【課件】第二節(jié)氮氣與氮氧化物2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

1、氮氣與氮氧化物氮氣與氮氧化物科學(xué)的光芒科學(xué)的光芒拉瓦錫獨具慧眼，發(fā)現(xiàn)氮氣拉瓦錫獨具慧眼，發(fā)現(xiàn)氮氣 17741774，拉瓦錫拉瓦錫在發(fā)現(xiàn)氧的著名實驗中，在發(fā)現(xiàn)氧的著名實驗中，經(jīng)過科學(xué)的分析后，經(jīng)過科學(xué)的分析后，得出了反映事物本質(zhì)的得出了反映事物本質(zhì)的結(jié)論：空氣是由兩種氣體組成，一種是能夠結(jié)論：空氣是由兩種氣體組成，一種是能夠幫助燃燒和呼吸的氣體。另一種是不能幫助幫助燃燒和呼吸的氣體。另一種是不能幫助燃燒和呼吸的氣體（這就是盧瑟福發(fā)現(xiàn)的燃燒和呼吸的氣體（這就是盧瑟福發(fā)現(xiàn)的“濁氣濁氣”、舍勒發(fā)現(xiàn)的、舍勒發(fā)現(xiàn)的“濁空氣濁空氣”、普利斯、普利斯特里發(fā)現(xiàn)的特里發(fā)現(xiàn)的“吸飽了燃素的空氣吸飽了燃素的空氣”、卡

2、文迪、卡文迪許發(fā)現(xiàn)的許發(fā)現(xiàn)的“窒息的空氣窒息的空氣”），命名為氮，意），命名為氮，意思是思是“無益于生命無益于生命”，拉瓦錫拭凈了蒙在這，拉瓦錫拭凈了蒙在這一元素上的塵灰，人們終于科學(xué)地認識了空一元素上的塵灰，人們終于科學(xué)地認識了空氣的基本組成。氣的基本組成。一、氮氣一、氮氣1 1氮氣的物理性質(zhì)氮氣的物理性質(zhì) 氮氣是無色、無味的氣體，氮氣是無色、無味的氣體， 密度比空氣稍小，密度比空氣稍小， 熔、沸點低，熔、沸點低， 難溶于水。難溶于水。2氮分子的結(jié)構(gòu)氮分子的結(jié)構(gòu) 氮氮氮氮三鍵，鍵能大，大于其它的三鍵，鍵能大，大于其它的雙原子分子雙原子分子 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。3 3氮氣的化學(xué)性質(zhì)氮氣的化學(xué)性

3、質(zhì)【問題問題】這樣結(jié)構(gòu)特點，決定了氮分子有這樣結(jié)構(gòu)特點，決定了氮分子有什么樣的化學(xué)性質(zhì)？什么樣的化學(xué)性質(zhì)？通常不活潑。通常不活潑。說明：在一定條件下，氮氣也能跟氫氣、說明：在一定條件下，氮氣也能跟氫氣、氧氣、金屬等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。氧氣、金屬等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。（1 1）氮氣跟氫氣的反應(yīng)）氮氣跟氫氣的反應(yīng) 工業(yè)上利用這個反應(yīng)原理來合成工業(yè)上利用這個反應(yīng)原理來合成氨，反應(yīng)條件是高溫、高壓、催化劑。氨，反應(yīng)條件是高溫、高壓、催化劑。N2 + 3H2 2NH3高溫、高壓高溫、高壓催化劑催化劑（2）氮氣跟氧氣的反應(yīng)）氮氣跟氧氣的反應(yīng)方程式：方程式： N2+O2 2NO2NOO2 2NO 2 放電放電現(xiàn)

4、象：現(xiàn)象：開動抽氣緩慢抽氣后，干燥管開動抽氣緩慢抽氣后，干燥管C處仍是無色處仍是無色的。在容器的。在容器D中看到的顏色是紅棕色。中看到的顏色是紅棕色。二氧化氮溶于水的方程式為：二氧化氮溶于水的方程式為： 3NO2H2O = 2HNO 3NO小知識：雷雨發(fā)莊稼的道理？小知識：雷雨發(fā)莊稼的道理？ 空氣中氮氣和氧氣在放電下生成一空氣中氮氣和氧氣在放電下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧氣反應(yīng)生成硝氧化氮，一氧化氮再和氧氣反應(yīng)生成硝酸，硝酸與土壤中礦物質(zhì)作用形成可溶酸，硝酸與土壤中礦物質(zhì)作用形成可溶性硝酸鹽，成為氮肥被植物吸收。性硝酸鹽，成為氮肥被植物吸收。（3 3）氮氣跟某些金屬的反應(yīng)）氮氣跟某些金屬的反

