《【化学课件】氮气与氮的固定 2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修第二册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【化学课件】氮气与氮的固定 2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修第二册.pptx（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、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（一）学习目标一一通过自然界中的氮循环，通过自然界中的氮循环，了解氮循环的基本过程，了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重认识氮循环过程中的重要物质。要物质。二二了解生物固氮和人工固了解生物固氮和人工固氮形式，认识氮气在一氮形式，认识氮气在一定条件下能够与氧气、定条件下能够与氧气、氢气发生反应，了解氮氢气发生反应，了解氮的固定的相关知识。的固定的相关知识。三三了解氮的两种氧化物了解氮的两种氧化物（NONO和和NONO2 2）；了解自）；了解自然界中形成硝酸的过程。然界中形成硝酸的过程。四四知道工业制硝酸的反应知道工业制硝酸的反应原理。原
2、理。目录CONTENTS氮气氮的氧化物12在新疆与青海交界处有一山谷，经常电闪雷鸣，把人畜击毙。当地的农民把它称为“魔鬼谷”，可奇怪的是这里却牧草茂盛，四季常青。氮元素在元素周期表中的位置氮元素在元素周期表中的位置氮元素位于元素周期表的第二周期，VA族。氮原子的最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。一般通过共用电子对与其他原子结合。在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。01氮气氮的存在方式游离态：在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中化合态：少部分存在于生物的蛋
3、白质中、以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。空气中的氮空气中的氮气气土壤海洋中硝土壤海洋中硝酸盐和铵盐酸盐和铵盐动植物蛋动植物蛋白质白质氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？想一想：氮气的物理性质无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水思考：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，你知道液氮有什么用途吗？78%21%1%氮气 氧气 其他成分 氮气氮气 熔点：熔点：-210-210 沸点：沸点：-196-196 密度：密度：1.25 g/L1.25 g/L氮气的物理性质液氮冷冻治疗液氮食品氮气的物理性质思考：对比氧气和氮
4、气的沸点，如何从空气中获得氮气？氧气氧气 熔点：熔点：-218.4-218.4 沸点：沸点：-183-183 密度：密度：1.25 g/L1.25 g/L 氮气氮气 熔点：熔点：-210-210 沸点：沸点：-196-196 密度：密度：1.25 g/L1.25 g/L氮气的物理性质工业制氮气：空气空气(气态气态)空气空气(液态液态)低温低温 加压加压N N2 2(气态气态)O O2 2(液态液态)实验室制氮气：NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2思考：实验中用什么方法收集氮气、检验氮气的？说明氮气具有哪些化学性质?氮气的化学性质氮的结构：N的原子结构示意图N2的电子式N2的结构式
5、N2的球棍模型由于氮分子内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，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下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。氮气的化学性质稳定性：常温下，N2的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应反应焊接保护气充氮灯泡食品保护气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+O2 2NO放放电或高温或高温得到22e-失去22e-还原剂氧化剂失去6e-得到23e-氧化剂还原剂 N2+3H2 2NH3氮气的化学性质失去32e-得到23e-氧化剂 还原剂 N
6、2+3Mg Mg3N2点燃点燃氮在自然界中的循环示意图氮在自然界中的循环示意图氮的价-类二维图-30+1+2+3+4+5NH3N2N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5HNO3HNO2NaNO3NaNO2Mg3N2自然固氮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，从而实现自然固氮。人工固氮合成氨氮的固定：将游离态的氮转变为氮的化合物氮的固定：将游离态的氮转变为氮的化合物人工固氮自然固氮 N2+3H2 2NH3 豆科植物根瘤菌固氮豆科植物根瘤菌固氮 N2+O2 2NO放放电 N2+O2 2NO放放电或高温或高温NO使人中毒原理与
7、CO相似，被人体吸收后与血红蛋白结合，使血红蛋白失去携带氧的能力导致中毒。燃油汽车发动机中会进行该反应，产生的NO是汽车尾气中的一种污染气体。信使分子NO1998年的诺贝尔生理学和医学奖颁给了发现“NO是心血管系统的信号分子”的三位美国科学家。心脏急救药硝酸甘油的主要作用就是通过释放NO，可使血管平滑肌松弛，周围血管舒张，外周阻力减小，回心血量减少等，从而使心绞痛得到缓解。弗里茨哈伯第一个从空气中制造出氨的科学家，加速了世界农业的发展，因此获得1918年诺贝尔化学奖。卡尔博施改进了高压合成氨的催化方法，实现了合成氨的工业化生产，并在发展高压化学方面取得成就。因此获得1931年诺贝尔化学奖。工业
