氮和氮的氧化物+高一下学期化学人教版必修第二册

第五章化工生产中的重要非金属元素

第二节氮及其化合物

第1课时氮气

氮的氧化物

【学习目标】1.了解氮元素的存在和结构，了解氮气的物理性质和化学性质2.通过自然界中的氮循环，了解氮循环的基本过程，认识化学对社会和工农业生产的重要作用3.了解一氧化氮和二氧化氮的物理性质和化学性质【新课导入】在国民经济和日常生活中,氮气有广泛的用途。首先,利用它“性格孤独”的特点,我们将它充灌在电灯泡里,可防止钨丝的氧化延长灯泡的使用寿命。常温下，N2的化学性质不活泼，还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。氮气为什么可以作保护气?有什么特点呢？【问题导学】运用氮原子的原子结构知识，解释氮气的化学性质为什么稳定？氮原子的位置：位于元素周期表的第二周期，VA族结构示意图：成键特征：+725【总结】氮分子内两个氮原子间以氮氮三键结合，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。键能比较NNOOClCl946KJ/mol247KJ/mol493KJ/mol【点拨精讲】一、氮气的化学性质在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使氮氮三键断裂，氮气能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。N2+O22NO高温或放电N2+3MgMg3N2点燃N2+3H22NH3高温、高压催化剂氮的存在形式自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气少部分存在于生物的蛋白质中、以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。

游离态

化合态游离态的氮氮的化合物氮的固定分类自然固氮高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)生物固氮(如豆科植物的根瘤菌

将氮气转化为氨)人工固氮合成氨(工业上合成氨)仿生固氮(某些金属有机化合物可

起到根瘤菌的作用)NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？【思考】二、氮的固定1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。哈伯(F.Haber，1868-1934)为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献。由于合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，为促进世界农业发展做出了重大贡献。人工固氮合成氨科学史话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。据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，这里经常在风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，下起雷雨，奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛?有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗?+O2+O2+H2O+NH3N2NONO2HNO3

NH4NO3

NO和NO2具有哪些性质？【思考】N的氧化物的种类—它们都有毒，是大气污染物。物质类别化合价氢化物单质氧化物酸盐-30+2+5+4N2NONH3+3+1碱NO2HNO2HNO3NO3-NO2-NH4+N2ON2O3N2O5N2O4NH3.H2O氮元素的价类二维图1、NONO是无色、无味的有毒气体，难溶于水，常温下能与氧气反应2NO+O22NO2

实验室如何收集？【思考】收集：排水法检验：无色气体变为红棕色(红棕色）三、氮的氧化物2、NO2NO2是红棕色、有剌激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，能与水发生反应。3NO2+H2O=2HNO3+NO（工业上利用这一原理生产硝酸）

2NO2

N2O4思考：标准状况下，22.4LNO2是1mol吗？【实验5-5】实验操作在一支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；打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器。现象____________________________，振荡后________________无明显现象无色气体变红棕色红棕色变为无色2NO+O2=

2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。（工业上利用这一原理生产硝酸）上述实验对工业生产硝酸有什么启示?

硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充一些空气，使生成的NO被氧化成NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO，经过多次氧化和吸收，NO可以完全转化为HNO3,减少环境污染氮氧化物与氧气和水反应，若有气体剩余，剩余的气体可能是什么？有什么规律？【思考】【思考与讨论】原理氮的氧化物溶于水的问题首先看清原理实质，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体溶于水，反应的实质是：

3NO2+H2O=

2HNO3+NO

2NO+O2=

2NO2故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。工业生产硝酸的启示3NO2+H2O=

2HNO3+NO

②2NO+O2=2NO2

①

若充入的气体是NO与O2，则3×①+2×②4NO+3O2+2H2O=4HNO3

叠加法3NO2+H2O=

2HNO3+NO

②2NO+O2=2NO2

①

若充入的气体是NO2与O2，则①+2×②4NO2+O2+2H2O=4HNO3

叠加法1.如何除去NO气体中混有的少量NO2气体杂质？2.NO2、NO均是污染性气体，如何尾气处理？①碱液吸收法2NO2＋2NaOH

NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH

2NaNO2＋H2O②催化转化法2NOx+2XCON2+2XCO2催化剂

∆将混合气体通入盛有水的洗气瓶，然后重新收集气体。【思考】(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。3、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。氮和氮的氧化物氮气氮的氧化物NO：无色，有毒气体，难溶于水

NO2：红棕色有毒气体，标况下为液体，

能与水反应

关系：可以相互转化物理性质：无色，无味的气味，难溶于水物质分类：非金属单质，能与活泼金属反应

化合价：氧化性、还原性（能与H2反应）【课堂小结】1.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NH3

B、NH3经催化剂氧化生成NOC、NO与O2反应生成NO2

D、由NH3制碳铵和硫铵A【当堂检测】2.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D3、

有一充有10mLNO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有6mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为()A．3