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1、第二单元第二单元生产生活中的含氮化合物生产生活中的含氮化合物专题专题4 4 硫、氮和可持续发展硫、氮和可持续发展氮氧化物的产生及转化氮氧化物的产生及转化血血红红蛋蛋白白中中含含有有氮氮元元素素农作物生长离农作物生长离不开氮元素不开氮元素含含氮氮化化合合物物作作为为火火箭箭的的燃燃料料自然界中氮大多以自然界中氮大多以游离态游离态存在于大气中，存在于大气中，不能被植物直接吸收。不能被植物直接吸收。如何利用氮气为人类服务？科学家苦苦如何利用氮气为人类服务？科学家苦苦探索了几百年。探索了几百年。20世纪初，德国化学家世纪初，德国化学家哈伯哈伯首次用氢首次用氢气和氮气合成了氨，奠定了大规模工气和氮气合成
2、了氨，奠定了大规模工业合成化肥的基础业合成化肥的基础。天才还是魔鬼天才还是魔鬼？哈伯（哈伯（F.HaberF.Haber 18681934 18681934）他因为攻克氨的合他因为攻克氨的合成这一世界难题，成这一世界难题，将无数人从饥饿的将无数人从饥饿的死亡线上拯救出来；死亡线上拯救出来；他也因发明大量化他也因发明大量化学武器并用于战争，学武器并用于战争，使无数人伤残致死；使无数人伤残致死；他是诺贝尔化学奖他是诺贝尔化学奖得主受人尊敬，他也得主受人尊敬，他也是战争魔鬼遭人唾骂是战争魔鬼遭人唾骂人工固氮人工固氮N23H2催化剂2NH3高温、高压合成氨工厂合成氨工厂氮的固定氮的固定 生物固氮生物固
3、氮根瘤菌根瘤菌与大豆、蚕与大豆、蚕豆等豆科植豆等豆科植物共生的根物共生的根瘤菌中存在瘤菌中存在固氮酶，能固氮酶，能在常温常压在常温常压下把空气中下把空气中的氮气转变的氮气转变为氨。为氨。在新疆和青海交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后，在新疆和青海交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣，狂风大作，人畜往往遭雷击风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣，狂风大作，人畜往往遭雷击 倒下。奇怪的是这里的牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为倒下。奇怪的是这里的牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷魔鬼谷”。你能用化学方程式及必要的文字叙述解释。你能用化学方程式及必要的文字叙述
4、解释“魔鬼魔鬼谷谷”牧草茂盛、四季常青的原因吗牧草茂盛、四季常青的原因吗?猜猜看猜猜看：美丽的闪电除了给我们带美丽的闪电除了给我们带来的视觉和听觉上的冲击，来的视觉和听觉上的冲击，还带来了什么？还带来了什么？“雷雨发庄稼雷雨发庄稼”农村俗话农村俗话-“-“雷雨发庄稼雷雨发庄稼”中所涉及的化学原理中所涉及的化学原理N N2 2O O2 2放电放电NONONONO2 2O O2 2HNOHNO3 3H H2 2O ONONO3 3-进入进入土壤土壤友情提示：各营养元素都是以离子的友情提示：各营养元素都是以离子的形式被植物所吸收形式被植物所吸收链接2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+
5、NO硝酸硝酸硝酸盐硝酸盐雷雷雨雨发发庄庄稼稼N2+O2=2NO放电放电庄稼需要的庄稼需要的氮元素氮元素三、一氧化氮和二氧化氮三、一氧化氮和二氧化氮1.NO和和NO2的物理性质：的物理性质：NO：无色、无味、微溶于水的：无色、无味、微溶于水的有毒气体有毒气体。NO2：红棕色、有剌激性气味的有毒气体，：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。密度比空气大，易液化，易溶于水。想一想：想一想：如果将一支充满如果将一支充满NO2的试管倒立的试管倒立于水槽中你会观察到什么现象？于水槽中你会观察到什么现象？思思 考考现现给给你你一一试试管管二二氧氧化化氮氮，将将其其倒倒置置于水槽中，
