资源简介

(共26张PPT)
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
课题1　氮的氧化物
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 能从键能的角度认识氮气的稳定性及其氧化反应。
2. 能用氧化还原反应的知识分析一氧化氮、二氧化氮之间的相互转化。
3. 了解氮循环对生态平衡的重要作用。
活 动 方 案
1. 认识氮气的稳定性。
下表中的数据为使1 mol物质分裂为原子需要的能量，化学上称之为键能，其单位为 kJ·mol－1。
活动一：认识氮气的稳定性及其氧化反应
物质 H2 N2 O2 Cl2
键能/(kJ·mol－1) 436.3 941.7 497.3 241.7
(1) 从上述数据可以看出，四种气体中化学性质最稳定的是哪种气体？
【答案】 氮气
(2) 下列氮气的用途中，哪些利用了氮气的稳定性？
①博物馆将一些贵重画页、书卷保存在充满氮气的圆筒里。
②医生利用液氮“冷刀”做手术，可以减少出血或不出血。
③工业上利用氮气制取氨气、硝酸、化肥和炸药等。
④用氮气填充汽车轮胎可以延长汽车轮胎的使用寿命。
⑤焊接金属时用氮气保护金属使其不被氧化。
⑥在灯泡中填充氮气以防钨丝被氧化或挥发。
【答案】 ①④⑤⑥
2. 在高温、放电等条件下，氮气能够与镁、氧气和氢气等物质发生化合反应。
(1) 镁可以在氮气中燃烧，工业上在高温、高压和有催化剂的条件下合成氨气，分别写出这两个反应的化学方程式。
(2) 如右图所示，在放电条件下使氮气与氧气发生反应。
实验过程中观察到玻璃管内产生浅红棕色的气体，通入少量氧气后，浅红棕色的气体变为红棕色气体。写出玻璃管中发生反应的化学方程式。
已知：NO为无色气体，NO2为红棕色气体。
1. 探究氮氧化物的性质。
实验1：如右图所示，在一支50 mL的注射器里充入约
10 mL NO，然后吸入5 mL水，用弹簧夹夹住乳胶管，振荡注射器，观察现象。
实验2：打开实验1的弹簧夹，吸入10 mL空气，用弹簧夹夹住乳胶管，观察现象。再振荡注射器，观察现象。取少量注射器中的溶液，向其中滴加石蕊试液。
实验3：在注射器中充入15 mL NO2，然后吸入5 mL水，用弹簧夹夹住乳胶管，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹，吸入10 mL空气，观察现象。
活动二：探究氮氧化物的性质，认识氮氧化物的用途
(1) 分别写出实验1、2、3中的实验现象，并进行分析。
【答案】 实验1中吸入水后，注射器中无变化，说明NO不溶于水，也不与水反应。
实验2中吸入空气后，注射器中气体变成红棕色，振荡后，注射器中气体变成无色，溶液能使石蕊变红，说明NO2能与水反应生成硝酸。
实验3中吸入水后，注射器中气体变成无色，且体积约为5 mL，再吸入空气后气体又变为红棕色。
(2) 写出上述实验中发生反应的化学方程式。
【答案】 2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2. 探究一氧化氮、氧气与水的反应。
如右图所示，将盛满NO的试管倒置于水槽中，NO不溶于水。通过玻璃导管向试管内缓缓通入氧气，直至试管中的气体最终完全被吸收掉。
(1) 写出上述过程总反应的化学方程式。
【答案】 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
(2) 上述整个过程中，若产生1 mol HNO3，转移电子的物质的量为多少？
【答案】 3 mol
3. 探究二氧化氮、氧气与水的反应。
如右图所示，将盛满NO2和O2的试管倒置于水槽中，待充分反应后，试管中的气体最终完全被吸收掉。
(1) 写出上述过程总反应的化学方程式。
【答案】 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
(2) 上述整个过程中，若产生1 mol HNO3，转移电子的物质的量为多少？
【答案】 1 mol
4. NO、NO2都是对人体有害的气体，你认为工业上生产硝酸时，应如何充分利用原料，减少污染？
【答案】 工业上可使用过量O2将NOx多次氧化和转化，从而将NOx尽可能多地转化为HNO3。
氮循环是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环(如图所示)。请你结合图中信息，回答下列问题。
活动三：氮循环对生态平衡的重要作用
1. 将游离态氮转化为化合态氮称为氮的固定。固氮可分为生物固氮、工业固氮和高能固氮。图中“①”属于________固氮。
【答案】 还原过程
高能
课 堂 反 馈
2
4
5
1
3
6
1. 下列气体不会造成空气污染的是(　 　)
A．N2　　　　 B． NO
C． NO2　　　　　　 D． SO2
A
2
4
5
1
3
6
2. 下列气体可用右图所示的方法收集的是(　 　)
A．NO B． NO2
C． SO2 D． CH4
D
2
4
5
3
6
3. 利用硝酸工业的尾气(含NO、NO2)获得Ca(NO2)2的部分工艺流程如下：
下列说法不正确的是(　 　)
A．吸收硝酸工业尾气的石灰乳不能用澄清石灰水替换
B. 为使尾气中NOx被充分吸收，尾气与石灰乳采用气液逆流接触吸收
C. 若尾气中，n(NO2)∶n(NO)<1∶1，Ca(NO2)2产品中Ca(NO3)2含量升高
D. Ca(NO2)2在酸性溶液中分解的离子方程式为3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O
1
C
2
4
5
3
6
4. 工业上制备硝酸的工艺流程如下：
1
4
5
4
6
2
4
5
3
6
(2) 若反应②在实验室中进行，其反应现象为_______________ _______；反应③所得尾气中可以循环利用的物质是________。
(3) 11.2 L(标准状况)氨气理论上可以制得质量分数为63%的硝酸的质量为___________。
1
无色气体变成红
棕色
NO
50 g
2
4
5
3
6
5. SCR(选择性催化还原)技术可有效降低汽车发动机在空气过量条件下的NO2排放，其工作原理如下：
1
(1) 汽车发动机在空气过量条件下生成NO2的原因是____________ ________________________________、____________________________ (用化学方程式表示)。
2NO＋O2===2NO2
2
4
5
3
6
(2) 尿素[CO(NH2)2]热解时与水反应生成NH3和CO2，该反应的化学方程式是__________________________________________________。
(3) 反应器中NH3还原NO2的化学方程式是____________________ ______________。
1
7N2＋12H2O
2
4
5
3
6
6. 盛有NO和NO2 的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。原混合气体中NO 和NO2 的体积比是__________。
1
1∶3
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