氮气与氮的固定 一氧化氮与二氧化氮 课件 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章化工生产中的

重要非金属元素第2节氮及其化合物第1课时氮气与氮的固定一氧化氮与二氧化氮导入氮是自然界中各种生物生命活动不可缺少的重要元素（大气：N2及少量的NH3、NO、NO2）雷电作用产生NONH3根瘤菌固氮人工合成NH3酸雨HNO3动物遗体或者排泄物铵盐或者氨硝酸盐NO经氧化等转化亚硝酸盐植物吸收产生蛋白质硝酸盐分解产生氮气硝化作用NO、NO2NO、NO2(在动植物、土壤、海洋中)自然界中的氮的循环氮元素N学习任务一：认识N2①游离态：在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中②化合态：少部分存在于生物的蛋白质中、以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。存在形式：2、这些物质分别属于哪些类别?单质、氢化物、氧化物、酸、盐。1、参与循环的含氮物质有哪些?N2、NH3、NO、NO2、HNO3、NO3-、NO2-、NH4+。[思考讨论]3、

除了物质类别之外，还有什么研究物质性质的角度?核心元素的化合价。物质类别化合价氢化物单质氧化物酸盐-30+2+5+4N2NONH3+3+1碱NO2HNO2HNO3NO3-NO2-NH4+N2ON2O3N2O5N2O4NH3.H2O氮元素的价类二维图活动1：在我们空气中含量最多的就是氮气，为何大多数农作物不能直接利用吸收氮气而需要施氮肥？78%21%预测氮气的性质？N

位于元素周期表第二周期、VA族原子结构+725既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。活动2：氮元素的“位-构-性”（1）氮元素的非金属性C＜N＜O，硝酸

的酸性比磷酸强。结构决定性质（2）氮元素的最高价态为+5，最低价态为-3。常见的化合价有-3、0、+2、+3、+4、+5（3）氮原子形成的化学键类型共价键氮分子内两个氮原子间以

结合，断开该化学键需要

的能量，所以氮气的化学性质很

，通常情况下

与其他物质发生化学反应。因此无法被大多数生物体直接吸收。共价三键(N≡N)较多稳定很难电子式结构式氮氮三键稳定很难一种无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水。1、物理性质

氧气21%其他成分1%氮气78%空气(气态)空气(液态)蒸发低温加压O2(液态)N2(气态)-183℃O2沸点空气成分示意图氮气熔点：-210℃

沸点：-196℃

密度：1.25g/L思考工业上如何制取氮气?氮气N2氮气的用途①化合物制造：化肥、氨、硝酸等化合物的制造；②惰性保护：惰性保护介质，速冻食品；③制冷剂：低温粉碎等的制冷剂、冷却剂；④电子工业：电子工业中的外延、扩散、化学气相淀积、离子注入、等离子干刻、光刻等；⑤标准物：用作标准气、校正气、零点气、平衡气等。二、化学性质氮气的化学性质稳定，通常很难与其他物质发生化学反应。NN

在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使氮氮三键断裂，氮气能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。1、还原性2、氧化性a、在点燃条件下与Mg反应：b、N2与H2

反应生成NH3：N2+O22NO高温或放电N2+3MgMg3N2点燃N2+3H22NH3高温、高压催化剂N2N2+O2

2NO放电或高温=========N2+3Mg

Mg3N2点燃====N2+3H2

2NH3高温、高压催化剂+氧化剂+还原剂(自然固氮)(人工固氮，工业合成氨)

人工固氮解决氮肥不足问题，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题1、自然固氮

氮的固定：将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。有自然固氮和人工固氮两种。【学习任务二】氮的固定游离态的氮氮的化合物氮的固定

据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，这里经常在风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，下起雷雨，奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛?有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗?思维拓展提出问题：雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，每一步转化所需要的分别什么？理由是什么？探究活动1：利用元素守恒和化合价变化+O2+O2+H2O+NH3N2NONO2HNO3

NH4NO3N2+O2

2NO放电或高温=========2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NO+O2+O2+H2O+NH3N2NONO2HNO3

NH4NO3HNO3+NH3===NH4NO3一氧化氮NO一、物理性质无色、无味、有毒、难溶于水的气体。二、化学性质常温下，极容易与氧气反应。2NO+O22NO2实验室如何收集NO?排水法收集红棕色二氧化氮NO21、物理性质：红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。实验室如何收集NO2?向上排空气法2、化学性质：【实验5-5】实验操作在一支50mL的注射器里充入20mLNO，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实验展示2NO+O2=

2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO(工业制取硝酸)结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。现象一：无色气体变红棕色NO→NO2现象二：红棕色变为无色NO2→NO实验现象分析：

“实验5-5”发生了哪些化学反应?如果将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施?上述实验对工业生产硝酸有什么启示?思维启迪+O2+H2O3NO2+H2O=

2HNO3+NO2NO+O2=2NO22NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO①

NO2

和O2

混合气体同时溶于水中3NO2+H2O=

2HNO3+NO

①2NO+O2=

2NO2

②总的化学方程式为：①×2+②

4NO2+O2+2H2O=

4HNO3②

NO

与O2

同时通入水中2NO+O2

=

2NO2

①3NO2+H2O=

2HNO3+NO

②总的化学方程式为：①×3+②×2

4NO+3O2+2H2O=4HNO3原理氮的氧化物溶于水的问题首先看清原理实质，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体溶于水，反应的实质是：

3NO2+H2O=

2HNO3+NO

2NO+O2=

2NO2故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。工业生产硝酸的启示思维拓展4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=

4HNO3课堂练习1.如图所示的试管中装有12mLNO，然后间歇缓慢地通入8mLO2。有关最终状态的描述：①试管内气体呈红棕色，②试管内气体呈无色，③试管内液面不变，④试管内液面上升，⑤试管内气体是O2，⑥试管内气体是NO。其中正确的是(

)CA．①③B．②④⑤C．②④⑥D．②③⑤2.同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是(

)DA．V1>V2>V3B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1D．V3>V1>V23.在容积为672mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是(

)BA．总反应为NO＋NO2＋O2＋