资源简介

(共28张PPT)
第二节 氮及其化合物　
第1课时 氮和氮的氧化物
人教版必修第二册
榆次一中 李金虎
学习目标
1． 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2．结合实例认识氮及其氧化物的性质，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。
3．认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
学习目标
1．通过从结构分析氮和氮氧化物的性质，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过对氮的氧化物的污染与防治的学习，培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
素养目标
情境引入
据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，每当人畜进入后，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，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛
有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗
教学过程
一、氮气与氮的固定
1．氮元素的位置、结构与存在
(1)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。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。
(2)氮元素在自然界中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。
教学过程
一、氮气与氮的固定
2．氮的固定
[注意]　氮的固定是化学变化，实质是游离态的N2转化为化合态的化合物。
教学过程
(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，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。
(2)人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是工业合成氨。
2．氮的固定
教学过程
2．N2的性质及应用
物理性质
化学性质
无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点比O2的低。
[注意]　氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。
典例1．
下列关于氮气的说法中错误的是(　　)
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气
B．N2+O2 2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C．N2在空气中约占的质量比为
D．在反应3Mg+N2 Mg3N2中，N2作氧化剂
【答案】C
【解析】N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。
课堂练习
教学过程
二、氮的氧化物
氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的价态
(1)N2O俗称笑气。
(2)N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。
(3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2 N2O4
1．氮有多种价态的氧化物
+1
+2
+3
+4
+5
教学过程
NO NO2
颜色 无色 红棕色
毒性 有毒 有毒
溶解性 难溶于水 易溶于水
与O2或与H2O反应 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
收集方法 排水法 向上排空气法
与人体、环境 的关系 ①与血红蛋白结合，使人中毒；②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾
2．一氧化氮和二氧化氮
典例2．
关于NO的叙述正确的是(　　)
①NO可以是某些含低价氮的物质氧化的产物　②NO是亚硝酸的酸酐　③NO可以是某些含高价氮的物质还原的产物　④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色
A．全部 B．①③④ C．②③④ D．①④
【答案】B
【解析】NO中氮元素的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。
课堂练习
实验探究
二氧化氮溶于水的实验
实验探究
实验步骤 实验现象 实验结论
把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2
3．二氧化氮溶于水的实验分析
试管内气体颜色慢慢变为无色，水面不断上升，最后静止在距试管底部约1/3处
NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成
水面不断上升，最后试管内无色气体约为原NO2体积的1/3，通入适量O2后液面继续上升，最后试管全部充满液体
NO2溶于水生成的NO全部与O2反应被水吸收
水面不断上升，最后试管全部充满液体
NO2可被NaOH溶液全部吸收
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
教学过程
4．氮的氧化物溶于水的计算方法
教学过程
典例3．
在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　)
①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【答案】D
【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝(4/5)×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL) 6 mL NO2，则V(O2)＝(1/5)×(12－6)mL＝1.2 mL。
课堂练习
课堂练习
如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为(　 )
A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3
典例4．
【答案】A
【解析】NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
　
教学过程
三、氮氧化物对环境的污染及防治
1．常见的污染类型
(1)光化学烟雾：NOx 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。
(2)酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
(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。
教学过程
(1)调整能源结构，发展清洁能源。
(2)研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2和氮的氧化物的排放。
(3)加强工厂废气的回收处理。
(4)改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气排放标准。
2．防治措施
教学过程
3．常见的NOx尾气处理方法
(1)碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)氨气吸收法
8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O 4NH3＋6NO 5N2＋6H2O
(3)催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)；NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)(一般适用于汽车尾气的处理)。
2CO＋2NO 2CO2＋N2
典例5．
随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车 尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2
课堂练习
【答案】D
【解析】反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO ===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2。
典例6．
氮的氧化物和硫的氧化物是导致酸雨的物质。
(1)形成酸雨的原理之一可简单表示如下：
回答下列问题：
①酸雨的pH________(填“＞”、“＜”或“=”)5.6。
②D物质的化学式为____________。
③反应②的化学方程式为_________________________________________。
(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_____________________________________，反应中氧化剂是_______，还原剂是_______。
课堂练习
教学过程
(3)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O，
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
现有V L某NaOH溶液能完全吸收n mol NO2和m mol NO组成的大气污染物。
①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为________ mol·L 1。
②若所得溶液中c(NO3-)∶c(NO2-)=1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m=______。
③用含n和m的代数式表示所得溶液中浓度的比值c(NO3-)∶c(NO2-)=________。
教学过程
教学过程
【解析】(1)酸雨的pH＜5.6，正常雨水的pH=5.6。由图示转化可知：A为SO2，B为SO3，D为H2SO3。
(2)NH3 和NO2反应生成的无污染物质是N2和H2O。
(3)①因产物NaNO3、NaNO2中n(Na+)=n(N)，故n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)=(m+n) mol，c(NaOH)= mol·L 1。②NO2与NO混合气体与NaOH溶液反应可以认为先后发生如下反应：
教堂小结
氮及其氧化物转化的“价类二维图”
课后小任务
根据下图简单描述氮在自然界的循环过程，并思考和讨论以下问题：
（1）氮在自然界中主要以哪些形式存在？ （2）人体蛋白质中的氮是从哪里来的？
（3）自然界中的有哪些固定氮的途径？ （4）人类的哪些活动参与了氮的循环？
感 谢 倾 听　

展开更多......

收起↑