【課件】5.2氮及其化合物第1課時課件（人教版2019必修第二冊）

第二節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣與氮的固定一、氮氣與氮的固定1、氮元素的位置、結(jié)構(gòu)既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。因此，氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)于元素周期表的第二周期、第ⅤA族氮的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

。氮原子的最外電子層有5個電子位：構(gòu)：性：2、氮元素的存在游離態(tài)：氮分子的形式存在于空氣中(N2約占空氣總體積的78%、總質(zhì)量的75%)化合態(tài)：存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)，也存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中N2是一種無色、無味的氣體，ρ(N2)＜ρ(空氣)，難溶于水氮氮鍵很難斷裂，通常情況下，氮氣的化學(xué)性很質(zhì)穩(wěn)定、不活潑，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)3、氮氣的物理性質(zhì)4、氮氣的分子結(jié)構(gòu)電子式：結(jié)構(gòu)式：N≡N；常溫下氮氣很穩(wěn)定，N2的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，很難與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但這種穩(wěn)定是相對的，在一定條件下(如：高溫、放電、點燃)，也能跟某些物質(zhì)(如：H2、O2、Mg等)發(fā)生反應(yīng)(2)與氧氣在放電或高溫條件下生成NO：N2＋O2

2NO

(在閃電時會發(fā)生反應(yīng))5、氮氣的化學(xué)性質(zhì)(1)與氫氣反應(yīng)生成NH3：N2＋3H22NH3

(3)與活潑金屬(Mg、Li)反應(yīng)：3Mg＋N2====Mg3N2

6Li＋N2====2Li3N

氮化鎂與水的反應(yīng)：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

(金屬氮化物易水解，生成氨氣和相應(yīng)的堿)點燃點燃(1)工業(yè)上合成氨，制硝酸(2)代替稀有氣體作焊接金屬時的保護氣，以防止金屬被空氣氧化(3)在燈泡中填充氮氣以防止鎢絲被氧化或揮發(fā)(4)保存糧食、水果等食品，以防止腐爛(5)醫(yī)學(xué)上用液氮作冷凍劑，以便在冷凍麻醉下進行手術(shù)(6)高科技利用液氮制造低溫環(huán)境，使某些超導(dǎo)材料獲得超導(dǎo)性能6、氮氣的用途(1)實驗室制法：加熱NH4Cl飽和溶液和NaNO2晶體的混合物：NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O(2)工業(yè)制法：工業(yè)上從液態(tài)空氣中，利用液態(tài)氮的沸點比液態(tài)氧的沸點低加以分離而制得氮氣7、氮氣的制法(1)概念：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程，叫做氮的固定(2)氮的固定有三種途徑①自然固氮：自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮的化合物②生物固氮：豆科植物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化成氨③人工固氮：人類通過控制條件，將氮氣氧化或還原為氮的化合物，最重要的人工固氮途徑是工業(yè)合成氨8、氮的固定自然界中氮的循環(huán)1、下列關(guān)于N2的說法中錯誤的是(

)A．通常情況下N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可在電焊時作保護氣B．N2＋O2高溫=====2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要原因之一C．N2在空氣中約占空氣總質(zhì)量的5(4)D．在反應(yīng)：3Mg＋N2=====Mg3N2中，N2作氧化劑2、下列關(guān)于氮氣的說法錯誤的是(

)A．氮氣在通常情況下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸B．液氮可用于醫(yī)學(xué)和高科技領(lǐng)域，制造低溫環(huán)境C．利用氮氣的穩(wěn)定性，工業(yè)上用來替代稀有氣體作焊接金屬的保護氣D．在高溫、高壓、催化劑條件下與氫氣反應(yīng)時，氮氣作還原劑3、下列反應(yīng)屬于氮的固定的是(

)①N2和H2在一定條件下合成NH3

②NO2和H2O反應(yīng)生成HNO3和NO

③Mg在N2中燃燒生成Mg3N2

④NO被空氣氧化為NO2A．①②

B．②③

C．①③

D．①④點燃點燃練習(xí)氮元素有+1、+2、+3、+4、+5價，五種正價對應(yīng)六種氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、2、一氧化氮(NO)(1)物理性質(zhì)：無色、無味的有毒的氣體，密度比空氣略大，難溶于水

N2O5其中N2O3和N2O5分別是HNO2和HNO3的酸酐1、一氧化二氮(N2O)：俗稱笑氣，常作麻醉劑二、氮的氧化物(2)實驗室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集(3)化學(xué)性質(zhì)：既有氧化性又有還原性，以還原性為主①易被O2氧化為NO2而變紅棕色：2NO＋O2===2NO2

(收集NO氣體必須用排水集氣法，NO的檢驗方法)②NO與酸性KMnO4反應(yīng)：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O③NO與酸性K2Cr2O7反應(yīng)：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O(4)對人體、環(huán)境的影響：①與血紅蛋白結(jié)合，使人中毒②轉(zhuǎn)化成NO2，形成酸雨、光化學(xué)煙霧3、二氧化氮(NO2)(1)物理性質(zhì)：紅棕色有剌激性氣味的有毒氣體，易溶于水且與水能發(fā)生反應(yīng)(2)實驗室制法：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空氣法收集既有氧化性又有還原性，以氧化性為主，NO2能氧化SO2、KI等物質(zhì)①與SO2的反應(yīng)：NO2＋SO2===SO3＋NO②與碘化鉀溶液的反應(yīng)：NO2＋2KI===2KNO2＋I2

