资源简介

(共22张PPT)
5.2.1 氮气和氮氧化物
第二节 氮及其化合物
掌握N2、NO、NO2的性质及二者相互转化，通过对氮元素“位—构—性”的分析，认识氮元素在自然界中的存在形式，了解氮的固定和自然界中氮的循环。
能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。
能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理，发展“证据推理与模型认知”的化学核心素养。
课堂导入
“死亡谷”之谜
青藏高原上的那棱格勒峡谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，狂风大作，人畜常遭雷击而倒毙。奇怪的是这里牧草茂盛，水草肥美，被当地牧民称为“死亡谷”。
考察队测定后发现，这里的磁场强度非常高。这里的地层，除了分布着大面积的三叠纪火山喷发的强磁性玄武岩外，还有大大小小30多个磁铁矿脉及石英闪长岩体。正是这些岩体和磁铁矿产生了强大的地磁异常带。夏季，它使因昆仑山的阻挡而沿山谷东西分布的雷、雨、云中的电荷常常在此汇集，形成超强磁场。一旦遇到异物，便会发生尖端放电即产生雷击现象，使人和畜瞬间死亡。巨大的磁力还导致了指南针失灵，仪器不准。
你知道为什么雷电如此频繁的死亡谷却牧草茂盛，水草肥美吗？
( N2＋O2 ==== 2NO )
放电
氮元素在自然界中的存在
氮分子
蛋白质
硝酸盐
铵盐
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、 +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
Cl
P
S
一、氮气及氮的固定
颜色 气味 状态 密度 水溶解
无色
无味
难溶
气体
密度比空气稍小
液氮
1．氮气的物理性质
一、氮气及氮的固定
2．氮气的化学性质
电子式
结构式
N2
化学式
N

N



N
N
共价三键、键能大，性质稳定，难与其他物质反应
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
N2 + 3Mg Mg3N2
点燃
N2 + O2 2NO
放电或高温
N2 表现氧化性
N2 表现还原性
补充：
3Mg + N2 Mg3N2
点燃
2Mg + O2 2MgO
点燃
2Mg + CO2 2MgO+ C
点燃
镁条在空气中燃烧发生反应的化学方程式：
一、氮气及氮的固定
3．氮的固定
氮的固定
概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程
分类
自然固氮
—
高能固氮
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)
( N2＋O2 ==== 2NO )
放电
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
科学史话
哈伯
人 工 固 氮
合 成 氨
博施
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就。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 MPa~20.0 MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可超过6%，具备了工业化生产的可能性。德国工程师博施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也作出了重要贡献。
二、一氧化氮和二氧化氮
1． NO和NO2的物理性质
颜色 状态 气味 水溶性
NO 无色 气态 无味 不溶
NO2 红棕色 气态 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。
二、一氧化氮和二氧化氮
2．NO和NO2的化学性质
二、一氧化氮和二氧化氮
实验探究
装置 操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 ①打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹
②振荡注射器
现象 ___________ ①无色气体变为_________
②__________________________
___________________
无明显现象
红棕色
红棕色气体逐渐变为无色，
注射器活塞向左移动
——NO、NO2与水的反应
二、一氧化氮和二氧化氮
实验结论及解释
①NO不溶于水，也不与水反应，与O2反应生成红棕色的NO2；
2NO + O2==2NO2
②NO2能与水反应生成无色的NO。
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
思考讨论：①如果要将注射器中的NO充分转化，应采取什么措施？
②上述实验对工业上生产硝酸有什么的启示？
继续通入过量的空气
用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸。
3. NO、NO2溶于水的计算
图甲
图乙
探究讨论：将盛满NO2气体的试管倒置于盛水的水槽中(如图甲)，
将O2缓慢通入试管中(如图乙)。水能否最终充满试管？
3NO2+H2O===2HNO3+NO
2NO+O2===2NO2
①×2＋②得：
①×2＋②×3得：
①
②
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4∶1
4∶3
恰好完全被水吸收
二、一氧化氮和二氧化氮
3. NO、NO2溶于水的计算
二、一氧化氮和二氧化氮
若将充满 NO2 的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象 若同时向倒置试管中不断地缓慢通入 O2 ，最终现象是什么
提示　若将充满NO2的试管倒置于水槽中，试管中的红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管中，最终试管里剩余气体占 若同时向倒置试管中通入O2，则水槽中的液体最终充满整个试管。
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溶于水，若有气体剩余只能是 NO 或 O2 ，不可能是NO2。
4. 氮氧化物对环境的污染
二、一氧化氮和二氧化氮
(1)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)NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面形成酸雨。
(3)破坏臭氧层：NO2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。
课外拓展：
氮氧化物
氮的氧化物种类很多，N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5都具有不同程度的毒性。除NO2以外，其他氮氧化物均极不稳定。除NO外均可溶于水。
笑气——N2O，无色不可燃气体，有轻微金属味，室温下稳定，有轻微麻醉作用，
1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现。主要应用在外科和牙科等医学领域，还广泛用作增强发动机输出功率的火箭推进剂和赛车中的氧化剂。
信使分子——NO，具有扩张血管、促进消化和增强记忆力的特殊功能。1998年的诺贝尔生理学和医学奖的主要研究成果是发现NO在人体的血管系统内具有传送信号的功能。NO一向被视为大气污染物，却在生命过程中有如此重要的功能，这是否能给人们一些什么启示呢？
氮气
氮氧化物
氮气
氮的固定
氮的氧化物
（NO NO2）
自然界中氮的循环
氮气的性质
自然固氮
人工固氮
物理性质
化学性质
氮的氧化物溶于水的计算
课堂小结
判断正误
(1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法(　　)
(2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法 (　　)
(3)NO2与H2O的反应中，NO2只做氧化剂(　　)
(4)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物(　　)
√
√
×
×
课堂小练：
课堂小练
2.下列有关NO2的说法正确的是
A.NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物
B.除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解
C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，
得橙色溶液的为溴蒸气
D.在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
√
还生成NO
生成NO，又能与O2反应
两者均与之反应，生成无色溶液
课堂小练
3.工业制HNO3的过程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO不能被NaOH溶液吸收。若同温同压下NO2与NO的体积之比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是
A.1∶1 B.1∶3 C.2∶1 D.3∶1
√
1 ∶ 1
NO过量，多余的NO不能被吸收
NO2过量
多余的NO2能被吸收

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