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第五章 化工生产中的重要非金属材料
第二节 氮及其化合物
1、能了解N2、NO、NO2、NH3、铵盐的性质，并能从物质类别、元素价态的角度预测它们的性质。
2、能掌握NH3的实验室制法、 NH4＋的检验、HNO3性质和用途。
3、能从物质类别和元素价态的视角说明氮及其化合物的转化路径。
4、能够了解自然界中氮的循环，认识N2、NH3、铵盐等在生产中的应用和对生态环境的影响。
学习目标
+7
2 5
1、位置：第____周期、第_____族
二 VA
2、结构：
氮原子的最外层有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结合。
温故知新——氮元素的位置、结构
1、自然界中氮元素的存在
氮元素
游离态：
化合态：
主要以N2的形式存在于空气中
存在于动植物体内的蛋白质中及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
氮的固定
2、氮的固定
一、氮气和氮的固定
2、氮的固定
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。
(1)含义：
(2)分类：
氮的固定
自然固氮
人工固氮
高能固氮：
生物固氮：
合成氨：
仿生固氮氨：
N2＋O2 2NO
放电或高温
如豆科植物的根瘤菌固氮
高温高压
催化剂
N2＋3H2 2NH3
某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用
一、氮气和氮的固定
3、自然界中氮的循环
一、氮气和氮的固定
4、氮气
(1)氮气的物理性质：
无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)氮气的化学性质：
氮分子中含有氮氮三键(N≡N)，断裂该化学键需要较多的能量，因此氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。但在高温、放电等条件下，氮气能与Mg、O2、H2等物质发生化合反应。
一、氮气和氮的固定
(2)氮气的化学性质
①与Mg反应：
N2＋3Mg === Mg3N2
点燃
②与O2反应：
N2＋O2 2NO
放电或高温
③与H2反应：
高温高压
催化剂
N2＋3H2 2NH3
一、氮气和氮的固定
(3)氮气的主要用途
①氮气常用作保护气，用于焊接金属、填充灯泡、保存食品等；
②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料；
③液氨可用作致冷剂，应用于医学、科技等领域。
一、氮气和氮的固定
哈伯 F.Haber
1868～1934
1918 年，德国化学家弗里茨·哈伯因为发明合成氨方法而获得诺贝尔化学奖。
1931 年，卡尔·博施因为改进合成氨方法获得诺贝尔化学奖。
2007年诺贝尔化学奖授予了德国化学家格哈德，因为他发现了哈伯－博施法合成氨的作用机理。
合成氨技术的发明实现了“从空气到面包”的神奇转化，使人类告别了“靠天吃饭”的时代。合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
科学史话：合成氨
N的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
对应氧化物 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
1、氮的氧化物
注意：
(1)这些氧化物中只有N2O3 、N2O5是酸性氧化物，其余均为不成盐氧化物。
(2)N2O俗称“笑气”，为无色有甜味的气体，广泛应用于医药麻醉、食品加工等生产生活领域。
二、一氧化氮和二氧化氮
2、NO和NO2的性质
(1)NO2溶于水的实验
实验操作 实验现象 实验结论
如图所示，在一支50mL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。观察现象。
无明显变化
NO不溶于水
二、一氧化氮和二氧化氮
(1)NO2溶于水的实验
实验操作 实验现象 实验结论
打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。
振荡注射器，观察现象。
注射器内气体由无色变为红棕色，注射器塞子向左移动。
NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2
2NO＋O2＝2NO2
注射器中气体由红棕色变为无色，注射器塞子继续向左移动。
NO2与水发生反应生成无色的NO
3NO2＋H2O＝
2HNO3＋NO
二、一氧化氮和二氧化氮
(2)NO和NO2的性质比较
NO NO2
物理性质
化学性质 与水反应
与O2反应
与碱反应
无色、无味、不溶于水的有毒气体
红棕色、有刺激性气味、易溶于水的有毒气体，易液化
不反应
3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO
(工业上利用此原理制HNO3)
2NO＋O2＝2NO2
不反应
不反应
2NO2＋2NaOH＝
NaNO3＋NaNO2＋H2O
二、一氧化氮和二氧化氮
排水
温馨提示：
(1)收集NO气体用_____法；收集NO2用___________法。
向下排空气
(2)NO2能进行自身二聚，
故NO2中总混有N2O4。
2NO2(红棕色) N2O4(无色)
(3)谚语：“雷雨发庄稼”的原理
N2 NO NO2 HNO3 硝酸盐
O2
O2
H2O
矿物质
(4)NO/NO2与O2的混合气被水吸收的反应
二、一氧化氮和二氧化氮
(4)NO2与O2的混合气被水吸收的反应
已知：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO ······ ①
2NO＋O2＝2NO2 ······ ②
总式＝①×2＋②
4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3
同理：NO与O2的混合气被水吸收的反应为：
NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3
二、一氧化氮和二氧化氮
思考：能否用湿润的淀粉KI试纸鉴别NO2和Br2(g)？
方法：将两种红棕色气体分别通入水中，Br2溶于水得到的溴水为橙色，而NO2溶于水得到的稀硝酸为无色。
练、在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　 　)
①1.2mL ②2.4mL ③3mL ④4mL
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
D
二、一氧化氮和二氧化氮
练、将VmLNO和NO2的混合气体通过足量的水，充分反应后，得到一定体积的无色气体A。将此无色气体A与等体积的氧气混合，再通过足量的水，充分反应后还能收集到5 mL无色气体B。试回答
(1)A是：_____、B是：_____(填化学式)
(2)A气体的体积是_______mL
(3)V的取值范围：____mL＜V＜____mL
NO
O2
20
20
60
二、一氧化氮和二氧化氮

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