【課件】氮及其化合物-氮?dú)馀c氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 高一化學(xué)同步備課系列（人教版2019必修第二冊(cè)）

第二節(jié)

氮及其化合物第1課時(shí)：氮?dú)馀c氮的固定

一氧化氮和二氧化氮第五章

化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素氮?dú)馀c氮的固定01一氧化氮和二氧化氮02學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.通過(guò)閱讀思考、討論交流，了解氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)，熟悉自然界中氮的固定方式和人工固氮的常用方法，了解氮的固定的重要意義，體會(huì)性質(zhì)決定用途的核心理念。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、原理分析，從氮的氧化物的類(lèi)別及氮的化合價(jià)的角度了解一氧化氮和二氧化氮的主要性質(zhì)、用途及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例，熟知氮的氧化物溶于水的反應(yīng)特點(diǎn)，感受化學(xué)變化的奇妙。神奇的大自然“雷雨發(fā)莊稼”

在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中，部分氮元素存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。在雷電的環(huán)境下，大自然中的一氧化氮或微生物生命活動(dòng)放出二氧化氮。產(chǎn)生的二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，硝酸可以供制氮肥。因此，俗語(yǔ)有云“雷雨發(fā)莊稼”。氮?dú)馀c氮的固定氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定學(xué)生活動(dòng)1：閱讀教材P11頁(yè)第一自然段，結(jié)合視頻素材，回答氮元素在自然界的存在方式是什么？①在自然界里，氮元素主要存在于空氣中，部分氮元素存在于動(dòng)植物體內(nèi)，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定②氮元素在自然界中有兩種存在形態(tài)：游離態(tài)：主要以氮分子的形式存在于空氣中。(78%)氮?dú)庋鯕?21%)空氣的成分(按體積)化合態(tài)：部分存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中；部分存在于土壤、海洋里的的硝酸鹽和銨鹽中。其他1%氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定學(xué)生活動(dòng)2：閱讀教材P11頁(yè)第二自然段內(nèi)容，思考什么是氮的固定？氮的固定有哪些方法？①定義：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過(guò)程叫氮的固定。②分類(lèi)人工固氮：通過(guò)人工方法將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過(guò)程叫人工固氮，如工業(yè)合成氨等。自然固氮：大自然通過(guò)閃電釋放能量將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物（高能固氮），或者通過(guò)豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨（生物固氮）。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定【溫馨提示】氮的固定必須為將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)含氮物質(zhì)的過(guò)程，為氧化還原反應(yīng)。自然中的氮循環(huán)如下圖所示：益處：人工固氮如合成氨，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供了必需的氮元素等害處：工業(yè)廢氣、汽車(chē)尾氣中的氮氧化物會(huì)造成大氣污染等對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【典例1】下列關(guān)于氮元素說(shuō)法中，不正確的是（

）

A．工業(yè)上氫氣和氮?dú)夂铣砂睂儆谌斯す痰?/p>

B．閃電時(shí)，大氣中氮的氧化物的生成屬于氮的固定

C．氮元素在自然界有游離態(tài)和化合態(tài)

D．非金屬單質(zhì)氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑D【解析】氮的固定是指游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過(guò)程，工業(yè)上氫氣和氮?dú)夂铣砂睂儆谌斯す痰?，故A正確；閃電時(shí)，大氣中氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的氧化物屬于氮的固定，故B正確；氮元素在自然界有游離態(tài)(氮?dú)?和化合態(tài)(銨態(tài)氮和硝態(tài)氮等)，故C正確；非金屬單質(zhì)氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中能作氧化劑，也能作還原劑，如氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)中，氮?dú)庾鬟€原劑，故D錯(cuò)誤。對(duì)應(yīng)訓(xùn)練D【典例2】氮是動(dòng)植物生長(zhǎng)不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環(huán)過(guò)程，下列說(shuō)法不正確的是()

A．過(guò)程①“雷電作用”中發(fā)生的反應(yīng)是N2＋O2

2NO

B．過(guò)程③“固氮作用”中，氮?dú)獗贿€原

C．⑤中涉及的反應(yīng)可能有2NO＋O2==2NO

D．⑥中涉及的反應(yīng)可能有2NO＋12H＋==N2↑＋6H2O對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【解析】過(guò)程①“雷電作用”中氮?dú)馀c氧氣化合生成NO，即發(fā)生的反應(yīng)是N2＋O2

