【课件】第二节氮气与氮氧化物2021-2022学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

1、氮气与氮氧化物氮气与氮氧化物科学的光芒科学的光芒拉瓦锡独具慧眼，发现氮气拉瓦锡独具慧眼，发现氮气 17741774，拉瓦锡拉瓦锡在发现氧的著名实验中，在发现氧的著名实验中，经过科学的分析后，经过科学的分析后，得出了反映事物本质的得出了反映事物本质的结论：空气是由两种气体组成，一种是能够结论：空气是由两种气体组成，一种是能够帮助燃烧和呼吸的气体。另一种是不能帮助帮助燃烧和呼吸的气体。另一种是不能帮助燃烧和呼吸的气体（这就是卢瑟福发现的燃烧和呼吸的气体（这就是卢瑟福发现的“浊气浊气”、舍勒发现的、舍勒发现的“浊空气浊空气”、普利斯、普利斯特里发现的特里发现的“吸饱了燃素的空气吸饱了燃素的空气”、卡

2、文迪、卡文迪许发现的许发现的“窒息的空气窒息的空气”），命名为氮，意），命名为氮，意思是思是“无益于生命无益于生命”，拉瓦锡拭净了蒙在这，拉瓦锡拭净了蒙在这一元素上的尘灰，人们终于科学地认识了空一元素上的尘灰，人们终于科学地认识了空气的基本组成。气的基本组成。一、氮气一、氮气1 1氮气的物理性质氮气的物理性质 氮气是无色、无味的气体，氮气是无色、无味的气体， 密度比空气稍小，密度比空气稍小， 熔、沸点低，熔、沸点低， 难溶于水。难溶于水。2氮分子的结构氮分子的结构 氮氮氮氮三键，键能大，大于其它的三键，键能大，大于其它的双原子分子双原子分子 结构稳定。结构稳定。3 3氮气的化学性质氮气的化学性

3、质【问题问题】这样结构特点，决定了氮分子有这样结构特点，决定了氮分子有什么样的化学性质？什么样的化学性质？通常不活泼。通常不活泼。说明：在一定条件下，氮气也能跟氢气、说明：在一定条件下，氮气也能跟氢气、氧气、金属等物质发生化学反应。氧气、金属等物质发生化学反应。（1 1）氮气跟氢气的反应）氮气跟氢气的反应 工业上利用这个反应原理来合成工业上利用这个反应原理来合成氨，反应条件是高温、高压、催化剂。氨，反应条件是高温、高压、催化剂。N2 + 3H2 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂（2）氮气跟氧气的反应）氮气跟氧气的反应方程式：方程式： N2+O2 2NO2NOO2 2NO 2 放电放电现

4、象：现象：开动抽气缓慢抽气后，干燥管开动抽气缓慢抽气后，干燥管C处仍是无色处仍是无色的。在容器的。在容器D中看到的颜色是红棕色。中看到的颜色是红棕色。二氧化氮溶于水的方程式为：二氧化氮溶于水的方程式为： 3NO2H2O = 2HNO 3NO小知识：雷雨发庄稼的道理？小知识：雷雨发庄稼的道理？ 空气中氮气和氧气在放电下生成一空气中氮气和氧气在放电下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧气反应生成硝氧化氮，一氧化氮再和氧气反应生成硝酸，硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶酸，硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收。性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收。（3 3）氮气跟某些金属的反应）氮气跟某些金属的反

5、应（3 3）氮气跟某些金属的反应）氮气跟某些金属的反应 镁在氮气中燃烧比在氧镁在氮气中燃烧比在氧气中燃烧剧烈程度差。气中燃烧剧烈程度差。方程式为方程式为： 3MgN2 Mg3N 2（微黄色微黄色 ）点燃点燃 Mg Mg3 3N N2 2 + 6H + 6H2 2O O 3Mg(OH)3Mg(OH)2 2+ 2NH+ 2NH3 3 氮气还可跟氮气还可跟LiLi、CaCa、SrSr、BaBa等金等金属反应。属反应。氮气氮气粮食粮食灯泡灯泡焊接焊接合成硝酸合成硝酸合成氨合成氨冷冻剂冷冻剂低温环境低温环境制氮肥制氮肥 工业制法：工业制法：实验室制法：实验室制法：加热亚硝酸铵的溶液：加热亚硝酸铵的溶液：

