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第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气与氮的固定
一氧化氮和二氧化氮
【学习目标与核心素养】
学习目标
1、了解氮元素的存在及氮的固定。
2、掌握NO、NO2的性质。
3、了解NO、NO2、O2溶于水的简单计算（对生成硝酸的启示）。
核心素养
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。
氮元素在元素周期表中的位置
氮元素位于元素周期表的第二周期VA族
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。
一般通过共用电子对与其他原子结合。
N
原子结构
+7
2
5
自然界中的存在形态
a.游离态:以氮分子（N2）的形式存在于空气中。?
b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中，以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
一、氮气
1. 氮气的物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性
_____
气体
_____
密度与空气接近
___溶于水
无色
无味
难
在空气中约占五分之四。
收集氮气时用排水法不用排空气法
氮气结构特点：
由于氮分子内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。
电子式
结构式
N N
2. 氮气的化学性质
氮气的化学性质_____，通常很难与其他物质发生化学反应。
(1) 还原性：_____________________________
稳定
N2+O2 2NO
放电或高温
==========
(2)氧化性
a. N2与H2反应生成NH3，化学方程式为 。
b. 在点燃条件下与Mg反应，方程式为 。
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
N2 + 3Mg Mg3N2
点燃
3. 氮气的用途
(1) 作保护气
(2) 作冷冻剂
(3) 作食品加工助剂
N2的性质
小结：
物理性质：无色无味气体，难溶于水（排水法收集N2），密度与空气接近，在空气中约占五分之四(78%)。
化学性质
稳定
N N
N2+O2 2NO
放电或高温
==========
还原性
氧化性
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
N2 + 3Mg Mg3N2
用途：
作保护气、作制冷剂、作食品加工助剂
将大气中_______的氮转化为___________的过程
2、氮的固定：
游离态
含氮化合物
自 然 固 氮
大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，从而实现自然固氮。
1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。
哈伯
(F.Haber，1868-1934)
为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献。由于合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就。
人 工 固 氮
合 成 氨
【科学史话】
自然界中氮的循环
大气中N2
?????????????
?
NH3
尿素及动植物遗体
?????????????
?
土壤中的微生物
氮素化肥
自然界中氮的循环
雷雨发庄稼

【解决问题】在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。这是为什么？
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
N2+O2 = 2NO
放电
自然界的氮循环如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．①中N2与O2反应生成NOB．②中合成氨属于人工固氮C．③中氮元素被氧化D．氧元素参与了氮循环
C　
练习：
二、一氧化氮和二氧化氮
1. 物理性质
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物质
颜色
状态
气味
毒性
水溶性
NO
_____
气体
_____
有毒
___溶于水
NO2
_______
气体
______
有毒
___溶于水
无色
无味
不
红棕色
刺激性
易
NO中毒原理：与CO相似，是通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合，使其失去携带O2的能力，导致中毒。
氮的氧化物很多
氧化物
化合价
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
+1
+2
+3
+4
+4
+5
思考：以上氮氧化物都属于酸性氧化物吗？
.....
.....
氮氧化物中属于酸性氧化物的只有N2O3、N2O5；N2O、NO、NO2、N2O4都是不成盐氧化物，不是酸性氧化物。
笑气
不成盐氧化物是指既不可以与酸反应生成盐和水，又不可以与碱反应生成盐和水的氧化物。
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
振荡注射器
无明显现象
NO不溶于水
无色气体变为红棕色
注射器活塞向左移动
NO与O2 反应生成红棕色的 NO2
红棕色气体变为无色
注射器活塞继续向左移动
NO2 溶于水生成无色的NO
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO+O2 = 2NO2
实验展示
【实验5-5】
在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。反应的化学方程式为
①NO→NO2: _____________________;
②NO2→NO: __________________________(工业制取硝酸)。
2NO+O2 = 2NO2
3NO2+H2O = 2HNO3+NO
2. 化学性质
(1) NO和NO2分别采用什么方法收集？
(2)NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗?
常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集；
NO2能与水反应生成NO，故只能用排空气法收集。
NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3， NO2既作氧化剂又作还原剂。
【思考与讨论】
1. NO2与H2O的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是（ ）
A. 2：1 B. 1：2
C. 3：1 D. 1：3
B
3NO2+H2O = 2HNO3+NO
练习
2. 下列叙述中正确的是（ ）
A. CO、NO、 NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
B. 向溶有SO2 的BaCl2 溶液中通入NO2，有白色沉淀产生
C. 一种元素可能有多种氧化物，但一种化合价只能对应一种氧化物
D. 汽车尾气中的NO是汽油中的含氮物质不完全燃烧而产生的
B
【思考与讨论】
实验5-5发生了哪些化学反应？如果将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
2NO+O2===2NO2 ②
①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 （4:1）
1. NO2和O2混合气体通入水中
三、氮的氧化物溶于水的计算（工业生成硝酸的启示）
2NO+O2===2NO2 ①
3NO2+H2O===2HNO3+NO ②
①×3+②×2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 （4:3）
2. NO与O2混合气体通入水中
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
4NO（总）+3O2+2H2O===4HNO3
3. NO，NO2，O2三种气体通入水中
故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2
(1)NO　O2　(2)20 mL
练习
D
【总结】

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