氮及其化合物课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

第五章第五章 化工生产中的重要非金属化工生产中的重要非金属第二节氮及其化合物第1课时氮气和氮氧化物一氮气与氮的固定【课堂引入】雷雨发庄稼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。这是为什么？2NO+O2=2NO2（红棕色）3NO2+H2O=2HNO3+NON2+O2=2NO（无色）放电HNO3+矿物质=氮肥（肥料）氮元素位于元素周期表中第二周期第氮元素位于元素周期表中第二周期第_族，原子结构示意图为族，原子结构示意图为 ，最外层有，最外层有_个电子，在化学反应中既不容易得到个电子，在化学反应中既不容易得到3 3个电子，也不容易失个电子，也不容易失去去5 5个电子。因此，氮原子一般通过个电子。因此，氮原子一般通过共用电子对共用电子对与其他原子相互结合构成与其他原子相互结合构成而表现出而表现出-3 3价。价。A5+72 51、氮元素的结构与存在(1)氮元素的结构思考：大家对氮元素的认识有哪些？一、氮气与氮的固定(2)氮元素在自然界中的存在：游离态：以氮分子（N2）的形式存在于空气中。化合态：部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。颜色状态气味密度溶解性_气体_密度与空气接近_溶于水难2、氮气(1)氮气的物理性质无色无味思考：用什么收集方法收集N2？作保护气、填充灯泡，焊接金属等用途：排水集气法常温下氮气很稳定，N2的化学性质很不活泼，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：H2、O2、Mg等)发生反应：(2)氮气的化学性质结构式NN氮氮键很难断裂3、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。(2)分类：游离态含氮化合物自 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，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，从而实现自然固氮。人工固氮通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物。工业合成氨工业合成氨N2+3H2 2NH3高温、高压催化剂解析：A、B两项是化合态氮之间的转化，不属于氮的固定；C属于自然固氮，D属于人工固氮。下列各项属于自然固氮的是()A植物从土壤中吸收含氮肥料B合成氨制取氮肥C豆科植物的根瘤将氮气转变成硝酸盐等含氮的化合物D仿生固氮C微训练1下列关于N2的说法错误的是()微训练2C解析N2在空气中的体积含量约为4/5，C项错误。二二、一氧化氮和二氧化氮1、不同价态的氮的氧化物氧化物NON2O3N2O5对应氮的化合价12445N2O俗称笑气，具有麻醉作用N2ONO2N2O43物质颜色状态气味毒性水溶性NO_气体_有毒_溶于水NO2_气体_有毒_溶于水无色无味不红棕色刺激性易2、NO、NO2的物理性质笑气笑气NO中毒原理：与CO相似，是通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合，使其失去携带O2的能力，导致中毒。难被氧化，易与水反应生成HNO3和NO3NO2+H2O=2HNO3+NO(工业制取HNO3（硝酸）)3、NO、NO2的化学性质（2）NO2的化学性质(此反应过程中，NO2既表现氧化性又表现还原性)与N2O4相互转化：2NO2（红棕色）N2O4（无色）易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO+O2=2NO2（用于检验NO）（1）NO的化学性质性质NONO2物理性质毒性与水反应与氧气反应实验室制备收集方法其他对环境影响无色、无味的有毒气体，难溶于水红棕色、有刺激性气味的有毒气体不反应(难溶于水)3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2不反应铜与稀硝酸反应铜与浓硝酸反应常用排水法常用向上排空气法2NO2N2O4导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层有毒（跟血红蛋白结合）有毒3、NO、NO2的化学性质（3）NO、NO2的性质比较二氧化氮溶于水的实验视频：实验装置实验操作在一支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,振荡注射器打开弹簧夹,快速吸入10mL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2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO3、NO、NO2的化学性质（4）NO、NO2的化学性质实验探究【实验5-5】在一定反应的化学方程式为条件下，NO与NO2可以相互转化。NONO2:_;NO2NO:_(工业制取硝酸)。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NONO2能氧化KI，使湿润的淀粉KI试纸变蓝。3、NO、NO2的化学性质（4）NO、NO2的化学性质实验探【实验5-5】【规律总结】1.有关氮氧化物溶于水计算的两种方法 NO与O2同时通入水中 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 3+2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 NO2和O2混合气体溶于水的计算 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 2+总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O=4HNO3【规律总结】1.