(NO2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙為藍(lán))③與水的反應(yīng)：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO④與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O⑤與N2O4相互轉(zhuǎn)化：2NO2N2O4

(3)化學(xué)性質(zhì)：①在實驗測定NO2、N2O4的相對分子質(zhì)量、比較相同條件下相同物質(zhì)的量的氣體體積大小，以及涉及到NO2氣體的顏色深淺、壓強、密度等方面時要考慮2NO2N2O4反應(yīng)②由于NO2氣體和溴蒸氣都為紅棕色氣體，都能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)，溴蒸氣和NO2通入NaOH溶液均形成無色溶液。故不能用淀粉碘化鉀試紙或NaOH溶液來區(qū)別NO2氣體和溴蒸氣，可用水來區(qū)別拓展(4)對人體、環(huán)境的影響：形成酸雨、光化學(xué)煙霧【實驗5-5】1.如圖所示，在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器，觀察現(xiàn)象2.打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象3.振蕩注射器，再觀察現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象注射器中氣體由無色變?yōu)榧t棕色，注射器塞子向左移動注射器中氣體由紅棕色變?yōu)闊o色，注射器塞子向左移動【結(jié)論】3.NO2與水發(fā)生反應(yīng)生成了無色的NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO1.NO不溶于水2.NO與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)生成紅棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2無色氣體，易液化，與NO2相互轉(zhuǎn)化，2NO2N2O4(1)氣態(tài)的氮氧化物幾乎都是劇毒性物質(zhì)，都是大氣污染物，在太陽輻射下還會與碳?xì)浠锓磻?yīng)形成光化學(xué)煙霧5、四氧化二氮(N2O4)6、五氧化二氮(N2O5)硝酸的酸酐，可與水作用生成硝酸，N2O5＋H2O===2HNO37、氮氧化物對環(huán)境的污染和防治(2)空氣中氮氧化物的來源：煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠的廢氣等亞硝酸的酸酐，可與水作用生成亞硝酸，N2O3＋H2O===2HNO24、三氧化二氮(N2O3)知識拓展①光化學(xué)煙霧②酸雨③破壞臭氧層④水體污染：水體富營養(yǎng)化(3)常見的污染類型①堿液吸收法：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、NO的混合氣能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是：n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理

加熱催化劑8NH3+6NO2====7N2+12H2O一般適用于汽車尾氣的處理②催化轉(zhuǎn)化：4NH3+6NO====5N2+6H2O催化劑加熱2NO+2CO====N2+2CO2(4)常見的NOx尾氣處理方法1、最新的病毒學(xué)研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是(

)A．一氧化氮是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集2、已知某廠排放的尾氣中NO、NO2的體積比為1∶1，該廠采用NaOH溶液來處理該尾氣，處理后所得溶液中只有一種含氮的鈉鹽。則該含氮的鈉鹽中，氮元素的化合價為(

)A．－3

B．＋1

C．＋3

D．＋53、發(fā)射衛(wèi)星的運載火箭，其推進劑引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生的大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅煙。產(chǎn)生紅煙的原因是(

)A．高溫下N2遇空氣生成NO2

B．NO遇空氣生成NO2C．CO2與NO反應(yīng)生成CO和NO2

D．NO和H2O反應(yīng)生成H2和NO2【對點訓(xùn)練2】三、氮的氧化物和氧氣、水的反應(yīng)與計算

類型1、NO2(或NO2與N2的混合氣體)溶于水1、計算依據(jù)：①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO例1、將20ml充滿NO和NO2的混合氣體的試管倒立于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體的體積變?yōu)?0ml，求原混合氣體中NO和NO2各占多少毫升？類型2、NO2和O2的混合氣體溶于水1、計算依據(jù)：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

①2NO＋O2===2NO2

②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

③2、討論法：由總反應(yīng)③可知V(NO2)∶V(O2)＞4∶1，NO2過量，剩余氣體為NO＜4∶1，O2過量，剩余氣體為O2{=4∶1，恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余例2、將充滿NO2和O2的混合氣體的量筒倒置于水中，充分反應(yīng)后，保持氣體壓強不變，水進入至量筒體積的一半處停止了，則原混合氣體中NO2和O2的體積比是多少？

2NO＋O2===2NO2

①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

②由方程式①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

③類型3、NO和O2的混合氣體溶于水2、討論法：由總反應(yīng)③可知1、計算依據(jù)：V(NO)∶V(O2)＞4∶3，NO過量，剩余氣體為NO＜4∶3，O2過量，剩余氣體為O2=4∶3，恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余例3、一定條件下，將等體積的NO和O2混合于一試管中，然后將試管倒立于盛有水的水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積與原混合氣體的體積之比是多少？

例4、常溫下盛有10mlNO2和10mlNO組成的混合氣體的大試管倒立于水中，當(dāng)緩緩?fù)ㄈ隣2一段時間后，試管內(nèi)殘留2ml氣體，則通入O2體積可能為多少毫升？類型4、NO、NO2和O2三種混合氣體同時通入水中1、計算依據(jù)：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

2、假設(shè)法：假設(shè)NO2與水先反應(yīng)，按反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，求出生成NO的體積，再加上原混合氣體中NO的體積，得NO的總體積，最后按反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3進行計算四、酸雨及防治1、SO2、NOx

的主要來源、危害和防治(1)來源：①SO2②NOx