5.2氮及其化合物 第一课时 课件 2023-2024学年高一下学期人教版化学

第五章化学生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物（第一课时--氮气与氮的固定、氮的氧化物）人教版·高中化学·必修2一、氮元素氮元素位于元素周期表中第二周期第_____族，原子结构示意图为

，最外层有_____个电子，在化学反应中能获得3个电子而表现出-3价。ⅤA5+725常见化合价：-3、0、+1、+2、+3、+4、+5；自然界中的氮元素氮元素动植物蛋白质土壤海洋中硝酸盐和铵盐空气中的氮气二、氮气电子式结构式N2化学式N

N

NN1、氮分子的结构

氮气：双原子分子

无色无味无毒气体、熔点为-210℃、沸点为-196℃、密度为1.25g.L-1（比空气略小，占空气体积78%），难溶于水（1体积水溶解0.02体积N2）2、氮分子的物理性质思考与交流：为什么氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，画出氮气的电子式并分析？NNNN由于氮分子内两个氮原子间以共价三键（）结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。但在获得了足够能量情况下，氮气还是能发生反应的。因此氮气发生反应的条件往往是____或____高温

放电请你结合分子结构及元素化合价推测其化学性质-30+2+4+5N2+1+33、N2的化学性质。三、氮的固定2、类型①自然固氮:大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物,或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨。②人工固氮:人类通过控制条件,将氮气氧化或还原为氮的化合物。最重要的人工固氮途径是工业合成氨。1、氮的固定----将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。N2+O2====2NO放电或高温（工业合成氨）N2+3H22NH3

高温、高压

催化剂2、认识氮在自然界的循环工业合成氨为农作物为农作物的生长提供了必须的氮元素，为其他化工产品（如炸药、农药、染料等）的生产提供了重要原料。5.下列反应起了氮的固定作用的是（

）A、N2、H2在一定条件下反应生成NH3B、NH3经催化剂氧化生成NOC、NO与O2反应生成NO2D、由NH3制碳铵和硫铵A课后练习解析：将空气中游离态的氮转变为氮的化合物的方法，统称氮的固定。三、一氧化氮和二氧化氮N的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物。N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5六种，其化合价分别是+1，+2，+3，+4，+4，+5。1、NO①物理性质：无色、无味、有毒气体（和CO相同），难溶于水②化学性质：易被O2氧化为NO2，2NO+O2=2NO2③与NH3反应：6NO+4NH36H2O+5N2

表现氧化性催化剂====

加热④和O2、H2O：4NO+3O2+2H2O=4HNO32、NO2①物理性质：红棕色、有刺激性气味的气体,易液化，易溶于水②化学性质：（1）难被氧化，易与水反应生成HNO3和NO3NO2+H2O==2HNO3+NO（2）NO2的尾气用NaOH溶液吸收

2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O（4）NO2具有较强的氧化性，可使湿润的KI淀粉试纸变蓝还可将SO2氧化：NO2+SO2=SO3+NO（3）常温下易转化为N2O4

2NO2N2O43、氮的氧化物---NO与NO2的性质比较2NO+O2=2NO24NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3无色，无味有毒（机理同CO）有毒红棕色，刺激性气味1.NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情，病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是(

)A．NO是一种红棕色气体B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量的氧元素的NO和CO的质量相等D．NO难溶于水，可以用排水法收集D课后练习解析：NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO易与氧气直接化合生成NO2。答案：D4、NO和NO2的尾气处理（1）NO与酸碱都不反应，进行尾气处理时一般用充袋法，或通入氧气的同时用碱溶液吸收。（2）NO2与碱溶液直接反应，可用碱溶液吸收。2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O【实验5-5】如图5-10所示，在一支50mL的注射器里充入20mLNO,然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象，打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，振荡注射器，再观察现象。思考与讨论：实验5-5中发生了哪些化学反应？如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？实验现象：加入水后，注射器内水和NO的体积几乎没有变化，吸入空气后，气体的体积减少。反应方程式：2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO5、氮的氧化物溶于水的计算①有关化学反应方程式3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②所以①X

2

+②得4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3③②X3

+①X2得4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④也就是按此比例的气体可以和水完全反应生成硝酸。4.一定温度和压强下，将装有N2和NO2混合气体的试管

