5.2 氮及其化合物 （教学课件）-高中化学人教版（2019）必修第二册(共37张PPT)

(共37张PPT)
1940年至1960年间，在美国洛杉矶，发生了严重的 有毒烟雾污染大气的事件-------光化学烟雾。那么光化学烟 雾到底是什么,这一节课我们就来学习和光化学烟雾污染 有关的一种物质元素----N。
人教版必修第二册
第二节氮及其化合物
第一课时氮气与氮的固定
一氧化氮和二氧化氮
一.氮气与氮的固定 1.自然界中的氮元素的存在 空气中的氮气
土壤海洋中硝酸盐和铵盐 氮元素
动植物蛋白质
1.自然界中的氮元素的存在
①游离态：主 要以 氮分子的形式存在于空气中，约占空气的78% (体积分数)。
②化合态：部 分存在于动植物体内的 蛋白质 中； 部分存在于土壤、海洋里的 硝酸盐 和 铵盐 中。
颜色 气味 状态 密度
溶解性
无色 无味 气体 密度比空气稍小 难溶于水
熔点：-210℃
沸点：-196℃
密度：1.25g/L
2.氮气的性质
(1)物理性质
收集氮气时用排水法不用排空气法
推断含氮物质可能的化学特性。
氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。
氮原子的最外电子层有5个电子，
既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。
主要化合价：-3,0,+2,+4,+5
2 .氮气的性质
思考与交流： 画出氮原子的结构示意图，分析氮的原子结构，
因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
原子结构
2.氮气的性质
(2)化学性质
氮气结构特点：
电子式→: N · N : 结构式 → N 三 N
由于氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，
断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，
通常情况下难以与其他物质发生化学反应，
无法被大多数生物体直接吸收。
2.氮气的性质
(2)化学性质
但在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使 N=N 断裂， 也可以和一些物质发生化学反应。
①金属镁： 氮气表现 氧化 性；
放电或高温
②氧气： N +O ==== 2NO ,氮气表现 还 原 性。
,氮气表现 氧 化 性；
③氢气：
镁条在空气中燃烧，固体产物有几种
三种。Mg N 、MgO 、C (镁条可以在 CO 中燃烧)
思考交流 科学史话
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。
为什么氮气可以作为保护气 北京房山云居寺石经地宫及应用氮气保护的石经
氮气性质稳定，常温下不与物质 发 生反 应 ，故可作保护气。
3.氮气的用途
① 化合物制造：化肥、氨、硝酸等化合物的制造；
②惰性保护：惰性保护介质，速冻食品；
③ 制冷剂：低温粉碎等的制冷剂、冷却剂；
4、氮的固定
1.含义----将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
2. 分类： N +O NO
(1) 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，或豆科植物根瘤菌将氮气转化为氨。
(2) 人工固氮：如工业合成氨。 N 固氮酶 →NH (铵态氮肥)
自然固氮和人工固氮都是化学变化
雷电作用 豆科植物的根瘤固氮
泄物
化肥生产等
氨或铵盐
吸 收
亚硝酸盐
硝酸盐
图5-9 自然界中氮的循环
自然界中氮的循环
自然固氮
人工固氮
动物摄食
想 一想：氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，
自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢
工业合成氨为农作物为农 作物的生长提供了必须的
氮元素，为其他化工产品 (如炸药、农药、染料等)
的生产提供了重要原料。
② 在放电条件下，空 气中N 与氧气化合为氮的氧化物，并随降雨进入水体和 土壤中。
③ 微生物分解动植物中的蛋白质生成小分子的含氮化合物，回到水体和土壤 中。
(2)人类活动：
①将空气 中N 合成氨，再进一步转化为其他含氮化合物，进入水体和土壤中。
②化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入 陆地和海洋。
5. 自然界中氮的循环
(1)自然界：
①豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。
人教版必修第二册
第二节氮及其化合物
第二课时
一氧化氮和二氧化氮
N 的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物。
N O (笑 气)、NO、N O 、NO 、N O 、N O 六种，
其化合价分别是。 +1,+2,+3,+4, +4,+5
上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是N O 和N O 。
无色有甜味的气体，在室温下
稳定，有轻微麻醉作用，并能
致人发笑，已被列入《危险
化学品目录》
3CO+2NO ====3CO +N O
二.一氧化氮与二氧化氮
氧化物 颜色 气味 毒性 状态 水溶性
收集方法
NO 无色 无味 有毒 气体 不溶
排水法
NO 红棕色 刺激性气味 有毒 气体 易溶
向上排空气法
1、一氧化氮和二氧化氮的性质
(1)物理性质
二.一氧化氮与二氧化氮
【实验5-5】
如图5-10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。
