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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
第1课时 氮和氮的氧化物
部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐(化合态)
位置
第二周期、第VA族
结构
存在
自然界氮元素主要以氮分子(游离态)存在于空气中
既不容易得3个电子
也不容易失5个电子
N一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质
氮是自然界各种生物体生命体活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生命体提供氮元素呢？
+7
2
5
氢化物
单质
氧化物
含氧酸
盐
-3
0
+1
+2
+3
+4
+5
NH3
N2
N2O
NO
N2O3
NO2、N2O4
N2O5
HNO3
HNO2
NaNO3
NaNO2
N2H4
氮的价-类二维图
研究视角
物质类别
元素价态
周期律表
NH4+
非金属及其化合物学习思路
单质
氧化物
酸
盐
氢化物
HN3
任务一 氮气与氮的固定
物理性质
化学性质
无色无味的气体，难溶于水，密度与空气相近
N2
与H2 反应
与 O2 反应
与 Mg反应
还原性
氧化性
氧化性
N
N




N
N
任务一 氮气与氮的固定
氮的固定：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
(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)
思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？
任务一 氮气与氮的固定
焊接金属、灯泡作保护气
医疗液氮冷冻麻醉剂
液氮超导材料
硝酸
食品包装中防腐
用途
氮气
熔点：-210 ℃
沸点：-196 ℃
密度：1.25 g/L
任务二 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
+2
+3
+4
+5
2NO2 N2O4
笑气
HNO3
HNO2
物质 颜色 状态 气味 水溶性 收集方法
NO 有毒 气体 ___溶于水
NO2 有毒 气体 ___溶于水
无色
无味
不
排水法
红棕色
刺激性
易
向上排空气
NO
NO2
物理性质
任务二 氮的氧化物
实验 操作 在一支50 mL的注射器里充入20mL NO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器
现象 ___________ _________________，振荡后________________
无明显现象
无色气体变红棕色
红棕色变为无色
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
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)
任务二 氮的氧化物
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
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
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
合并两个反应
关系式法
（1）NO2和O2的混合气体
（2）NO2和O2的混合气体
V(NO2):V(O2)
< 4 : 1 O2剩余
= 4 : 1 恰好完全反应
> 4 : 1 NO剩余
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
V(NO):V(O2)
< 4 : 3 O2剩余
= 4 : 3 恰好完全反应
> 4 : 3 NO剩余
电子守恒法
当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
原子个数比法
V(N):V(O)
< 2 : 5 O2剩余
= 2 : 5 恰好完全反应
> 2 : 5 NO剩余
把NOx与O2的混合气体通入水中会发生什么反应？剩余气体是什么？
任务二 氮的氧化物
NO NO2
物性
毒性
与水
与O2
与O2、H2O
2NO + O2 = 2NO2
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
无色，无味
有毒(与血红蛋白结合)
有毒
红棕色，刺激性气味
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
任务二 氮的氧化物
任务三 氮的氧化物的污染与防治
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。
2．防治措施
(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。
课堂练习
四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种,把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是
B
课堂练习
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
D
知识总结
氮及氮的氧化物
一氧化氮
二氧化氮
氮
物理 性质
物理 性质
化学
性质
化学
性质
无色难溶于水的气体
红棕色有刺激性气味气体，易溶于水、易液化
氮气物理性质
存 在固 定
稳定、一定条件下于O2、Mg、H2等反应
存在：空气、土壤、海洋、动植物体内
固定：自然固氮、人工固氮
氮气化
学性质
无色、无味、难溶于水，密度与空气相近，熔、沸点低
与O2反应
与H2O、碱反应

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