【Syx】氮气与氮的固定课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、 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 课时1 氮气和氮氧化物课堂导入在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。在雷电的环境下，大自然中的氮气和氧气发生反应生成一氧化氮，一氧化氮会继续被氧气氧化成二氧化氮，产生的二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸可以供制氮肥。因此，俗语有云“雷雨发庄稼”。课堂学习氮在自然界主要以游离态(N2)形式存在，另有化合态存在于动植物体内的蛋白质中和土壤、海洋的硝酸盐和铵盐中。氮的固定：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫氮的固定。自然固氮：大自然通过闪电

2、释放能量将氮气转化为含氮的化合物(高能固氮)，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨(生物固氮)；人工固氮：通过人工方法将游离态氮转化为化合态氮的过程叫人工固氮，如工业合成氨等。氮的固定氮的固定课堂学习注意事项：氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，一定属于氧化还原反应。氮的固定氮的固定课堂学习自然界中氮的固定如下图所示：氮的固定氮的固定益处：人工固氮如合成氨，为农作物的生长提供了必需的氮元素等。害处：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等。课堂学习氮的单质(N2)是一种无色无味的气体，密度与空气接近，难溶于水。氮气氮气熔点：-210沸点：-196密度：1.25g/L

3、根据我们之前的学习经验，你能从不同角度预测N2的性质吗？氮(N)位第二周期第VA族构原子核外有两个电子层，最外层有五个电子性既不容易得到电子，也不容易失去电子课堂学习根据氮气分子的结构，你能推测出氮气的化学活性如何吗？氮气氮气两个氮原子间以共价键(氮氮三键)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，通常难以与其它物质反应。但在放电、高温等条件下，氮气可以与镁、氢气、氧气等物质发生化合反应。与金属反应：N2+3Mg=Mg3N2(黄绿色粉末)与非金属反应：N2+3H22NH3N2+O2=2NON2+O2=2NO根据反应和价态可知，N2既可以表现氧化性，又可以表现还原性。课堂学习氮

4、气氮气课堂学习氮气氮气化工原料制作肥料作防腐剂作保护气超导材料医疗用品N2的用途：N2的实验室制取：NaNO2+NH4Cl=NaCl+N2+2H2O课堂巩固正误判断1.氮原子只能形成共价键。4.工业上将NH3转化氮肥属于人工固氮。2.氮的固定中，氮元素一定被氧化。3.氮气常被用作焊接金属的保护气。课堂学习氮氧化物氮氧化物根据氮原子的原子结构和氮元素的化合价猜测，氮氧化物共有几种？N2O：俗称笑气，具有麻醉作用。氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5对应氮的化合价12+344+5N2O3：酸性氧化物，HNO2的酸酐。N2O5：酸性氧化物，HNO3的酸酐。NO：无色无味气体，有毒，不溶于水

5、。NO2：红棕色气体，有刺激性气味，有毒，易溶于水。氮的氧化物一般对人体和环境都有害课堂学习氮氧化物氮氧化物实验现象：无色气体迅速变成红棕色。实验结论：NO在常温下很容易与氧气化合：实验操作：将收集有NO的集气瓶打开，罩上一个大烧杯。实验原理：2NO+O2=2NO2课堂学习氮氧化物氮氧化物实验现象：吸入水后体积不变；吸入空气变为红棕色气体；红棕色气体逐渐变为无色，活塞向左移动。实验结论：NO不溶于水；NO+O2=2NO2；NO2易溶于水并与水发生反应。实验原理：3NO2+H2O=2HNO3+NO课堂学习氮氧化物氮氧化物NO2能与H2O反应生成HNO3，那么NO2是HNO3的酸酐吗？3NO2+H

6、2O=2HNO3+NO，除了HNO3还生成了NO，且元素发生变价，因此NO2不是HNO3的酸酐。除此之外，NO2还能与NaOH溶液反应，化学方程式为：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O与Cl2、SO2类似，可以用NaOH溶液对NO2进行尾气处理。NO2能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物吗？NO2和碱反应生成两种盐，且同样发生变价，因此不属于酸性氧化物。NO不能和碱反应，因此也不属于酸性氧化物。如何利用NO和NO2生产HNO3，怎么操作可以增加产率？用水吸收，通入过量的空气。课堂学习氮氧化物氮氧化物根据相关反应原理，将充满NO和NO2的试管倒扣在水中，各自需要通入O2多少能够

7、完全反应为HNO3？左图中红棕色气体逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO2)V(O2)41时，NO2完全转化成HNO3。右图无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO)V(O2)43时，NO完全转化成HNO3。实验原理：2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3对于连续发生的化学反应，可用化学方程式叠加的方法而得到复合反应，解决问题更简便。课堂学习氮氧化物氮氧化物NO2与水反应任意量的NO23NO2+H2O=2HNO

8、3+NO最终剩余NO，V(NO2):V(NO)=3:1NO2和O2混合气体与水反应V(NO2):V(O2)4V(NO2):V(O2)=4V(NO2):V(O2)4/3V(NO):V(O2)=4/3V(NO):V(O2)4V(NO2):V(O2)=4V(NO2):V(O2)4/3V(NO):V(O2)=4/3V(NO):V(O2)4/34NO+3O2+2H2O=4HNO3课堂学习氮氧化物氮氧化物通常情况下，NO2能进行自身二聚，生成N2O4，故NO2中总混有N2O4：2NO2(红棕色)N2O4(无色)根据元素价态可以判断，NO和NO2均既具有氧化性，又具有还原性，你能找出实际例子吗？NO的还原性

9、：2NO+O2=2NO2NO的氧化性：6NO+4NH32N2+6H2ONO2的还原性：4NO2+O2+2H2O=4HNO3NO2的氧化性：6NO2+8NH37N2+12H2ONO2+SO2=SO3+NO此外，NO2还可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，NO则不行。课堂学习氮氧化物氮氧化物性质NONO2物理性质无色、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毒性有毒（跟血红蛋白结合）有毒与水反应不反应(难溶于水)3NO2+H2O=2HNO3+NO与氧气反应2NO+O2=2NO2-实验室制备铜与稀硝酸反应铜与浓硝酸反应收集方法常用排水法常用向上排空气法对环境影响导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭

10、氧层性质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对环境影响课堂巩固正误判断1.收集NO只能用排水法。4.可以用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和溴蒸气。2.收集NO2只能用向上排空气法。3.NO2能和水反应生成HNO3，故属于酸性氧化物。课堂巩固下列有关NO2的说法正确的是()ANO2可由N2与O2反应直接制备BNO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物CNO2既有氧化性也有还原性DNO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色；然后向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。则下列对原混合气体成分的判断中正确的是()A肯定含有SO2和NOB肯定没有Cl2、O2和NOC可能含有Cl2和O2D肯定含有Cl2和NOCA课堂巩固在一定温度和压强下，将一容积为15mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛有水的水槽中。当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内液面仍保持在原高度，则通入O2的体积为()A3.75mLB7.5mLC8.75mLD10.5mLC课堂小结谢谢观看THANKS