氮及其化合物课件 2023-2024学年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

第二节氮及其化合物氢化物单质氧化物酸盐-30+1+5N2NH3N2ONON2O3NO2和N2O4N2O5HNO2HNO3NH4+NO3-+2+3+4你能说出哪些含氮物质？化合价物质类别①游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中。②化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。大气中N2

NH3尿素及动植物遗体土壤中的微生物

氮素化肥自然界中氮的循环1、

氮气的物理性质颜色状态气味密度溶解性_____气体_____

密度与空气接近___溶于水无色无味难一、氮气与氮的固定作保护气、填充灯泡，焊接金属等NN2、

氮气的化学性质氮气的化学性质_____，通常很难与其他物质发生化学反应。稳定N2+O22NO放电或高温==========②氧化性a.N2与H2反应生成NH3，化学方程式为

。b.在点燃条件下与Mg反应，方程式为

。催化剂高温、高压N2+3H22NH3N2+3MgMg3N2点燃N

N①还原性：_____________________________(1)含义:将大气中_______的氮转化为___________的过程叫做氮的固定。(2)分类:3、氮的固定游离态氮的化合物自然界中氮的循环1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。哈伯(F.Haber，1868-1934)为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献。由于合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。人工固氮合成氨【科学史话】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，为促进世界农业发展做出了重大贡献。1、物理性质物质颜色状态气味毒性水溶性NO_____气体_____有毒___溶于水NO2_______气体______有毒___溶于水无色无味不红棕色刺激性易一氧化氮二、一氧化氮和二氧化氮二氧化氮NO中毒原理：与CO相似，是通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合，使其失去携带O2的能力，导致中毒。2、化学性质【实验5-5】实验装置

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，注射器活塞向内移动结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。反应的化学方程式为①NO→NO2:_____________________;②NO2→NO:_____

__________________(工业制取硝酸)。2NO+O2

==2NO23NO2+H2O

==2HNO3+NONO和NO2分别采用什么方法收集？

常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集；NO2能与水反应生成NO，故只能用排空气法收集。【思考与讨论】原理解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，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，2NO+O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。工业生产硝酸的启示【思考与讨论】实验5-5中发生了哪些化学反应？如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？（1）

NO与O2同时通入水中2NO+O2

==2NO2

①

3NO2+H2O

==2HNO3+NO

②①×3+②×2总的化学方程式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3（2）NO2和O2混合气体溶于水的计算3NO2+H2O==2HNO3+NO

①2NO+O2==2NO2

②①×2+②

总的化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3【课堂练习】1.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>V22.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＋H2O===2HNO3B．总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3C．生成硝酸的物质的量浓度均为0.030mol·L－1D．生成硝酸的物质的量浓度约为0.060mol·L－1

3.用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。3∶2m+nV性质NONO2物理性质毒性与水反应与氧气反应实验室制备收集方法其他对环境影响无色、无味的有毒气体，难溶于水红棕色、有刺激性气味的有毒气体不反应(难溶于水)3NO2+H2O====2HNO3+NO2NO+O2====2NO2不反应铜与稀硝酸反应铜与浓硝酸反应常用排水法常用向上排空气法2NO2N2O4导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层有毒（跟血红蛋白结合）有毒【总结】补充：不同价态的氮的氧化物氮的氧化物N2O(笑气)NON2O3NO2N2O4N2O5氮元素化合价______________________＋1＋2＋3＋4＋4＋5上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是

。N2O5和N2O3酸性氧化物是一类能与水作用生成酸；或与碱作用只生成一种盐和水的氧化物。（化合价不变）不成盐氧化物2NO2N2O4我们经常在城市的广场上看到美丽的喷泉，那么你知道，在实验室里也可以形成美丽的喷泉吗？这一节课，我们就讲一种可以形成喷泉的物质---NH31.氨的物理性质色态气味密度水溶性是否易液化