2NO，A正確；過(guò)程③“固氮作用”中氮元素化合價(jià)降低，氮?dú)獗贿€原，B正確；⑤中NO被氧化為NO，涉及的反應(yīng)可能有2NO＋O2===2NO，C正確；⑥中氮元素化合價(jià)降低，NO被還原，涉及的反應(yīng)不可能為2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O，因?yàn)榇朔磻?yīng)中只有元素化合價(jià)降低，沒(méi)有元素化合價(jià)升高，且電荷不守恒，故D錯(cuò)誤。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)二、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)生活動(dòng)1：根據(jù)氮元素在周期表中的位置，推測(cè)氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)及性質(zhì)有何特點(diǎn)？①氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族，氮原子最外層有5個(gè)電子，既不容易得到3個(gè)電子，也不容易失去5個(gè)電子。②氮分子電子式：

結(jié)構(gòu)式：

球棍模型：

【溫馨提示】?jī)蓚€(gè)氮原子間以共價(jià)三鍵結(jié)合，斷開(kāi)該化學(xué)鍵需要較多的能量，所以氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，通常難以與其它物質(zhì)反應(yīng)。N?????電子式原子結(jié)構(gòu)氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)生活動(dòng)2：閱讀教材P11-12頁(yè)內(nèi)容，結(jié)合教材P12頁(yè)“科學(xué)史話”欄目，思考氮?dú)饩哂心男┲匾男再|(zhì)？①物理性質(zhì)：氮?dú)忸伾珷顟B(tài)氣味密度熔點(diǎn)沸點(diǎn)溶解性氣體密度與空氣接近-210℃-196℃無(wú)色無(wú)味難溶于水收集氮?dú)鈺r(shí)用排水法不用排空法氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)②化學(xué)性質(zhì)：a.通常情況下，氮?dú)廨^穩(wěn)定，與其他物質(zhì)不反應(yīng)。b.在放電或高溫下，能與氧氣反應(yīng)生成NO：N2＋O22NO，N2體現(xiàn)還原性。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)②化學(xué)性質(zhì)：c.在一定條件下雨活潑金屬反應(yīng)：3Mg+N2Mg3N2,N2體現(xiàn)氧化性。d.在高溫、高壓條件下，能與氫氣化合（工業(yè)上合成氨）：N2+3H22NH3，N2體現(xiàn)氧化性。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)③用途：焊接金屬、燈泡作保護(hù)氣醫(yī)療液氮冷凍麻醉劑液氮超導(dǎo)材料化工原料硝酸食品包裝中防腐對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【典例1】下列敘述錯(cuò)誤的是（

）

A．氮元素位于元素周期表的第二周期，第VA族

B．氮元素主要以氮分子的形式存在自然界中

C．氮元素最外層有5個(gè)電子

D．氮分子中的兩個(gè)氮原子通過(guò)離子鍵結(jié)合D【解析】氮原子核外K、L層依次排有2、5個(gè)電子，氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族，A、C項(xiàng)正確；在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中，部分氮元素存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中，B項(xiàng)正確；氮分子中兩個(gè)氮原子間以共價(jià)三鍵(N≡N)結(jié)合，D項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【典例2】下列關(guān)于N2的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（

）

A．豆科植物的根瘤菌將N2轉(zhuǎn)換為氮的化合物不屬于氮的固定

B．N2+O2=2NO，該反應(yīng)是汽車(chē)尾氣造成污染的主要原因之一

C．N2在空氣中約占空氣總體積的78%

D．在反應(yīng)：3Mg+N2=Mg3N2中N2作氧化劑A【解析】A．豆科植物的根瘤菌將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮，N是游離態(tài)氮元素變化為化合態(tài)，A錯(cuò)誤；B．汽車(chē)中的火花塞在打火過(guò)程中能引發(fā)氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)生成NO，產(chǎn)生的NO會(huì)導(dǎo)致空氣污染，B正確；C．氧氣約占空氣體積的21%，氮?dú)饧s占空氣體積的78%，C正確；D．在反應(yīng)：3Mg+N2=Mg3N2中，氮由0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，氮?dú)馐茄趸瘎?，D正確；故選A。一氧化氮和二氧化氮一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)學(xué)生活動(dòng)1：結(jié)合氮原子的結(jié)構(gòu)及氮元素化合價(jià)特點(diǎn)，思考氮元素形成氧化物的類(lèi)型有哪些？氧化物

