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课时1 氮及氮的氧化物
第二节 氮及其化合物
第五章 化工生产中的重要非金属元素
在新疆和青海交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣，狂风大作，人畜往往遭雷击倒下。奇怪的是这里的牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。你能用化学方程式及必要的文字叙述解释“魔鬼谷”牧草茂盛、四季常青的原因吗
思考: 解释“雷雨发庄稼”的原理。
氢化物
单质
氧化物
酸
盐
-3
0
+1
+5
N2
NH3
N2O
NO
N2O3
NO2和N2O4
N2O5
HNO2
HNO3
NH4+
NO3-
+2
+3
+4
你能说出哪些含氮物质？
化合价
物质类别
①游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中。
②化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
氮元素在自然界中的存在
空气中的氮气
土壤海洋中硝酸盐和铵盐
动植物蛋白质
氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
无色
气体
无味
密度与空气接近，略小
难溶于水
氧气21%
其他成分1%
氮气78%
空气成分示意图
氮元素的位置与结构
（1）氮元素在元素周期表中的位置
第二周期，第 VA族
（2）写出氮气的电子式和结构式。
电子式
结构式
N

N



N
N
球棍模型
两个氮原子间以共价三键结合，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。
氮气的化学性质
但高温、高压、催化剂或者放电等条件下，可以和某些物质发生反应。
N2 + 3Mg Mg3N2
氧化性
氧化性
以上反应中，氮气表现什么性？
N2 + O2 2NO
N2 + 3H2 2NH3
还原性
氮气的用途
化学性质不活泼——保护气
食品包装中充氮气以防腐
灯泡中充氮气以延长使用寿命
液氮——制造低温
液氮冰淇淋
利用液氮进行冷冻治疗
氮气的用途
化肥和化工原料
氮肥
工业合成氨
氮的固定
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？
分类
自然固氮
高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)
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)
自然界中氮的循环
【例1】下列关于氮气性质的说法中正确的是
A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO
B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂
C．合成氨反应中，N2发生氧化反应
D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合
D
高温或放电条件下
是氧化反应，氨中氮是-3价
【例2】N2是空气的重要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。其主要依据是
A．液态氮的沸点为-195.8 ℃，远低于常温
B．N2在空气中燃烧放热
C．N2与H2反应放热
D．N2在空气中约占78%(体积分数)
A
【例3】下列反应中，不属于氮的固定的是
A．N2和H2在一定条件下合成NH3
B．豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮C．雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO
D．由NH3制碳酸氢铵和尿素
D
不同价态的氮的氧化物
氧化物 NO N2O3 N2O5
对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋4 ＋4 ＋5
N2O
NO2
N2O4
＋3
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
酸酐
HNO2
含氧酸
酸酐
HNO3
含氧酸
物质 颜色 状态 气味 水溶性 收集方法
NO 气体 ___溶于水
NO2 气体 ___溶于水
无色
无味
不
排水法
NO
NO2
红棕色
刺激性
易
向上排空气
氮的氧化物的物理性质
氮的氧化物的化学性质
【课本实验5-5】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，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10 mL 空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。
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
震荡后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
氮的氧化物的化学性质
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
结论：在一定条件下，NO 与 NO2 可以相互转化。
现象一：无色气体变红棕色 NO → NO2
现象二：红棕色变为无色 NO2 → NO
(工业制取硝酸)
排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收
2NO2＋2NaOH = NaNO2＋NaNO3＋H2O
NO＋NO2＋2NaOH = 2NaNO2＋H2O
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。
(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。
【例4】下列关于NO和NO2的说法正确的是
A．NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物B．NO2不能由N2和O2直接化合得到
C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集
D．NO在空气中可以长久的存在
B

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