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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
课时1 氮及氮的氧化物
贰
知识导航
本节重点
本节难点
氮的性质
壹
氮的氧化物
贰
探究课堂
氮的存在形式
空气中的氮气
土壤海洋中硝酸盐和铵盐
动植物蛋白质
探究课堂
氮的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
无色
气体
无味
密度与空气接近，略小
难溶于水
氧气21%
其他成分1%
氮气78%
空气成分示意图
探究课堂
氮元素的位置与结构
（1）氮元素在元素周期表中的位置
第二周期，第 VA族
（2）写出氮气的电子式和结构式。
电子式
结构式
N

N



N
N
球棍模型
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，通常难以与其它物质反应。
探究课堂
氮气的化学性质
但高温、高压、催化剂或者放电等条件下，可以和某些物质发生反应。
N2 + 3Mg Mg3N2
氧化性
氧化性
以上反应中，氮气表现什么性？
N2 + O2 2NO
N2 + 3H2 2NH3
还原性
探究课堂
氮气的用途
化学性质不活泼——保护气
食品包装中充氮气以防腐
灯泡中充氮气以延长使用寿命
液氮——制造低温
液氮冰淇淋
利用液氮进行冷冻治疗
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氮气的用途
化肥和化工原料
氮肥
工业合成氨
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氮的固定
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？
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)
探究课堂
自然界中氮的循环
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【例1】下列关于氮气性质的说法中正确的是A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NOB．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂C．合成氨反应中，N2发生氧化反应D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合
D
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【例2】N2是空气的重要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。其主要依据是A．液态氮的沸点为-195.8 ℃，远低于常温B．N2在空气中燃烧放热C．N2与H2反应放热D．N2在空气中约占78%(体积分数)
A
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【例3】下列反应中，不属于氮的固定的是A．N2和H2在一定条件下合成NH3B．豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮C．雷电时，空气中的N2与O2反应生成NOD．由NH3制碳酸氢铵和尿素
D
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不同价态的氮的氧化物
氧化物 NO N2O3 N2O5
对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋4 ＋4 ＋5
N2O
NO2
N2O4
＋3
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
酸酐
HNO2
含氧酸
酸酐
HNO3
含氧酸
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一氧化氮
二氧化氮
探究课堂
物质 颜色 状态 气味 水溶性 收集方法
NO 气体 ___溶于水
NO2 气体 ___溶于水
无色
无味
不
排水法
NO
NO2
红棕色
刺激性
易
向上排空气
氮的氧化物的物理性质
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氮的氧化物的化学性质
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
结论：在一定条件下，NO 与 NO2 可以相互转化。
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)
【课本实验5-5】在一支50 mL 的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL 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10 mL 空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。
探究课堂
“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
+ O2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
2NO + O2 = 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
氮的氧化物的化学性质
探究课堂
若把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？
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
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若把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？
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
探究课堂
NO NO2
颜色 无色 红棕色
毒性 有毒 有毒
溶解性 难溶于水 易溶于水
与O2或与H2O反应 2NO＋O2=2NO2 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
收集方法 排水法 向上排空气法
与人体、 环境的关系 ①与血红蛋白结合，使人中毒；②形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾
NO和NO2性质比较
探究课堂
【例4】下列关于氮及其化合物的说法正确的是A．N2化学性质稳定，可用作保护气B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在C．NO、NO2均无色气体D．NO、NO2均能与水发生反应
A
探究课堂
【例5】下列关于NO和NO2的说法正确的是A．NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物B．NO2不能由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D．NO在空气中可以长久的存在
B
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【例6】四支相同试管分别充满下列气体：①NO2 ②SO2和Cl2(体积比1：1) ③NO2和O2(体积比1：1) ④NH3和O2(体积比1：1)，把四支试管倒扣在水槽中，试管水面上升高度为h1、h2、h3、h4，它们的大小顺序为A．h2＞h1＞h3＞h4
B．h2＞h1＞h4＞h3
C．h2＞h3＞h4＞h1
D．h2＞h3＞h1＞h4
A
探究课堂
【例7】氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1) 在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为___________。
(2) 在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填化学式)。
(3) 在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。
23∶15
NaNO3
NaNO2
＝
课堂小结

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