比空气________________溶于水(1∶700)易液化无色气体刺激性小极易

氨容易液化，液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低。因此，液氨可用作制冷剂。三、氨和铵盐现象:烧杯里的液体由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉；烧瓶中的液体呈红色。喷泉实验【实验5-6】结论:氨极易溶于水；水溶液显碱性。负压负压高压挤压胶头滴管使水全部进入烧瓶，然后打开止水夹打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾途径:①减少“上瓶”的压强②增加“下瓶”的压强锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动喷泉实验的原理及其应用氨的喷泉实验成功的关键(1)装置的气密性良好。(2)圆底烧瓶要保持干燥。(3)圆底烧瓶内要充满气体。(4)烧杯内装入足量的水，以防止因水量不足而造成喷泉停止或不发生。气体纯净且极易溶于水或气体间能反应且速度快。形成压强差喷泉实验的有关计算2.氨的化学性质氨水弱碱NH3·H2ONH3H2OOH－H＋液氨、氨水、一水合氨的区别名称液氨氨水一水合氨物质类别纯净物氢化物非电解质混合物氨的水溶液溶质为氨纯净物一元弱碱电解质粒子种类NH3NH3·H2O、NH3、H2O、

、OH－、H＋NH3·H2O大量白烟还原剂（氨的催化氧化，工业制硝酸的基础）2NH3+3Cl2==N2+6HCl（少量NH3）8NH3

+3Cl2==N2+6NH4Cl(过量NH3)3、氨的用途制铵盐制硝酸制纤维、塑料、染料制纯碱制尿素做致冷剂制医用氨水氨1）铵盐及物理性质(1)铵盐：________________与____________形成的化合物，农业上常用的铵态氮肥，如____________、____________、____________等都属于铵盐。(2)物理性质：绝大多数铵盐是________或________晶体，________于水。(3)用途：农业上常用作化肥，如硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵等。酸根离子NH4HCO3(NH4)2SO4NH4NO3白色无色易溶4、铵盐2）铵盐的化学性质（1）不稳定性①铵盐与碱固体反应②铵盐与碱溶液反应（2）与碱的反应思考与讨论——制备氨气实验5-7铵根的检验氨气的实验室制备思考与讨论：P15用于气体发生装置的试管口为什么稍向下倾斜?此处棉花的作用是什么?若为干燥的棉花则起到减缓氨与空气对流的作用；若为蘸有水或稀硫酸的棉花，则还可以吸收多余的NH3。②药品：氯化铵晶体、熟石灰固体。③装置：固+固，加热型(与O2的发生装置相同)。④干燥：用碱石灰（CaO与NaOH固体混合物）。⑤收集：向下排空气法，并在试管口塞上棉花，防止NH3和空气对流，保证NH3的纯度。①原理：2NH4Cl+Ca(OH)2====CaCl2+2NH3↑+2H2O⑥验满：a.用湿润的红色石蕊试纸（试纸变蓝）

b.用蘸有浓盐酸(浓硝酸)的玻璃棒接近试管口（产生白烟）。⑦尾气：氨气不能直接排放到空气中，可以用将多余的氨气通入水或者酸中进行吸收(要注意防倒吸)。方法一：NH3·H2O

≜NH3↑+H2O加热浓氨水制氨气方法二：浓氨水滴入到生石灰(或碱石灰)中制氨气浓氨水CaO或碱石灰浓氨水实验室快速制氨气的其他方法NH3·H2O+CaO====NH3↑+Ca(OH)2碱石灰吸水，增大氨水的浓度；碱石灰溶解放热，氨水温度升高；碱石灰的溶解增大了氨水中OH－的浓度。颜色状态气味密度特性无色液态

刺激性

易

挥发

1、硝酸的物理性质四、硝酸(1)酸的通性写出下列反应的离子方程式：①硝酸和氢氧化钠反应：_____________________________________。②硝酸和氧化钠反应：_______________________________________。③硝酸和碳酸钙反应：_______________________________________。④使指示剂变色：稀硝酸使紫色石蕊试液变红，浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色H＋＋OH－==H2O2H＋＋Na2O==2Na＋＋H2O2H＋＋CaCO3==Ca2＋＋CO2↑＋H2O2、硝酸的化学性质4HNO3(浓)====4NO2↑+O2↑+2H2O

△

或光照(2)HNO3的不稳定性问题：为什么有的浓硝酸看起来颜色发黄呢！浓硝酸见光或受热会分解产生NO2，NO2又溶于浓硝酸使其发黄。(3)HNO3的强氧化性①与Cu反应【实验5-8】如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。浓硝酸稀硝酸实验现象实验结论蓝大量气泡绿红棕色NONO23Cu+8HNO3(稀)

===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)

