【化學(xué)課件】氮及其化合物 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

1940年至1960年間，在美國洛杉磯，發(fā)生了嚴(yán)重的有毒煙霧污染大氣的事件-------光化學(xué)煙霧。那么光化學(xué)煙霧到底是什么，這一節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)和光化學(xué)煙霧污染有關(guān)的一種物質(zhì)元素----N。人教版必修第二冊第二節(jié)氮及其化合物第一課時氮?dú)馀c氮的固定一氧化氮和二氧化氮1.自然界中的氮元素的存在氮元素土壤海洋中硝酸鹽和銨鹽空氣中的氮?dú)鈩又参锏鞍踪|(zhì)一.氮?dú)馀c氮的固定

1.自然界中的氮元素的存在①游離態(tài)：主要以的形式存在于空氣中,約占空氣的78%（體積分?jǐn)?shù)）。②化合態(tài)：部分存在于動植物體內(nèi)的中；

部分存在于土壤、海洋里的和中。氮分子蛋白質(zhì)硝酸鹽銨鹽2.氮?dú)獾男再|(zhì)熔點(diǎn)：-210℃沸點(diǎn)：-196℃密度：1.25g/L顏色氣味狀態(tài)密度溶解性無色無味氣體密度比空氣稍小難溶于水液氮（1）物理性質(zhì)收集氮?dú)鈺r用排水法不用排空氣法第二周期、第VA族2.氮?dú)獾男再|(zhì)

畫出氮原子的結(jié)構(gòu)示意圖，分析氮的原子結(jié)構(gòu)，推斷含氮物質(zhì)可能的化學(xué)特性。思考與交流：氮原子的最外電子層有5個電子，既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。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)。主要化合價：-3，0，+2，+4，+5氮?dú)饨Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

由于氮分子內(nèi)兩個氮原子間以共價三鍵結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量，所以氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，通常情況下難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無法被大多數(shù)生物體直接吸收。N

N2.氮?dú)獾男再|(zhì)（2）化學(xué)性質(zhì)電子式結(jié)構(gòu)式2.氮?dú)獾男再|(zhì)但在高溫、放電等條件下，氮分子獲得了足夠的能量，使

N≡N

斷裂，也可以和一些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。①金屬鎂：___________________，氮?dú)獗憩F(xiàn)性；氧化③氫氣：_______________________，氮?dú)獗憩F(xiàn)性；②氧氣：_____________________，氮?dú)獗憩F(xiàn)

性。氧化還原（2）化學(xué)性質(zhì)鎂條在空氣中燃燒，固體產(chǎn)物有幾種？三種。Mg3N2、MgO、C（鎂條可以在

CO2

中燃燒）

氮?dú)獗Ｗo(hù)技術(shù)通常應(yīng)用于珍貴文物的保存和保護(hù),國內(nèi)外不乏先例。美國的《獨(dú)立宣言》就密封在氮?dú)猸h(huán)境中;中國博物館和中南海毛主席故居紀(jì)念館也是應(yīng)用氮?dú)獗Ｗo(hù)法;北京房山云居寺“99石經(jīng)回藏”也是氮?dú)獗Ｗo(hù)的成功典范。為什么氮?dú)饪梢宰鳛楸Ｗo(hù)氣?氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定,常溫下不與物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),故可作保護(hù)氣?！た茖W(xué)史話·思考交流3.氮?dú)獾挠猛劲倩衔镏圃欤夯?、氨、硝酸等化合物的制造；②惰性保護(hù)：惰性保護(hù)介質(zhì)，速凍食品；③制冷劑：低溫粉碎等的制冷劑、冷卻劑；4、氮的固定1.含義----將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。2．分類：（1）自然固氮：大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物，或豆科植物根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨。（2）人工固氮：如工業(yè)合成氨。自然固氮和人工固氮都是化學(xué)變化氮的固定實(shí)驗：N2+O2====2NO放電想一想：氮是自然界各種生物體生命活動不可缺少的重要元素，自然界是怎樣通過氮的循環(huán)為生物體提供氮元素的呢？自然界中氮的循環(huán)工業(yè)合成氨為農(nóng)作物為農(nóng)作物的生長提供了必須的氮元素，為其他化工產(chǎn)品（如炸藥、農(nóng)藥、染料等）的生產(chǎn)提供了重要原料。(1)自然界：①豆科植物根部的根瘤菌，把氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}等含氮的化合物。②在放電條件下，空氣中N2與氧氣化合為氮的氧化物，并隨降雨進(jìn)入水體和土壤中。③微生物分解動植物中的蛋白質(zhì)生成小分子的含氮化合物，回到水體和土壤中。(2)人類活動：①將空氣中N2合成氨，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為其他含氮化合物，進(jìn)入水體和土壤中。②化石燃料燃燒、森林和農(nóng)作物的枝葉燃燒所產(chǎn)生的氮氧化物通過大氣進(jìn)入陸地和海洋。5.自然界中氮的循環(huán)1.自然界中的氮循環(huán)涉及氮?dú)饧暗脑S多化合物，請指出它們的物質(zhì)類別和其中氮元素的化合價？提示：①②③2.人體里的蛋白質(zhì)中的氮元素是從哪兒來的？提示人體里蛋白質(zhì)中的氮是從外界攝入的，特別是肉類、蛋類物質(zhì)等。若溯本求源，則來自大氣中的N2。3.氮循環(huán)中含氮物質(zhì)有多種形式的轉(zhuǎn)化，對生產(chǎn)生活有益，或負(fù)面作用。提示①有益：人工固氮如合成氨，為農(nóng)作物的生長提供必需的氮元素，為其他化工產(chǎn)品的生產(chǎn)提供重要原料。②有害：工業(yè)廢氣、汽車尾氣中的氮氧化物會造成大氣污染等；工廠廢液、生活廢水中氮元素對水體造成污染。N的氧化物的種類——它們都有毒，是大氣污染物。二.一氧化氮與二氧化氮無色有甜味的氣體,在室溫下穩(wěn)定,有輕微麻醉作用,并能致人發(fā)笑，已被列入《危險化學(xué)品目錄》上述氮的氧化物中屬于酸性氧化物的是

