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第1课时 氮气和氮氧化物
第五章 第二节 氮及其化合物
核心素养学习目标
1.通过学习氮及氮的氧化物的知识培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。
2.通过氮的氧化物溶于水的实验进一步训练学生的操作技能，培养学生科学探究与实验创新的化学核心素养。
创设情境
【视频导学】重要的生命元素-氮
任务一：氮气与氮的固定
【阅读总结】阅读教材第11页，从位置、结构和性质三方面总结氮元素的性质
第二周期，第ⅤA族
+7
2
5
既不容易得到 3 个电子，也不容易失去 5 个电子。
位置
结构
性质
一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质
任务一：氮气与氮的固定
大气中N2
?????????????
?
NH3
尿素及动植物遗体
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土壤中的微生物
氮素化肥
①游离态：主要以N2分子的形式存在于空气中。
②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
【阅读总结】查看教材P12图5-9了解氮元素在自然界中的循环和存在
任务一：氮气与氮的固定
【思考讨论】结合教材P11和已学内容思考氮的非金属性较强，为什么氮气的化学性质却比较稳定呢？
N2
N
N
??
???
???
??
N
N
+7
2
5
氮分子内两个氮原子间以 结合，断开该化学键需要 的能量，所以氮气的化学性质很 ，通常情况下 与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。
共价三键(N≡N)
较多
稳定
很难
任务一：氮气与氮的固定
氧化性
还原性
氧化性
离子化合物
【归纳总结】化学性质很稳定，但在高温、放电等条件下，氮气可以与镁、氢气、氧气等发生反应。
任务一：氮气与氮的固定
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
【阅读总结】阅读教材P11-12的相关内容，归纳氮的固定的几种方式
任务一：氮气与氮的固定
【科学史话】
德国化学家，第一个从空气中制造出氨的科学家，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展，因此获得1918年诺贝尔化学奖。
弗里茨·哈伯——合成氨之父
“他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人”。
N2+3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
【评价训练】
任务一：氮气与氮的固定
判断正误
(1)N2和O2在高温的条件下会生成NO(　　)
(2)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性(　　)
(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(　　)
(4)氮的固定中氮元素一定被氧化(　　)
(5)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮(　　)
√
√
√
×
×
氮的氧化物
N2O(笑气)
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
氮元素化合价
____
___
____
___
____
____
＋1
＋2
＋3
＋4
＋4
＋5
上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是 。
N2O5和N2O3
氮的氧化物都有毒，是大气污染物
【新知引入】请阅读材料并完成下面填空，认识氮的多种氧化物
任务二：NO和NO2的化学性质
【资料卡片】明星分子-NO
任务二：NO和NO2的化学性质
近来发现NO广泛分布于生物体内各组织中,特别是神经组织中.它是一种新型生物信使分子,1992年被美国Science杂志评选为明星分子。NO是一种极不稳定的生物自由基,分子小,结构简单,常温下为气体,微溶于水,具有脂溶性,可快速透过生物膜扩散,生物半衰期只有3－5s,其生成依赖于一氧化氮合成酶，并在心、脑血管调节、神经、免疫调节等方面有着十分重要的生物学作用。因此受到人们的普遍重视。
任务二：NO和NO2的化学性质
【阅读总结】阅读教材第13页，总结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
任务二：NO和NO2的化学性质
【实验探究】观察实验5-5，认识NO和NO2的化学性质
【实验操作】
【实验现象】
【实验结论】
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10mL空气后夹上弹簧夹
②振荡注射器
无明显现象
①无色气体变为红棕色②红棕色气体逐渐变为无色，注射器活塞向左移动
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
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②NO2能与水反应生成无色的NO：
任务二：NO和NO2的化学性质
如果要将注射器中的NO充分转化为硝酸，可以采取什么措施？上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？
提示　采取的措施是继续通入过量的空气。上述实验对工业上生产硝酸的启示是在用水吸收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。
【思考讨论】
任务二：NO和NO2的化学性质
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?
①3NO2+H2O===2HNO3+NO
②2NO+O2===2NO2
①×2＋②得：
①×2＋②×3得：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4∶1
4∶3
恰好完全被水吸收
【思考讨论】
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1/3 , 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。
任务二：NO和NO2的化学性质
【拓展阅读】氮氧化物对环境的污染
(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。
任务二：NO和NO2的化学性质
【评价训练】
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(　　)
√
√
×
×
任务二：NO和NO2的化学性质
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。
现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能是_______________。
4 mL或1.2 mL
①若剩余O2，则V剩=V(O2)－14[12 mL－V(O2)]=2 mL，解得V(O2)=4 mL。
②若剩余NO，则V剩=13[12 mL－V(O2)－4V(O2)]=2 mL，解得V(O2)=1.2 mL。
?
【思考讨论】
练习1
归纳总结
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
本课结束
今日作业
第五章 第二节 第1课时 氮气和氮氧化物

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