有关氮氧化物溶于水计算的两种方法【规律总结】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，反应的实质是：2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。(1)关系式法：若NO和O2通入水中，总关系式为4NO3O22H2O=4HNO3。若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2O22H2O=4HNO3。（2）常见的NOx尾气处理方法（碱液吸收法）2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2O某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加,但树木、灌木、草等植被非常茂密,但很少有人敢进入这个山谷。你能解释该山谷植被茂密的原因吗?写出反应方程式。提示:雷雨天时在闪电的作用下,空气中氮气与氧气反应生成NO,然后发生NONO2HNO3,HNO3随雨水进入土壤,为植被提供了丰富的氮肥。放电=2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NON2+O22NO微训练3第五章第五章 化工生产中的重要非金属化工生产中的重要非金属第二节氮及其化合物第2课时氨和铵盐一三、氨的性质1、NH3物理性质颜色状态气味密度溶解性特性_气体_气味_空气_溶于水，1体积水能溶解_体积的氨气易液化无色刺激性小于极易700（可作致冷剂）实验5-6（喷泉实验）烧杯里的液体由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉；烧瓶中的液体呈红色。实验5-6（喷泉实验）思考与讨论1、烧瓶内为什么会形成喷泉？2、溶液为什么变成红色？NH3溶于水的溶液呈碱性。氨气极易溶于水。溶于水时，使烧瓶内压强急剧减小，烧瓶内外形成较大压强差；大气压将水压入烧瓶。2、NH3化学性质：1.与水反应：部分电离：NH3H2ONH4+OH-NH3+H2ONH3H2O（一水合氨）氨水变蓝氨水（NH3H2O）的性质很重要！NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4（白烟）（白烟）NH3不能用浓硫酸干燥。2.与酸反应 可用来检验氨气是否泄漏。注:只有挥发性酸（HCl、HNO3等）遇氨气才有白烟生成；难挥发性酸如H2SO4、H3PO4无此现象。与酸反应的本质：NH3+H+=NH4+2.氨与酸反应3.氨的催化氧化氨的催化氧化（还原性）4NH3+5O2 =4NO+6H2O 催化剂催化剂(工业制硝酸的基础）氨中氮元素的化合价为氨中氮元素的化合价为-3-3价。氨具有还原性，氨的催化氧化是工业制硝酸的基础。价。氨具有还原性，氨的催化氧化是工业制硝酸的基础。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO工业制硝酸的系列反应:4NH3+5O2 =4NO+6H2O 催化剂催化剂334、氨的用途制硝酸制纯碱制肥料做致冷剂制炸药解析氨之所以能做喷泉实验，是由于胶头滴管挤入的少量水可使烧瓶内的氨气迅速溶于水，烧瓶内外形成了压强差。B关于氨的喷泉实验形成的原理解释正确的是()A氨水显碱性B氨气极易溶于水，烧瓶内外形成压强差C氨气易液化DNH3溶于水后形成的溶液易挥发训练1如图所示：烧瓶中充满干燥气体a，将胶头滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻震荡烧瓶，然后打开弹簧夹，烧杯中的液体呈喷泉状喷出，则a、b不可能是()Aa为HCl气体，b为H2OBa为CO2气体，b为浓NaOH溶液Ca为Cl2气体，b为饱和NaCl溶液Da为Cl2气体，b为浓NaOH溶液C训练2二三、铵盐的性质与铵盐离子的检验铵态氮肥：硫酸铵(NH4)2SO4硝酸铵NH4NO3NH4Cl趣味故事：有一位农民看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受了潮，就在太阳底下晒，等他下午去取时，发现少了许多，是谁偷了他的氮肥？如何科学的施用氨态化肥呢？一.铵盐（1）铵盐是都是晶体（2）都易溶水（3）铵盐受热易分解（4）铵盐与碱反应生成氨气1.1.铵盐的共性铵盐的共性：（铵根与酸根离子所形成的化合物）2 2、物理性质、物理性质：铵盐是白色或无色固体，易溶于水。氯化铵氯化铵NH4HCO3 NH3 +CO2+H2O 受热易分解NH4Cl NH3 +HCl3、化学性质氯化铵碳酸氢铵铵盐与碱的反应：铵盐与碱的反应：2NH2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2=CaClCaCl2 2+2NH+2NH3 3+2H+2H2 2O O实质：实质：NHNH4 4+OH+OH-NHNH3 3+H+H2 2O O a)铵盐溶液与碱液混合，不加热：。b)铵盐溶液与碱液混合，并加热：。注意：并非所有的铵盐受热分解都能产生NH3的，NH4NO3在400 以上分解生成N2,例如NH4NO3的分解：2NH4NO3=4H2O+2N2+O2 铵盐与碱反应p14【实验5-7】铵盐与碱反应OH-NH4+=H2ONH3原理：加热取样于试管中_变蓝加入浓的NaOH溶液蘸有_的玻璃棒靠近，产生白烟湿润的红色石蕊试纸浓盐酸NH3是怎么制备的？