《氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮》化学授课课件教案

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课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮学习目标素养目标学法指导通过分析氮气分子的结构，了解氮气的化学稳定性宏观辨识与微观探析1．复习初中所学氮气的化学稳定性，结合氮气分子中的氮氮三键，巩固对氮气稳定性的理解2．比较法学习一氧化氮和二氧化氮的性质3．通过氮氧化物溶于水的原理，认识、理解并能计算氮氧化物与氧气混合通入水中最终所得溶液中溶质的物质的量浓度结合生产、生活实例，了解氮的固定的概念及意义科学态度与社会责任掌握氮氧化物的重要化学性质—课前·新知导学氮气与氮的固定1．自然界中的氮元素(1)游离态：以氮分子的形式存在于空气中。(2)化合态：存在于动植物体内的__________中，土壤、海洋里的________和________中。蛋白质硝酸盐铵盐2．氮气的化学性质(1)稳定性：通常情况下，氮气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。(2)氮气与金属或非金属单质的反应。①与金属镁反应：________________________。②与氧气反应：__________________________。③与氢气反应：____________________________。3．氮的固定(1)定义：将大气中______态的氮转化为____________的过程。(2)分类。【答案】(2)雷电游离氮的化合物为何氮气的化学性质很稳定？【答案】氮气分子内的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。微思考下列关于N2的说法中错误的是 (

)A．N2化学性质稳定，是因为分子中的氮氮三键很强B．N2分子的结构稳定，因而N2不能支持任何物质的燃烧C．N2在反应中既能作氧化剂又能作还原剂D．实验室可用排水法收集氮气【答案】B【解析】Mg可在N2中燃烧，B错误。一氧化氮和二氧化氮1．物理性质物质颜色、状态气味毒性水溶性NO无色气体无味有毒_____溶于水NO2______色气体___________________________溶于水不红棕有刺激性气味有毒易2．化学性质(1)在常温下，NO很容易与O2反应，化学方程式为______________________。(2)NO2溶于水时发生反应的化学方程式为______________________________。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO3．二氧化氮溶于水的实验——教材实验【5－5】(1)实验过程。实验装置实验操作在如上图注射器里充入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空气后夹上弹簧夹振荡注射器化学方程式____________________________________，____________________________________思考与讨论如果要将注射器中的NO充分转化，可再吸入足量的空气2NO＋O2===2NO2

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

(2)对工业生产硝酸的启示。工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气，能充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。实验室能否用排空气法收集NO气体？能否用排水法收集NO2？为什么？【答案】不能。NO与空气的密度十分接近且易与空气中的O2反应，故不能用排空气法收集，一般用排水法收集；NO2易与H2O发生反应，故不能用排水法收集，一般用向上排空气法收集。微思考

(2022·广东茂名期中)下列关于NO、NO2性质的说法，正确的是 (

)A．都是无色无味气体B．都不溶于水C．都可以用向上排空气法收集D．NO2与水能够发生反应，而NO不能【答案】D课堂·重难探究重难点氮的氧化物溶于水的有关计算[重难理解]1．氮的氧化物溶于水的相关反应原理3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①2NO＋O2===2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④【名师点拨】氮的氧化物或氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时，剩余的气体可能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2，因为NO2会与水反应生成NO。

在一定温度和压强下，将一容积为15mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛有水的水槽中。当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内液面仍保持在原高度，则通入O2的体积为 (

)A．3.75mL B．7.5mLC．8.75mL D．10.5mL【答案】C[典例精练]在标准状况下，把22.4LNO、NO2的混合气体通入装有1L水的密闭容器中，再向该容器中充入足量的O2，完全反应后(假设反应过程中液体体积不变)，容器中所得的溶液的物质的量浓度为 (

)A．无法计算 B．1mol·L－1C．0.5mol·L－1 D．1.5mol·L－1【答案】B[典例精练]【解析】错选A的原因在于对本题的解题思路不明确，错误地认为因为不知道混合气体中NO、NO2的具体量，所以也就无法计算出两者反应后生成的HNO3的物质的量浓度。NO、NO2在足量的氧气条件下会全部生成HNO3，根据N元素守恒，就可以很简单地算出HNO3溶液的物质的量浓度为1mol·L－1。将40mLNO2和NO的混合气体通入倒立在水槽中盛满水的试管中，充分反应后试管中剩下20mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为 (

)A．2∶1 B．1∶3C．3∶1 D．1∶1【答案】C【解析】3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

ΔV

3

1

2

30mL

20mLV(NO)＝40mL－30mL＝10mL，V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶10mL＝3∶1。如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管；当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升。经过多次重复后，试管内完全被水充满，对原试管中盛装气体的说法正确的是 (

)A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是NO2气体C．只可能是NO与NO2的混合气体D．只可能是NO2一种气体【答案】B【解析】N2与水不反应，且不溶于水，试管内不能完全被水充满，A错误；试管中装有红棕色气体，一定有NO2存在，当向试管内鼓入氧气后，可发生反应，试管内能完全被水充满，则可能是NO2气体，或者是NO和NO2的混合气体，B正确，C、D错误。[课堂小结]小练·素养达成1．(2022·北京怀柔期末)二十四节气是中国独有的传统文化，农谚“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是谷雨节气。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是 (

)A．K B．PC．N D．O【答案】C【答案】C【答案】C4．下列关于NO和NO2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．含等质量氧元素的NO和CO的物质的量相等D．NO2可用排水法收集【答案】C【解析】解答本题要抓住NO易被氧化、NO2易与水反应的特点。NO是无色的气体，A错误；常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2，B错误。5．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是 (

)①N2→NO2

②NO2→NO

③NO2→HNO3

④N2→NOA．① B．②C．③ D．④【答案】D【解析】该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。6．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是 (

)A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．3∶1【答案】C【解析】将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：7．利用如图所示装置收集以下7种气体(图中烧瓶的位置不得变化)。①H2

②Cl2

③CH4

④HCl

⑤NH3

⑥NO

⑦SO2(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气，可收集的气体有______________(写序号)