氮及其化合物+高一下学期化学人教版必修第二册

第五章第二节氮及其化合物第一节氮气及氮的氧化物学习目标学习目标1.了解氮元素的存在；2.了解氮的固定及其类型，认识其在生产中的意义；3.掌握氮气的性质，认识合成氨在氮的循环及其农业生产中的意义。4.掌握氮的氧化物的性质，感受化学的奇妙。情境引入

据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，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?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。教学过程一、氮气与氮的固定1.氮元素的位置、结构与存在

氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。

N常见的化合价有-3、0、+2、+3、+4、+5教学过程一、氮气与氮的固定2.氮的存在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在自然界中，氮既有游离态又有化合态。教学过程（1）氮气的物理性质通常情况下，氮气是__无色_、__无味_的气体，密度比空气的_稍小_，_难溶_于水。3.氮气的性质教学过程[注意]

氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。（2）氮气的化学性质写出氮气和下列物质反应的化学方程式。①金属镁：_________________________________，氮气表现________性；②氢气：___________________________________，氮气表现________性；③氧气：___________________________________，氮气表现________性。氧化氧化还原教学过程（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成氨。（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就是工业合成氨。4.氮的固定[注意]

氮的固定是化学变化，实质是游离态的N2转化为化合态的化合物。教学过程4.氮的固定益处：人工固氮如合成氨，为农作物的生长提供了必需的氮元素等害处：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等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，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进步与发展的巨大贡献.

人工固氮工业合成氨不仅为农作物的生长提供了必需的氮元素，而且为化工产品（如炸药、农药、燃料等）的生产提供了重要的原料。教学过程③用途：焊接金属、灯泡作保护气医疗液氮冷冻麻醉剂液氮超导材料硝酸食品包装中防腐化工原料典例1．下列关于氮气的说法中错误的是()A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气B．N2+O2

2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一C．N2在空气中约占的质量比为D．在反应3Mg+N2

Mg3N2中，N2作氧化剂【答案】C【解析】N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。课堂练习课堂小任务

根据下图简单描述氮在自然界的循环过程，并思考和讨论以下问题：（1）氮在自然界中主要以哪些形式存在？（2）人体蛋白质中的氮是从哪里来的？（3）自然界中有哪些固定氮的途径？

（4）人类的哪些活动参与了氮的循环？教学过程二、氮的氧化物氧化物的化学式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的价态（1）N2O俗称笑气。（2）N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。(3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2N2O41.氮有多种价态的氧化物+1+2+3+4+5教学过程NONO2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性难溶于水易溶于水与O2或与H2O反应2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO收集方法排水法向上排空气法与人体、环境的关系①与血红蛋白结合，使人中毒；②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾2.一氧化氮和二氧化氮性质实验探究二氧化氮溶于水的实验实验探究实验步骤实验现象实验结论

把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2

2.二氧化氮溶于水的实验分析试管内气体颜色慢慢变为无色，水面不断上升，最后静止在距试管底部约1/3处NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成水面不断上升，最后试管内无色气体约为原NO2体积的1/3，通入适量O2后液面继续上升，最后试管全部充满液体NO2溶于水生成的NO全部与O2反应被水吸收水面不断上升，最后试管全部充满液体NO2可被NaOH溶液全部吸收2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O典例2．关于NO的叙述正确的是()①NO可以是某些含低价氮的物质氧化的产物②NO是亚硝酸的酸酐③NO可以是某些含高价氮的物质还原的产物④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A．全部 B．①③④

C．②③④ D．①④【答案】B【解析】NO中氮元素的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。课堂练习教学过程3.氮的氧化物溶于水的计算方法①氮的氧化物溶于水的相关原理：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教学过程②NO2气体溶于水时仅涉及反应①：剩余气体为NO。③NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③，且存在下列几种情况：x＝V(NO2)/V(O2)0<x<4/1x＝4/1x>4/1反应情况④NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④，也存在下列几种情况：x＝V(NO)/V(O2)0<x<4/3x＝4/3x>4/3反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应，无气体剩余NO2过量又发生反应①，只剩余NOO2过量，剩余O2恰好完全反应，无气体剩余NO过量，剩余NO典例3．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①②B．②③C．③④D．①④【答案】D【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝(4/5)×(12－2)mL＝8mL，V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的气体是NO(2mL)⇒6mLNO2，则V(O2)＝(1/5)×(12－6)mL＝1.2mL。课堂练习课堂练习

如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为(

)

A．1∶1B．5∶7C．7∶5D．4∶3典例4．【答案】A【解析】NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。

教学过程三、氮氧化物对环境的污染及防治1.常见的污染类型

(

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，产生的一种有毒的烟雾。

（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。

教学过程（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。2.防治措施（1）调整能源结构，发展清洁能源。（2）研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2和氮的氧化物的排放。（3）加强工厂废气的回收处理。（4）改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气排放标准。教学过程3.常见的NOx尾气处理方法（1）碱液吸收法

工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O（2）氨气吸收法

8NH3＋6NO27N2＋12H2O4NH3＋6NO5N2＋6H2O

教学过程3.常见的NOx尾气处理方法（3）催化转化法

在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)；NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)(一般适用于汽车尾气的处理)。

2CO＋2NO2CO2＋N2典例5．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是()A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4C