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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第1课时 氮气和氮的固定
第二节 氮及其化合物
一、氮气与氮的固定
1、氮元素在自然界的存在形式：
动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
氮元素
游离态
化合态
以氮气分子的形式存在于空气中
2、物理性质：
颜色 气味 状态 密度 熔点 沸点 溶解度
无色 无味 气态 1.25 g·L-1 -210 ℃ -196 ℃ 难溶于水
+7
2 5
N
3、氮元素在元素周期表中的位置
第二周期，第 VA族
电子式
结构式
N
N
球棍模型
N



N


N




不容易得失电子，一般通过共用电子对与其他原子结合。
思考：请从化合价角度预测N2可能具有哪些性质？
－3
0
＋2
＋5
N价态
＋4
N2
氧化性
还原性
氧化性
还原性
N2＋O2 2NO
放电或高温
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
工业合成氨
氮的固定
自然固氮
人工固氮
将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程
4、化学性质：
电灯泡、食品包装
——保护气
降温手术刀
——冷刀做手术
稀有的书卷保存
——延缓代谢
合成氨和工业制硝酸的重要原料
5、用途：
氮的氧化物 NO N2O3 N2O5
N2O
NO2
N2O4
二、二氧化氮和一氧化氮
NO NO2
颜色、状态
气味
溶解性
毒性
稳定性
收集方法
无色气体
红棕色气体
-----------
有刺激性气味
难溶于水
易溶于水且与水反应
有毒
有毒
排水法
向上排空气法
不稳定(易氧化)
稳定
NO
NO2
【实验5-5】
实验 装置
实验 操作 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10mL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
思考：上述实验对工业生产硝酸有什么启示？
3 NO2 ＋ H2O 2HNO3 ＋ NO
2 NO ＋ O2 2 NO2 （红棕色）
① NO与O2同时通入水中
2NO+O2 2NO2 ①
3NO2+H2O 2HNO3+NO ②
①×3+②×2 总化学方程式为
4NO+3O2+2H2O 4HNO3
② NO2和O2混合气体溶于水的计算
3NO2+H2O 2HNO3+NO ①
2NO+O2 2NO2 ②
①×2+② 总化学方程式为
4NO2+O2+2H2O 4HNO3
工业生产硝酸的启示
工业生产硝酸，将尾气（NO）吸收通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，保护环境。
俗语：雷雨肥庄稼？大家知道什么意思吗
N2
NO
NO2
HNO3
硝酸盐
O2
放电
O2
H2O
矿物质
氮氧化合物的用途：
（2）制造硝酸、化肥和炸药;
（1）为火箭发射提供能量
（3）明星分子NO
1998年诺贝尔奖获得者伊格纳罗发现少量的NO
在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、
免疫、增强记忆等功能，成为当前生命科学
的研究热点，NO亦称为“明星分子”。
1、下列气体中只能用排液法收集的是（ ）
不能用排水溶液的方法收集的是（ ）
A. CO2 B. NO C. H2 D. NO2
B
2.某无色气体可能由O2、NO、NO2、N2、CO2中的一种或几种组成，该混合气经放电后变成红棕色。原混合气的成分中一定含有（ 　）
A. N2、O2、NO B. N2、O2、CO2 C. N2、NO D. N2、O2
D
D
3. N2和O2的混合气aL，通过高压放电，发生反应后恢复到原来温度和压强时，气体体积仍为aL，则原混合气体中，N2和O2的质量比是 ( )
A. 任意比 B. 7：8 C. ≥7：8 D. <7：8
C
4、a、b、c、d四支同容积的试管相同条件下分别充入等体积的两种气体(两气体体积比为1：1 )。a管内是NO和O2，b管内是NO2和O2，c管内是NO和NO2，d 管内是NO和N2。将这四支试管都倒插入有足量水的水槽中,水面上升高度应是（ ）
A．a>b>c>d B.b>a>c>d C.a>c>b>d D.b>c>a>d
A
O2及NOx的混合物溶于水的计算
1、NO2（NO2＋N2、NO2＋NO）溶于水
3NO2＋H2O ＝ 2HNO3＋NO
讨论：标况下，一充满NO2的试管倒立水中，液面上升，假设试管中溶液不扩散，求试管中硝酸溶液的物质的量浓度？
1/22.4 mol L-1
微专题
2、 NO和O2的混合物溶于水
3NO2＋H2O ＝ 2HNO3＋NO
2NO＋O2＝2NO2
总式： 4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3
讨论： 如图， 容积为50mL的容器充满O2和NO，倒置于水槽中，打开开关阀K，让NO和O2相通，充分反应后，试管内剩余气体体积为8mL，求原O2和NO的体积。
NO
O2
k
若剩余气体为O2，NO为24mL，O2为26mL
若剩余气体为NO，NO为32mL，O2为18mL
常用方法：差量法
3、 NO2和O2的混合物溶于水
2NO＋O2＝2NO2
3NO2＋H2O ＝ 2HNO3＋NO
总式： 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3
讨论：将容积为50mL的量筒内充满NO2与O2的混合气体，倒置在盛满水的水槽中，充分反应后，剩余5mL气体，则混合气体中NO2与O2的体积比可能是
18 ：7 或 43 ：7
课后作业
1、复习本节课知识
2、《导与练》 P168~169 例题1~7
3、《课时作业》P209 课时2

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