5.2.1 氮气与氮的氧化物 课件（22张PPT）

(共22张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物
氮气与氮的氧化物
学习目标
1. 通过分析氮气分子的结构，了解氮气的化学稳定性；
2. 实验探究一氧化氮和二氧化氮的性质,了解自然界中形成硝酸的过程。
一、氮气
1. 氮元素在元素周期表中的位置存在
第二周期，第 VA族
2. 写出氮气的电子式和结构式。
电子式
结构式
N

N



N
N
球棍模型
3.氮气化学性质
氮气的化学性质稳定，通常很难与其他物质发生化学反应。但高温、高压、催化剂或者放电等条件下，可以和某些物质发生反应。
N2 + O2 2NO
放电或高温
还原性
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。
游离态
含氮化合物
自然固氮
高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
豆科植物的根瘤菌
N2 + 3Mg Mg3N2
点燃
氧化性
N2 + 3H2 2NH3
高温 高压
催化剂
氧化性
工业合成氨
1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。
哈伯
(F.Haber，1868-1934)
为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献。由于合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就。
人 工 固 氮
合 成 氨
固氮
自然固氮
高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨(工业上合成氨)
仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)
NH3→NH4+能称为氮的固定吗？
知识补充1
N2 + 3Mg Mg3N2
点燃
O2 + 2Mg 2MgO
点燃
CO2 + 2Mg 2MgO + C
点燃
知识补充2
Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3
Na3N
AlN
等质量的Mg在O2、N2、CO2、空气中完全燃烧，所得固体质量由大到小的顺序是 。
CO2>O2>空气>N2
二、氮的氧化物
NO NO2
物理性质 无色、不溶于水 红棕色、有刺激性气味的气体，密度比空气的大，易液化，易溶于水
1. 常见氮氧化合物
-3 0 +1 +2 +3 +4 +5
N2O NO N2O3 NO2 N2O5
N2O4
2. NO、NO2的物理性质
HNO2
HNO3
实验 装置
实验 操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，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
现象 ___________ 结论 无色
无色气体变红棕色
红棕色变为无色
NO难溶于水
无明显现象
3. 探究NO、NO2的化学性质
实验 装置
实验 操作 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________________ 结论 无色气体变红棕色
红棕色变为无色
在一定条件下，
NO和NO2可以相互转化。
3. 探究NO、NO2的化学性质
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
(工业制取硝酸)
结论：在一定条件下，NO 与 NO2 可以相互转化。
现象一：无色气体变红棕色 NO → NO2
现象二：红棕色变为无色 NO2 → NO
3. 探究NO、NO2的化学性质
据说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顷刻电闪雷鸣，下起雷雨，奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛
谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗
+O2
+H2O
+NH3
N2 NO NO2 HNO3
NH4NO3
N2+O2 2NO
放电或高温
=======
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
HNO3+NH3===NH4NO3
+O2
问题1：结合本节课所学，思考实验室如何收集NO和NO2气体？
思考与讨论：
问题2：结合本节课所学，思考实验室如何处理NO和NO2尾气？
问题4：如果将实验5-注射器中的NO充分转化，可以采取什
么措施？这对工业生产硝酸有什么启示？
问题3：结合本节课所学，思考如何检验Br2(g)和NO2？
① NO与O2同时通入水中
2NO+O2===2NO2 ①
3NO2+H2O===2HNO3+NO ②
①×3+②×2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O===4HNO3
② NO2和O2混合气体溶于水
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
2NO+O2===2NO2 ②
①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3
例1. 对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确是（ ）
A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移
A
典型例题
例2. 在一定温度和压强下，装有27mL NO和NO2混合气体的试管倒立于水中，充分反应后，试管内气体体积缩小为19mL， 则原混合气体中NO和NO2 的体积比为（ ）
2:1 B. 1:3 C. 5:4 D. 6:5
典型例题
C
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
例3.下列气体中不可能被足量NaOH溶液吸收的时（ ）
1molO2和4molNO2 B. 1molNO和4molNO2
C. 1molO2和4molNO D. 4molNO和1molNO2
典型例题
规律：
当V(NO2)≥V (NO)时，混合气体完全被吸收
当V(NO2)< V (NO)时，NO剩余
D
例4. 同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，下列关系正确的是(　　 )
A．V1＞V2＞V3　　　　 　B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
D
典型例题