【Syx】氮?dú)馀c氮的固定課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

第五章

化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)

氮及其化合物

課時(shí)1氮?dú)夂偷趸镎n堂導(dǎo)入在自然界里，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，大自然中的氮?dú)夂脱鯕獍l(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮會(huì)繼續(xù)被氧氣氧化成二氧化氮，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，俗語有云“雷雨發(fā)莊稼”。課堂學(xué)習(xí)氮在自然界主要以游離態(tài)(N2)形式存在，另有化合態(tài)存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中和土壤、海洋的硝酸鹽和銨鹽中。氮的固定：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫氮的固定。自然固氮：大自然通過閃電釋放能量將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物(高能固氮)，或者通過豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨(生物固氮)；人工固氮：通過人工方法將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程叫人工固氮，如工業(yè)合成氨等。氮的固定課堂學(xué)習(xí)注意事項(xiàng)：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)的過程，一定屬于氧化還原反應(yīng)。氮的固定課堂學(xué)習(xí)自然界中氮的固定如下圖所示：氮的固定益處：人工固氮如合成氨，為農(nóng)作物的生長提供了必需的氮元素等。害處：工業(yè)廢氣、汽車尾氣中的氮氧化物會(huì)造成大氣污染等。課堂學(xué)習(xí)氮的單質(zhì)(N2)是一種無色無味的氣體，密度與空氣接近，難溶于水。氮?dú)馊埸c(diǎn)：-210℃沸點(diǎn)：-196℃密度：1.25g/L根據(jù)我們之前的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，你能從不同角度預(yù)測N2的性質(zhì)嗎？氮(N)位第二周期第VA族構(gòu)原子核外有兩個(gè)電子層，最外層有五個(gè)電子性既不容易得到電子，也不容易失去電子課堂學(xué)習(xí)根據(jù)氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)，你能推測出氮?dú)獾幕瘜W(xué)活性如何嗎？氮?dú)鈨蓚€(gè)氮原子間以共價(jià)鍵(氮氮三鍵)結(jié)合，斷開該化學(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)。但在放電、高溫等條件下，氮?dú)饪梢耘c鎂、氫氣、氧氣等物質(zhì)發(fā)生化合反應(yīng)。與金屬反應(yīng)：N2+3Mg=Mg3N2

(黃綠色粉末)與非金屬反應(yīng)：N2+3H2

?2NH3N2+O2

=2NO

N2+O2

=2NO根據(jù)反應(yīng)和價(jià)態(tài)可知，N2既可以表現(xiàn)氧化性，又可以表現(xiàn)還原性。課堂學(xué)習(xí)氮?dú)庹n堂學(xué)習(xí)氮?dú)饣ぴ现谱鞣柿献鞣栏瘎┳鞅Ｗo(hù)氣超導(dǎo)材料醫(yī)療用品N2的用途：N2的實(shí)驗(yàn)室制?。篘aNO2+NH4Cl=NaCl+N2↑+2H2O課堂鞏固正誤判斷1.氮原子只能形成共價(jià)鍵。4.工業(yè)上將NH3轉(zhuǎn)化氮肥屬于人工固氮。2.氮的固定中，氮元素一定被氧化。3.氮?dú)獬１挥米骱附咏饘俚谋Ｗo(hù)氣?！痢痢獭琳n堂學(xué)習(xí)氮氧化物根據(jù)氮原子的原子結(jié)構(gòu)和氮元素的化合價(jià)猜測，氮氧化物共有幾種？N2O：俗稱笑氣，具有麻醉作用。氧化物