倒立在水中，经足够时间后，试管内气体体积缩小为

原体积的3/5，则混合气体中N2和NO2的体积比为()A．2∶3B．3∶2C．3∶5D．5∶3课后练习A解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以设N2为a体积，NO2为b体积，则总体积为a+b。反应后为a+（1/3）b，因为试管内气体的体积缩小为原体积的3/5所以[a+（1/3）b]/（a+b）=3/5，a：b=2：3②值得注意的是：4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成。即③④两情况中的总反应式都与N2O5+H2O=2HNO3等效。这不仅是记忆③④二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路，即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：N∶O＜2∶5O2剩余N∶O＝2∶5完全反应N∶O＞2∶5NO剩余③如果不是恰好反应，则剩余气体只可能是氧气或NO，不可能剩余NO2(为什么？)(1)光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。6、氮氧化物对环境的污染(3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。知识梳理：1、氮气的化学性质2、氮的氧化物-----NO和NO2有关化学反应方程式3NO2+H2O===2HNO3+NO①2NO+O2===2NO2②4NO2+O2+2H2O＝4HNO34NO+3O2+2H2O===4HNO32．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为2xCO＋2NOx2xCO2＋N2催化剂======

加热课后练习3.汽油中氮元素及其微量，为什么汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物，而污染大气，造成产生氮的氧化物的主要原因是（

）A．燃烧含氮化合物燃料引起的B．燃烧含铅汽油引起的C．是由于燃烧不充分引起的D．是在气缸中N2被氧化生成的D课后练习解析：汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大

气.产生氮的氧化物的主要原因是在汽缸中N2被氧化生成的。一、工业合成氨同学们阅读12页科学史话，讲一讲哈伯工业合成氨的发展对人类历史的影响。思考与交流：弗里茨·哈伯合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。电子式：结构式：1、氨分子的电子式和结构式：氨分子的空间结构：分子形状：三角锥形键

角：107°18′分子极性：极性分子2、物理性质氨很容易液化，液化时放热。液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低。因此，液氨可用作制冷剂液氨【启发并实验】

氨极易溶解于水，用什么实验可以证明这一性质呢？3、【实验5-6】

如图5-11所示，在干燥的圆底烧瓶里充满NH3，用带有玻璃管和胶头滴管（预先吸入水）的橡胶塞塞紧瓶口，倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯中（预先在水里滴入少量酚酞溶液），打开弹簧夹，挤压胶头滴管，使水进入烧瓶，观察并描述现象，分析出现这些现象的可能原因。

打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。

打开止水夹,用热毛巾将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，排走导管中的空气并溶于水，使烧瓶内气压减少，产生喷泉。【喷泉实验】如何引发喷泉？（2）溶液为什么变为红色？

（3）实验成败的关键是什么？

（1）氨为什么会形成喷泉（该实验的原理）？

想想看：a.烧瓶干燥；b.装置的气密性好；c.收集的气体纯度尽可能高。氨气溶于水溶液显碱性。

氨极易溶于水，使烧瓶内外形成较大的压差；NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-4、氨跟酸的反应NH3+HCl=NH4Cl2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

演

示

实

验氨与氯化氢反应NH3+HNO3=NH4NO3（有白烟生成）。

可用来检验氨气或氯化氢是否泄漏。为什么没有白烟？因为硫酸是非挥发性酸5、氨与氧气的反应：

（氨的催化氧化）氨中N为-3价，具有还原性。4NH3＋5O2====4NO＋6H2O催化剂2NH3+3Cl2==N2+6HCl（少量NH3）8NH3+3Cl2==N2+6NH4Cl(过量NH3)（氨气和氯气不能共存）

加热2NH3+3CuO==N2+3Cu+3H2O新课讲解NH3硝酸铵盐纯碱有机合成工业原料用稀氨水治疗蚊虫叮咬消除二氧化氮的污染吸收硫酸生产中的二氧化硫致冷剂2NH3+H2O+SO2===(NH4)2SO3NH3+H2O+SO2===NH4HSO36、氨的用途和保存：7、氨气的实验室制法【思考与讨论】

图5-13为实验室制取氨的简易装置示意图。请仔细观察实验装置，思考如何试管中已收集满氨，如何吸收处理实验中多余的氨。②药品：氯化铵晶体、熟石灰固体③装置：固+固，加热型(与O2的发生装置相同)④干燥:用碱石灰（CaO与NaOH固体混合物）⑤收集：向下排空气法，并在试管口塞上棉花，防止NH3和空气对流，保证NH3的纯度。思考：干燥时，能否用浓硫酸、无水CaCl2或者P2O5来代替碱石灰？①原理：2NH4Cl+Ca(OH)2====CaCl2+2NH3↑+2H2O氨气显碱性，不能用呈酸性的浓硫酸和五氧化二磷进行干燥；氨气能与氯化钙发生反应生成络合物（CaCl2·8NH3