。N2O5和N2O3+1，+2，+3，+4，+4，+5N2O（笑氣）、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5六種，其化合價分別是。3CO+2NO2====3CO2+N2O二.一氧化氮與二氧化氮1、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)氧化物顏色氣味毒性狀態(tài)水溶性收集方法NONO2無色紅棕色無味刺激性氣味有毒有毒氣體氣體不溶易溶（1）物理性質(zhì)排水法向上排空氣法【實(shí)驗5-5】如圖5-10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，打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象，振蕩注射器，再觀察現(xiàn)象。實(shí)驗操作實(shí)驗現(xiàn)象實(shí)驗結(jié)論在一支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，振蕩注射器打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾振蕩注射器【實(shí)驗5-5】注射器內(nèi)無明顯變化NO難溶于水注射器內(nèi)氣體變?yōu)榧t棕色注射器活塞向左移動NO和O2反應(yīng)生成紅棕色NO2氣體的紅棕色消失，注射器活塞繼續(xù)向左移動NO2

溶于水生成無色的NO二氧化氮溶于水的實(shí)驗視頻：1.實(shí)驗5-5中發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)？2.如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可以采取什么措施？3.上述實(shí)驗對工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示？思考與討論：2NO+O2

===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NO繼續(xù)通入過量的空氣在用水吸收NO2制取硝酸的反應(yīng)過程中，要不斷地補(bǔ)充一些空氣，使NO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為硝酸1、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)（2）化學(xué)性質(zhì)易被O2氧化為NO2

①、NO6NO+4NH35N2+6H2O催化劑====加熱2NO+O2==2NO2與NH3反應(yīng)：氧化性2NO+2CO

N2+2CO2氧化性與CO反應(yīng)：難被氧化，易與水反應(yīng)生成HNO3和NO

3NO2+H2O==2HNO3+NONO2單獨(dú)與NaOH溶液反應(yīng)②、NO22NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O（2）化學(xué)性質(zhì)1、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)NO與NO2一起與NaOH溶液反應(yīng)NO單獨(dú)不與NaOH溶液反應(yīng)NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2ONONO2均為不成鹽氧化物NO2具有較強(qiáng)的氧化性，可使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)2NO2N2O4NO2+SO2===SO3+NO常溫下易轉(zhuǎn)化為N2O4還可將SO2氧化：紅棕色無色【提示】由于NO2和Br2在性質(zhì)上有不少相似性：思考：NO2和溴蒸氣都是紅棕色、有刺激性氣味的氣體，怎樣加以區(qū)別？但二者性質(zhì)又有差別?？梢杂孟铝蟹椒ㄨb別：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可與堿反應(yīng)；④均為紅棕色等。所以不能用淀粉－KI試紙、pH試紙、NaOH溶液來鑒別，加溴產(chǎn)生淡黃色沉淀，加NO2不變色CCl4層有色的是溴溴溶于水即為溴水，橙黃色。NO2溶于水紅棕色褪去你知道“雷雨發(fā)莊稼”背后的原理嗎？2、氮的氧化物溶于水的計算無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是3NO2＋H2O==2HNO3＋NO，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。2NO＋O2==2NO2，2、氮的氧化物溶于水的計算（1）有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②所以①×2+②得4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3③②×3