8、合成氨格哈德埃特尔发现了哈伯-博施合成氨的作用机理，并以此为开端推动了表面化学动力学的发展。因此获得2007年诺贝尔化学奖。典例集训【例1】起固定氮作用的化学反应是A氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气B一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C氨气经催化氧化生成一氧化氮D由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵A典例集训【例2】氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。（1）循环图中能够说明含氮有机物可以转化为无机物的是_(填转化序号)。（2）循环图中转化的反应之一可表示为NH4+2O2 X+2H+H2O，写出X的化学式：_。（3）下列有关氮循环说法正确的是_。a图中转化都属
9、于氮的固定 b雷雨天气容易发生转化的过程c动植物蛋白质中一定含有氮元素（4）氨气与二氧化氮在一定条件下可以发生反应，生成参与大气循环的物质，写出反应的化学方程式：_。NO3-b c8NH3+6NO2 7N2+12H2O典例集训【例3】下列关于氮气的说法错误的是A氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸B液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境C利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气D在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂D02氮的氧化物NONO和和NONO2 2的性质的性质一氧化氮：无色、无味、有毒、一氧化氮：无色、无味、有毒、密度比空气大、不溶于水。
10、密度比空气大、不溶于水。实验室采用排水法收集NO二氧化氮：红棕色、有刺激性气味、有毒、二氧化氮：红棕色、有刺激性气味、有毒、密度比空气大。密度比空气大。NONO和和NONO2 2的性质的性质思考：NO2和Br2都是红棕色气体，如何鉴别？物理方法：用CCl4溶解,溶解的是Br2，不溶解的是NO2化学方法：用AgNO3溶液,产生黄色沉淀的是Br2，无沉淀生成的是NO2用水，红棕色不消失的是Br2，红棕色消失是NO2实验5-5探究NO2与水的反应如图所示，在一支如图所示，在一支50ml50ml的注射器里充入的注射器里充入20mlNO20mlNO，然后吸入，然后吸入5ml5ml水，用乳胶管和弹簧水，用
11、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，快速吸入夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10ml10ml空气后夹上弹簧空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。实验现象：实验现象：1.1.无明显现象无明显现象2.2.无色气体变红棕色无色气体变红棕色，振荡后红棕色变为无色，振荡后红棕色变为无色NONO和和NONO2 2的性质的性质现在你可以解释“魔鬼谷”草木茂盛的原因吗？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。2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO N2+O2 2NO放放电或高
12、温或高温NONO和和NONO2 2的性质的性质思考：如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？这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,减少环境污染可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分与水反应。与水反应。NONO和和NONO2 2的性质的性质思考：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？3+）4NO+3O2+2H2O 4HNO3 2NONO和和NONO
13、2 2的性质的性质2+）4NO2+O2+2H2O 4HNO3 NONO和和NONO2 2的性质的性质思考：NO和NO2是酸性氧化物吗？NO和NO2都不是酸性氧化物：NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O。NO2是硝酸的酸酐吗？不是，NO2是氧化还原得到硝酸，硝酸的酸酐是N2O5典例集训【例1】下列关于NO和NO2的说法正确的是ANO2红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物BNO2可由N2和O2直接化合得到CNO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集DNO和NO2在一
14、定条件下可以相互转化D典例集训【例2】工业制HNO3的过程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，NO不能被NaOH溶液吸收。若同温同压下NO2与NO的体积之比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是（）A1：1B1：3C2：1D3：1B典例集训【例1】某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中，正确的是A肯定有SO2和NOB可能有O2和NO2C可能有Cl2和O2D肯定只有NOA典例集训【例4】现有等体积混合而成的4组气体：NO2NO、NO2O2、HClN2、Cl2SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4，则高度关系是Ah4h2h3h1Bh4h3h2h1Ch2h3h1h4Dh3h2h1h4A典例集训【例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N2NO2 NO2NO NO2HNO3 N2NO N2NH3ABCDC谢 谢 您 的 观 看