其化合物
第1课时　氮气与其氧化物
氮原子很难得失电子形成离子键，
一般与其他原子形成共用电子对
化合价： -3、 0、+1 、 +2、 +3、 +4、 +5
位置
第二周期、第ⅤA族
结构
性质
非金属性：O＞N＞C；N＞P
硝酸的酸性比磷酸强
氮元素的位构性
+7
2
5
O
N
C
P
自然界的存在形式
一、氮气（N2）
1、氮气的物理性质
无色、无味、无毒的气体，难溶于水，比空气稍轻，熔沸点低。
思考：写出N2的电子式？ 结构式 预测N2的化学性质？
:N :: N:
‥
N≡N
N2常温不活泼，很难与其它物质发生化学反应。----作保护气
(焊接金属、填充灯泡、保鲜食品等)
一、氮气（N2）
2、氮气的化学性质
1)常温不活泼，很难与其它物质发生化学反应。
2)高温或放电等条件下能与Mg、H2、O2等物质发生化合反应
N2的还原性
N2的氧化性
③与Mg反应：
N2+O2======== 2NO
放电
N2+3H2 2NH3
N2+3Mg === Mg3N2
①与O2反应：
②与H2反应：
高温、高压
催化剂
点燃
(或高温)
:N :: N:
‥
CO2+2Mg === 2MgO+C
点燃
背景介绍：氮——生命元素
氮是动植物生长不可或缺的重要元素，是蛋白质的重要成分，占蛋白质分子质量的16%——18%。
氮在植物生命活动中占有极重要的地位。在氮磷钾三元素中，作物对氮元素需求量最大，作物的整个生长周期都对氮有需求。因此，在所有必须营养元素中，氮是限制作物生长和形成产量的首要因素。
3、氮的固定
1）.概念：
2）.类型
将游离态的氮转变为氮的化合物。
(1)自然固氮
①雷电作用:
②生物固氮：
如豆科植物的根瘤菌固氮。
(2)人工固氮:
工业上合成氨。
N2+3H2
高温、高压
催化剂
2NH3
即：N2
氮的化合物
氮的固定
N2+O2=== 2NO
放电
哈伯
(F.Haber，1868-1934)
种豆子不上肥，
连种几年地更肥
----6种重要氧化物
氧化物
性 质
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
+1
+2
+3
+4
+4
+5
----
亚硝酐
硝酸酐
----
----
----
酸 酐
俗名笑气,
麻醉剂
红棕色
气体
无色气体
无色无味气体
过渡：氮的氧化物
特别提醒　
(1)氮的氧化物都是大气污染物。
(2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。
(3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。
二、一氧化氮和二氧化氮
1． NO和NO2的物理性质
颜色 毒性 气味 水溶性
NO 无色 有 无味 不溶
NO2 红棕色 有 有刺激性气味 易溶
特别提醒：
① NO有毒，使人中毒原理与CO相似；
② NO不能与O2大量共存，收集气体只能用排水法；
③ NO2密度比空气大、易液化、易溶于水。
操作一：在一支50 mL的注射器里充入20mLNO，观察颜色，
然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。操作二：打开弹簧夹，快速吸入10mL空气，夹上弹簧夹。
操作三：振荡注射器，再观察现象。
【实验5-5】
P13
操作 操作一 操作二 操作三
现象
原因
无色气体，
无明显变化
NO难溶于水
气体变为红棕色
2NO+O2 = 2NO2
红棕色消失，得到无色溶液,体积小于35mL
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
(工业制取硝酸)
操作一：在一支50 mL的注射器里充入20mLNO，观察颜色， 然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。
操作二：打开弹簧夹，快速吸入10mL空气，夹上弹簧夹。
操作三：振荡注射器，再观察现象。
【实验5-5】
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
×3
×2
+）
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
NO
将尾气(NO)中通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，保护环境。
NH3
NO
NO2
HNO3+NO
O2
O2
H2O
O2
【思考与讨论】
实验5-5对工业生产硝酸有什么启示？
③
①
②
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
Pt
△
3NO2 +H2O = 2HNO3 +NO
2NO +O2 = 2NO2
①
②
③
理论上，原料中每1molNH3可以制得1molHNO3

N2 + O2 ======= 2NO
放电或高温
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
探索节气背后的科学原理
硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收．
(无色气体)
(红棕色气体)
3.氮氧化物对环境的污染
(1)光化学烟雾:NOx在紫外线作用下与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生光化学烟雾。