二、铵根离子的检验NH4+OH-NH3+H2O铵盐的检验方法：取少许样品与碱混合于试管中共热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝，则证明样品中含有NH4+取少许样品于试管中，放入碱后加热，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟产生，则证明样品中含有NH4+下列不属于铵盐的共同性质是()A、加热时一定有氨气生成B、与碱共热时都产生氨气C、都是晶体D、易溶于水A解析：NH4NO3在400以上分解生成N2、NO2和H2O训练3下列说法中正确的是()A所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3B所有铵盐都易溶于水，所有铵盐中的N均呈3价CNH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为NH4OHNH3H2ODNH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离C解释、C。解析：A项，有的铵盐受热分解产生氨(如NH4Cl)，有的铵盐受热分解不产生氨(如硝酸铵)；D项，可用加热法分离NH4Cl和某些固体(不分解、不升华的固体)的混合物，但其过程为先受热分解，再降温化合，而不是升华。训练4三三、氨的实验室制法实验室制取氨气实验视频：实验室制取氨气实验视频：原理：_收集方法：_排空气法（注意导管要伸入到接近试管底部）验满方法：将湿润的_放在试管口（变蓝）（用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口（产生白烟）棉花作用：_装置：固固加热型制气体(加热的试管口应_倾斜，防止_向下红色石蕊试纸减少NH3与空气的对流，吸收多余的NH3，防止污染空气略向下水蒸气冷凝回流炸裂试管（1）加热NH4Cl和Ca(OH)2制取氨气1、氨气的实验室制法干燥装置：用碱石灰干燥氨气不能用浓硫酸、P2O5、无水CaCl2做干燥剂氨气验满装置：倒扣漏斗多余氨气吸收注意防倒吸多余氨气吸收注意防倒吸实验室还可以采用哪些方法快速制取氨气？思考与讨论浓氨水方法一CaO或NaOH浓氨水方法二NH3H2O NH3+H2O 尾气处理尾气处理：用浓硫酸(或水)吸收多余的氨气下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()A B C D C知识巩固训练训练6课堂小结第五章第五章 化工生产中的重要非金属化工生产中的重要非金属第二节氮及其化合物第3课时硝酸 酸雨与防治一硝酸本草纲目拾遗记载：（硝酸）西洋人所造，性最猛，能蚀五金。王怡堂先生云：其水至强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。HNO3=H+NO3-(强酸)【课堂引入】一、硝酸1、硝酸的物理性质颜色气味状态挥发性无色刺激性液体易挥发，在空气中形成白雾在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“_硝酸”发烟HNO3=H+NO3-与指示剂反应:稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为红色,浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性)与碱反应:Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O与碱性氧化物反应:CuO+HNO3=Cu(NO3)2+H2O与弱酸盐反应:CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O(1)酸性:二、硝酸的化学性质2、硝酸的化学性质a.浓硝酸见光或受热时发生反应4HNO3(浓)=4NO2+O2+2H2O或光照b.贮存:(2)HNO3的不稳定性一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，不能用橡胶塞.并避光放置于阴凉处纯硝酸 久置硝酸浓硝酸不稳定，见光或受热会分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。二、硝酸的化学性质 思考：为什么浓硝酸一般将其保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。思考：为什么浓硝酸一般将其保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。为什么有的浓硝酸看起来有颜色呢！为什么有的浓硝酸看起来有颜色呢！问：如何去除硝酸的黄色？向浓硝酸中通入氧气（或空气）4NO2+O2+2H2O=4HNO3【思考交流】二、硝酸的化学性质【实验实验5-85-8】观察并比较实验现象。并根据现象用化学方程式分析一下可能的观察并比较实验现象。并根据现象用化学方程式分析一下可能的化学方程式。化学方程式。（3）强氧化性3、硝酸的化学性质【实验5-8】如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。浓硝酸稀硝酸与铜反应的实验视频：浓硝酸稀硝酸与铜反应的实验视频：稀硝酸稀硝酸浓硝酸浓硝酸实验实验现象现象实验实验结论结论Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O反应缓慢，试管内开始产生反应缓慢，试管内开始产生少量少量无色气体，无色气体，反应逐渐加快，气体反应逐渐加快，气体在试管在试管上部变为红棕色上部变为红棕色，溶液逐，溶液逐渐渐变蓝变蓝，铜丝逐渐变细。，铜丝逐渐变细。反应剧烈，反应剧烈，试管内试管内产生产生大量大量红棕色气体红棕色气体，溶液逐渐，溶液逐渐变绿变绿，铜丝逐渐变细。铜丝逐渐变细。