【課件】氮氣與氮的固定+一氧化氮和二氧化氮高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

第二節(jié)氮及其化合物第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素——氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮（大氣：N2及少量的NH3、NO、NO2）雷電作用產(chǎn)生NONH3根瘤菌固氮人工合成NH3酸雨HNO3動物遺體或者排泄物銨鹽或者氨硝酸鹽NO經(jīng)氧化等轉(zhuǎn)化亞硝酸鹽植物吸收產(chǎn)生蛋白質(zhì)硝酸鹽分解產(chǎn)生氮氣硝化作用NO、NO2NO、NO2-30+2+4+5氫化物單質(zhì)氧化物酸堿鹽NH3N2NO2、N2O4NOHNO3HNO2NaNO3NaNO2+3NH3·H2ONH4·Cl氮元素的價類二維圖氮的固定游離態(tài)的氮氮的化合物N2含“N”物質(zhì)一、氮的固定概念：將大氣中

的氮轉(zhuǎn)化為

的過程游離態(tài)氮的化合物氮的固定分類自然固氮高能固氮(雷雨或者火山噴發(fā))生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)人工固氮合成氨(工業(yè)上合成氨)仿生固氮(某些金屬有機(jī)化合物可起到根瘤菌作用)高能固氮生物固氮合成氨仿生固氮1909年，德國化學(xué)家哈伯經(jīng)過反復(fù)的實驗研究后發(fā)現(xiàn)，在500~600℃、17.5~20.0MPa和鋨為催化劑的條件下，反應(yīng)后氨的含量可達(dá)到6%以上，具備了工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。哈伯(F.Haber，1868-1934)為了把哈伯合成氨的實驗室方法轉(zhuǎn)化為規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，德國工程師博施作出了重要貢獻(xiàn)。由于合成氨工業(yè)生產(chǎn)的實現(xiàn)和相關(guān)研究對化學(xué)理論與技術(shù)發(fā)展的推動，哈伯和博施都獲得了諾貝爾化學(xué)獎。合成氨是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一項重大成就。人工固氮合成氨科學(xué)史話在我們空氣中含量最多的就是氮氣，為何大多數(shù)農(nóng)作物不能直接利用吸收氮氣而需要施氮肥？二、氮氣N的位置？N的電子結(jié)構(gòu)第二周期、第ⅤA族最外層有5個電子1.氮元素的非金屬性比氧元素弱，比碳元素強(qiáng)

，也比磷強(qiáng)。硝酸的酸性比碳酸強(qiáng)，也比磷酸強(qiáng)。2.氮元素的最高價態(tài)為+5，最低價態(tài)為-3。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)2.1氮元素的“位-構(gòu)-性”+725①游離態(tài)：主要以

的形式存在于空氣中。②化合態(tài)：部分存在于動植物體內(nèi)的

中；部分存在于土壤、海洋里的

中。氮氣分子蛋白質(zhì)硝酸鹽和銨鹽2.2氮元素在自然界中的存在形式2.3氮氣的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度溶解性_____氣體_____

密度與空氣接近___溶于水無色無味難氮氣占空氣體積的78%(1)氮分子內(nèi)兩個氮原子間以

結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要

的能量，所以氮氣的化學(xué)性質(zhì)很

，通常情況下

與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此無法被大多數(shù)生物體直接吸收。共價三鍵(N≡N)較多穩(wěn)定很難電子式結(jié)構(gòu)式氮氮三鍵穩(wěn)定很難①金屬鎂：

，（Li、Mg、Ca）②氫氣：

，氧化性還原性人工合成氨2.4氮氣的化學(xué)性質(zhì)可逆反應(yīng)N2+3Mg===Mg3N2點燃N2+3H2====2NH3催化劑高溫高壓N2+O2======2NO放電或高溫物質(zhì)顏色密度狀態(tài)氣味毒性水溶性NO氣體有毒（與血紅蛋白結(jié)合）___溶于水NO2氣體有毒

溶于水3.1一氧化氮和二氧化氮的物理性質(zhì)無色無味不紅棕色刺激性易與空氣相近大于空氣三、一氧化氮和二氧化氮三、一氧化氮和二氧化氮實驗裝置

實驗操作在一支50mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色

，

然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器現(xiàn)象___________結(jié)論無色無色氣體變紅棕色紅棕色變?yōu)闊o色NO難溶于水無明顯現(xiàn)象三、一氧化氮和二氧化氮實驗裝置

實驗操作打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象，然后再振蕩注射器現(xiàn)象_________________,振蕩后________________結(jié)論三、一氧化氮和二氧化氮實驗裝置

實驗操作打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象，然后再振蕩注射器現(xiàn)象_________________,振蕩后________________結(jié)論無色氣體變紅棕色紅棕色變?yōu)闊o色在一定條件下，NO和NO2可以相互轉(zhuǎn)化。NO化學(xué)性質(zhì)2NO+O2===2NO2（還原性為主）3NO2+H2O===2HNO3+NONO2化學(xué)性質(zhì)

