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高中化学必修第二册
第2节 氮及其化合物
第五章化工生产中的重要非金属元素
（1）氮气与氮的固定
（2）一氧化氮和二氧化氮
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
新课导入
空气中氮气占78.08%，为什么种植农作物，还要施加氮肥？
自然界怎样通过氮的循环为生物提供氮元素？
新课导入
原子结构
+7
2
5
N
第二周期、第VA族
最外层有5个电子
一般通过共用电子对与其他原子结合。
一.氮气与氮的固定
一.氮气与氮的固定
1、氮气
⑴物理性质
无色无味的气体，难溶于水，密度与空气接近
一.氮气与氮的固定
⑵化学性质
氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)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，通常情况下很难与其他物质发生化学反应，但在高温、放电等条件下能和一些物质发生化学反应。
双原子分子
N N
:N::N:
..
一.氮气与氮的固定
N2+O2 2NO
放电或高温
======
N2+3Mg Mg3N2
点燃
====
①还原性：
②氧化性：
N2+3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
氮的固定：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
（工业合成氨）
一.氮气与氮的固定
2、氮的固定
一.氮气与氮的固定
自然固氮
高能固氮( )
生物固氮(豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
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)
氮的固定
N2+O2 2NO
放电或高温
=====
N2+3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
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。
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
一.氮气与氮的固定
弗里茨·哈伯
一.氮气与氮的固定
③应用：
① 制备氨气
② 作冷冻剂
作食品加工助剂
作保护气
二.一氧化氮和二氧化氮
二.一氧化氮和二氧化氮
氮元素化合价
物质
类别
氢化物 单质 氧化物 酸 碱 盐
NH3
N2
NO
NO2
NO3-
NH3.H2O
NH4+
+5
+4
+3
+2
+1
0
-3
N2O
N2O3
N2O5
HNO3
HNO2
NO2-
HNO2的酸酐
HNO3的酸酐
二.一氧化氮和二氧化氮
1、物理性质
物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 收集气体
NO _____ 气体 _____ 有毒 ___溶于水 排水法
NO2 _______ 气体 ______ 有毒 ___溶于水 向下排空法
无色
无味
不
红棕色
刺激性
易
NO2 NO
二.一氧化氮和二氧化氮
2、化学性质
【实验5-5】
如图5-10所示，在一支50mL的注射器里充入
20mLNO,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，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，再观察现象。
二.一氧化氮和二氧化氮
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
实验现象 吸水后，密封震荡 吸入空气
振荡，
写出化学方程式
无明显现象
无色气体变
红棕色，
红棕色变为无色
（工业制硝酸）
（氧化剂和还原剂）
1.如果将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？
思考与讨论：
可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分与水反应
2.上述实验对工业生产硝酸有什么启示？
思考与讨论：
二.一氧化氮和二氧化氮
2NO+O2====2NO2
3NO2+H2O====2HNO3+NO
补充一些空气，使生成的NO被氧化成NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO，经过多次氧化和吸收，NO2可以比较完全被水吸收，能够尽可能地转化为HNO3
工业上利用这一原理生产硝酸。
二.一氧化氮和二氧化氮
3、工业制备硝酸启示
（1）合并化学反应方程式
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
2NO＋O2===2NO2②
NO 和 O2 混和气体溶于水的反应
①X 2 +②得 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3
按此比例的气体可以和水完全反应生成硝酸。
二.一氧化氮和二氧化氮
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
2NO＋O2===2NO2②
NO2和 O2 混和气体溶于水的反应
②X 3 +①X 2得 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
按此比例的气体可以和水完全反应生成硝酸。
如果不按气体比例的反应，则剩余气体可能什么？
二.一氧化氮和二氧化氮
（2）4NO+3O2+2H2O===4HNO3
4NO2+O2+2H2O===4HNO3
不是恰好反应，则剩余气体只可能是氧气或NO
4、NO、NO2其他反应
二.一氧化氮和二氧化氮
2NO2+ 2NaOH ==NaNO3+ NaNO2 +H2O
（NaOH溶液吸收）
2NO2 N2O4
NO2 + SO2 = SO3 + NO
2NO + 2CO N2 + 2CO2
催化剂
====
二.一氧化氮和二氧化氮
5、NOX对环境污染
光化学烟雾
酸雨
破坏臭氧层
使人中毒
环境污染

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