NON2O3

N2O5

對(duì)應(yīng)氮的化合價(jià)＋1＋2

＋4＋4N2ONO2N2O4＋3＋5N2O俗稱(chēng)笑氣，具有麻醉作用酸性氧化物HNO2HNO3一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)學(xué)生活動(dòng)2：討論交流：閱讀教材P13頁(yè)內(nèi)容，完成教材P13頁(yè)【實(shí)驗(yàn)5-5】（觀看實(shí)驗(yàn)視頻），思考一氧化氮和二氧化氮具有哪些重要的性質(zhì)？一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)【實(shí)驗(yàn)5-5】一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)①【實(shí)驗(yàn)5-5】實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)操作在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器，觀察現(xiàn)象。打開(kāi)彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象，然后振蕩注射器，再觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象振蕩前：振蕩后：無(wú)明顯現(xiàn)象無(wú)色氣體變紅棕色紅棕色變?yōu)闊o(wú)色②NO為無(wú)色無(wú)味的有毒氣體，難溶于水，常溫下，NO不穩(wěn)定，具有還原性，易被氧化：2NO＋O2===2NO2。故只能用排水法收集。NONO2一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)③NO2為紅棕色、有刺激性氣味的氣體，有毒，溶于水時(shí)與水發(fā)生歧化反應(yīng)：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。只能用向上排空氣法收集。④NO2能與NaOH溶液反應(yīng)，化學(xué)方程式為2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。⑤NO和NO2都不是酸性氧化物，NO與堿、酸都不能反應(yīng)生成鹽和水，屬于不成鹽氧化物；NO2與堿溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成兩種鹽，也不屬于酸性氧化物。對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【典例1】最新的病毒學(xué)研究證實(shí)，一氧化氮對(duì)SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是()

A．一氧化氮是一種紅棕色氣體

B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合

C．一氧化氮可由氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l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C【解析】NO是一種無(wú)色難溶于水的氣體，可以用排水法收集；常溫常壓下，NO容易與氧氣直接化合生成NO2。對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【典例2】下列有關(guān)NO2的說(shuō)法中正確的是()

A．NO2能與水反應(yīng)生成硝酸，在反應(yīng)中NO2只是還原劑

B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過(guò)水，將NO2溶解

C．NO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得無(wú)色溶液

的是NO2，得橙色溶液的為溴蒸氣

D．在NO2與水的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1∶2D【解析】除去O2中混有的NO2，將混合氣體通過(guò)水，NO2溶解的同時(shí)又生成新的雜質(zhì)NO，且NO又能與O2反應(yīng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；NO2、溴蒸氣分別與NaOH溶液反應(yīng)均得無(wú)色溶液，所以NaOH溶液無(wú)法鑒別NO2與溴蒸氣，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算學(xué)生活動(dòng)1：探究：聯(lián)系NO2、NO的性質(zhì)，若將充滿NO2、NO的試管分別倒置于水槽中（如下圖），并通過(guò)導(dǎo)管通入少量的氧氣有何現(xiàn)象？并分析其原理。①圖1中紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o(wú)色，試

管內(nèi)液面上升，持續(xù)通入適量O2，試管內(nèi)可充滿水。當(dāng)V(NO2)∶V(O2)＝4∶1時(shí)，NO2完全轉(zhuǎn)化成HNO3。②圖2無(wú)色氣體先變成紅棕色，后逐漸變?yōu)闊o(wú)色，試管內(nèi)液面上升，持續(xù)通入適量O2，試管內(nèi)可充滿水。當(dāng)V(NO)∶V(O2)＝4∶3時(shí)，NO完全轉(zhuǎn)化成HNO3。一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算學(xué)生活動(dòng)2：拓展探究：結(jié)合教材P13頁(yè)“思考與討論”，思考氮的氧化物溶于水的原理是什么？對(duì)工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示？①氮的氧化物溶于水的相關(guān)原理：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

