【课件】5.2氮及其化合物第1课时课件（人教版2019必修第二册）

第二节氮及其化合物第1课时氮气与氮的固定一、氮气与氮的固定1、氮元素的位置、结构既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质于元素周期表的第二周期、第ⅤA族氮的原子结构示意图为

。氮原子的最外电子层有5个电子位：构：性：2、氮元素的存在游离态：氮分子的形式存在于空气中(N2约占空气总体积的78%、总质量的75%)化合态：存在于动植物体内的蛋白质，也存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水氮氮键很难断裂，通常情况下，氮气的化学性很质稳定、不活泼，不易与其他物质反应3、氮气的物理性质4、氮气的分子结构电子式：结构式：N≡N；常温下氮气很稳定，N2的化学性质很不活泼，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：H2、O2、Mg等)发生反应(2)与氧气在放电或高温条件下生成NO：N2＋O2

2NO

(在闪电时会发生反应)5、氮气的化学性质(1)与氢气反应生成NH3：N2＋3H22NH3

(3)与活泼金属(Mg、Li)反应：3Mg＋N2====Mg3N2

6Li＋N2====2Li3N

氮化镁与水的反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

(金属氮化物易水解，生成氨气和相应的碱)点燃点燃(1)工业上合成氨，制硝酸(2)代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化(3)在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发(4)保存粮食、水果等食品，以防止腐烂(5)医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术(6)高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能6、氮气的用途(1)实验室制法：加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物：NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O(2)工业制法：工业上从液态空气中，利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气7、氮气的制法(1)概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，叫做氮的固定(2)氮的固定有三种途径①自然固氮：自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物②生物固氮：豆科植物根瘤菌将N2转化成氨③人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径是工业合成氨8、氮的固定自然界中氮的循环1、下列关于N2的说法中错误的是(

)A．通常情况下N2的化学性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气B．N2＋O2高温=====2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一C．N2在空气中约占空气总质量的5(4)D．在反应：3Mg＋N2=====Mg3N2中，N2作氧化剂2、下列关于氮气的说法错误的是(

)A．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气D．在高温、高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂3、下列反应属于氮的固定的是(

)①N2和H2在一定条件下合成NH3

②NO2和H2O反应生成HNO3和NO

③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2

④NO被空气氧化为NO2A．①②

B．②③

C．①③

D．①④点燃点燃练习氮元素有+1、+2、+3、+4、+5价，五种正价对应六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、2、一氧化氮(NO)(1)物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水

N2O5其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐1、一氧化二氮(N2O)：俗称笑气，常作麻醉剂二、氮的氧化物(2)实验室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集(3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主①易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO＋O2===2NO2

(收集NO气体必须用排水集气法，NO的检验方法)②NO与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O③NO与酸性K2Cr2O7反应：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O(4)对人体、环境的影响：①与血红蛋白结合，使人中毒②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾3、二氧化氮(NO2)(1)物理性质：红棕色有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应(2)实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空气法收集既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI等物质①与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO②与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2

(NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝)③与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO④与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O⑤与N2O4相互转化：2NO2N2O4

(3)化学性质：①在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑2NO2N2O4反应②由于NO2气体和溴蒸气都为红棕色气体，都能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，溴蒸气和NO2通入NaOH溶液均形成无色溶液。故不能用淀粉碘化钾试纸或NaOH溶液来区别NO2气体和溴蒸气，可用水来区别拓展(4)对人体、环境的影响：形成酸雨、光化学烟雾【实验5-5】1.如图所示，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，观察现象2.打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象3.振荡注射器，再观察现象无明显现象注射器中气体由无色变为红棕色，注射器塞子向左移动注射器中气体由红棕色变为无色，注射器塞子向左移动【结论】3.NO2与水发生反应生成了无色的NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO1.NO不溶于水2.NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2无色气体，易液化，与NO2相互转化，2NO2N2O4(1)气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，都是大气污染物，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾5、四氧化二氮(N2O4)6、五氧化二氮(N2O5)硝酸的酸酐，可与水作用生成硝酸，N2O5＋H2O===2HNO37、氮氧化物对环境的污染和防治(2)空气中氮氧化物的来源：煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等亚硝酸的酸酐，可与水作用生成亚硝酸，N2O3＋H2O===2HNO24、三氧化二氮(N2O3)知识拓展①光化学烟雾②酸雨③破坏臭氧层④水体污染：水体富营养化(3)常见的污染类型①碱液吸收法：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、NO的混合气能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理

加热催化剂8NH3+6NO2====7N2+12H2O一般适用于汽车尾气的处理②催化转化：4NH3+6NO====5N2+6H2O催化剂加热2NO+2CO====N2+2CO2(4)常见的NOx尾气处理方法1、最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是(

)A．一氧化氮是一种红棕色气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集2、已知某厂排放的尾气中NO、NO2的体积比为1∶1，该厂采用NaOH溶液来处理该尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。则该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为(

)A．－3

B．＋1

C．＋3

D．＋53、发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生的大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟。产生红烟的原因是(

)A．高温下N2遇空气生成NO2

B．NO遇空气生成NO2C．CO2与NO反应生成CO和NO2

D．NO和H2O反应生成H2和NO2【对点训练2】三、氮的氧化物和氧气、水的反应与计算

类型1、NO2(或NO2与N2的混合气体)溶于水1、计算依据：①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO例1、将20ml充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10ml，求原混合气体中NO和NO2各占多少毫升？类型2、NO2和O2的混合气体溶于水1、计算依据：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

①2NO＋O2===2NO2

②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

③2、讨论法：由总反应③可知V(NO2)∶V(O2)＞4∶1，NO2过量，剩余气体为NO＜4∶1，O2过量，剩余气体为O2{=4∶1，恰好完全反应，无气体剩余例2、将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？

2NO＋O2===2NO2

①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

②由方程式①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

③类型3、NO和O2的混合气体溶于水2、讨论法：由总反应③可知1、计算依据：V(NO)∶V(O2)＞4∶3，NO过量，剩余气体为NO＜4∶3，O2过量，剩余气体为O2=4∶3，恰好完全反应，无气体剩余例3、一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？

例4、常温下盛有10mlNO2和10mlNO组成的混合气体的大试管倒立于水中，当缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2ml气体，则通入O2体积可能为多少毫升？类型4、NO、NO2和O2三种混合气体同时通入水中1、计算依据：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

2、假设法：假设NO2与水先反应，按反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，求出生成NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，得NO的总体积，最后按反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算四、酸雨及防治1、SO2、NOx

的主要来源、危害和防治(1)来源：①SO2②NOx