5.1.2氮与氮的固定++氮的氧化物++课件++2025-2026学年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

氮及其化合物课时1氮和氮的固定

学习目标1.氮气的性质和氮的固定。2.氮的氧化物的性质。3.氮的氧化物溶于水的相关计算。在空气中含量最多的就是氮气为何大多数农作物不能直接利用吸收氮气而需要施氮肥？氮元素是组成蛋白质的重要元素之一是自然界中所有生命体都不可或缺的元素情景导入1.游离态的氮——主要以氮分子的形式存在于空气中(78%)氮气氧气(21%)空气的成分(按体积)空气中的氮气一

氮元素的存在形式2.化合态的氮——部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在

于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中一

氮元素的存在形式二

氮气的物理性质颜色状态气味密度溶解性_____气体_____

密度与空气接近___溶于水无色无味难收集氮气时用排水法！氮气熔点：-210℃

沸点：-196℃

密度：1.25g/L氮气在低温加压时可以液化形成液氮，液氮汽化会吸热使温度降低冷冻治疗液氮食品液氮可用作制冷剂三

氮的结构位置

结构

性质第二周期第ⅤA族+725既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。①常见的化合价有＋1、＋2、＋3、＋4、＋5、－3。②氮元素的非金属性比氧元素弱，比碳元素强。电子式结构式球棍模型N

N

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，通常很难与其他物质发生反应三

氮气的结构三

氮气的化学性质从氮元素的价-类二维图，推测氮气具有什么化学性质。N2中的化合价是0价，故N2既有氧化性，又有还原性三

氮气的化学性质

氮气的化学性质稳定，但高温、高压、催化剂或者放电等条件下可以和某些物质发生反应。①金属镁：

，氮气表现

性。②氢气：

，氮气表现

性。氧化氧化工业合成氨-30③氧气：

，氮气表现

性。还原+20四

氮气的用途化学性质不活泼——保护气焊接金属时用氮气作保护气灯泡中充氮气以延长使用寿命食品包装中充氮气以防腐液氮——制造低温的制冷剂、冷却剂等医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能四

氮气的用途化肥和化工原料氮肥：铵盐，硝酸盐，尿素等硝酸四

氮气的用途(1)含义：将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定(2)方式：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固氮)N2→NH4+人工固氮工业合成氨仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)四

氮的固定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，是最重要的人工固氮途径，人类科学技术发展史上的一项重大成就。四

氮的固定四

氮的氧化物氧化物

NON2O3

N2O5

对应氮的化合价＋1＋2

＋4＋4＋5N2ONO2N2O4＋3N的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物。上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是N2O5和N2O3也是酸酐

酸酐：含氧酸失去水后的氧化物(1)N2O俗称笑气。具有麻醉作用(2)N2O3、N2O5是酸性氧化物（酸酐），可以与水反应分别生成HNO2、HNO3(3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2（红棕色）⇌N2O4（无色）【思考】NO和NO2具有哪些性质？五

NO与NO2的物理性质观察实验桌上的两瓶气体，总结NO、NO2的物理性质一氧化氮二氧化氮氧化物颜色气味毒性密度水溶性收集方法NONO2无色红棕色无味刺激性气味有毒有毒略大比空气大不溶易溶排水法向上排空气法五

NO与NO2的物理性质NO有毒(易结合血红蛋白使人中毒)NO2有毒(刺激腐蚀呼吸道黏膜)都是不成盐氧化物五

NO与NO2的化学性质[实验]如图所示，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，再观察现象实验装置

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，然后再振荡注射器实验现象注射器内无明显变化无色气体变红棕色，振荡后红棕色变为无色五

NO与NO2的化学性质实验现象分析

实验结论2NO+O2===

2NO2现象一：无色气体变红棕色NO→NO23NO2+H2O=2HNO3+NO现象二：红棕色变为无色NO2→NO+4+5+2在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。1、工业制取硝酸。2、除NO气体中混有的少量NO2气体杂质。五

NO与NO2的化学性质1.NO常温下，NO极容易与氧气反应2NO+O2=

2NO2(无色气体变红棕色)【注意】NO只能用排水法收集2.NO2NO2溶于水时与水发生反应生成硝酸和NO3NO2＋

H2O==2HNO3＋NO失1e-×2得2e-歧化反应，NO2既是氧化剂又是还原剂，比例为1:2(工业制硝酸原理)【注意】NO2只能用向上排空气法收集

五

NO与NO2的化学性质自身化合生成无色的N2O4：2NO2N2O4【思考与讨论】如果将注射器中的NO

充分转化，可以采取什么措施?

②

3NO2+H2O=

2HNO3+NO①

2NO+O2=2NO2注射器中，循环地发生为使NO充分转化为HNO3，可通过不断吸入空气，使气体与水充分反应H2OO2五

NO与NO2的化学性质五

氮的氧化物溶于水的相关计算若将充满

NO2的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象?若同时向倒置试管中不断地缓慢通入O2

，最终现象是什么?试管中发生反应①

3NO2+H2O=

2HNO3+NO液面上升至2/3处，剩余1/3NO气体可通入空气，发生反应

②

2NO+O2=2NO2经过多次循环氧化、溶解，最终气体可充分溶解H2OO2【思考】NO2与O2比例为多少时，与足量的水反应能全部转化为HNO3？1.NO2和O2混合气体溶于水的计算五

氮的氧化物溶于水的相关计算3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO①

2NO＋O2＝2NO2②

①×2＋②

消去NO：4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3当体积比V(NO2)：V(O2)˂4:1O2过量，剩余O2=4:1恰好完全反应>4:1NO2过量，剩余NONO2和O2以

的比例通入水中，试管全充满。

注意：若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。4：12.NO与O2同时通入水中五

氮的氧化物溶于水的相关计算2NO＋O2＝2NO2

①

3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO

②

①×3＋②×2消去NO2：4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3当V(NO)：V(O2)˂4:3O2过量，剩余O2=4:3恰好完全反应>4:3NO过量，剩余NONO和O2以

的比例通入水中，试管全充满。4：3【思考与讨论】(3)上述实验对工业生产硝酸有什么启示

?

工业制硝酸的实质是：

3NO2+H2O=

2HNO3+NO，2NO+O2=

2NO2在反应过程中，要不断地通入空气，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，保护环境4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO34NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3NO和O2体积比为4:3混合时，可以完全转变成硝酸NO2和O2体积比为4︰1混合时，可以完全转变成硝酸五

氮的氧化物溶于水的相关计算(2)若试管中装10molNO，则通入多少摩尔O2可以使NO充分被水吸收?4NO2+O2+2H2O===4HNO3即当NO2和O2的体积比为4︰1时水可以充满试管，需通入2.5

moL

O2。4NO+3O2+2H2O===4HNO3即当NO和O2的体积比为4︰3时水可以充满试管，需通入7.5

moL

O2。五

氮的氧化物溶于水的相关计算