+①×2得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④也就是按此比例的氣體可以和水完全反應(yīng)生成硝酸。①若NO2通入水中，關(guān)系式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

。剩余氣體為NO2、氮的氧化物溶于水的計算剩余V(NO)=

②若NO和NO2通入水中，總關(guān)系式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。剩余氣體為NO剩余V(NO)=

2、氮的氧化物溶于水的計算③若NO和O2通入水中，總關(guān)系式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。2、氮的氧化物溶于水的計算當(dāng)體積比V(NO)∶V(O2)<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>4∶3

NO過量，剩余氣體為NO

剩余V(NO)=

④若NO2和O2通入水中，總關(guān)系式為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。2、氮的氧化物溶于水的計算<4∶1

O2過量，剩余氣體為O2當(dāng)體積比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余>4∶1

NO2過量，剩余氣體為NO

（過量NO2與H2O反應(yīng)生成NO）剩余V(NO)=

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO剩余V(O2)=

值得注意的是：當(dāng)NO2或NO轉(zhuǎn)化為HNO3時要失去電子,若上述兩種氣體與O2混合通入水中時,O2得電子,且得失電子數(shù)必須相等,這是電子守恒法解答此類題目的依據(jù)。2、氮的氧化物溶于水的計算汽車、工廠等污染源排入大氣的氮氧化物與碳?xì)浠衔铮ㄒ淮挝廴疚铮?jīng)紫外線照射發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成以臭氧為主的二次污染物，參與光化學(xué)反應(yīng)過程的一次污染物和二次污染物的混合物，稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧危害人體健康和植物生長。

資料卡片——光化學(xué)煙霧(1)光化學(xué)煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。3、氮氧化物對環(huán)境的污染(2)酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。(3)破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。3、氮氧化物對環(huán)境的污染(4)NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒，與CO相同。NO與血紅蛋白的結(jié)合能力大于CONONO2物理性質(zhì)毒性與水與O2與O2、H2O2NO+O2=2NO24NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3無色，無味有毒（機(jī)理同CO）有毒紅棕色，刺激性氣味4、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)比較3NO2+H2O==2HNO3+NO【效果自測】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)N2在高溫條件下與O2發(fā)生反應(yīng)生成NO2。(

)(2)氮原子與其他原子只能形成共價鍵，不能形成離子鍵(

)(3)氮?dú)獬Ｓ米骱附咏饘?、填充燈泡、保存食品的保護(hù)氣(

)(4)白磷(P4)空氣中自燃而氮?dú)夥€(wěn)定存在，說明非金屬性P比N強(qiáng)(

)(5)NO2與H2O反應(yīng)時,NO2是氧化劑,H2O是還原劑。(

)(6)閃電時氮?dú)馀c氧氣化合生成NO,屬于自然固氮。(

)(7)將氨轉(zhuǎn)化為固態(tài)銨鹽的過程屬于人工固氮。(

)(8)氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,所以鎂著火時,可用氮?dú)鉁缁稹?

)(9)高溫、高壓、催化劑條件下,1molN2與3molH2混合可生成2molNH3。(

)××√××√×××1.NO吸收治療法可快速改善SARS重癥患者的缺氧狀況，緩解病情，病毒學(xué)研究同時證實(shí)，NO對SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于NO的敘述正確的是(

)A．NO是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，NO不能與空氣中的氧氣直接化合C．含等質(zhì)量的氧元素的NO和CO的質(zhì)量相等D．NO難溶于水，可以用排水法收集D課后練習(xí)解析：NO是一種無色難溶于水的氣體，可以用排水法收集；常溫常壓下，NO易與氧氣直接化合生成NO2。答案：D2．汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質(zhì)，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理，使它們相互反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為_______________________________。2xCO＋2NOx2xCO2＋N2催化劑======加熱課后練習(xí)3.汽油中氮元素及其微量，為什么汽車排放的尾氣中因含有氮

的氧化物，而污染大氣，造成產(chǎn)生氮的氧化物的主要原因是（

）A．燃燒含氮化合物燃料引起的B．燃燒含鉛汽油引起的C．是由于燃燒不充分引起的

D．是在氣缸中N2被氧化生成的D課后練習(xí)解析：汽車排放的尾氣中因含有氮的氧化物而污染大氣.產(chǎn)生氮的氧化物的主要原因是在汽缸中N2被氧化生成的。4.一定溫度和壓強(qiáng)下，將裝有N2和NO2混合氣體的試管

倒立在水中，