2024版新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物第1课时氮气和氮的氧化物课件新人教版必修第二册

第1课时氮气和氮的氧化物素养要求1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件，了解氮的固定和自然界中氮的循环。2．能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。知识基础·自学·尝试核心素养·合作·探究知识基础·自学·尝试一、氮气与氮的固定1．自然界中氮的循环(1)自然界：①豆科植物根部的_______把氮气转化成____，从而实现自然固氮。②在_____条件下，空气中氮气与氧气化合为氮的氧化物，并随降雨进入水体和土壤中。③微生物分解动植物中的蛋白质生成________________________，回到水体和土壤中。根瘤菌氨放电小分子的含氮化合物(2)人类活动：①将空气中氮气合成___，再进一步转化为其他含氮化合物，进入水体和土壤中。②________________________________所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋。氨化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧2．氮气的物理性质3.氮气的化学性质(1)N2与Mg反应：_____________________________(2)N2与O2反应：___________________________________(3)N2与H2的反应：__________________________________颜色密度气味溶解性____比空气__________________无稍小无难溶于水

4．氮的固定(1)概念：将大气中_____态的氮转化为氮的化合物的过程。(2)分类：游离高能生物人工合成氨仿生____【学而思】1.医生为什么可以利用液氮给手术刀降温？已知：氮气的熔点－210℃，沸点－196℃，密度：1.25g·L－1。2．在国民经济和日常生活中，氮气有广泛的用途。我们将它充灌在电灯泡里，可防止钨丝的氧化，延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。氮气为什么可以作保护气？

提示：液氮沸点低，变成气体时吸收热量造成周围温度降低。提示：氮气化学性质很稳定，常温下不与氧气反应，可以作保护气。

拓展空气的组成与氮循环空气是一种混合物，大概的组成情况(体积分数)如下：氮气：78%；氧气：21%；稀有气体：0.94%；二氧化碳：0.03%；其他：0.03%。空气是自然界中最大的氮元素容器，是氮循环的最大源泉。

二、一氧化氮和二氧化氮1．物理性质

NONO2色、态______色气体______色气体气味____________________气味密度(与空气相比)略大________溶解性______溶于水与水反应毒性__________毒______毒无红棕无味有刺激性大不有有2.化学性质【实验5—5】实验装置实验操作实验现象实验结论在一支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空气后夹上弹簧夹注射器中气体由____色变为____色，注射器塞子向____移动NO与空气中的O2发生反应生成________的____振荡注射器注射器中气体由____色变为____色，注射器塞子________移动NO2与水发生反应生成了____色的____无明显现象NO不溶于水无红棕左红棕色NO2

红棕无继续向左无NO对工业生产硝酸的启示工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气，充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。

【学而思】1.如何鉴别NO和NO2?

2．二氧化氮和溴蒸气都是有刺激性气味的红棕色气体，能否用湿润的淀粉碘化钾试纸检验？已知硝酸可以将I－氧化为I2。

提示：NO2是红棕色气体，NO是无色气体且遇空气变为红棕色。提示：不能，NO2溶于水生成硝酸，可使淀粉碘化钾试纸变蓝，Br2氧化性大于I2，也可使淀粉碘化钾试纸变蓝。[即时练]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)氮的固定过程中氮元素一定被氧化。(

)(2)N2在高温条件下与O2发生燃烧生成NO。(

)(3)NO在空气中易转化为红棕色NO2。(

)(4)NO2与H2O的反应，NO2只作氧化剂。(

)(5)闪电时氮气和氧气化合，生成的氮的化合物被植物吸收的过程，属于自然固氮。(

)××√×√2．下列变化过程属于物理变化的是(

)A．活性炭使红墨水褪色B．雷雨天氮气与氧气化合C．二氧化氮溶于水D．酸雨侵蚀建筑物答案：A3．在NO2与水的反应中，水的作用是(

)A．是还原剂B．既是氧化剂又是还原剂C．是氧化剂D．既不是氧化剂又不是还原剂答案：D4．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的气体

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，不能用排水法收集解析：NO是无色气体，不溶于水，在放电的条件下N2与O2化合生成NO。答案：C5．按图进行实验。试管中装有12mLNO，然后间歇而又缓慢地通入8mLO2，下列是有关最终状态的描述：①试管内气体呈棕色

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(

)A．①③B．②④⑤C．②④⑥D．②③⑤

答案：C核心素养·合作·探究目标1

氮的循环与固定例1.下列反应属于氮的固定的是(

)①N2和H2在一定条件下合成NH3②NO2和H2O反应生成HNO3和NO③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2④NO被空气氧化为NO2A．①②

B．②③C．①③

D．①④解析：氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程。答案：C归纳关键能力一、氮在自然界中的循环1．自然循环2．人类活动的影响二、氮的固定涉及的氮及其化合物之间的转化关系

对图的解释：(1)氮的固定，是以氮气为核心的氮及其化合物之间的转化。

[对点练]1．关于氮气的性质说法中，错误的是(

)A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在B．通常情况下，氮气性质很不活泼C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环解析：通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。答案：C2．下列说法不正确的是(

)A．豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮是物理变化B．汽车尾气中排放的氮氧化合物是由游离态氮转化来的C．化石燃料燃烧通常会释放出氮氧化合物D．植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环答案：A目标2氮的氧化物的实验与计算例2.某化学兴趣小组利用如图装置进行下列操作：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15mL空气[假设只有两种气体，且V(N2)∶V(O2)＝4∶1]后夹上弹簧夹，振荡注射器(注射器内压强始终与大气压相同)。下列说法错误的是(

)A．整个实验过程可以看到无色气体变为红棕色后又变为无色的现象B．实验结束后，注射器活塞停留在28mL刻度附近C.最终，注射器中气体为NO约16mL、N2约12mLD．所得溶液的物质的量浓度约为0.036mol·L－1(气体体积均为标准状况数据；溶液体积仍为5mL)答案：B

关键能力氮氧化物的计算类型1．相关反应原理：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④

提醒当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合通入水中时，O2得电子，且得失电子数必须相等，这是电子守恒法解答此类题目的依据。[对点练]3.将体积为V的试管充满NO气体，按如图所示进行实验。相同条件下，当通入O249mL时，液面仍在原来位置，则试管体积V为(

)A.49mLB．28mLC．30mLD．24.5mL

答案：B

答案：C5．[2023·河南林州一中高一开学考试]将体积比为3∶1的NO2和NO混合气体(共4mol)依次缓慢通过分别装有足量NaHCO3饱和溶液、浓硫酸、过氧化钠的装置后，用排水法将残余气体收集起来，则收集到的气体(同温同压下测定)是(

)A．0.5molO2B．0.67molNOC．1molNO2和0.25molO2D．2molO2解析：由题意可知，通入的气体为3molNO2和1molNO，混合气体通入足量NaHCO3饱和溶液，3molNO2和H2O反应生成2molHNO3和1molNO，2molHNO3和NaHCO3反应生成2molCO2。此时主要气体为2molCO2和2molNO，通过浓硫酸干燥后，再通入过氧化钠中，2molCO2和Na2O2反应生成1molO2，1molO2和2molNO反应生成2molNO2。用排水法收集时，2molNO2和H2O反应生成约0.67molNO，故选B。答案：B6.如图所示，集气瓶内充满某混合气体，将集气瓶置于光亮处，然后挤压胶头滴管使胶头滴管内的水进入集气瓶，发现烧杯中的水会倒吸进入集气瓶，则集气瓶内的混合气体可能是(

)①CO、O2

②NH3