5.2.1氮和氮的氧化物課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

第五章

化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素

第二節(jié)

氮及其化合物

第1課時氮和氮的氧化物

人教版必修第二冊1．結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解氮及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。2．結(jié)合實例認(rèn)識氮及其氧化物的性質(zhì)，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。3．認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價值。學(xué)習(xí)目標(biāo)1．通過從結(jié)構(gòu)分析氮和氮氧化物的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的學(xué)科素養(yǎng)。2．通過對氮的氧化物的污染與防治的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)。素養(yǎng)目標(biāo)素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)

據(jù)說在新疆與青海兩省區(qū)交界處有一狹長山谷，每當(dāng)人畜進(jìn)入后，經(jīng)常電閃雷鳴，狂風(fēng)暴雨把人畜擊斃。然而谷內(nèi)卻是牧草茂盛，四季常青，被當(dāng)?shù)啬撩穹Q為“魔鬼谷”。為什么魔鬼谷牧草旺盛?

有句諺語“雷雨發(fā)莊稼”，你明白其中的化學(xué)道理嗎?情境引入一、氮氣與氮的固定1．氮元素的位置、結(jié)構(gòu)與存在

(1)位置：第二周期第ⅤA族

知識梳理

(2)結(jié)構(gòu)：

氮原子的最外電子層有5個電子，既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。因此，氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。1．氮元素的位置、結(jié)構(gòu)與存在知識梳理

(3)存在：氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空氣中，部分氮元素存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。游離化合(1)自然固氮：大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮的化合物，或者通過豆科植物的根瘤菌將氮氣轉(zhuǎn)化成氨。(2)人工固氮：人類通過控制條件，將氮氣氧化或還原為氮的化合物，最重要的人工固氮途徑就是工業(yè)合成氨。2．氮的固定知識梳理將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫做氮的固定。3．N2的性質(zhì)及應(yīng)用物理性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)

無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水，熔點、沸點比O2的低。[注意]氮元素是一種活潑非金屬，但N2穩(wěn)定的原因是N2分子中氮氮三鍵很穩(wěn)定，不易斷裂，難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。知識梳理二、氮的氧化物氧化物的化學(xué)式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的價態(tài)(1)N2O俗稱笑氣。(2)N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相應(yīng)的酸性氧化物(或酸酐)。(3)NO2與N2O4可相互轉(zhuǎn)化：2NO2N2O41．氮有多種價態(tài)的氧化物+1+2+3+4+5知識梳理NONO2顏色無色紅棕色毒性有毒有毒溶解性難溶于水易溶于水與O2或與H2O反應(yīng)2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO收集方法排水法向上排空氣法與人體、環(huán)境的關(guān)系①與血紅蛋白結(jié)合，使人中毒；②轉(zhuǎn)化成NO2，形成酸雨、光化學(xué)煙霧形成酸雨、光化學(xué)煙霧2．一氧化氮和二氧化氮知識梳理二氧化氮溶于水的實驗實驗探究實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

把充滿NO2的試管倒立水中，再通入O2

3．二氧化氮溶于水的實驗分析試管內(nèi)氣體顏色慢慢變?yōu)闊o色，水面不斷上升，最后靜止在距試管底部約1/3處NO2不能全部被水吸收，有無色氣體NO生成水面不斷上升，最后試管內(nèi)無色氣體約為原NO2體積的1/3，通入適量O2后液面繼續(xù)上升，最后試管全部充滿液體NO2溶于水生成的NO全部與O2反應(yīng)被水吸收水面不斷上升，最后試管全部充滿液體NO2可被NaOH溶液全部吸收2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O實驗探究4．氮的氧化物溶于水的計算方法知識梳理3NO2+H2O=

2HNO3+NO2NO+O2=2NO24NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3合并兩個反應(yīng)

關(guān)系式法（1）NO2和O2的混合氣體（2）NO2和O2的混合氣體V(NO2):V(O2)<4:1O2剩余=4:1恰好完全反應(yīng)>4:1NO剩余4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3V(NO):V(O2)<4:3O2剩余=4:3恰好完全反應(yīng)>4:3NO剩余知識梳理（3）NO2、NO、O2的三種混合氣體通入水中①可先將NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2，再按上述各種情況分別處理；②也可先將NO2和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO，再按4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3情況處理。

電子守恒法

當(dāng)NOx轉(zhuǎn)化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應(yīng)中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。

原子個數(shù)比法V(N):V(O)<2:5O2剩余=2:5恰好完全反應(yīng)>2:5NO剩余1．常見的污染類型

(1)光化學(xué)煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的一種有毒的煙霧。

(3)破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。(4)NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。知識梳理三、氮氧化物對環(huán)境的污染及防治(2)酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展清潔能源。(2)研究煤的脫硫技術(shù)，改進(jìn)燃燒技術(shù)，減少SO2和氮的氧化物的排放。(3)加強工廠廢氣的回收處理。(4)改進(jìn)汽車尾氣的處理技術(shù)，控制汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。2．防治措施知識梳理3．常見的NOx尾氣處理方法(1)堿液吸收法

工業(yè)尾氣中NOx常用堿液吸收處理，NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。

NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O(2)氨氣吸收法

8NH3＋6NO27N2＋12H2O4NH3＋6NO5N2＋6H2O

(3)催化轉(zhuǎn)化法

在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)；NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)(一般適用于汽車尾氣的處理)。

2CO＋2NO2CO2＋N2知識梳理

1.下列反應(yīng)中，不屬于氮的固定的是()A．N2和H2在一定條件下合成NH3B．豆科植物把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮C．雷電時，空氣中的N2與O2反應(yīng)生成NOD．由NH3制碳酸氫銨和尿素【答案】D【解析】由游離態(tài)氮變成化合態(tài)氮叫氮的固定，D不符合。隨堂檢測2.四支試管中分別充滿NO、SO2、NO2、Cl2中的一種,把它們分別倒置于盛有水的水槽中，放置一段時間后的現(xiàn)象如圖所示。其中原試管充滿NO2的是() 【答案】B【解析】根據(jù)化學(xué)方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO可知,剩余氣體是反應(yīng)前的1/3，故B項正確；NO不溶于水,對應(yīng)D項；SO2對應(yīng)A項；Cl2對應(yīng)C項。隨堂檢測3.在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中，充分反應(yīng)后剩余2mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為()

①1.2mL②2.4mL③3mL④4mL

A．①②B．②③C．③④D．①④【答案】D【解析】混合氣體通入水中，涉及的反應(yīng)有①4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。剩余氣體為NO或O2。若剩余的氣體是O2，則V(NO2)＝(4/5)×(12－2)mL＝8mL，V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的氣體是NO(2mL)?6mLNO2，則V(O2)＝(1/5)×(12－6)mL＝1.2mL。隨堂檢測4.氮氧化物會嚴(yán)重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)方程式如下：

①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(1)在反應(yīng)①中，參加反應(yīng)的氧化劑和還原劑的質(zhì)量之比為___________。(2)在反應(yīng)②中，氧化產(chǎn)物是________，還原產(chǎn)物是________(填化學(xué)式)。(3)在反應(yīng)①②中，參加反應(yīng)的NaOH均為2mol時，兩個反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)的關(guān)系是①________②(