5、應(yīng)（3 3）氮氣跟某些金屬的反應(yīng)）氮氣跟某些金屬的反應(yīng) 鎂在氮氣中燃燒比在氧鎂在氮氣中燃燒比在氧氣中燃燒劇烈程度差。氣中燃燒劇烈程度差。方程式為方程式為： 3MgN2 Mg3N 2（微黃色微黃色 ）點燃點燃 Mg Mg3 3N N2 2 + 6H + 6H2 2O O 3Mg(OH)3Mg(OH)2 2+ 2NH+ 2NH3 3 氮氣還可跟氮氣還可跟LiLi、CaCa、SrSr、BaBa等金等金屬反應(yīng)。屬反應(yīng)。氮氣氮氣糧食糧食燈泡燈泡焊接焊接合成硝酸合成硝酸合成氨合成氨冷凍劑冷凍劑低溫環(huán)境低溫環(huán)境制氮肥制氮肥 工業(yè)制法：工業(yè)制法：實驗室制法：實驗室制法：加熱亞硝酸銨的溶液：加熱亞硝酸銨的溶液：

6、 NH4NO2 = N2+ 2H2O亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用：用： NH4Cl + NaNO2 = NaCl + 2 H2O + N2 將氨通過紅熱的氧化銅：將氨通過紅熱的氧化銅： 2 NH3+ 3 CuO = 3 Cu + 3 H2O + N2氮的固定氮的固定自然過程自然過程人工過程人工過程雷雨雷雨豆科植物豆科植物 根瘤菌根瘤菌 合成氨合成氨6.6.氮的固定氮的固定N2 + 3H2 2NH3高溫、高壓高溫、高壓催化劑催化劑小結(jié)小結(jié): :N-3N0N+2N+4N+5Mg3N2N2NONO2HNO3NH32NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3

7、+NON2+ 3H22 NH3高溫、高壓高溫、高壓催化劑催化劑N2+3Mg=Mg3N2點燃點燃N2+O2=2NO放電放電N N的化合價的化合價化學(xué)式化學(xué)式色態(tài)色態(tài)+1+1N N2 2O O無色有甜味氣體，又稱笑氣無色有甜味氣體，又稱笑氣 +2+2NONO無色氣體無色氣體+3+3N N2 2O O3 3 紅棕色氣體紅棕色氣體, , 低溫時為深藍色低溫時為深藍色揮發(fā)性液體或藍色固體揮發(fā)性液體或藍色固體 亞硝酐亞硝酐+4+4NONO2 2紅棕色有刺激性氣味有毒氣體紅棕色有刺激性氣味有毒氣體+4+4N N2 2O O4 4無色無色 氧化劑氧化劑+5+5N N2 2O O5 5無色晶體無色晶體 硝酐硝酐

8、1 1、氮的氧化物、氮的氧化物 伊格納羅博士和他的兩位工作伙伴伊格納羅博士和他的兩位工作伙伴( (芬奇戈芬奇戈特博士、穆拉博士）成功發(fā)現(xiàn)氧化氮（國特博士、穆拉博士）成功發(fā)現(xiàn)氧化氮（國內(nèi)稱一氧化氮）是一種可以傳遞信息的氣內(nèi)稱一氧化氮）是一種可以傳遞信息的氣體，它可以通過細胞薄膜體，它可以通過細胞薄膜(membrane)(membrane)，去，去調(diào)節(jié)另一細胞的功能；他們的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)調(diào)節(jié)另一細胞的功能；他們的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)生物系統(tǒng)生物系統(tǒng)(biological systems)(biological systems)信息傳遞信息傳遞的新理論。正是這一重大發(fā)現(xiàn)和對氧化氮的新理論。正是這一重大發(fā)現(xiàn)和對氧化