6、 NH4NO2 = N2+ 2H2O亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作用：用： NH4Cl + NaNO2 = NaCl + 2 H2O + N2 将氨通过红热的氧化铜：将氨通过红热的氧化铜： 2 NH3+ 3 CuO = 3 Cu + 3 H2O + N2氮的固定氮的固定自然过程自然过程人工过程人工过程雷雨雷雨豆科植物豆科植物 根瘤菌根瘤菌 合成氨合成氨6.6.氮的固定氮的固定N2 + 3H2 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂小结小结: :N-3N0N+2N+4N+5Mg3N2N2NONO2HNO3NH32NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3

7、+NON2+ 3H22 NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂N2+3Mg=Mg3N2点燃点燃N2+O2=2NO放电放电N N的化合价的化合价化学式化学式色态色态+1+1N N2 2O O无色有甜味气体，又称笑气无色有甜味气体，又称笑气 +2+2NONO无色气体无色气体+3+3N N2 2O O3 3 红棕色气体红棕色气体, , 低温时为深蓝色低温时为深蓝色挥发性液体或蓝色固体挥发性液体或蓝色固体 亚硝酐亚硝酐+4+4NONO2 2红棕色有刺激性气味有毒气体红棕色有刺激性气味有毒气体+4+4N N2 2O O4 4无色无色 氧化剂氧化剂+5+5N N2 2O O5 5无色晶体无色晶体 硝酐硝酐

8、1 1、氮的氧化物、氮的氧化物 伊格纳罗博士和他的两位工作伙伴伊格纳罗博士和他的两位工作伙伴( (芬奇戈芬奇戈特博士、穆拉博士）成功发现氧化氮（国特博士、穆拉博士）成功发现氧化氮（国内称一氧化氮）是一种可以传递信息的气内称一氧化氮）是一种可以传递信息的气体，它可以通过细胞薄膜体，它可以通过细胞薄膜(membrane)(membrane)，去，去调节另一细胞的功能；他们的发现，开创调节另一细胞的功能；他们的发现，开创生物系统生物系统(biological systems)(biological systems)信息传递信息传递的新理论。正是这一重大发现和对氧化氮的新理论。正是这一重大发现和对氧化

9、氮的研究使伊格纳罗博士获得的研究使伊格纳罗博士获得19981998年诺贝尔年诺贝尔生物医学奖。生物医学奖。 明星分子：明星分子：NO伊格纳罗伊格纳罗计算机模拟的NO分子的图像 硝化甘油硝化甘油 百年历史的古老炸药和心脏病内服药 患有动脉硬化的病人，因血患有动脉硬化的病人，因血块堵住了动脉的血管，血肌供块堵住了动脉的血管，血肌供氧量的减少，引起胸部的疼痛，氧量的减少，引起胸部的疼痛，有时甚至导致心肌梗塞。服用有时甚至导致心肌梗塞。服用硝化甘油，就是提供了硝化甘油，就是提供了NO，扩，扩大了心肌血管，增大了血流量。大了心肌血管，增大了血流量。2. NO与与NO2的重要性质的重要性质NONO2色态色

10、态毒性毒性与水反应与水反应与与O2反应反应与水、与水、O2其它反应其它反应 制法制法收集收集尾气处理尾气处理无色气体无色气体红棕色气体红棕色气体有毒有毒有毒有毒2NO2NO2 2 N N2 2O O4 43Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3( (稀稀)=)= 3Cu(NO 3Cu(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O Cu+4HNO Cu+4HNO3 3( (浓浓)=)= Cu(NO Cu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O排水法排水法 向上排气法向上排气法NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO + O2 = 2NO2

11、3 3、NONO、NONO2 2对环境的污染：对环境的污染：光化学烟雾光化学烟雾酸雨酸雨石油产品和煤燃烧的产物石油产品和煤燃烧的产物汽车尾气汽车尾气制硝酸的工厂制硝酸的工厂污染源污染源危害危害 大气圈中NOx的行为与作用在汽车的做功过程中在汽车的做功过程中 硝酸型酸雨的形成过程 空气中NOx的形成在电闪雷鸣中：在电闪雷鸣中：放电N2 + O2 = 2NO高温N2 + O2 = 2NO污染的空气遮盖着圣污染的空气遮盖着圣路易斯门的底部路易斯门的底部 引发光化学烟雾 光化学烟雾是由碳氢化合物和氮氧化物在阳光紫外线的作用下，发生光化学和热化学反应后，产生的以臭氧为主的氧化剂及颗粒物混合物。 对臭氧层

