【化学课件】氮及其化合物 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

1940年至1960年间，在美国洛杉矶，发生了严重的有毒烟雾污染大气的事件-------光化学烟雾。那么光化学烟雾到底是什么，这一节课我们就来学习和光化学烟雾污染有关的一种物质元素----N。人教版必修第二册第二节氮及其化合物第一课时氮气与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盐和铵盐空气中的氮气动植物蛋白质一.氮气与氮的固定

1.自然界中的氮元素的存在①游离态：主要以的形式存在于空气中,约占空气的78%（体积分数）。②化合态：部分存在于动植物体内的中；

部分存在于土壤、海洋里的和中。氮分子蛋白质硝酸盐铵盐2.氮气的性质熔点：-210℃沸点：-196℃密度：1.25g/L颜色气味状态密度溶解性无色无味气体密度比空气稍小难溶于水液氮（1）物理性质收集氮气时用排水法不用排空气法第二周期、第VA族2.氮气的性质

画出氮原子的结构示意图，分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性。思考与交流：氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。主要化合价：-3，0，+2，+4，+5氮气结构特点：

由于氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。N

N2.氮气的性质（2）化学性质电子式结构式2.氮气的性质但在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使

N≡N

断裂，也可以和一些物质发生化学反应。①金属镁：___________________，氮气表现性；氧化③氢气：_______________________，氮气表现性；②氧气：_____________________，氮气表现

性。氧化还原（2）化学性质镁条在空气中燃烧，固体产物有几种？三种。Mg3N2、MgO、C（镁条可以在

CO2

中燃烧）

氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护,国内外不乏先例。美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中;中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆也是应用氮气保护法;北京房山云居寺“99石经回藏”也是氮气保护的成功典范。为什么氮气可以作为保护气?氮气性质稳定,常温下不与物质发生反应,故可作保护气。·科学史话·思考交流3.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、氮的固定1.含义----将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。2．分类：（1）自然固氮：大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，或豆科植物根瘤菌将氮气转化为氨。（2）人工固氮：如工业合成氨。自然固氮和人工固氮都是化学变化氮的固定实验：N2+O2====2NO放电想一想：氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？自然界中氮的循环工业合成氨为农作物为农作物的生长提供了必须的氮元素，为其他化工产品（如炸药、农药、染料等）的生产提供了重要原料。(1)自然界：①豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。②在放电条件下，空气中N2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小分子的含氮化合物，回到水体和土壤中。(2)人类活动：①将空气中N2合成氨，再进一步转化为其他含氮化合物，进入水体和土壤中。②化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋。5.自然界中氮的循环1.自然界中的氮循环涉及氮气及氮的许多化合物，请指出它们的物质类别和其中氮元素的化合价？提示：①②③2.人体里的蛋白质中的氮元素是从哪儿来的？提示人体里蛋白质中的氮是从外界摄入的，特别是肉类、蛋类物质等。若溯本求源，则来自大气中的N2。3.氮循环中含氮物质有多种形式的转化，对生产生活有益，或负面作用。提示①有益：人工固氮如合成氨，为农作物的生长提供必需的氮元素，为其他化工产品的生产提供重要原料。②有害：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等；工厂废液、生活废水中氮元素对水体造成污染。N的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物。二.一氧化氮与二氧化氮无色有甜味的气体,在室温下稳定,有轻微麻醉作用,并能致人发笑，已被列入《危险化学品目录》上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是

。N2O5和N2O3+1，+2，+3，+4，+4，+5N2O（笑气）、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5六种，其化合价分别是。3CO+2NO2====3CO2+N2O二.一氧化氮与二氧化氮1、一氧化氮和二氧化氮的性质氧化物颜色气味毒性状态水溶性收集方法NONO2无色红棕色无味刺激性气味有毒有毒气体气体不溶易溶（1）物理性质排水法向上排空气法【实验5-5】如图5-10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，打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，振荡注射器，再观察现象。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空气后夹上弹簧夹振荡注射器【实验5-5】注射器内无明显变化NO难溶于水注射器内气体变为红棕色注射器活塞向左移动NO和O2反应生成红棕色NO2气体的红棕色消失，注射器活塞继续向左移动NO2

溶于水生成无色的NO二氧化氮溶于水的实验视频：1.实验5-5中发生了哪些化学反应？2.如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？3.上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？思考与讨论：2NO+O2

===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NO继续通入过量的空气在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充一些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸1、一氧化氮和二氧化氮的性质（2）化学性质易被O2氧化为NO2