），因此也不能使用无水氯化钙来干燥氨气。

实验室中还可以用哪些方法制氨气?⑥验满：（1）用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）

（2）蘸有浓盐酸(浓硝酸)的玻璃棒接近试管口（产生白烟）。①加热浓氨水法原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O加热浓氨水法②浓氨水加碱石灰法（气体的溶解性规律?）碱石灰吸水、溶解时放热,增大OH-浓度平衡逆移.NH4+＋OH－

NH3↑＋H2O。

实验室中能否用如图装置制氧气?能，可以用H2O2加MnO2的方法制取氧气浓氨水加碱石灰法⑦尾气吸收：氨气不能直接排放到空气中，可以用将多余的氨气通入水中进行吸收(要注意放倒吸)氨的工业制备：工业：N2+3H2高温、高压催化剂2NH3合成氨⑧易溶于水的要用防倒吸装置〖注意〗

①制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替，NH4NO3加热时爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。

②消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易潮解结块，不利于生成的氨气逸出，而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。

③NH3极易溶于水，制取和收集的容器必须干燥。三、氨水（1）氨气溶于水时

（氨气的水溶液叫氨水），大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3·H2O（一水合氨）。NH3·H2O是弱碱，为弱电解质，可以部分电离。NH3·H2O能使酚酞溶液变红或者使紫色的石蕊试纸变蓝

。氨水：

氨的水溶液（俗称氨水）显弱碱性，能使酚酞溶液变红或使红色石蕊试纸变蓝。氨水具有弱碱性，具有碱的通性氨气是高中阶段唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，用此来检验氨气的存在（2）氨水的化学性质：问题：氨水中含有哪几种微粒？一水合氨很不稳定，受热易分解。

很重要！分子：NH3、H2O、NH3·H2O离子：NH4+、OH-、H+NH3·H2ONH3↑+H2O①弱碱性：NH3.H2ONH4++OH-氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水。通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里。纯净物、氢化物、不是电解质NH3不导电，不具有碱性常温常压下不存在混合物、氨的水溶液、溶质为氨NH3.H2O、NH3、H2O、NH4+、OH-、H+能导电，具有碱性常温常压下可存在纯净物、一元弱碱、电解质NH3.H2O极易分解，具有碱性常温常压下不存在四、铵盐1、铵盐是NH4+和酸根离子组成的化合物。物理性质：绝大多数铵盐都是白色晶体，易溶于水。2、常见铵盐：

硫酸铵【（NH4）2SO4，俗称硫铵，又称肥粉】；氯化铵【NH4Cl，俗称氯铵】；硝酸铵【NH4NO3，俗称硝铵、炸药】；碳酸氢铵【NH4HCO3，俗称碳铵】铵盐属于铵态氮肥。常用氮肥有铵态氮肥和尿素【CO（NH2）2】。氯化铵NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O↑△(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O↑△注意：并不是所有铵盐分解都产生氨气3、铵盐的性质:①

受热易分解NH4ClNH3↑+HCl↑△思考NH4Cl中有少量的NaCl,如何提纯?NH4Cl加热分解，收集气体然后又生成NH4Cl。NH4NO3在400℃以上分解生成N2、NO2和H2O分解放出大量的热②铵盐与碱的反应：

应用：用来制取氨气；NH4+的检验2NH4Cl+Ca(OH)2===CaCl2+2NH3↑+2H2O△实质：NH4++OH-NH3↑+H2O4、【实验5-7】

向盛有向盛有少量氯NH4Cl2溶液、（NH4）2SO4溶液,NH4NO3溶液的三支试管中,分别加入氢氧化钠溶液并加热（注意通风），用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象，分析现象产生的原因，写出反应的离子方程式。实验现象：三支试管中均产生气泡，湿润的紫色石蕊试纸变蓝。反应的方程式：利用铵盐的这个性质常用来制取氨气和检验铵根离子的存在。NH4

++OH－NH3↑+H2O△NH4Cl+NaOH====NaCl+NH3↑+H2O加热（NH4)2SO4+2NaOH====Na2SO4+2NH3↑+2H2O加热NH4NO3+NaOH====NaNO3+NH3↑+H2