化学氮气及氮的氧化物 课件 2024-2025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

课时1

氮及氮的氧化物

农谚有云：“种豆子不上肥，连种几年地更肥”空气中氮元素丰富，但大多数的植物不能直接利用，豆科植物与根瘤菌共生可以将氮气转化成植物需要的氮素营养，同时固定的氮素也会释放到土壤中，从而被其他植物利用。课堂导入氮元素游离态化合态以N2分子的形式存在于空气中动植物体内的蛋白质中，以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中一、探究氮气的性质与氮的固定1、氮元素的存在形式氮气78%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2、氮气的性质（1）氮气的物理性质一、探究氮气的性质与氮的固定收集氮气时用排水法！氮气熔点：-210℃

沸点：-196℃氮气在低温加压时可以液化形成液氮，液氮汽化会吸热使温度降低。氮气在空气中的体积分数为78%，化学性质稳定，这是为什么呢？(从化学键的角度分析)一、探究氮气的性质与氮的固定（2）氮气的化学性质一、探究氮气的性质与氮的固定

①两个氮原子间以__________结合，断键需吸收__________，通常很难与其他物质发生化学反应较多能量共价三键②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，N2能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合。N2+3Mg

Mg3N2点燃N2+O22NO放电或高温N2+3H22NH3

高温、高压催化剂氧化性还原性工业合成氨(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、氮的固定游离态含氮化合物自然固氮高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)人工固氮合成氨(工业上合成氨)闪电释放能量仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)一、探究氮气的性质与氮的固定思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？（1）化学性质不活泼N2—保护气

食品包装中充

N2以防腐（2）液氮N2—制造低温医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术

制冷剂保鲜食品（3）制化肥和化工原料4、氮的用途一、探究氮气的性质与氮的固定焊接金属时用作保护气氮的氧化物N2O(笑气)NON2O3NO2N2O4N2O5氮元素化合价______________________＋1＋2＋3＋4＋4＋5【思考】根据氮原子的原子结构和氮元素的化合价猜测，氮氧化物共有几种？二、探究氮的氧化物性质(1)N2O俗称笑气。(2)N2O3、N2O5是酸性氧化物（酸酐），可以与水反应分别生成HNO2、HNO3(3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2（红棕色）⇌N2O4（无色）N的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物【思考】NO和NO2具有哪些性质？4、一氧化氮NO（1）物理性质：无色、无味、有毒、不溶于水的气体。（2）化学性质：实验室如何收集NO?排水法收集常温下，极容易与氧气反应

2NO

+O2=2NO2不与酸、碱反应。现象：无色气体变为红棕色气体二、探究氮的氧化物性质(NO鉴别方法)5、二氧化氮NO2（1）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?向上排空气法二、探究氮的氧化物性质【思考】NO2易溶于水，溶于水会与水反应吗？怎么证明呢？实验操作将一瓶装有二氧化氮的试剂瓶倒扣在水中，观察现象；现象___________红棕色变浅【实验】二、探究氮的氧化物性质3NO2＋H2O===2HNO3＋NO实验原理：+O2+H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO可以不断吸入空气，然后使集气瓶里的气体充分与水反应。二、探究氮的氧化物性质【思考1】如果想将的NO2

充分转化，可以采取什么措施?【思考2】上述实验对工业生产硝酸有什么启示?反应过程中，补充空气，经过多次氧化和吸收，NO可完全转化为HNO35、二氧化氮NO2（1）化学性质+4①与水反应：3NO2+H2O===2HNO3+NO（氧化性和还原性）②氧化性较强：NO2能氧化还原性离子，例如KI，亚硫酸根等。

NO2不属于酸性氧化物二、探究氮的氧化物性质在这个过程中要通入多少的O2，NO才能完全转变成HNO3呢？工业生产硝酸，将尾气(NO)吸收通入足量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，保护环境。三、NOx溶于水的相关计算NO2和O2的混合气体溶于水NO2和O2以

的比例通入水中，试管全充满4：13NO2＋H2O＝2HNO3＋NO①2NO＋O2＝2NO2②①×2＋②：4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3

注意：故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。当体积比V(NO2)：V(O2)˂4:1=4:1>4:1O2过量，剩余O2恰好完全反应NO过量，剩余NO三、NOx溶于水的相关计算当体积比V(NO)：V(O2)NO和O2的混合气体溶于水NO

和O2以

的比例通入水中，试管全充满4：33NO2＋H2O＝2HNO3＋NO①2NO＋O2＝2NO2②①×3＋②×2：4NO2＋3O2＋2H2O＝4HNO3˂4:3=4:3>4:3O2过量，剩余O2恰好完全反应NO过量，剩余NO现象：先出现红棕色气体，红棕色气体逐渐消失，试管内液面上升至充满整个试管。

三、NOx溶于水的相关计算1、将充有1.2molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6molO2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为(

)A、1∶2 B、1∶1C、3：7 D、无法确定2、一定条件下，将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的六分之一，则原混合气体中NO2与O2的体积比可能为(

)A、2∶1B、1∶2C、4∶1D、1∶4BA及时巩固3、在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温、同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能为(

)A、1mL B、2.4mL C、3mL D、4mLD4、如图所示的试管中装有12mLNO，然后间歇缓慢地通入8mLO2(同温、同压下)。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试管内气体是氧气，⑥试管内气体是一氧化氮。其中正确的是(

)

A、②④⑥

B、①③

C、②④⑤

D、②③⑤ANO：O2

=4

：3及时巩固常见的NO2和NO尾气处理方法

①碱液吸收法

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

②催化转化法6NO+4NH35N2+6H2O

2NO+2CO

N2+2CO2二、探究氮的氧化物性质

【思考与讨论】NO、NO2均为有毒气体，如何进行尾气处理？课堂总结1．下列有关NO2的说法正确的是()A．NO2可由N2与O2反应直接制备B．NO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物C．NO2既有氧化性也有还原性D．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色C学习评价2.一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的()

A.1/4

B.3/4

C.1/8

D.3/8C3.氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2Na