新教材2023年高中化學第5章化工生產中的重要非金屬元素第2節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣與氮的固定　一氧化氮和二氧化氮課件新人教版必修第二冊

第五章化工生產中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮學習目標核心素養(yǎng)1．結合真實情境中的應用實例，了解氮的固定及其類型，認識其在生產中的意義。2．結合真實情境并通過實驗探究，了解氮氣的主要性質，認識合成氨在氮的循環(huán)及農業(yè)生產中的重要意義。3．通過實驗探究，了解氮的氧化物的主要性質，結合真實情境認識氮的氧化物在生產中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。宏觀辨識與微觀探析：能從物質類別和元素化合價的角度，預測氮氣及氮的氧化物的性質及轉化。科學探究與創(chuàng)新意識：能根據文獻和實際需要提出綜合性的探究課題，根據假設提出多種探究方案，評價和優(yōu)化方案，能用數據、圖表、符號等處理實驗信息。課前素能奠基課堂素能探究課堂達標驗收新課情景呈現(xiàn)新課情景呈現(xiàn)閃電是大家非常熟悉的自然現(xiàn)象。你知道在雷電交加的時候，空氣里的氮氣和有關的含氮化合物發(fā)生了哪些化學反應，產生了哪些物質？這些化學反應和所產生的物質對于人類的生產和生活有什么意義？讓我們走進教材，學習氮氣與氮的固定、NO、NO2。課前素能奠基新知預習一、氮氣與氮的固定1．氮氣(1)氮元素的存在①氮原子的結構原子結構示意圖：____，一般通過____________與其他原子結合。②自然界中的氮元素共用電子對無色無味難穩(wěn)定游離態(tài)含氮化合物3．自然界中氮的循環(huán)無色無味不紅棕色刺激性易2．化學性質(1)實驗探究無明顯現(xiàn)象無色氣體變紅棕色紅棕色氣體變?yōu)闊o色(2)結論：在一定條件下，NO與NO2可以相互轉化，反應的化學方程式為①NO→NO2：___________________；②NO2→NO：__________________________(工業(yè)制取硝酸)。2NO＋O2===2NO2

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

應用體驗1．將大氣中氮氣轉化成氮的化合物的過程稱為固氮。如圖中能實現(xiàn)人工固氮的是(

)D

解析：通過閃電合成含氮化合物屬于自然固氮中的高能固氮；電解飽和食鹽水與氮的固定無關；根瘤菌能夠將空氣中的N2通過生物化學過程轉化為含氮化合物，屬于自然固氮中的生物固氮；氨的工業(yè)合成屬于人工固氮；故選D。2．有報道稱“氮氣能有效減少輪胎的噪音，延長輪胎使用壽命”，關于氮氣的性質的說法中，錯誤的是(

)A．通常情況下，氮氣性質很不活潑B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．在水中溶解度小(通常情況下)D．跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應，氮氣是氧化劑解析：通常情況下，氮氣性質很不活潑，不與其他物質發(fā)生化學反應；氮氣不能在氧氣中燃燒，但在放電條件下反應生成NO；在水中的溶解度很??；跟氫氣反應生成氨氣過程中氮元素化合價降低，所以氮氣是氧化劑，故選B。B

3．科學家研究發(fā)現(xiàn)SARS病毒的全部基因組組分都可以在蝙蝠的糞便里找到，且SARS樣冠狀病毒基因內部多個位點頻繁重組。病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述正確的是(

)A．一氧化氮是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可以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C

要點歸納課堂素能探究知識點

1．對工業(yè)上生產硝酸有什么啟示？如何由①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO及②2NO＋O2===2NO2推導出4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3?NO和NO2的性質對比問題探究2．一氧化二氮又稱“笑氣”，是一種無色有甜味的氣體，在室溫下穩(wěn)定，有輕微麻醉作用，并能致人發(fā)笑。故“笑氣”現(xiàn)在已被列入《危險化學品目錄》。下列過程能產生“笑氣”N2O：3CO＋2NO2===3CO2＋N2O。①該反應中的氧化劑和還原劑分別是什么？②在此反應中每生成1molN2O，轉移電子的物質的量是多少？提示：①該反應中的氧化劑是二氧化氮，還原劑是一氧化碳。②該反應中氮原子的化合價由＋4價變?yōu)椋?價，所以生成1molN2O，轉移電子的物質的量為6mol。知識歸納總結

將一支充滿NO2紅棕色氣體的試管倒立在燒杯中(水中已預先加入數滴石蕊試液)。典例1典例剖析(1)試描述可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象__________________________________________________________________________；____________等。紅棕色氣體顏色

變淺至褪色，水進入試管形成液柱，液柱高度大約占試溶液變紅色

(2)已知帶火星的木條可以在NO2中復燃，NO2的復燃能力與氧氣相當，試問下列各組氣體按體積比4∶1(前者∶后者)的比例混合，能使帶火星的木條復燃的有____(填序號)。A．NO2、O2