(2)酸雨:NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3，随雨雪降到地面形成酸雨。
(3)破坏臭氧层：NO2（作催化剂）可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。
氮的氧化物都有毒，是大气污染物
2NO2＋2NaOH= NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH= 2NaNO2＋H2O
(1)催化转化法→汽车尾气处理
8NH3＋6NO2= 7N2+12H2O
2CO＋2NO = N2+2CO2
4、NO、NO2废气处理方法
汽车尾气含有CO、NO、N2和CO2，其中主要污染成分包括CO、NO)排放也是目前人类面临的环境问题之一。有一种汽车尾气处理装置，
(2)碱液(NaOH)吸收法→化工厂废气处理
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是： 。
n(NO2)≥n(NO)
【判断】NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液吗？
Br2+2NaOH==NaBr +NaBrO+H2O（类Cl2）
二者与NaOH溶液反应均得无色溶液，所以NaOH溶液无法鉴别。
2NO2＋2NaOH= NaNO3＋NaNO2＋H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
×3
×2
+）
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
思考：①如图,将充满NO的1L试管倒置于水槽中，不断通入O2，这个过程中要通入多少O2， NO才能完全转变成HNO3呢？
∴ V(NO):V(O2) = 4:3
NO
1L
5.相关计算
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，NO剩余
②若试管中盛的是NO2，在这个过程中又要通入多少的O2，NO2才能完全转变成HNO3呢？
NO2
1L
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
×2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
+）
∴ V(NO2):V(O2) = 4:1
5.相关计算
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，NO剩余
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3………②
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3……… ①
例题：将容积为20mL的收集满 NO 气体的试管，倒置于盛水的水槽中，再向试管中通入一定量的O2 ，充分反应后，试管中的水刚好是试管的一半，问通入的O2体积可能为多少？
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO………③
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
1)若余10ml为NO ,
则V(O2)=
3
4
4 : 3
(20-10)
×
=7.5ml
2)若余10ml为O2 ,
则V(O2)=
3
4
20
×
+ 10
=25ml
5.相关计算
练习1：步步高大册16页，深度思考2.（2）
【判断】NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液吗？
Br2+2NaOH==NaBr +NaBrO+H2O（类Cl2）
NO2+ NaOH —
二者与NaOH溶液反应均得无色溶液，所以NaOH溶液无法鉴别。
NO2
AgNO溶液：
Br2蒸气
水：
CCl4：
3NO2+H2O===2HNO3+NO
无色溶液
溴水，
橙色
不溶
可溶，
橙色
无色溶液
Br2+2NaOH==NaBr +NaBrO+H2O
淡黄色沉淀（ AgBr ）
鉴别
练习2：将容积为12mL的试管收集满 NO 和O2混合气体，倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中余2ml气体，问其中O2体积可能为多少？
换：NO2和O2混合气体
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
N2 + O2 ======= 2NO
放电或高温
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
探索节气背后的科学原理
硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收．
(无色气体)
(红棕色气体)
1：一个容积为18mL装满NO2气体的试管，倒立于装满水的水槽中，经过一段时间后，反应已进行完全，液面上升一段距离，问：试管中剩余哪种气体？体积为多少？ 生成溶液的物质的量浓度为多少？
3、将盛有20mLNO气体的试管倒置于盛有水的水槽中，向试管中缓慢通入一定量的氧气后，最后试管里充满了水，问通入多少氧气？
2、将20mL NO2和O2的混合气体通入水中无剩余，则原混合气体中NO2和O2各为多少毫升？若剩余5mL气体呢？