铜与稀硝酸常温下缓铜与稀硝酸常温下缓慢慢反应生成反应生成NO气体气体铜铜与浓硝酸与浓硝酸常温常温下剧烈反下剧烈反应生成应生成NO2气体气体浓浓:生成生成NO2稀稀:生成生成NO从以上实验可看出，浓、稀硝酸哪个氧化性更强？从以上实验可看出，浓、稀硝酸哪个氧化性更强？硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。浓硝酸：反应剧烈，有红棕色气体生成稀硝酸：反应较慢，有气泡产生，接近管口处观察到浅红棕色3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O与金属Cu反应二、硝酸的化学性质（3）强氧化性3、硝酸的化学性质HNO3既表既表现氧化性氧化性又表又表现酸性酸性：氧化性：氧化性：HNO3NO2、NO，酸性：酸性：HNO3Cu(NO3)2，常温下，Fe、Al与浓H2SO4或浓HNO3反应，生成了致密的氧化膜，阻止酸与内层金属进一步反应，从而保护了金属，这个过程叫做“钝化”。常温下可用铁制品或铝制品盛放浓硝酸，但要注意密封，以防硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。浓HNO3使Fe、Al发生钝化加热时反应：Al+6HNO3(浓)=Al(NO3)3+3NO2+3H2OFe+6HNO3(浓)=Fe(NO3)3+3NO2+3H2O（3）强氧化性3、硝酸的化学性质C+4HNO3（浓）=2H2O+4NO2+CO2S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2+2H2O与非金属反应二、硝酸的化学性质HNO3与非金属单质反应：氧化性（3）强氧化性3、硝酸的化学性质浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1:3）叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。资料卡片王水VHNO3:VHCl =1:3 组成的混合物组成的混合物记忆方法记忆方法 ：王水：王水：“三言（盐）一笑（硝）三言（盐）一笑（硝）”【视频观看】二战时期玻尔巧藏金奖章小杨老师15521324728微信公众号：杨sir化学N2NH3H2O2O2H2OHNO3NONO2为了吸收更充分，往往同时通入O2二、硝酸的工业制法酸雨：主要指pH小于5.6的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。SSO2SO3H2SO4硫酸型酸雨：煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼硝酸型酸雨：汽车尾气以及硝酸工业废气等汽车尾气以及硝酸工业废气等NO2HNO3成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。三、酸雨及防治1.酸雨的形成饮用酸化的地下水危害人类腐蚀建筑物和工业设备破坏土壤成分使农作物减产甚至死亡损坏植物叶面导致森林死亡破坏露天文物古迹使湖泊中鱼虾死亡2.酸雨的危害调整能源结构，发展清洁能源；研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2的排放；加强工业废气的回收处理；改进汽车尾气的处理技术，提高汽车尾气排放标准。三、酸雨及防治3.酸雨的防治微判断：(1)金属与硝酸反应无H2放出是因为硝酸中N元素的化合价处于最高价态，其得电子能力强于H()(2)碳、铜分别与浓硝酸反应，浓硝酸均只表现强氧化性()(3)浓硝酸能用铁制容器或铝制器存放是因为铝、铁与浓硝酸不反应()(4)向浓硝酸中滴加石蕊溶液，现象为先变红后褪色()训练1在下列反应中，HNO3表现出什么性质？A酸性B还原性C氧化性（1）H2S+2HNO3=S+2NO2+2H2O（）（2）CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O（）（3）4HNO3=4NO2+O2+2H2O（）（4）3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O（）CABCAC训练2下列关于硝酸的说法中正确的是()解析A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。BA稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能B浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂C稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸D稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸训练3在NO2与水的反应中（）A.氮元素的化合价不发生变化B.NO2只是氧化剂C.NO2只是还原剂D.NO2既是氧化剂，有事还原剂解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中NO2的化合价由+4价变为+5和+2价既是氧化剂又是还原剂。D训练5(1)造成上述现象的原因_。(2)写出上述变化中的化学(或离子)方程式：_(3)为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_。如图是大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：酸雨对雕像的腐蚀SO2H2O=H2SO3，CaOSO2=CaSO3，2CaSO3O2=2CaSO42H2SO3O2=2H2SO4，3NO2H2O=2HNO3NO，2HCaCO3=Ca2H2OCO2训练7课堂小结