图5-10 二氧化氮溶于水的实验
环节2、知识精讲
实验探究 【实验5-5】
二氧化氮溶于水的实验
实验操作 实验现象
实验结论
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 注射器内无明显变化
NO难溶于水
打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 注射器内气体变为红棕色 注射器活塞向左移动
NO和O 反应
生成红棕色NO
振荡注射器 气体的红棕色消失， 注射器活塞继续向左移动
NO 溶于水生成
无色的NO
【实验5-5】
思考与讨论：
1. 实验5-5中发生了哪些化学反应 2 NO+O === 2NO
3NO +H O===2HNO +NO
2.如果要将注射器中的NO 充分转化，可以采取什么措施
继续通入过量的空气
3.上述实验对工业上生产硝酸有什么启示
在用水吸收NO 制取硝酸的反应过程中，
要不断地补充一些空气，使NO 尽可能多地转化为硝酸
1、一氧化氮和二氧化氮的性质
(2)化学性质
①、NO
易被O 氧化为NO 2NO+0 ==2NO
催化剂
与NH 反应： 6NO+4NH 加热5N +6H O
氧化性
与CO反应： 2NO+2CO 催化剂N +2CO
氧化性
1、一氧化氮和二氧化氮的性质
(2)化学性质 NO NO 均为不成盐氧化物
② 、NO 难被氧化，易与水反应生成HNO 和NO
3NO +H O==2HNO +NO
NO单独不与NaOH溶液反应
NO与NO 一起与NaOH溶液反应
NO+NO +2NaOH ==2NaNO +H O
NO 单独与NaOH溶液反应
2NO +2NaOH==NaNO +NaNO +H O
NO 具有较强的氧化性，可使湿润的KI淀粉试纸变蓝
还可将SO 氧化： NO +SO ===SO +NO
常温下易转化为 N O
2NO
红棕色
N O
无色
二氧化氮和四氧化二氮
思 考 ：NO 和溴蒸气都是红棕色、有刺激性气味的气体，怎样加以区别
【提示】由于NO 和Br 在性质上有不少相似性：
①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；
③均可与碱反应；④均为红棕色等。
所以不能用淀粉一KI 试纸、pH 试纸、NaOH 溶液来鉴别，
但二者性质又有差别。
可以用下列方法鉴别：
①AgNO 溶液； 加溴产生淡黄色沉淀，加NO 不变色
②CCl ; CCl 层有色的是溴
③ 用水洗法。溴溶于水即为溴水，橙黄色。 N O 溶于水红棕色褪去
2、氮的氧化物溶于水的计算
无论是单一气体(NO ), 还 是NO、NO 、O 中的两者或三者的混合气体，
反应的实质是
3NO +H O==2HNO +NO,
2NO+O ==2NO ,
故若有气体剩余只能是NO 或O , 不可能是NO 。
所以①×2+②得 4NO +O +2H O=4HNO ③
②×3+①×2得4NO+30 +2H O===4HNO ④
也就是按此比例的气体可以和水完全反应生成硝酸。
2、氮的氧化物溶于水的计算
(1)有关化学反应方程式 3 NO +H O===2HNO +NO① 2NO+O ===2NO ②
2、氮的氧化物溶于水的计算
①若NO 通入水中，关系式为3 NO +H O===2HNO +NO
剩余气体为NO
。
2、氮的氧化物溶于水的计算
②若NO 和NO 通入水中，总关系式为3NO +H O===2HNO +NO。
剩余气体为NO
剩余V(NO)=V(NO) 原
2、氮的氧化物溶于水的计算
③若NO 和O 通入水中，总关系式为4NO+30 +2H O===4 HNO
当体积比V(NO):V(O )
<4:3 O 过量，剩余气体为O
=4:3 恰好完全反应，无气体剩余
>4:3 NO 过量，剩余气体为NO
剩余V(NO)=V(NO) 原
2、氮的氧化物溶于水的计算
④若NO 和 O 通入水中，总关系式为4 NO +O +2H O===4HNO
当体积比V(NO ):V(O )
<4:1 O 过量，剩余气体为O 剩 余V(O )=V(O ) 原
=4:1 恰好完全反应，无气体剩余
>4:1 NO 过量，剩余气体为NO
(过量NO 与H O 反应生成NO)
3NO +H O===2HNO +NO
剩余V(NO)=
原 4 V(O )]
2、氮的氧化物溶于水的计算
值得注意的是：
当NO 或NO转化为HNO 时要失去电子，
若上述两种气体与O 混合通入水中时，O 得电子，且得失电子数必须相等，
这是电子守恒法解答此类题目的依据。
汽车、工厂等污染源排入大气的氮氧化物与碳氢化合物( 一 次污染物),
经紫外线照射发生光化学反应生成以臭氧为主的二次污染物，参与光化学 反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物，称为光化学烟雾。
光化学烟雾危害人体健康和植物生长。
资料卡片——光化学烟雾
3、氮氧化物对环境的污染
(1)光化学烟雾：NO 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生 一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
(2)酸雨：NO、排入大气中后，与水反应生成HNO 和HNO ,
随雨雪降到地面。
3、氮氧化物对环境的污染
(3)破坏臭氧层：NO 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，与 CO 相同。
NO 与血红蛋白的结合能力大于CO
NO
NO
物理性质 无色，无味
红棕色，刺激性气味
毒 性 有毒(机理同CO)
有毒
与 水
3NO +H O==2HNO +NO
与 O 2NO+O =2NO
4NO+30 +2H O=4HNO
4NO +O +2H O=4HNO
4、一氧化氮和二氧化氮的性质比较
下课～记得复习和做作业~