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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【学习目标与核心素养】学习目标1.了解氮元素的存在及氮的固定。2.掌握N2、NO、NO2的性质及NO、NO2的相互转化。3.了解NO、NO2、O2溶于水的简单计算（对生成硝酸的启示）。核心素养 1.通过学习氮及氮的氧化物的知识培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。2.通过氮的氧化物溶于水的实验进一步训练学生的操作技能，培养学生科学探究与实验创新的化学核心素养。在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻狂风暴雨，电闪雷鸣，雷电能把人畜击毙，而奇怪的是谷内牧草茂盛，四季常青。这是什么原因吗？一、氮气和氮的
2、固定大气中N2NH3尿素及动植物遗体土壤中的微生物氮素化肥1.氮元素的存在 游离态：以氮分子（N2）的形式存在于空气中。化合态：存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中及动植物体内的蛋白质中。2.氮气的物理性质颜色状态气味密度溶解性 无色无味难溶于水气体密度比空气稍小第二周期，VA族N原子结构：+72 5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3.氮气的化学性质N N还原性：N2+O2 2NO放电或高温=氧化性：催化剂高温、高压N2+3H2 2NH3N2+3Mg=Mg3N2点燃常温下氮气很稳定，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件
3、下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：O2、H2、Mg等)发生反应：【思考】4.氮的固定氮的固定自然固氮将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程分类：概念：人工固氮高能固氮生物固氮（豆科植物的根瘤菌固氮）合成氨（工业上合成氨）仿生固氮（某些金属有机化合物可以起到根瘤菌的作用）自然固氮 人工固氮1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500600、17.520.0MPa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。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
4、技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。人工固氮合成氨【科学史话】N2+O2=2NO放电二、一氧化氮和二氧化氮1.不同价态的氮的氧化物氧化物NON2O3N2O5对应氮的化合价12445N2ONO2N2O43只有N2O3和N2O5是酸性氧化物氮的氧化物都有毒，是大气污染物2.NO和NO2的物理性质物质颜色状态气味毒性水溶性NO_气体_有毒_溶于水NO2_气体_有毒_溶于水无色无味不红棕色刺激性易3.NO、NO2的化学性质实验装置 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，
5、然后再振荡注射器现象_，振荡后_无明显现象无色气体变红棕色红棕色变为无色2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NONO不溶于水，也不与水反应，与O2反应生成红棕色的NO2NO2能与水反应生成无色的NO：2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO实验5-5中，如果将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO【提示】若将充满NO2的试管倒立在水槽中，会有什么现象？若同时向倒立的试管中缓慢通入O2，最终现象时是什么？2+得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3若将充满NO试管倒立在水
6、槽中，同时向倒立的试管中缓慢通入O2，最终现象时是什么？3+2 得：4NO+3O2+2H2O=4HNO3 若将充满NO2的试管倒立在水槽中，会有什么现象？若同时向倒立的试管中缓慢通入O2，最终现象时是什么？无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2+H2O=2HNO3+NO，2NO+O2=2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。现象：若将充满NO2的试管倒立在水槽中，试管中的红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管，最终剩余气体占试管体积的1/3，若同时向倒立的试管中缓慢通入O2，最终液体会充满整个试管。【思考】(1)NO和NO2
7、分别采用什么方法收集？(2)NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗?提示：雷雨天时在闪电的作用下，空气中氮气与氧气反应生成NO，然后发生NONO2HNO3，HNO3随雨水进入土壤，为植被提供了丰富的氮肥。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO放电N2+O2=2NO在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻狂风暴雨，电闪雷鸣，雷电能把人畜击毙，而奇怪的是谷内牧草茂盛，四季常青。这是什么原因吗？写出反应方程式。小结：NONO2物理性质的气体，不溶于水色有刺激性气味的气体，易溶于水且与水反应毒性化学性质无色、无味红棕有毒(跟血红蛋白结
8、合)有毒(刺激腐蚀呼吸道黏膜)与O2反应：2NO+O2=2NO22NO2N2O43NO2+H2O=2HNO3+NO2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O歧化反应体现氧化性：4NH3+6NO=5N2+6H2O催化剂NO2+SO2=SO3+NO2NO2+2KI=2KNO2+I2氧化性8NH3+6NO2=7N2+12H2O一定条件NONO2实验室制法对环境的影响导致光化学烟雾、形成硝酸型酸雨，破坏臭氧层向上排空气向上排空气法收集法收集排水排水法收集法收集 3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O4.氮氧化
9、物的来源及对环境的污染氮氧化物在紫外线作用下与碳氢化合物发生一系列的光化学反应，产生光化学烟雾。形成硝酸型酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。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。NO与血红蛋白结合使人中毒。下列各项属于自然固氮的是()A植物从土壤中吸收含氮肥料B合成氨制取氮肥C豆科植物的根瘤将氮气转变成硝酸盐等含氮的化合物D仿生固氮自我检测1C自我检测2下列关于N2的说法错误的是()C高温点燃如图所示的试管中装有12mLNO，然后间歇缓慢地通入8mLO2。有关最终状态的描述：试管内气体呈红棕色，试管内气体呈无色，试管内液面不
10、变，试管内液面上升，试管内气体是O2，试管内气体是NO。其中正确的是()ABCD自我检测3C同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是NO和NO2，NO2和O2，NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()DAV1V2V3BV1V3V2CV2V3V1DV3V1V2自我检测4在容积为672mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是()BA总反应为NONO2O2H2O
11、=2HNO3B总反应为4NO8NO25O26H2O=12HNO3C生成硝酸的物质的量浓度均为0.030molL1D生成硝酸的物质的量浓度约为0.060molL1自我检测5用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O现有V L某NaOH溶液能完全吸收n molNO2和m molNO组成的大气污染物。32m+nV自我检测6(1)所用氢氧化钠溶液得物质的量浓度至少为mol/L(2)若所得溶液中c(NO3-):c(NO2-)=1:9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n:m=本课结束T H A N K S F O R L I S T E N I N G!