1、N i t r o g e n a n d n i t r o g e n f i x a t i o n第二节氮及其化合物第1课时氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 学习目标 1、了解氮元素的存在及氮的固定。 2、掌握NO、NO2的性质。 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.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。 2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。情境素材1.自然界中氮元素的存
2、在2.自然界中的氮循环（结合教材）游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中。化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。思考：什么叫氮的固定？【学习任务一】【学习任务一】氮的固定氮的固定 将大气中_的氮转化为_的过程叫做氮的固定。游离态含氮化合物(1) 含义:(2) 分类:【学习任务一】【学习任务一】氮的固定氮的固定 2007 年年10月月诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖授予了德国化学家格哈德授予了德国化学家格哈德埃特尔埃特尔，理由是，理由是他他发现发现了哈伯博施法了哈伯博施法合成氨的作用合成氨的作用机理机理。 1909年，德国化学家弗里茨年，德国化学家弗里茨哈伯哈伯
3、发明发明合成氨合成氨方法：方法：500600、17.520.0MPa和锇作催化剂，获得和锇作催化剂，获得1918 年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。 1913年年，卡尔，卡尔博施博施改进改进合成氨合成氨方法：从实验室方法转化为规模化方法：从实验室方法转化为规模化的工业生产，获得的工业生产，获得1931 年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。合成氨的辉煌化学史N2+3H2 2NH3 高温高压高温高压催化剂催化剂【思考】合成氨对社会的发展与进步有何贡献？【思考】合成氨对社会的发展与进步有何贡献？合成氨的创始人哈伯 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。N原子结构+72 5 氮原子的最
4、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。【学习任务二】氮气【学习任务二】氮气(1) 氮气的物理性质颜色状态气味密度溶解性_气体_ 密度与空气接近 _溶于水无色无味难稳定N2+O2 2NO放电或高温=催化剂高温、高压N2 + 3H2 2NH3N2 + 3Mg Mg2N3点燃(2) 氮气的化学性质氮气的化学性质_，通常很难与其他物质发生化学反应。 还原性：_ 氧化性I. N2与H2反应生成NH3，化学方程式为
5、 。II.在点燃条件下与Mg反应，方程式为 。N N:N:N:.氮气的用途化合物制造：化肥、氨、硝酸等化合物的制造；惰性保护：惰性保护介质，速冻食品；制冷剂：低温粉碎等的制冷剂、冷却剂；电子工业：电子工业中的外延、扩散、化学气相淀积、离子注入、等离子干刻、光刻等；标准物：用作标准气、校正气、零点气、平衡气等。情境：在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，狂风大作，人畜常遭雷击而倒毙。奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。考察队测定后发现，这里的磁场强度非常高。这里的地层，除了分布着大面积的三叠纪火山喷发的强磁性玄武岩外，还有大
6、大小小30多个磁铁矿脉及石英闪长岩体。正是这些岩体和磁铁矿产生了强大的地磁异常带。夏季，它使因昆仑山的阻挡而沿山谷东西分布的雷、雨、云中的电荷常常在此汇集，形成超强磁场。一旦遇到异物，便会发生尖端放电即产生雷击现象，使人和畜瞬间死亡。巨大的磁力还导致了指南针失灵，仪器不准。思考：为什么如此诡异的魔鬼谷却牧草茂盛，四季常青？(1)氮元素有多种化合价，其最高正价为氮元素有多种化合价，其最高正价为5价价()(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键()(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保
7、护气()(4)白磷白磷(P4)在空气中能自燃而氮气能稳定存在，说明磷元素非金属性比氮元在空气中能自燃而氮气能稳定存在，说明磷元素非金属性比氮元素强素强()(5)硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气为自然固氮硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气为自然固氮()(6)在高温、高压、催化剂条件下，在高温、高压、催化剂条件下，1 mol N2与与3 mol H2混合可生成混合可生成2 mol NH3()针对训练“笑气”是一氧化二氮（N2O）的别称，为无色有甜味的气体，广泛应用于医药麻醉、食品加工等生产生活领域。人体吸入“笑气”后，会引起体内内啡肽的释放。内啡肽能让人产生短暂的欣快感。其实，笑气并不是真的让人发自
8、内心地笑，而是通过让人脸部肌肉失控而形成痴呆笑容。【学习任务二】【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮一氧化氮和二氧化氮氮的氧化物氮的氧化物N2O(笑气笑气)NON2O3NO2N2O4N2O5氮元素化合价氮元素化合价_123445上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是是 。N2O5和和N2O3(1) 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【学习任务二】【学习任务二】一氧化氮和二氧化氮一氧化氮和二氧化氮都是非酸性氧化物都是非酸性氧化物(不成盐氧化物不成盐氧化物)(1) NO和NO2分别采用什么方法收集？(
9、2)NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗? 常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集； NO2能与水反应生成NO，故只能用排空气法收集。NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3， NO2既作氧化剂又作还原剂。练习(1)由于由于NO极易与极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用只能用排水法排水法()(2)由于由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气只能用向上排空气法法()(3)NO2能与碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，能与碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，NO2是
10、酸性氧化物是酸性氧化物()(4)N2与与O2反应时，不论反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成，不能生成NO2()(5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别溴蒸气和二氧化氮两种红棕色气体可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别溴蒸气和二氧化氮两种红棕色气体()(6)NO和和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物()练习(2) 化学性质【实验化学性质【实验5-5】(1)在一支在一支50 mL的注射器里充入的注射器里充入20 mL NO，观察颜色，观察颜色： ，然后吸入然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封
11、住管口，振荡注射器。现象水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现象： ，结论结论： 。(2)打开弹簧夹，快速吸入打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，现象空气后夹上弹簧夹，现象： ；振荡注射器。现象振荡注射器。现象： 。无色无色注射器内无明显变化注射器内无明显变化NO难溶于水难溶于水注射器内气体注射器内气体变变为红棕色为红棕色气体的红棕色消失气体的红棕色消失结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化。反应的化学方程式为NONO2: _;NO2NO: _ (工业制取硝酸)。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 实验5-5发生了哪些化学反应？如果将注射器中的NO
12、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？启示1(1) 原理： 解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，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。 NO与O2同时通入水中 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 3+2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 启示2 NO2和O2混合气体溶于水的计算 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 2+ 总的化学方程式为 4N
13、O2+O2+2H2O=4HNO3启示3性 质NONO2物理性质毒 性与水反应与氧气反应实验室制备收集方法其他对环境影响无色、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】【课堂总结】据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，狂风大作，人畜常遭雷击而倒毙。奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。人们对“魔
14、鬼谷”牧草茂盛，四季常青的原因困惑不解，请你分析其中的原理。思考：【课堂练习】1. 如图所示的试管中装有12 mL NO，然后间歇缓慢地通入8 mLO2。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()CA B C D 2. 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()DAV1V2V3 BV1V3V2CV2V3V1 DV3V1V2【课堂练习】3. 在容积为672 mL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280 mL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 = 2HNO3B 总反应为4NO8NO25O26H2O = 12HNO3C 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0.060 molL1感谢观看