①、NO6NO+4NH35N2+6H2O催化剂====加热2NO+O2==2NO2与NH3反应：氧化性2NO+2CO

N2+2CO2氧化性与CO反应：难被氧化，易与水反应生成HNO3和NO

3NO2+H2O==2HNO3+NONO2单独与NaOH溶液反应②、NO22NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O（2）化学性质1、一氧化氮和二氧化氮的性质NO与NO2一起与NaOH溶液反应NO单独不与NaOH溶液反应NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2ONONO2均为不成盐氧化物NO2具有较强的氧化性，可使湿润的KI淀粉试纸变蓝2NO2N2O4NO2+SO2===SO3+NO常温下易转化为N2O4还可将SO2氧化：红棕色无色【提示】由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：思考：NO2和溴蒸气都是红棕色、有刺激性气味的气体，怎样加以区别？但二者性质又有差别。可以用下列方法鉴别：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均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉－KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，加溴产生淡黄色沉淀，加NO2不变色CCl4层有色的是溴溴溶于水即为溴水，橙黄色。NO2溶于水红棕色褪去你知道“雷雨发庄稼”背后的原理吗？2、氮的氧化物溶于水的计算无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O==2HNO3＋NO，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。2NO＋O2==2NO2，2、氮的氧化物溶于水的计算（1）有关化学反应方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②所以①×2+②得4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3③②×3

+①×2得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④也就是按此比例的气体可以和水完全反应生成硝酸。①若NO2通入水中，关系式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

。剩余气体为NO2、氮的氧化物溶于水的计算剩余V(NO)=

②若NO和NO2通入水中，总关系式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。剩余气体为NO剩余V(NO)=

2、氮的氧化物溶于水的计算③若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。2、氮的氧化物溶于水的计算当体积比V(NO)∶V(O2)<4∶3

O2过量，剩余气体为O2＝4∶3恰好完全反应,无气体剩余>4∶3

NO过量，剩余气体为NO

剩余V(NO)=

④若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。2、氮的氧化物溶于水的计算<4∶1

O2过量，剩余气体为O2当体积比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1恰好完全反应，无气体剩余>4∶1

NO2过量，剩余气体为NO

（过量NO2与H2O反应生成NO）剩余V(NO)=

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO剩余V(O2)=

值得注意的是：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。2、氮的氧化物溶于水的计算汽车、工厂等污染源排入大气的氮氧化物与碳氢化合物（一次污染物），经紫外线照射发生光化学反应生成以臭氧为主的二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物，称为光化学烟雾。光化学烟雾危害人体健康和植物生长。

资料卡片——光化学烟雾(1)光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。3、氮氧化物对环境的污染(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。(3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。3、氮氧化物对环境的污染(4)NO与血红蛋白结合使人中毒，与CO相同。NO与血红蛋白的结合能力大于CONONO2物理性质毒性与水与O2与O2、H2O2NO+O2=2NO24NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3无色，无味有毒（机理同CO）有毒红棕色，刺激性气味4、一氧化氮和二氧化氮的性质比较3NO2+H2O==2HNO3+NO【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)N2在高温条件下与O2发生反应生成NO2。(

)(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键(

)(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(

)(4)白磷(P4)空气中自燃而氮气稳定存在，说明非金属性P比N强(

)(5)NO2与H2O反应时,NO2是氧化剂,H2O是还原剂。(

)(6)闪电时氮气与氧气化合生成NO,属于自然固氮。(

)(7)将氨转化为固态铵盐的过程属于人工固氮。(

)(8)氮气化学性质很稳定,所以镁着火时,可用氮气灭火。(

)(9)高温、高压、催化剂条件下,1molN2与3molH2混合可生成2molNH3。(

)××√××√×××1.NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情，病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是(

)A．NO是一种红棕色气体B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量的氧元素的NO和CO的质量相等D．NO难溶于水，可以用排水法收集D课后练习解析：NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO易与氧气直接化合生成NO2。答案：D2．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为_______________________________。2xCO＋2NOx2xCO2＋N2催化剂======加热课后练习3.汽油中氮元素及其微量，为什么汽车排放的尾气中因含有氮

的氧化物，而污染大气，造成产生氮的氧化物的主要原因是（

）A．燃烧含氮化合物燃料引起的B．燃烧含铅汽油引起的C．是由于燃烧不充分引起的

D．是在气缸中N2被氧化生成的D课后练习解析：汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大气.产生氮的氧化物的主要原因是在汽缸中N2被氧化生成的。4.一定温度和压强下，将装有N2和NO2混合气体的试管

倒立在水中，