6、问试管内会有什么变化？于水槽中，问试管内会有什么变化？红棕色气体消失，水位上升，红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的最后水充满试管的2/32/3，3NO2+H2O=2HNO3+NO 1、设设计计实实验验，要要求求尽尽可可能能多多的的使使试试管管内内的的气体被水吸收。气体被水吸收。2、你的设计对工业生产硝酸有什么启示？、你的设计对工业生产硝酸有什么启示？再思考再思考充分利用原料，减少充分利用原料，减少污染物的排放污染物的排放2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 2.NO和和NO2的化学性质的化学性质NO不与水反应，在常温下易与不与水反应，在常温下易与O2化合生成化合生成
7、NO2:NO2难被难被O2氧化，易与水反应生成氧化，易与水反应生成HNO3和和NO:2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO如何鉴别如何鉴别NONO2 2与与BrBr2 2蒸汽？蒸汽？氮的其它氧化物：氮的其它氧化物：N2O俗名笑气，是一种麻醉剂；俗名笑气，是一种麻醉剂；N2O3是亚硝酸（是亚硝酸（HNO2）的酸酐；）的酸酐；N2O4是无色气体；是无色气体；N2O5是硝酸的酸酐，是一种固体。是硝酸的酸酐，是一种固体。四、氮氧化物的危害与防治四、氮氧化物的危害与防治氮氧化物对环境的污染氮氧化物对环境的污染的危害：的危害：形成酸雨（硝酸型酸雨）形成酸雨（硝酸型酸雨）形成形成光化学烟雾
8、光化学烟雾有毒烟雾有毒烟雾破坏臭氧层（形成臭氧空洞）破坏臭氧层（形成臭氧空洞）氮的氧化物、氟氯烃（氮的氧化物、氟氯烃（氟利昂氟利昂）等。）等。城城市市中中的的光光化化学学烟烟雾雾污污染染2 2氮氧化物对环境污染的防治氮氧化物对环境污染的防治（1 1）来源：）来源：（2 2）防治：）防治：氮氧化物主要来源于化石燃料的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧，汽车尾气、工厂废气的排燃烧，汽车尾气、工厂废气的排放，其中，汽车尾气是城市大气放，其中，汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要来源之一。中氮氧化物的主要来源之一。开发使用洁净能源；开发使用洁净能源；对工厂排放的废气进行处理对工厂排放的废气进行处理对汽车尾
9、气进行净化处理。对汽车尾气进行净化处理。汽车尾气（含碳氢化合物、汽车尾气（含碳氢化合物、CO、NO和和NO2等）是城市主要污染源之一，治理的办等）是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管装上催化转化器，使法之一是在汽车排气管装上催化转化器，使NO或或NO2与与CO反应生成可参与大气生态循反应生成可参与大气生态循环的无毒气体。发生反应的化学方程式：环的无毒气体。发生反应的化学方程式：2CO+2NO=2CO2+N24CO+2NO2=4CO2+N2催化剂催化剂催化剂催化剂问题解决：问题解决：一氧化氮一氧化氮(nitricoxide,NO)是人们熟知的无机小分子化是人们熟知的无机小分子化合物
10、，是造成空气污染的主要污染源之一。但长期以来合物，是造成空气污染的主要污染源之一。但长期以来对其生理作用却知道不多。近年来发现一氧化氮对其生理作用却知道不多。近年来发现一氧化氮广泛的广泛的分布于生物体内的各组织中，起着重要的生理作用分布于生物体内的各组织中，起着重要的生理作用。尤。尤其是人们惊讶的发现其是人们惊讶的发现血管内皮松弛因子血管内皮松弛因子(EDRF)的化学本的化学本质质极有可能就是仅仅由一个氮原子和一个氧原子组成的极有可能就是仅仅由一个氮原子和一个氧原子组成的一氧化氮时，一氧化氮的重要生物学作用得到了人们的一氧化氮时，一氧化氮的重要生物学作用得到了人们的普遍关注。普遍关注。1992
11、年年，一氧化氮（，一氧化氮（Nitricoxide）由于在生）由于在生命科学中被发现了新的特性（充当第二信使），这古老命科学中被发现了新的特性（充当第二信使），这古老的化合物被美国的的化合物被美国的Science杂志评为杂志评为年度明星分子年度明星分子。目。目前，对一氧化氮的生物和化学性质的研究已经成为一个前，对一氧化氮的生物和化学性质的研究已经成为一个非常热门的课题，每年都有超过非常热门的课题，每年都有超过4000多篇的关于一氧化多篇的关于一氧化氮的论文发表。氮的论文发表。荣耀一氧化氮荣耀一氧化氮19981998年诺贝尔奖获得者伊格纳罗年诺贝尔奖获得者伊格纳罗发现一氧化氮发现一氧化氮(NO)