9、氮的研究使伊格納羅博士獲得的研究使伊格納羅博士獲得19981998年諾貝爾年諾貝爾生物醫(yī)學(xué)獎。生物醫(yī)學(xué)獎。 明星分子：明星分子：NO伊格納羅伊格納羅計算機模擬的NO分子的圖像 硝化甘油硝化甘油 百年歷史的古老炸藥和心臟病內(nèi)服藥 患有動脈硬化的病人，因血患有動脈硬化的病人，因血塊堵住了動脈的血管，血肌供塊堵住了動脈的血管，血肌供氧量的減少，引起胸部的疼痛，氧量的減少，引起胸部的疼痛，有時甚至導(dǎo)致心肌梗塞。服用有時甚至導(dǎo)致心肌梗塞。服用硝化甘油，就是提供了硝化甘油，就是提供了NO，擴，擴大了心肌血管，增大了血流量。大了心肌血管，增大了血流量。2. NO與與NO2的重要性質(zhì)的重要性質(zhì)NONO2色態(tài)色

10、態(tài)毒性毒性與水反應(yīng)與水反應(yīng)與與O2反應(yīng)反應(yīng)與水、與水、O2其它反應(yīng)其它反應(yīng) 制法制法收集收集尾氣處理尾氣處理無色氣體無色氣體紅棕色氣體紅棕色氣體有毒有毒有毒有毒2NO2NO2 2 N N2 2O O4 43Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3( (稀稀)=)= 3Cu(NO 3Cu(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O Cu+4HNO Cu+4HNO3 3( (濃濃)=)= Cu(NO Cu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O排水法排水法 向上排氣法向上排氣法NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO + O2 = 2NO2

11、3 3、NONO、NONO2 2對環(huán)境的污染：對環(huán)境的污染：光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧酸雨酸雨石油產(chǎn)品和煤燃燒的產(chǎn)物石油產(chǎn)品和煤燃燒的產(chǎn)物汽車尾氣汽車尾氣制硝酸的工廠制硝酸的工廠污染源污染源危害危害 大氣圈中NOx的行為與作用在汽車的做功過程中在汽車的做功過程中 硝酸型酸雨的形成過程 空氣中NOx的形成在電閃雷鳴中：在電閃雷鳴中：放電N2 + O2 = 2NO高溫N2 + O2 = 2NO污染的空氣遮蓋著圣污染的空氣遮蓋著圣路易斯門的底部路易斯門的底部 引發(fā)光化學(xué)煙霧 光化學(xué)煙霧是由碳氫化合物和氮氧化物在陽光紫外線的作用下，發(fā)生光化學(xué)和熱化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生的以臭氧為主的氧化劑及顆粒物混合物。 對臭氧層

12、的破壞 近年來由于噴氣式飛機和火箭、導(dǎo)彈日益增多，將大量廢氣（如：NO2、NO）排放到高空，臭氧遭到耗損。O + NO2NO + O2總反應(yīng)：氮的氧化物在破壞臭氧層的過程中起催化作用O3 + NONO2 + O2O3 + O 2O2堿液的氧化吸收法2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 +H2ONO2 +NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O NOx 與NH3的氧化還原方法寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，并配平 減少減少NOx 對空氣污染的基本方法對空氣污染的基本方法思考：若將NO2氣體通入NaOH溶液中， 其發(fā)生的反應(yīng)可表示為： NO2 + NO + 2NaOH = 2N

13、aNO2 + H2O，有體積比為3:1的NO2和NO的混合氣體40mL，將其倒置于NaOH溶液中，試管中剩余的氣體體積為_。4、二氧化氮和溴蒸氣的鑒別、二氧化氮和溴蒸氣的鑒別 NO2和溴蒸氣在性質(zhì)上的相似之處：和溴蒸氣在性質(zhì)上的相似之處： 均有氧化性均有氧化性 溶于水后溶液呈酸性溶于水后溶液呈酸性 能與堿溶液反應(yīng)能與堿溶液反應(yīng) 鑒別兩者不能用淀粉鑒別兩者不能用淀粉KI試紙、堿溶試紙、堿溶液等。液等。NO2和溴蒸氣在性質(zhì)上的差異：和溴蒸氣在性質(zhì)上的差異：A通入水中，通入水中，NO2溶于水發(fā)生反應(yīng)后溶液溶于水發(fā)生反應(yīng)后溶液 無色，而溴蒸氣溶于水溶液呈橙色無色，而溴蒸氣溶于水溶液呈橙色B通入通入Ag