①2NO＋O2===2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算②NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①：剩余氣體為NO。③NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③，且存在下列幾種情況：x＝V(NO2)/V(O2)0<x<4/1x＝4/1x>4/1反應(yīng)情況④NO、O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④，也存在下列幾種情況：x＝V(NO)/V(O2)0<x<4/3x＝4/3x>4/3反應(yīng)情況O2過(guò)量，剩余氣體為O2恰好完全反應(yīng)，無(wú)氣體剩余NO2過(guò)量又發(fā)生反應(yīng)①，只剩余NOO2過(guò)量，剩余O2恰好完全反應(yīng)，無(wú)氣體剩余NO過(guò)量，剩余NO一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算⑤工業(yè)制取硝酸工廠的尾氣中含有NO、NO2，從減少污染物的排放及原料的充分利用角度考慮，可向尾氣中通入過(guò)量的空氣，再用足量的水吸收，即可將NO、NO2完全轉(zhuǎn)化為HNO3。【溫馨提示】①NO易與O2反應(yīng)、不溶于水、不與水反應(yīng)，因此收集NO用排水法，用排空氣法。NO2易與水反應(yīng)，但很難被O2氧化，因此收集NO2用向上排

空氣法，不可用排水法。

②NO2和N2O4是兩種不同的氧化物，通常情況下，NO2能進(jìn)行自身二聚：

2NO2(紅棕色)

N2O4(無(wú)色)，故NO2中總混有N2O4。一氧化氮和二氧化氮【歸納總結(jié)】一氧化氮和二氧化氮的比較性質(zhì)NONO2物理性質(zhì)毒性與水反應(yīng)與氧氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制備收集方法對(duì)環(huán)境影響無(wú)色、無(wú)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）有毒對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【典例1】一定條件下，將等體積的NO和O2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積為原總體積的()

A.1/4

B.3/4

C.1/8

D.3/8C【解析】NO、O2、H2O之間的反應(yīng)，先判斷是否過(guò)量，若過(guò)量，找出剩余的氣體，計(jì)算其體積是多少，最后算出剩余氣體的體積占原總體積的分?jǐn)?shù)。由方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3計(jì)算，NO和O2等體積混合，剩余O2體積1/4，是原混合氣體的1/8。對(duì)應(yīng)訓(xùn)練【典例2】如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴?/p>

水槽中時(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣

后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，對(duì)原試管中盛裝氣體的說(shuō)法正確的是()

①可能是N2與NO2的混合氣體②可能是NO2氣體

③可能是NO與NO2的混合氣體④只可能是NO2一種氣體

A．①②

B．②③

C．③④

D．①④B【解析】是紅棕色氣體，那么一定有二氧化氮的存在，與水反應(yīng)后生成一氧化氮，所以沒(méi)有充滿試管，繼續(xù)通入氧氣，最終充滿試管，則①肯定錯(cuò)誤；如果有少量的氧氣，大量的二氧化氮時(shí)②可以成立；③中通入足量的氧氣，NO也可以全部被吸收。1．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f(shuō)法中，正確的是()A．通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)比較穩(wěn)定B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．1molN2與3molH2完全反應(yīng)生成2molNH3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑A【解析】氮?dú)夥肿又泻械I，性質(zhì)比較穩(wěn)定，A項(xiàng)正確；N2不能在O2中燃燒，N2與O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO，B項(xiàng)錯(cuò)誤；N2與H2的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1molN2與3molH2不可能完全反應(yīng)生成2molNH3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氮?dú)庵械氐幕蟽r(jià)為0價(jià)，在化學(xué)反應(yīng)中既可以升高也可以降低，既可作氧化劑，也可作還原劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．下列有關(guān)NO2的說(shuō)法正確的是()A．NO2可由N2與O2反應(yīng)直接制備B．NO2有毒，但因其易溶于水且與水反應(yīng)，因此不屬于大氣污染物C．NO2既有氧化性也有還原性D．NO2為紅棕色氣體，因此將NO2通入水中，溶液顯紅棕色C【解析】N2與O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO，不能直接生成NO2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；NO2屬于大氣污染物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，說(shuō)明NO2既有氧化性也有還原性，C項(xiàng)正確；NO2通入水中，生成NO和HNO3，溶液呈無(wú)色，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.某無(wú)色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種?，F(xiàn)將此混合氣體通過(guò)品紅溶液，品紅溶液褪色；然后向剩余氣體中通入空氣，很快