第二節(jié)氮及其化合物

第1課時氮和氮的氧化物

情境引入

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?學(xué)習(xí)目標(biāo)1．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)，通過物質(zhì)的性質(zhì)實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。學(xué)習(xí)目標(biāo)氮氣、一氧化氮、二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)重難點閱讀課本11-13頁，回答下列問題：1.氮元素在周期表中的位置、自然界中存在形式、氮原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖、氮原子的成鍵特點2.氮分子電子式、結(jié)構(gòu)式、物理性質(zhì)。3.氮氣化學(xué)性質(zhì)、用途。4.“氮的固定”的定義和分類。5.常見的氮的氧化物有哪些？NO和NO2的物理性質(zhì)。6.從化合價角度分析NO和NO2可能具有的化學(xué)性質(zhì)。并寫出下列化學(xué)方程式：NO與O2、NO2與H2O。一、氮氣與氮的固定1．氮元素的位置、結(jié)構(gòu)、存在和成鍵特點位置

第二周期、第ⅤA族ONCClPS結(jié)構(gòu)

+725氮原子很難得失電子形成離子鍵，一般與其他原子形成共用電子對成鍵特點

易形成3個共價鍵性質(zhì)存在非金屬性：O＞N＞C；N＞P常見化合價：

-3、0、+2、+3、+4、+5主要以N2

形式存在于空氣中，部分存在于蛋白質(zhì)、硝酸鹽與銨鹽中2．N2的性質(zhì)及應(yīng)用結(jié)構(gòu)電子式為______，結(jié)構(gòu)式為______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很穩(wěn)定，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)。N≡N通常情況下，性質(zhì)穩(wěn)定難與其他物質(zhì)反應(yīng)N2表現(xiàn)氧化性N2表現(xiàn)還原性【思考】Mg在空氣中燃燒的產(chǎn)物是？鎂著火能否使用干冰滅火？3Mg+N2Mg3N22Mg+CO22MgO+C2Mg+O22MgO用途

①化工原料：化肥、氨、硝酸等化合物的制造②作保護(hù)氣：焊接金屬、燈泡、食品包裝作保護(hù)氣③制冷劑：麻醉、冷凍治療

3．氮的固定與循環(huán)氮的固定概念：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程分類自然固氮—雷電固氮生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)人工固氮合成氨(工業(yè)上合成氨)(N2＋O2====2NO)放電N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓自然界中氮的循環(huán)典例1．下列關(guān)于氮氣的說法中錯誤的是()A．通常情況下N2性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可以在電焊時作保護(hù)氣B．N2+O2

2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要因素之一C．N2在空氣中約占的質(zhì)量比為D．在反應(yīng)3Mg+N2

Mg3N2中，N2作氧化劑【答案】C【解析】N2很穩(wěn)定，常用作保護(hù)氣；但在高溫下N2與O2產(chǎn)生的NO易被氧化為NO2，故汽車尾氣會造成環(huán)境污染；N2在空氣中的體積含量約為4/5；N2與金屬、H2反應(yīng)時作氧化劑。課堂練習(xí)二、氮的氧化物氧化物的化學(xué)式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的價態(tài)＋1＋2＋3＋4＋5注：(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：2NO2N2O4（無色）1．氮有多種價態(tài)的氧化物氮有哪些氧化物？物理性質(zhì)NONO2色、味無色、無味紅棕色、有刺激性氣味毒性有毒有毒密度略大于空氣大于空氣溶解性難溶于水易液化、易溶于水收集方法排水法向上排空氣法2．一氧化氮和二氧化氮性質(zhì)（1）NO和NO2的物理性質(zhì)注：①絕大多數(shù)氮氧化物都是大氣污染物

②NO2在標(biāo)況下為液態(tài)(2)NO和NO2的化學(xué)性質(zhì)實驗探究裝置

操作在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器①打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾②振蕩注射器現(xiàn)象___________①無色氣體變?yōu)開________②_____________________________________________無明顯現(xiàn)象紅棕色紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色，注射器活塞向左移動——NO、NO2與水的反應(yīng)實驗結(jié)論及解釋

①NO不溶于水，也不與水反應(yīng)，與O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2；2NO

+O2==2NO2

②NO2能與水反應(yīng)生成無色的NO。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO思考討論：①如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，應(yīng)采取什么措施？②上述實驗對工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么的啟示？繼續(xù)通入過量的空氣用水吸收NO2制取硝酸的反應(yīng)過程中，要不斷地補充空氣，使NO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為硝酸?！舅伎肌?1)若將充滿NO2的試管倒置在裝滿水的水槽里，會有什么現(xiàn)象?

(2)若同時向倒置試管中不斷地緩慢通入O2

，最終現(xiàn)象是什么?

(3)若將1molNO、NO2完全轉(zhuǎn)化為硝酸需要都少氧氣?圖乙4NO2＋O2＋2H2O===4HNO34NO＋3O2＋2H2O===4HNO3恰好完全被水吸收試管中的紅棕色逐漸褪去，水槽里的水倒吸入試管中，最終試管里剩余氣體占1/3水槽中的液體最終充滿整個試管化學(xué)性質(zhì)NONO2O22NO＋O2===2NO2不反應(yīng)H2O不反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(制硝酸)

NaOH自身不反應(yīng)NH3

4NH3＋6NO5N2＋6H2O8NH3＋6NO2

7N2＋12H2OCO2CO＋2NO2CO2＋N24CO＋2NO24CO2＋N24NO＋3O2＋2H2O===4HNO34NO2＋O2＋2H2O===4HNO32NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O小結(jié)【思考】1.如何除去NO氣體中混有的少量NO2氣體雜質(zhì)？2.NO和NO2是酸性氧化物嗎？NO2是硝酸的酸酐嗎？三、氮氧化物對環(huán)境的污染及防治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。

(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。

(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。

(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(qiáng)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)。

課外拓展：氮氧化物氮的氧化物種類很多，N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5都具有不同程度的毒性。除NO2以外，其他氮氧化物均極不穩(wěn)定。除NO外均可溶于水。笑氣——N2O，無色不可燃?xì)怏w，有輕微金屬味，室溫下穩(wěn)定，有輕微麻醉作用，1799年由英國化學(xué)家漢弗萊·戴維發(fā)現(xiàn)。主要應(yīng)用在外科和牙科等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，還廣泛用作增強(qiáng)發(fā)動機(jī)輸出功率的火箭推進(jìn)劑和賽車中的氧化劑。信使分子——NO，具有擴(kuò)張血管、促進(jìn)消化和增強(qiáng)記憶力的特殊功能。1998年的諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎的主要研究成果是發(fā)現(xiàn)NO在人體的血管系統(tǒng)內(nèi)具有傳送信號的功能。NO一向被視為大氣污染物，卻在生命過程中有如此重要的功能，這是否能給人們一些什么啟示呢？典例2．關(guān)于NO的敘述正