===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O反应剧烈,有__________产生,溶液变_____,液面上有________气体产生反应缓慢,有

气泡产生，溶液变______,试管口有红棕色气体产生铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成_____气体铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成_____气体少量废气处理：用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。②钝化：

常温下，铁、铝的表面被浓硝酸或浓硫酸氧化，生成了一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。加热时：Al+6HNO3(浓)===Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O△Fe+6HNO3(浓)===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O△C+4HNO3（浓）=2H2O+4NO2↑+CO2↑△S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2↑+2H2O△③

与非金属反应思维拓展(1)硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情况下，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。(2)硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应，将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。但在常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。(3)热的浓硝酸可将非金属单质(碳、硫、磷等)氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸。(4)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、SO等均能被硝酸氧化。①浓硫酸、硝酸等都是氧化性酸，因为其中的

易获得电子，表现出很强的氧化性；而盐酸、稀硫酸、碳酸等的酸根部分不能或不易获得电子，是非氧化性酸。②在水溶液中任何酸都能电离出H＋，H＋在一定条件下可获得电子，被还原为H2，从这一点来说，酸都具有氧化性，但此时H＋表现出的性质是酸性，这与氧化性酸中心元素获得电子表现出的氧化性不同。酸的氧化性与氧化性酸相关链接劳厄和弗兰克，曾获得1914年和1925年的物理学奖，德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌，他们辗转来到丹麦，请求丹麦同行、1922年物理学奖得主玻尔帮忙保存。1940年，纳粹德国占领丹麦，受人之托的玻尔急得团团转。同在实验室工作的一位匈牙利化学家赫维西（1943年化学奖得主）帮他想了个好主意：将奖牌放入“王水”中，纯金奖牌便溶解了。玻尔于是将溶液瓶放在实验室架子上，来搜查的纳粹士兵果然没有发现这一秘密。战争结束后，溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩，按当年的模子重新铸造，于1949年完璧归赵。能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3混合得到的混合物。王

水资料卡片【思考与交流】写出有关化学方程式:N2→NH3:________________________________。NH3→NO:_______________________________。NO→NO2:_______________________________。NO2→HNO3:_____________________________。4NH3+5O2

4NO+6H2O2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NON2+3H2

2NH3高温高压催化剂重要的化工原料，用于制化肥，农药，炸药，染料等。3、硝酸的作用

煤、石油和某些金属矿物中含有硫，在燃烧或冶炼时往往会生成二氧化硫。

在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应，生成氮氧化物。它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。五、酸雨及防治酸雨：主要指pH小于5.6

的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。SSO2SO3H2SO4硫酸型酸雨：硝酸型酸雨：NO2HNO3成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。1.酸雨的形成(1)对人体的直接危害首先是它的刺激性，其次是它会形成硫酸雾和硫酸盐雾，其毒性比SO2大，能浸入人的肺部，引起肺水肿等疾病而使人致死。(2)引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物生长。(3)破坏土壤、植被、森林。(4)腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。(5)渗入地下，可引起地下水酸化，酸化后的地下水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元素的含量会偏高。2.酸雨的危害(1)调整能源结构，积极开发新能源。(2)对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理，如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理等。(3)种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等。(4)加强工厂废气的回收处理。(5)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放。3.酸雨的防治环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球变暖，冰川融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蚀建筑物光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧常见的环境污染相关链接赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华

硝酸与金属反应计算规律课堂延伸一、原子守恒法金属与硝酸反应的计算例1：若将12.8克Cu与一定量的浓HNO3反应，铜全部溶解时，共产生5.6L气体（标准状况），则所消耗的HNO3的物质的量为________解：n(反应的HNO3)=n(被还原的HNO3)+n(表现酸性的HNO3)=n(NOx)+2n(Cu2+)

=5.6L/22.4L/mol+2ⅹ12.8g/64g/mol

=0.65mol0.65mol

例2：64gCu投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，共收集到22.4L气体。将此气体与一定体积的O2一起通入水中，恰好完全溶解，则O2的体积为（气体体积均按标准状况下计量）________

因为HNO3NOxHNO3

CuO2所以2n(Cu)=4n(O2)n(O2)=n(Cu)/2=0.5mol反应步骤比较多金属与硝酸反应的计算二、电子守恒法11.2LHNO3过量时，反应后溶液中（不考虑OH-）：

c(NO3