14、NO3溶液，有淡黃色沉淀生成的溶液，有淡黃色沉淀生成的 為溴蒸氣為溴蒸氣 C通入通入CCl4有機溶劑中，有機溶劑中， 溶于溶于CCl4而且而且 CCl4溶液呈橙紅色的為溶液呈橙紅色的為Br2(氣氣) 例例1、將盛有、將盛有N2和和NO2混合氣體的試管倒混合氣體的試管倒立于水中，經(jīng)過足夠時間后，試管內(nèi)氣立于水中，經(jīng)過足夠時間后，試管內(nèi)氣體體積縮小為原體積的一半，則原混合體體積縮小為原體積的一半，則原混合氣體中氣體中N2和和NO2的體積比是的體積比是_原理：原理：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 ，余氣：，余氣：NO或或O2規(guī)律規(guī)律 V(NO)/V(O2)=4:3時，恰好完全反應(yīng)時

15、，恰好完全反應(yīng)V(NO)/V(O2)4:3時，剩余氣體為時，剩余氣體為NOV(NO)/V(O2)4:1時，剩余氣體為時，剩余氣體為NOV(NO2)/V(O2)4:1時，剩余氣體為時，剩余氣體為O2例例5：將盛有：將盛有40mL NO2 和和 O2的混合氣的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，體的量筒倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，還剩余還剩余5mL無色氣體，則原混合氣體中無色氣體，則原混合氣體中NO2、O2的體積比為的體積比為 A1 : 3 B1 : 1 C7 : 1 D7 : 3 例例5：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將NO2、NO、O2混混合后充滿容器，倒置于水中，完全溶解，合后充滿容器，

16、倒置于水中，完全溶解，無氣體剩余，若產(chǎn)物也不擴散，則所得溶無氣體剩余，若產(chǎn)物也不擴散，則所得溶液物質(zhì)的量濃度的數(shù)值范圍是（液物質(zhì)的量濃度的數(shù)值范圍是（ ） A、0c1/22.4 B、1/39.2c1/22.4 C、1/39.2c1/28 D、1/28c1/22.4(5)“CO(5)“CO2 2+NO+Na+NO+Na2 2O O2 2”型型 原理原理 COCO2 2+NO+Na+NO+Na2 2O O2 2 = Na = Na2 2COCO3 3+NO+NO2 2例例6 6： VL NOVL NO、COCO2 2的混合氣體通過足量的混合氣體通過足量的的NaNa2 2O O2 2后氣體的體積變?yōu)?/p>

17、后氣體的體積變?yōu)閂/2 LV/2 L，則，則COCO2 2和和NONO的體積比不可能是的體積比不可能是 A A、21 B21 B、3 2 3 2 C C、34 D34 D、5 45 4規(guī)律：規(guī)律：COCO2 2與與NONO的混合氣體通過足量固體的混合氣體通過足量固體NaNa2 2O O2 2（1 1）若）若V(COV(CO2 2) V(NO) V(NO)時，反應(yīng)后氣體時，反應(yīng)后氣體的總體積：的總體積：為原混合氣體體積的一半為原混合氣體體積的一半（2 2）若）若V(COV(CO2 2)V(NO)V(NO)，反應(yīng)后：，反應(yīng)后：縮小的體積就是原來縮小的體積就是原來COCO2 2的體積。的體積。（6）“NO+NO2+NaOH溶液溶液”型型 原理原理 NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O規(guī)律規(guī)律 當(dāng)當(dāng)V(NO2)V(NO)時，混合氣能被時，混合氣能被NaOH溶溶液完全吸收；當(dāng)液完全吸收；當(dāng)V(NO2)V(NO)時，混合氣體中時，混合氣體中NO過量，被過量，被NaOH吸收后，剩余氣體為吸收后，剩余氣體為NO。例例7：根據(jù)硝酸尾氣處理的反應(yīng)原