5.2.1氮气与氮氧化物【化学课外】

1、氮气与氮氧化物科学的光芒拉瓦锡独具慧眼，发现氮气 1774，拉瓦锡在发现氧的著名实验中，经过科学的分析后，得出了反映事物本质的结论：空气是由两种气体组成，一种是能够帮助燃烧和呼吸的气体。另一种是不能帮助燃烧和呼吸的气体（这就是卢瑟福发现的“浊气”、舍勒发现的“浊空气”、普利斯特里发现的“吸饱了燃素的空气”、卡文迪许发现的“窒息的空气”），命名为氮，意思是“无益于生命”，拉瓦锡拭净了蒙在这一元素上的尘灰，人们终于科学地认识了空气的基本组成。一、氮气1氮气的物理性质氮气是无色、无味的气体，密度比空气稍小，熔、沸点低，难溶于水。2氮分子的结构 氮氮三键，键能大，大于其它的双原子分子 结构稳定。3氮气

2、的化学性质【问题】这样结构特点，决定了氮分子有什么样的化学性质？通常不活泼。说明：在一定条件下，氮气也能跟氢气、氧气、金属等物质发生化学反应。（1）氮气跟氢气的反应 工业上利用这个反应原理来合成氨，反应条件是高温、高压、催化剂。N2 + 3H2 2NH3高温、高压催化剂（2）氮气跟氧气的反应方程式： N2+O2 2NO2NOO2 2NO 2 放电现象：开动抽气缓慢抽气后，干燥管C处仍是无色的。在容器D中看到的颜色是红棕色。二氧化氮溶于水的方程式为： 3NO2H2O = 2HNO 3NO小知识：雷雨发庄稼的道理？ 空气中氮气和氧气在放电下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧气反应生成硝酸，硝酸与土壤中矿

3、物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收。（3）氮气跟某些金属的反应（3）氮气跟某些金属的反应 镁在氮气中燃烧比在氧气中燃烧剧烈程度差。方程式为： 3MgN2 Mg3N 2（微黄色 ）点燃 Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2+ 2NH3 氮气还可跟Li、Ca、Sr、Ba等金属反应。4、N2的用途氮气粮食灯泡焊接合成硝酸合成氨冷冻剂低温环境制氮肥5.氮气的制法工业制法：实验室制法：加热亚硝酸铵的溶液： NH4NO2 = N2+ 2H2O亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作用： NH4Cl + NaNO2 = NaCl + 2 H2O + N2 将氨通过红热的氧化铜： 2 NH3+ 3 C

4、uO = 3 Cu + 3 H2O + N2氮的固定自然过程人工过程雷雨豆科植物 根瘤菌 合成氨6.氮的固定将氮元素由游离态转化为化合态的过程N2 + 3H2 2NH3高温、高压催化剂小结:N-3N0N+2N+4N+5Mg3N2N2NONO2HNO3NH32NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NON2+ 3H22 NH3高温、高压催化剂N2+3Mg=Mg3N2点燃N2+O2=2NO放电二、氮的氧化物N的化合价化学式色态+1N2O无色有甜味气体，又称笑气 +2NO无色气体+3N2O3 红棕色气体, 低温时为深蓝色挥发性液体或蓝色固体 亚硝酐+4NO2红棕色有刺激性气味有毒气体+4N

5、2O4无色 氧化剂+5N2O5无色晶体 硝酐1、氮的氧化物伊格纳罗博士和他的两位工作伙伴(芬奇戈特博士、穆拉博士）成功发现氧化氮（国内称一氧化氮）是一种可以传递信息的气体，它可以通过细胞薄膜(membrane)，去调节另一细胞的功能；他们的发现，开创生物系统(biological systems)信息传递的新理论。正是这一重大发现和对氧化氮的研究使伊格纳罗博士获得1998年诺贝尔生物医学奖。 明星分子：NO伊格纳罗计算机模拟的NO分子的图像 硝化甘油 百年历史的古老炸药和心脏病内服药 患有动脉硬化的病人，因血块堵住了动脉的血管，血肌供氧量的减少，引起胸部的疼痛，有时甚至导致心肌梗塞。服用硝化甘