NO2與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO的同時生成HNO3，NO2既作氧化劑又作還原劑。3.2一氧化氮與二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)如果將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可以采取什么措施？上述實驗對工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示？2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NO(1)原理解答氮的氧化物溶于水的計算問題首先明確原理，無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體，反應(yīng)的實質(zhì)是3NO2+H2O===2HNO3+NO，2NO+O2===2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不能是NO2。工業(yè)生產(chǎn)硝酸的啟示①NO與O2同時通入水中2NO+O2===2NO2①

3NO2+H2O===2HNO3+NO

②①×3+②×2總的化學(xué)方程式為4NO+3O2+2H2O===4HNO3工業(yè)生產(chǎn)硝酸的啟示②NO2和O2混合氣體溶于水的計算3NO2+H2O===2HNO3+NO

①2NO+O2===2NO2

②①×2+②

總的化學(xué)方程式為4NO2+O2+2H2O===4HNO3工業(yè)生成硝酸的啟示如果以氨氣和氧氣為初始原料，生成產(chǎn)物為硝酸，應(yīng)該最佳比例為：如果以氨氣和氧氣為初始原料，生成產(chǎn)物為硝酸銨，應(yīng)該最佳比例為：（守恒配平）（板演）工業(yè)生成硝酸的啟示------循環(huán)利用定量守恒(1)NO和NO2分別采用什么方法收集？(2)NO2轉(zhuǎn)化為NO的變化中，NO2只能作氧化劑嗎?

常溫下NO能與O2反應(yīng)，只能用排水法收集；NO2能與水反應(yīng)生成NO，故只能用排空氣法收集。NO2與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO的同時生成HNO3，NO2既作氧化劑又作還原劑。性質(zhì)NONO2物理性質(zhì)毒性與水反應(yīng)與氧氣反應(yīng)實驗室制備收集方法其他對環(huán)境影響無色、無味的有毒氣體，難溶于水紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體不反應(yīng)(難溶于水)3NO2+H2O====2HNO3+NO2NO+O2====2NO2不反應(yīng)銅與稀硝酸反應(yīng)銅與濃硝酸反應(yīng)常用排水法常用向上排空氣法2NO2N2O4導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨，破壞臭氧層有毒（跟血紅蛋白結(jié)合）有毒【總結(jié)】NO和NO2的性質(zhì)對比對3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應(yīng)的下列說法正確的是A.氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶2B.氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C.NO2是氧化劑，H2O是還原劑D.在反應(yīng)中若有6molNO2參與反應(yīng)時，有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移解析該反應(yīng)中NO2既是氧化劑又是還原劑，硝酸為氧化產(chǎn)物，NO為還原產(chǎn)物。硝酸與NO的物質(zhì)的量之比為2∶1，還原劑(NO2)與氧化劑(NO2)的物質(zhì)的量之比為2∶1。若有6molNO2參與反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子4mol?！痰獨馀c氮的固定一氧化氮和二氧化氮氮氣氮原子的結(jié)構(gòu)氮氣的性質(zhì)物理性質(zhì)無色無味不溶于水化學(xué)性質(zhì)氧化性：與鎂、氫氣反應(yīng)還原性：與氧氣反應(yīng)氮的固定自然固氮雷雨固氮根瘤菌固氮人工固氮合成氨仿生固氮一氧化氮、二氧化氮一氧化氮的性質(zhì)一氧化氮物理性質(zhì)無色、有毒、氣體，不溶于水一氧化氮化學(xué)性質(zhì)與氧氣反應(yīng)二氧化氮的性質(zhì)二氧化氮物理性質(zhì)紅棕色，有毒，刺激性氣味氣體二氧化氮化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)請依據(jù)本節(jié)課的內(nèi)容，解釋“雷雨豐莊稼”的原理，并用化學(xué)方程式解釋雷電發(fā)生時，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化為NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3和土壤作用生成硝酸鹽，NO3-可被植物吸收2NO+O2====2NO23NO2+H2O====2HNO3+NON2+O2====2NO放電HNO3+NH3====NH4NO3+O2+O2+H2O+NH3N2NONO2HNO3

NH4NO3農(nóng)業(yè)技術(shù)化肥產(chǎn)業(yè)【課堂練習(xí)】1.如圖所示的試管中裝有12mLNO，然后間歇緩慢地通入8mLO2。有關(guān)最終狀態(tài)的描述：①試管內(nèi)氣體呈紅棕色，②試管內(nèi)氣體呈無色，③試管內(nèi)液面不變，④試管內(nèi)液面上升，⑤試管內(nèi)氣體是O2，⑥試管內(nèi)氣體是NO。其中正確的是(

)CA．①③B．②④⑤C．②④⑥D(zhuǎn)．②③⑤【課堂練習(xí)】2.同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的兩種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2?，F(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是(

)DA．V1>V2>V3B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1D．V3>V1>V2【課堂練習(xí)】3.在容積為672mL的燒瓶