B．CO2、NO2C．O2、NO2 D．N2、NO2AC

解析：(1)將一支充滿NO2紅棕色氣體的試管倒立在燒杯中時，二氧化氮和水反應生成一氧化氮和硝酸，試管中的壓強減小，在外界大氣壓的作用下，溶液會進入試管；硝酸屬于酸，水溶液顯酸性，能使石蕊試液變紅色。(2)因為NO2的復燃能力與氧氣相當，故A、C相當于純氧，故帶火星的木條可以復燃，氧氣約占空氣體積的五分之一，空氣不能使帶火星的木條復燃，而B、D中NO2只占混合氣體體積的五分之一，相當于空氣中的氧氣含量，故不會使帶火星的木條復燃。1．在常溫下NO2是一種能和水反應的氣體，密度比空氣大，現(xiàn)要收集一瓶氣體，可采用的方法是(

)A．向下排空氣法B．排水集氣法C．向上排空氣法D．排水集氣法或向下排空氣法解析：二氧化氮在常溫下是一種能和水反應的氣體，密度比空氣大，因此不能采用排水法收集，只能夠采用向上排空氣法收集。素養(yǎng)應用C

知識點

1．若將NO和O2按照1∶1的體積比充入燒瓶中，將燒瓶倒置于盛有水的水槽中，是否有物質剩余？若有剩余，剩余的氣體體積占原燒瓶體積的幾分之幾？氮的氧化物溶于水的四種計算類型問題探究2．標準狀況下，在一不規(guī)則的玻璃容器內充滿NO2氣體后，將其倒置于水槽中，假設容器中的物質不擴散至容器外，則充分反應后容器中所得溶液的物質的量濃度近似是多少？知識歸納總結(1)將盛有1molNO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反應后，整個試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為多少？______。(2)1molNO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中剩余氣體0.4mol，則NO與NO2體積比為多少？______。(3)1molNO和NO2混合氣體中兩者體積之比為1∶1，試管倒立于盛滿水的水槽中，為使整個試管充滿水，需通入多少O2？___________。典例2典例剖析3∶7

1∶9

0.5mol

2．如圖所示，室溫下向盛有3.0mLNO的試管中緩緩通入1.5mLO2(所有氣體體積均在標準狀況下測定)。試回答下列問題：(1)寫出觀察到的現(xiàn)象：①______________________________；②________________；③____________________________。(2)最終試管中剩余的氣體是____，體積為__________。素養(yǎng)應用通入O2后試管內氣體變?yōu)榧t棕色試管內液面升高最后試管內剩余一種無色氣體NO

1.0mL

解析：通入的O2與NO發(fā)生反應生成NO2：2NO＋O2===2NO2，所以看到有紅棕色氣體生成；生成的NO2溶于水：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。兩個反應的總方程式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。氣體被消耗，所以看到試管內液面上升；根據總反應方程式可以計算出，氧氣全部反應，剩余NO的體積是1.0mL，NO為無色氣體，這是可觀察到的第三個現(xiàn)象。課堂達標驗收1．在一定條件下，將6體積的NO2和一定體積的NO置于試管中，并將試管倒置于水中，當通入4.5體積的O2充分反應后，剩余1.5體積氣體，則原NO體積可能為(

)A．4體積 B．5體積C．5.5體積 D．3體積解析：剩余的1.5體積氣體，可能是一氧化氮，也有可能是氧氣。若是一氧化氮，則氧氣全部反應，二氧化氮完全反應用掉了1.5體積氧氣，剩余3體積應該被一氧化氮消耗，所以一氧化氮體積為4體積＋1.5體積＝5.5體積；若剩余的為氧氣，則此過程中一氧化氮消耗的氧氣為1.5體積，所以原一氧化氮的體積是2體積。C

2．德國濾清專家曼胡默爾推出一項新技術，用于降低污染嚴重地區(qū)的二氧化氮(NO2)濃度。曼胡默爾進一步開發(fā)了該技術并集成了新開發(fā)的復合過濾介質。下列關于氮的氧化物的說法中正確的是(

)A．氮的氧化物都是酸性氧化物，都是大氣污染物B．氮的氧化物都既有氧化性，又有還原性C．NO2與H2O反應生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物D．只能用排空氣法收集NO2D

解析：氮的氧化物中，NO是不成鹽氧化物，A項錯誤；N2O5中氮元素為＋5價，N2O5只具有氧化性，B項錯誤；NO2與H2O反應生成HNO3和NO，NO2不是酸性氧化物，C項錯誤；NO2能與水反應，且密度比空氣的大，只能用向上排空氣法收集，D項正確。3．某同學收集了一集氣瓶紅棕色氣體，用玻璃片蓋好，然后向其中加入少量水，振蕩后變?yōu)闊o色，然后輕輕移開玻璃片使少量空氣進入瓶內，氣體又變?yōu)榧t棕色。(1)集氣瓶內紅棕色氣體是_____。(2)氣體顏色變化的原因是____________________________________________________________________________，寫出有關的化學方程式_____________________________________________。(3)在收集該紅棕色氣體時采用的方法是