12、是人体内是人体内保护机体抵抗保护机体抵抗心血管疾病与心血管疾病与其他疾病的信其他疾病的信号分子号分子如果同时不断地往试管中通入氧气如果同时不断地往试管中通入氧气,问问:何何时试管才能充满水呢时试管才能充满水呢?2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO3NO2+H2O2HNO3+NO此时发生如下反应此时发生如下反应:想想看：想想看：若将若将NO2和和O2同时通入水中的反应是什么？同时通入水中的反应是什么？若是若是NO与与O2？3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO22+得：得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3同理同理2+3得：得：4NO+3O2+2H2O=4HNO
13、3三三.氮气的化学性质氮气的化学性质（稳定，很难与其他（稳定，很难与其他（稳定，很难与其他（稳定，很难与其他物质反应）物质反应）物质反应）物质反应）1.氮气跟氢气的反应（合成氨）氮气跟氢气的反应（合成氨）N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3（工业合成氨）工业合成氨）工业合成氨）工业合成氨）高温、高压催化剂2.氮气跟氧气的反应氮气跟氧气的反应N2O22NO放电放电放电放电3.氮气跟某些金属的反应氮气跟某些金属的反应MgMg3 3NN2 2NN2 23Mg3Mg点燃点燃点燃点燃氮氧化物与环境污染的防治氮氧化物与环境污染的防治 消除污染的主要方法：碱液吸收法消除污染的主要方法：碱液吸
14、收法消除污染的主要方法：碱液吸收法消除污染的主要方法：碱液吸收法 NO+NONO+NO2 2+2NaOH=2NaNO+2NaOH=2NaNO2 2+H+H22OO2NO2NO2 2+2NaOH=NaNO+2NaOH=NaNO2 2+NaNO+NaNO33+H+H2 2OONHNH3 3还原法还原法还原法还原法6NO+4NH6NO+4NH3 3=5N=5N2 2+6H+6H2 200的危害：的危害：形成酸雨形成酸雨形成形成光化学烟雾光化学烟雾有毒烟雾有毒烟雾破坏臭氧层（形成臭氧空洞）破坏臭氧层（形成臭氧空洞）氮的氧化物、氟氯烃（氮的氧化物、氟氯烃（氟利昂氟利昂）等。）等。现学现用NONONONO
15、只能排水法，只能排水法，只能排水法，只能排水法，NONONONO2 2 2 2只能向上排气法，只能向上排气法，只能向上排气法，只能向上排气法，1 1 1 1、如何收集如何收集NONO和和NONO2 2 气体？能否颠倒过来？气体？能否颠倒过来？2 2、如何除去、如何除去NONO中中NONO2 2？混合气通过水洗混合气通过水洗混合气通过水洗混合气通过水洗若用排空气法收集则得到若用排空气法收集则得到NO2 2；若用排水法收集则得到若用排水法收集则得到NO将将NO2和和O2混合气体通入水中混合气体通入水中V(NO2):V(O2)发生的化学反应发生的化学反应剩余气体剩余气体=4:14:14:14NO2+
16、2H2O+O2=4HNO34NO2+2H2O+O2=4HNO34NO2+2H2O+O2=4HNO33NO2+H2O=2HNO3+NOO2NO无无4NO2+2H2O+O2=4HNO3 NONO、NONO2 2和和O O2 2溶于水的情况溶于水的情况4NO2+2H2O+O2=4HNO3V(NO2):V(O2)=4:1 时，完全反应，无气体剩余时，完全反应，无气体剩余V(NO2):V(O2)4:1 时，时，NO2过量，过量，(2)NO2 和和 O2 混和气体溶于水的反应混和气体溶于水的反应(1)NO2 溶于水的反应溶于水的反应3NO2+H2O2HNO3+NO剩余气体体积为剩余气体体积为原来的原来的1/3若将若将NO和和O2同时通入水中，反应是什么？同时通入水中，反应是什么？结论又是怎样的结论又是怎样的?4NO+2H2O+3O2=4HNO3V(NO):V(O2)=4:3 时，完全反应，无气体剩余时，完全反应，无气体剩余V(NO):V(O2)4:3 时，时，NO过量，剩余气体为过量，剩余气体为NO