1、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2020第五章第五章 化工生产中的重要非金属元素化工生产中的重要非金属元素自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览知识铺垫新知预习自主测试1.空气中主要含有氮气和氧气,其中氮气的性质稳定,可作保护气。2.N2的密度与空气相差不大,不可采用排空气法收集,可用排水法收集。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览知识铺垫新知预习自主测试一、氮气与氮的固定1.自然界中的氮元素2.氮气的化学性质(1)稳定性:通常情况下氮气难与其他物质发生化学反应,无法被大多数生物体直接吸收。【
2、微思考】为何氮气的化学性质很稳定?提示氮分子内两个氮原子之间以共价三键结合,断开该化学键需要较多的能量。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览知识铺垫新知预习自主测试(2)氮气与金属或非金属单质的反应3.氮的固定(1)定义:将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。(2)分类自然固氮:大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物,或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨。人工固氮:人类通过控制条件,将氮气氧化或还原为氮的化合物。最重要的人工固氮途径是工业合成氨。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览知识铺垫新知预习自主测试二、一氧化氮和二氧化氮1.物理性质2.化学
3、性质(1)常温下,NO不稳定,易与O2结合。化学方程式为2NO+O2=2NO2。(2)NO2溶于水时与水发生反应。化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同,但它们都是有毒的气体。()(2)实验室只能用排水法收集NO,用向上排空气法收集NO2。()(3)NO具有较强的还原性,在空气中极易被氧化。()(4)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中,无色气体变为红棕色。()(5)打磨好的镁带在空气中燃烧可得到纯净的Mg3N2。()答案:(1)(
4、2)(3)(4)(5)自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览知识铺垫新知预习自主测试2.下列过程没有起到氮的固定作用的是()A.N2与O2反应生成NOB.NH3经催化氧化生成NOC.N2与H2在一定条件下合成氨D.豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物答案:B自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览知识铺垫新知预习自主测试3.下列说法正确的是()A.一氧化氮和二氧化氮都可用排水法收集B.二氧化氮既有氧化性,又有还原性C.通常情况下,二氧化氮和一氧化氮都是无色的有毒气体D.一氧化氮只具有还原性答案:B解析:NO2易溶于水,且溶于水时与水发生反应,不能用排水法收集,A项错
5、误;二氧化氮与水反应时,既作氧化剂又作还原剂,B项正确;通常情况下,一氧化氮为无色气体,二氧化氮为红棕色气体,它们都是有毒气体,C项错误;一氧化氮中氮元素显+2价,很容易被氧化,作还原剂,具有还原性,也可以被还原,作氧化剂,具有氧化性,D项错误。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测氮的氧化物溶于水的有关计算氮的氧化物溶于水的有关计算问题探究问题探究【实验探究】NO2被H2O吸收的实验NO2能溶于H2O并发生反应,为了使NO2尽可能被H2O吸收,某化学兴趣小组设计了如下实验步骤,以探究NO2被H2O吸收的程度。步骤:将盛满NO2气体的试管倒置于盛水的水槽中,如图甲
6、所示。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测步骤:将O2缓慢通入步骤的试管中,如图乙所示。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测1.步骤中:试管内气体的颜色和水位有何变化?发生反应的化学方程式是什么?2.步骤中试管内气体的颜色和体积怎样变化,试管内水位怎样变化?主要发生哪些反应?提示缓慢通入O2时,试管内无色气体变为红棕色,后又变为无色,但气体体积减小,液面不断上升。发生反应:2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测3.当液体充满整个试管时,通入的
7、O2与原试管内的NO2体积之比是多少?写出总反应的化学方程式。提示当液体充满试管时,NO2和通入的O2恰好完全反应生成HNO3,即4NO2+O2+2H2O=4HNO3,因此V(NO2)V(O2)=4 1。4.在相同条件下,向同一试管中分别通入NO和O2,然后倒置于水槽中,若溶液充满试管,则通入的NO和O2的体积比为多少?提示4 3。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测知识拓展知识拓展氮的氧化物溶于水的有关定量关系1.相关反应原理3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2由方程式2+得:4NO2+O2+2H2O=4HNO3由方程式2+3得:4NO+3
8、O2+2H2O=4HNO3自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测2.氮氧化物溶于水的不同情况及剩余气体分析(1)NO2与O2的混合气体溶于水(反应)温馨提示:氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时,剩余的气体可能是O2,也可能是NO,但不可能是NO2,因为NO2会与水反应生成HNO3和NO。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测素能应用素能应用典例典例一定条件下,将等体积的NO和O2充入同一试管,并将试管倒立于水槽中,充分反应后剩余气体的体积约为原气体总体积的()答案:C 自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检
9、测变式训练变式训练将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里,充分反应后试管中剩余20 mL气体,则原混合气体中NO2和NO的体积比为()A.2 1B.1 3C.3 1D.1 1答案:C解析:所以原混合气体中V(NO)=40 mL-30 mL=10 mL,因此V(NO2)V(NO)=30 mL 10 mL=3 1。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测1.下列关于氮气的说法中错误的是()A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气答案:C解析:N2很稳定,常用
10、作保护气;在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染;N2在空气中的体积含量约为 ;N2与金属Mg反应时,作氧化剂。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测2.下列关于NO和NO2的叙述正确的是()A.NO是一种红棕色气体B.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合C.含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等D.NO2可用排水法收集答案:C解析:解答本题要抓住NO易被氧化、NO2易与水反应的特点。NO是无色的气体,A项错误;常温常压下,NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2,B项错误;NO2能与水反应,故不能用排水法收集,D项错误。自
11、主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测3.下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NOA.B.C.D.答案:C解析:该题有两个要求:(1)必须加入氧化剂;(2)通过一步反应就能完成。反应、从化合价角度来看都有元素化合价升高,但反应N2NO2不能通过一步反应完成;而反应NO2HNO3中,虽然氮元素的化合价升高,但不加氧化剂也能完成,如反应3NO2+H2O=2HNO3+NO,NO2既是氧化剂又是还原剂;只有反应N2NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络
12、随堂检测4.NO2溶于水时,与水反应,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比是()A.2 1 B.1 2C.3 1D.1 3答案:B解析:NO2与H2O的反应中,NO2既作氧化剂又作还原剂:根据得失电子守恒,n(氧化剂)n(还原剂)=1 2。自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测5.如图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。请回答下列问题:(1)写出观察到的现象:;。(2)最终试管中剩余的气体是,体积为。答案:(1)通入O2后试管内气体变为红棕色试管内液面升高最后试管内液体没有全部充满,有无色气体剩余(2)NO1.0 mL自主预习自主预习探究学习探究学习学习概览学习概览任务素养脉络随堂检测
