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(shí)

氮?dú)馀c氮的固定【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解氮元素的存在和結(jié)構(gòu)，了解氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì);2.通過自然界中的氮循環(huán)，了解氮循環(huán)的基本過程，認(rèn)識(shí)化學(xué)對社會(huì)和

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要作用。氮元素“位——構(gòu)——性”氮元素位于元素周期表中第二周期ⅤA族N+725氮原子的最外電子層有5個(gè)電子，易得到3個(gè)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)。主要化合價(jià)：-3、0、+2、+4、+5自然界中氮元素的存在形式少部分存在于生物的蛋白質(zhì)中、以及土壤、海洋中的硝酸鹽和銨鹽主要以氮?dú)夥肿拥男问酱嬖谟诳諝庵杏坞x態(tài):化合態(tài):一、氮?dú)馀c氮的固定1.氮?dú)?1)物理性質(zhì)：無色、無味的氣體，密度與空氣接近，難溶于水

氧氣

熔點(diǎn)：-218.4℃

沸點(diǎn)：-183℃

密度：1.25g/L【思考】對比氧氣和氮?dú)獾姆悬c(diǎn)，如何從空氣中獲得氮?dú)?？空?氣態(tài))低溫

加壓空氣(液態(tài))N2(氣態(tài))O2(液態(tài))【思考】氮?dú)庠诘蜏丶訅簳r(shí)可以液化形成液氮，液氮汽化會(huì)吸熱使溫度降低，你知道液氮有什么用途嗎？醫(yī)療上可在液氮冷凍麻醉?xiàng)l件下做手術(shù)液氮食品低溫超導(dǎo)(2)分子組成與結(jié)構(gòu)分子式：電子式:N

N

N2結(jié)構(gòu)式：NN空間結(jié)構(gòu)：直線形球棍模型：

兩個(gè)氮原子間以共價(jià)三鍵結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量，所以氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，通常情況下難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。（3）氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)①與金屬單質(zhì)(Mg、Li、Ca、Sr、Ba、Al等)反應(yīng)N2+3Mg===Mg3N2點(diǎn)燃需要加熱才能發(fā)生②與非金屬單質(zhì)(O2、H2、B、Si等)反應(yīng)N2+O2======2NO放電或高溫

N2+3H22NH3

人工固氮自然固氮將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫做氮的固定高能固氮生物固氮豆科作物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化成氮大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的N2轉(zhuǎn)為氮的化合物

自然界中氮的循環(huán)圖（4）氮?dú)獾闹苽洧俟I(yè)制法：工業(yè)上由液態(tài)空氣分餾來獲得氮?dú)猗趯?shí)驗(yàn)室制法：NH4Cl+NaNO2=====NaCl+N2+2H2O加熱（5）氮?dú)獾挠猛劲僦苽湮镔|(zhì)：化肥、氨、硝酸等化合物的制備；②惰性保護(hù)：用于焊接金屬、填充燈泡、保存食品

③制冷劑：低溫粉碎等的制冷劑、冷卻劑；焊接保護(hù)氣合成氨

由于氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑，以氮?dú)夂蜌錃鉃樵虾铣砂钡墓I(yè)化生產(chǎn)曾是一個(gè)較難的課題。1909年德國化學(xué)家哈伯實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在500~600℃、17.5MPa~20.0MPa和鋨為催化劑的條件下，氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)后氨含量可超過6%以上，具備了工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。為了把哈伯合成氨的實(shí)驗(yàn)室方法轉(zhuǎn)化為規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)，德國工程師博施作出了重要貢獻(xiàn)。由于合成氨工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)和相關(guān)研究對化學(xué)理論與技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)，哈伯和博施都獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。合成氨是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一項(xiàng)重大成就，很大程度上解決了地球上因糧食不足而導(dǎo)致的饑餓問題，是化學(xué)和技術(shù)對社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的巨大貢獻(xiàn)?！究茖W(xué)史話】【練習(xí)1】下列有關(guān)氮?dú)獾恼f法正確的是(

)A.氮?dú)馐怯傻訕?gòu)成的雙原子分子,所以化學(xué)性質(zhì)不活潑B.醫(yī)學(xué)上常用液氮做冷凍劑,在冷凍麻醉?xiàng)l件下做手術(shù),是利用氮?dú)饣?/p>

學(xué)性質(zhì)的不活潑性C.H2與N2在一定條件下反應(yīng)生成NH3,反應(yīng)中N2體現(xiàn)氧化性D.電閃雷鳴的雨天,雨水中會(huì)含有一定量的硝酸,其中可能發(fā)生的反應(yīng)有N2+2O2=2NO2C【練習(xí)2】氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中無機(jī)氮的循環(huán)過程可用如圖表示。