N2ONON2O3NO2

N2O4N2O5

對應(yīng)氮的化合價(jià)＋1＋2+3＋4＋4+5N2O3：酸性氧化物，HNO2的酸酐。N2O5：酸性氧化物，HNO3的酸酐。NO：無色無味氣體，有毒，不溶于水。NO2：紅棕色氣體，有刺激性氣味，有毒，易溶于水。氮的氧化物一般對人體和環(huán)境都有害課堂學(xué)習(xí)氮氧化物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：無色氣體迅速變成紅棕色。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：NO在常溫下很容易與氧氣化合：實(shí)驗(yàn)操作：將收集有NO的集氣瓶打開，罩上一個(gè)大燒杯。實(shí)驗(yàn)原理：2NO+O2=2NO2課堂學(xué)習(xí)氮氧化物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：吸入水后體積不變；吸入空氣變?yōu)榧t棕色氣體；紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色，活塞向左移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：NO不溶于水；NO+O2=2NO2；NO2易溶于水并與水發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)原理：3NO2+H2O=2HNO3+NO課堂學(xué)習(xí)氮氧化物NO2能與H2O反應(yīng)生成HNO3，那么NO2是HNO3的酸酐嗎？3NO2+H2O=2HNO3+NO，除了HNO3還生成了NO，且元素發(fā)生變價(jià)，因此NO2不是HNO3的酸酐。除此之外，NO2還能與NaOH溶液反應(yīng)，化學(xué)方程式為：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O與Cl2、SO2類似，可以用NaOH溶液對NO2進(jìn)行尾氣處理。NO2能和堿反應(yīng)生成鹽和水，屬于酸性氧化物嗎？NO2和堿反應(yīng)生成兩種鹽，且同樣發(fā)生變價(jià)，因此不屬于酸性氧化物。NO不能和堿反應(yīng)，因此也不屬于酸性氧化物。如何利用NO和NO2生產(chǎn)HNO3，怎么操作可以增加產(chǎn)率？用水吸收，通入過量的空氣。課堂學(xué)習(xí)氮氧化物根據(jù)相關(guān)反應(yīng)原理，將充滿NO和NO2的試管倒扣在水中，各自需要通入O2多少能夠完全反應(yīng)為HNO3？左圖中紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o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。右圖無色氣體先變成紅棕色，后逐漸變?yōu)闊o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。實(shí)驗(yàn)原理：2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3對于連續(xù)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，可用化學(xué)方程式疊加的方法而得到復(fù)合反應(yīng)，解決問題更簡便。課堂學(xué)習(xí)氮氧化物NO2與水反應(yīng)任意量的NO23NO2+H2O=2HNO3+NO最終剩余NO，V(NO2):V(NO)=3:1NO2和O2混合氣體與水反應(yīng)V(NO2):V(O2)>4V(NO2):V(O2)=4V(NO2):V(O2)<44NO2+O2+2H2O=4HNO3NO2過量，但和水發(fā)生反應(yīng)，只剩余NO恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余O2過量，只剩余O2NO和O2混合氣體與水反應(yīng)V(NO):V(O2)>4/3V(NO):V(O2)=4/3V(NO):V(O2)<4/34NO+3O2+2H2O=4HNO3NO2過量，只剩余NO恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余O2過量，只剩余O2NO2與水反應(yīng)任意量的NO23NO2+H2O=2HNO3+NONO2和O2混合氣體與水反應(yīng)V(NO2):V(O2)>4V(NO2):V(O2)=4V(NO2):V(O2)<44NO2+O2+2H2O=4HNO3NO和O2混合氣體與水反應(yīng)V(NO):V(O2)>4/3V(NO):V(O2)=4/3V(NO):V(O2)<4/34NO+3O2+2H2O=4HNO3課堂學(xué)習(xí)氮氧化物通常情況下，NO2能進(jìn)行自身二聚，生成N2O4，故NO2中總混有N2O4：2NO2(紅棕色)?N2O4(無色)根據(jù)元素價(jià)態(tài)可以判斷，NO和NO2均既具有氧化性，又具有還原性，你能找出實(shí)際例子嗎？NO的還原性：2NO+O2

=2NO2NO的氧化性：6NO+4NH3

?2N2+6H2ONO2的還原性：4NO2+O2+2H2O=4HNO3NO2的氧化性：6NO2+8NH3

?

7N2+12H2ONO2+SO2=SO3+NO此外，NO2還可以使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)，NO則不行。課堂學(xué)習(xí)氮氧化物性質(zhì)NONO2物理性質(zhì)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毒性有毒（跟血紅蛋白結(jié)合）有毒與水反應(yīng)不反應(yīng)(難溶于水)3NO2+H2O=2HNO3+NO與氧氣反應(yīng)2NO+O2=2NO2-實(shí)驗(yàn)室制備?銅與稀硝酸反應(yīng)?銅與濃硝酸反應(yīng)收集方法常用排水法常用向上排空氣法對環(huán)境影響導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨，破壞臭氧層性質(zhì)NONO2物理性質(zhì)毒性與水反應(yīng)與氧氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制備收集方法對環(huán)境影響課堂鞏固正誤判斷1.收集NO只能用排水法。4.可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙鑒別NO2和溴蒸氣。2.收集NO2只能用向上排空氣法。3.NO2能和水反應(yīng)生成HNO3，故屬于酸性氧化物?！獭獭痢琳n堂鞏固下列有關(guān)NO2的說法正確的是

()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，溶液顯紅棕色某無色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種?，F(xiàn)將此混合氣體通過品紅溶液，品紅溶液褪色；然后向剩余氣體中通入空氣，很快變?yōu)榧t棕色。則下列對原混合氣體成分的判斷中正確的是

()

A．肯定含有SO2和NOB．肯定沒有Cl2、O2和NO

C．可能含有Cl2和O2