12、的破坏 近年来由于喷气式飞机和火箭、导弹日益增多，将大量废气（如：NO2、NO）排放到高空，臭氧遭到耗损。O + NO2NO + O2总反应：氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起催化作用O3 + NONO2 + O2O3 + O 2O2碱液的氧化吸收法2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 +H2ONO2 +NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O NOx 与NH3的氧化还原方法写出反应的化学方程式，并配平 减少减少NOx 对空气污染的基本方法对空气污染的基本方法思考：若将NO2气体通入NaOH溶液中， 其发生的反应可表示为： NO2 + NO + 2NaOH = 2N

13、aNO2 + H2O，有体积比为3:1的NO2和NO的混合气体40mL，将其倒置于NaOH溶液中，试管中剩余的气体体积为_。4、二氧化氮和溴蒸气的鉴别、二氧化氮和溴蒸气的鉴别 NO2和溴蒸气在性质上的相似之处：和溴蒸气在性质上的相似之处： 均有氧化性均有氧化性 溶于水后溶液呈酸性溶于水后溶液呈酸性 能与碱溶液反应能与碱溶液反应 鉴别两者不能用淀粉鉴别两者不能用淀粉KI试纸、碱溶试纸、碱溶液等。液等。NO2和溴蒸气在性质上的差异：和溴蒸气在性质上的差异：A通入水中，通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液溶于水发生反应后溶液 无色，而溴蒸气溶于水溶液呈橙色无色，而溴蒸气溶于水溶液呈橙色B通入通入Ag

14、NO3溶液，有淡黄色沉淀生成的溶液，有淡黄色沉淀生成的 为溴蒸气为溴蒸气 C通入通入CCl4有机溶剂中，有机溶剂中， 溶于溶于CCl4而且而且 CCl4溶液呈橙红色的为溶液呈橙红色的为Br2(气气) 例例1、将盛有、将盛有N2和和NO2混合气体的试管倒混合气体的试管倒立于水中，经过足够时间后，试管内气立于水中，经过足够时间后，试管内气体体积缩小为原体积的一半，则原混合体体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中气体中N2和和NO2的体积比是的体积比是_原理：原理：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 ，余气：，余气：NO或或O2规律规律 V(NO)/V(O2)=4:3时，恰好完全反应时

15、，恰好完全反应V(NO)/V(O2)4:3时，剩余气体为时，剩余气体为NOV(NO)/V(O2)4:1时，剩余气体为时，剩余气体为NOV(NO2)/V(O2)4:1时，剩余气体为时，剩余气体为O2例例5：将盛有：将盛有40mL NO2 和和 O2的混合气的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余还剩余5mL无色气体，则原混合气体中无色气体，则原混合气体中NO2、O2的体积比为的体积比为 A1 : 3 B1 : 1 C7 : 1 D7 : 3 例例5：在标准状况下，将：在标准状况下，将NO2、NO、O2混混合后充满容器，倒置于水中，完全溶解，合后充满容器，

16、倒置于水中，完全溶解，无气体剩余，若产物也不扩散，则所得溶无气体剩余，若产物也不扩散，则所得溶液物质的量浓度的数值范围是（液物质的量浓度的数值范围是（ ） A、0c1/22.4 B、1/39.2c1/22.4 C、1/39.2c1/28 D、1/28c1/22.4(5)“CO(5)“CO2 2+NO+Na+NO+Na2 2O O2 2”型型 原理原理 COCO2 2+NO+Na+NO+Na2 2O O2 2 = Na = Na2 2COCO3 3+NO+NO2 2例例6 6： VL NOVL NO、COCO2 2的混合气体通过足量的混合气体通过足量的的NaNa2 2O O2 2后气体的体积变为

17、后气体的体积变为V/2 LV/2 L，则，则COCO2 2和和NONO的体积比不可能是的体积比不可能是 A A、21 B21 B、3 2 3 2 C C、34 D34 D、5 45 4规律：规律：COCO2 2与与NONO的混合气体通过足量固体的混合气体通过足量固体NaNa2 2O O2 2（1 1）若）若V(COV(CO2 2) V(NO) V(NO)时，反应后气体时，反应后气体的总体积：的总体积：为原混合气体体积的一半为原混合气体体积的一半（2 2）若）若V(COV(CO2 2)V(NO)V(NO)，反应后：，反应后：缩小的体积就是原来缩小的体积就是原来COCO2 2的体积。的体积。（6）“NO+NO2+NaOH溶液溶液”型型 原理原理 NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O规律规律 当当V(NO2)V(NO)时，混合气能被时，混合气能被NaOH溶溶液完全吸收；当液完全吸收；当V(NO2)V(NO)时，混合气体中时，混合气体中NO过量，被过量，被NaOH吸收后，剩余气体为吸收后，剩余气体为NO。例例7：根据硝酸尾气处理的反应原