1、第五章化工生产中第五章化工生产中的重要的重要非金属元素非金属元素第二节氮及其第二节氮及其化合物化合物第一课时第一课时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氮元素元素位于元素周期表的位于元素周期表的第二周期，第二周期，VAVA族族。+72 5 氮氮原子的最外层有原子的最外层有5 5个电子个电子，既不容易得到，既不容易得到3 3个电子，也不容易失去个电子，也不容易失去5 5个电子。个电子。一般通过一般通过共用电子对共用电子对与其他原子结合。与其他原子结合。在自然界里，氮元素主要以氮分子的形在自然界里，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
2、分氮元素式存在于空气中，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。存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。空气中空气中氮气的体积分数约为氮气的体积分数约为78%N氮原子结构示意图：氮原子结构示意图：1 1、物理性质：物理性质： 一、氮气一、氮气无色、无味难溶于水的气体无色、无味难溶于水的气体 2 2、氮气的结构氮气的结构： 3 3、化学化学性质：性质： 结构式：结构式：电子式：电子式：性质稳定不活泼、有氧化性和还原性（有性质稳定不活泼、有氧化性和还原性（有-3、+1、+2、+3、+4、+5价）价）N2在在_等条件下，等条件下，N2获得足够的能量，使获得
3、足够的能量，使NN断裂。断裂。写出写出N2与与Mg、H2、O2反应的化学方程式。反应的化学方程式。_；_；_。N2+O2 2NO放电或高温放电或高温=N2 + 3H2 2NH3催化剂催化剂高温、高压高温、高压高温、放电高温、放电N2 + 3Mg = Mg3N2点燃点燃在反应中氮气分别体现出什么性质？在反应中氮气分别体现出什么性质？还原性还原性氧化性氧化性氧化性氧化性4 4、氮的固定氮的固定： 定义：定义：分类：分类： 将大气中将大气中_的氮转化为的氮转化为_的过程叫做氮的固定。的过程叫做氮的固定。游离态游离态含氮化合物含氮化合物1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500600
4、、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。哈伯(F.Haber，1868-1934)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技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，为促进世界农业发展做出了重大贡献。人 工 固 氮合 成 氨科学史话自然界中氮的循环自然界中氮的循环有句谚语叫做有句谚语叫做“雷雨发庄稼雷雨发庄稼”，你知道其中的科学道理吗？，你知道其中的科学道理吗？二、一氧化氮和二氧化氮二、一氧化氮和二
5、氧化氮 物理性质物理性质无色无色无味无味红棕色红棕色刺激性刺激性物质物质颜色颜色状态状态气味气味毒性毒性水溶性水溶性 特性特性NONO2气体气体气体气体有毒有毒有毒有毒不溶不溶易溶易溶明星分子明星分子易液化易液化(2(2) ) 化学性质化学性质【实验【实验5-55-5】实验实验操作操作在一支在一支50 mL50 mL的注射器里充入的注射器里充入20mL 20mL NONO，然后吸入，然后吸入5mL5mL水水，用乳胶管和，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器弹簧夹封住管口，振荡注射器打开弹簧夹，快速吸入打开弹簧夹，快速吸入10 mL10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，空气后夹上弹簧夹，观察现象
6、，然后再振荡注射器然后再振荡注射器现象现象_,振荡后振荡后_无明显现象无明显现象无色气体变红棕色无色气体变红棕色红棕色变为无色红棕色变为无色 实验实验5-55-5发生了哪些化学反应？如果将注射器中的发生了哪些化学反应？如果将注射器中的NONO充分转化，可充分转化，可以采取什么措施？上述实验对以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸工业生产硝酸有什么启示？有什么启示？2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO措施：措施： 可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体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充分与水反应水反应启示：启示：硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充
7、一些空气，使硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充一些空气，使生成生成的的NONO被氧化成被氧化成NONO2 2，NONO2 2溶于水又生成溶于水又生成HNOHNO3 3和和NONO，经过多次氧化和吸收，经过多次氧化和吸收，NONO2 2可以比较完全被水吸收，可以比较完全被水吸收，能够尽可能地转化为能够尽可能地转化为HNOHNO3 3解题启示解题启示：把上述两个反应式加起来，可以分别得到：把上述两个反应式加起来，可以分别得到：4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3反应反应方程式：方程式：性 质NONO2物理性质物理性质毒毒 性性与水反应与水反应与氧气反应与氧气
8、反应实验室制备实验室制备收集方法收集方法其他其他对环境影响对环境影响无色、无味的有毒气体，难溶于水 红棕色、有刺激性气味、易液化的有毒气体不反应(难溶于水)3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2不反应铜与稀硝酸反应铜与浓硝酸反应常用排水法常用向上排空气法 2NO2 N2O4导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层有毒（跟血红蛋白结合）有毒【总结】【课堂练习】1.1. 如如图所示的试管中装有图所示的试管中装有12 mL NO12 mL NO，然后间歇缓慢地通入，然后间歇缓慢地通入8 mLO8 mLO2 2。有关有关最终状态的描述：最终状态的描述：试管内气体呈红棕色，试管内气体呈红棕色，
9、试管内试管内气体气体呈无色呈无色，试管内液面不变，试管内液面不变，试管内液面上升，试管内液面上升，试管内试管内气体是气体是O O2 2，试管内气体是试管内气体是NO NO 。其中。其中正确的是正确的是( () )CA B C D 2. 在容积为在容积为672 mL的烧瓶中充满的烧瓶中充满NO和和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为气体体积都已折合为标准状况下的体积标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是，下列有关叙述正确的是()BA 总反应为
10、总反应为NONO2O2H2O = 2HNO3B 总反应为总反应为4NO8NO25O26H2O = 12HNO3C 生成硝酸的物质的量浓度均为生成硝酸的物质的量浓度均为0.030 molL1D 生成硝酸的物质的量浓度约为生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 molL10.03mol0.0125mol0.045mol/L4. 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：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=2NaNO2H2O 2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O现有现有V L某某NaOH溶液能完全吸收溶液能完全吸收n mo
11、l NO2和和m mol NO 组成的大气污染物。组成的大气污染物。3. 同温同压下，在同温同压下，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，它们是是NO和和NO2，NO2和和O2，NO和和N2。现将。现将3支试管均倒置于水槽中，充分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，则下列关系正确的是()AV1V2V3 BV1V3V2 CV2V3V1 DV3V1V2D所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为 mol/Lmol/L若若所得溶液中所得溶液中c(NOc(NO3 3- -: :NONO2 2- -)=1)=1: :9 9，则原混合气体中，则原混合气体中NO2和 NO的物质的量之比的物质的量之比 n n: :m m = = 。3 2m+nV
