资源简介

(共29张PPT)
2023-2024学年
必修第二册(人教版2019)
第五章
化工生产中的重要非金属
第二节
氮及其化合物
原来雷电所产生的高温使空气中的氮气和氧气生成了一氧化氮，一氧化氮继续与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮遇水形成硝酸，随雨水落下后，与土壤中的岩石作用形成能溶于水、易于植物吸收利用的硝酸盐。
学习
目标
第2课时
一氧化氮与二氧化氮
PART
01
PART
02
了解一氧化氮和二氧化氮的物理性质和化学性质
掌握氮的氧化物溶于水的计算的原理和常用方法
　[学习任务一]　一氧化氮和二氧化氮
1.物理性质
NO
NO2
物质 NO NO2
颜色
毒性
溶解度
气味
无色
红棕色
有毒
有毒
不溶于水
易溶于水
无味
刺激性气味
【实验5-5】如图所示，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。
【实验5-5】
实验 操作 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； 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
(工业制取硝酸)
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
实验现象分析：
一氧化氮 NO
二、化学性质
常温下，极容易与氧气反应。
2NO + O2 2NO2
红棕色
实验室如何收集 NO
排水法收集
二氧化氮 NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
二、化学性质
实验室如何收集 NO与NO2

排空气法收集
NO和NO2是否属于酸性氧化物
NO不和水反应，故不是酸性氧化物；NO2和水生成HNO3和NO，发生氧化还原反应，也不符合酸性氧化物的定义。
“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
思维启迪
+ O2
+ H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
原理
氮的氧化物溶于水的问题首先看清原理实质，无论是单一气体 ( NO2 )，还是 NO、NO2、O2 中的两者或三者的混合气体溶于水，反应的实质是：
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2
故若有气体剩余只能是 NO 或 O2 ，不可能是NO2。
工业生产硝酸的启示
思维拓展
思考与讨论：如何除去NO气体中混有的少量NO2气体杂质？
提示：根据NO2与H2O反应能生成NO，既能除去NO2杂质，又不引入其他杂质，故可将混合气体通入盛有水的洗气瓶，然后重新收集气体。
注意：氮的氧化物是汽车尾气、造成光化学烟雾的主要污染物质
【总结】
性 质 NO NO2
物理性质
毒 性
与水反应
与氧气反应
实验室制备
收集方法
其他
对环境影响
无色、无味的有毒气体，难溶于水
红棕色、有刺激性气味、易液化的有毒气体
有毒（跟血红蛋白结合）
有毒
不反应(难溶于水)
3NO2+H2O==2HNO3+NO
2NO+O2==2NO2
不反应
铜与稀硝酸反应
铜与浓硝酸反应
常用排水法
常用向上排空气法
2NO2 N2O4
导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层
NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。
雷雨发庄稼所涉及的反应：
【规律总结】
1.常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx处理。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
[学习任务二]氮的氧化物溶于水的计算
1．反应原理
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①
2NO+O2=2NO2 ②
反应①×2＋② 4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③
反应①×2＋②×3 4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④
2．计算类型
②NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应:
4NO2+O2+2H2O== 4HNO3,其计算如下表:
③NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应:
4NO+3O2+2H2O===4HNO3,其计算如下表:
例1
（1） 若试管中装10molNO2，则通入多少摩尔O2可以使NO2充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　②
由方程式①+②×2得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3，即当NO2和O2的体积比为4︰1时水可以充满试管,需通入2.5 moL O2。
（2） 若试管中装10molNO，则通入多少摩尔O2可以使NO充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　②
由方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3，即当NO和O2的体积比为4︰3时水可以充满试管,需通入7.5 moL O2。
例2：将V mL NO和NO2的混合气通过水吸收后，得得a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5 mL无色气体B。试回答：
(1)A气体是_____，B气体是_____；(2)A气体的体积是____。
【解析】　(1)NO2溶于水生成NO，故A为NO，NO与O2通入水中发生反应4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，二者等体积时，O2过量，故B为O2；
(2)4NO ＋ 3O2＋2H2O=4HNO3
a mL 3a/4mL 依题意：a－3a/4＝5，a＝20
　NO　 O2　 20 mL
【知识拓展】氮的氧化物溶于水的计算的其他方法
(1)原子守恒法
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O ===2HNO3
等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中氮、氧原子个
数比进行分析判断。
n(N)∶n(O)
在一支容积为30mL的试管内充满NO2和O2的混合气体，把试管倒置于水中，充分反应后余5mL，则原混合气体中NO2和O2的体积各是多少？
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
解：若O2过量，剩余气体为O2
V(NO2) = 25×4/5=20mL
V(O2) = 25×1/5 +5 =10mL
若NO2过量，剩余气体为NO
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
15 5
V(NO2) = 15×4/5+15=27mL
V(O2) = 15×1/5 = 3mL
(2)电子守恒法
NO与O2的混合气体通入水中发生反应:2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O ==2HNO3+NO,在这当中,存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成
NO的循环反应。但总体来讲,NO→HNO3,N的化合价升高是由于被O2氧化,
因此可写出
在氧化还原反应中得失电子数必然相等。
例3：在一定条件下，将m体积NO与n体积O2先后通入倒立在水中且盛满水的容器中，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为______
例3：在一定条件下，将m体积NO与n体积O2先后通入倒立在水中且盛满水的容器中，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为______
有关氮氧化物溶于水计算的两种方法
无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O==2HNO3＋NO，2NO＋O2==2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(1)关系式法：
①若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3。
②若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O==4HNO3。
(2)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。
【规律总结】
1.将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。
(1)下列图示正确的是_____(填字母)。
C
(2)若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为____________
_____________________，最终充入__ mL氧气，才能使水全部充满。
无色气体变为
红棕色，液面逐渐上升
3
2.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是
①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NO　⑤N2→NH3
A.① B.②⑤
C.④ D.③④
√
3.现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是
A.1.3 mL B.2.4 mL
C.3 mL D.4 mL或1.2 mL
√
含氮氧化物和氧气的混合气体与水反应后气体成分的规律总结
当NO、O2混合气体与水反应时
4NO+3O2+2H2O === 4HNO3
当体积比V（NO）：V(O2)
4:3
=4:3
>4:3
O2过量，剩余气体是O2
恰好完全反应
NO过量，剩余气体是NO
当NO2、O2混合气体与水反应时
4NO2+O2+2H2O === 4HNO3
当体积比V（NO2）：V(O2)
4:1
=4:1
>4:1
O2过量，剩余气体是O2
恰好完全反应
NO2过量，剩余气体是NO
（过量NO2与H2O反应生成NO）

展开更多......

收起↑