6、油，就是提供了NO，扩大了心肌血管，增大了血流量。2. NO与NO2的重要性质NONO2色态毒性与水反应与O2反应与水、O2其它反应 制法收集尾气处理无色气体红棕色气体有毒有毒3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO32NO2 N2O43Cu+8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2+2H2O排水法 向上排气法NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO + O2 = 2NO23、NO、NO2对环境的污染：光化学烟雾酸雨石油产品和煤燃烧的产

7、物汽车尾气制硝酸的工厂污染源危害 大气圈中NOx的行为与作用在汽车的做功过程中 硝酸型酸雨的形成过程 空气中NOx的形成在电闪雷鸣中：放电N2 + O2 = 2NO高温N2 + O2 = 2NO污染的空气遮盖着圣路易斯门的底部 引发光化学烟雾 光化学烟雾是由碳氢化合物和氮氧化物在阳光紫外线的作用下，发生光化学和热化学反应后，产生的以臭氧为主的氧化剂及颗粒物混合物。 对臭氧层的破坏 近年来由于喷气式飞机和火箭、导弹日益增多，将大量废气（如：NO2、NO）排放到高空，臭氧遭到耗损。O + NO2NO + O2总反应：氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起催化作用O3 + NONO2 + O2O3 + O

8、 2O2碱液的氧化吸收法2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 +H2ONO2 +NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O NOx 与NH3的氧化还原方法写出反应的化学方程式，并配平 减少NOx 对空气污染的基本方法思考：若将NO2气体通入NaOH溶液中， 其发生的反应可表示为： NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O，有体积比为3:1的NO2和NO的混合气体40mL，将其倒置于NaOH溶液中，试管中剩余的气体体积为_。4、二氧化氮和溴蒸气的鉴别 NO2和溴蒸气在性质上的相似之处： 均有氧化性 溶于水后溶液呈酸性 能与碱溶液反应 鉴别两者不能

9、用淀粉KI试纸、碱溶液等。NO2和溴蒸气在性质上的差异：A通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液 无色，而溴蒸气溶于水溶液呈橙色B通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的 为溴蒸气 C通入CCl4有机溶剂中， 溶于CCl4而且 CCl4溶液呈橙红色的为Br2(气) NO2或NO2与非O2的混合气体溶于水的计算 原理 3NO2+H2O=2HNO3+NO5、氮氧化物的相关计算例1、将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够时间后，试管内气体体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是_(2)NO与O2混合气与水反应原理：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 ，余气

10、：NO或O2规律 V(NO)/V(O2)=4:3时，恰好完全反应V(NO)/V(O2)4:3时，剩余气体为NOV(NO)/V(O2)4:1时，剩余气体为NOV(NO2)/V(O2)4:1时，剩余气体为O2例5：将盛有40mL NO2 和 O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余5mL无色气体，则原混合气体中NO2、O2的体积比为 A1 : 3 B1 : 1 C7 : 1 D7 : 3 例5：在标准状况下，将NO2、NO、O2混合后充满容器，倒置于水中，完全溶解，无气体剩余，若产物也不扩散，则所得溶液物质的量浓度的数值范围是（ ） A、0c1/22.4 B、1/39.2c1/22.4

11、 C、1/39.2c1/28 D、1/28c1/22.4(4)“NO+NO2+O2+H2O”型(5)“CO2+NO+Na2O2”型 原理 CO2+NO+Na2O2 = Na2CO3+NO2例6： VL NO、CO2的混合气体通过足量的Na2O2后气体的体积变为V/2 L，则CO2和NO的体积比不可能是 A、21 B、3 2 C、34 D、5 4规律：CO2与NO的混合气体通过足量固体Na2O2（1）若V(CO2) V(NO)时，反应后气体的总体积：为原混合气体体积的一半（2）若V(CO2)V(NO)，反应后：缩小的体积就是原来CO2的体积。（6）“NO+NO2+NaOH溶液”型 原理 NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O规律 当V(NO2)V(NO)时，混合气能被NaOH溶液完全吸收；当V(NO2)V(NO)时，混合气体中NO过量，被NaOH吸收后，剩余气体为NO。例7：根据硝酸尾气处理的反应原理，下列气体中不可能被过量的NaOH溶液吸收的是