第五章

化工生產(chǎn)中重要非金屬元素

第二節(jié)

氮及其化合物

課時(shí)1氮?dú)夂偷趸锼仞B(yǎng)目標(biāo)宏觀辨識(shí)與微觀探析：能夠從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析氮及其化合物的性質(zhì)，如通過氮分子的結(jié)構(gòu)（N≡N）來(lái)理解氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的原因。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如二氧化氮溶于水實(shí)驗(yàn)），從宏觀現(xiàn)象推斷微觀粒子的變化。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能基于氮?dú)獾娜I、一氧化氮及二氧化氮的結(jié)構(gòu)或化合價(jià)等證據(jù)，推理它們的化學(xué)性質(zhì)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)認(rèn)知模型?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：樹立綠色化學(xué)理念，在解決NOX污染的問題中，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。壹貳2.一氧化氮和二氧化氮1.氮?dú)夂偷墓潭ㄖR(shí)導(dǎo)航4課堂導(dǎo)入俗話說(shuō)“雷雨發(fā)莊稼”在新疆和青海交界處有一狹長(zhǎng)山谷，人稱魔鬼谷，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，這是為什么？5位置結(jié)構(gòu)存在第二周期、第VA族+725既不容易得3個(gè)電子也不容易失5個(gè)單子N一般通過共用電子對(duì)與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)(1)游離態(tài)的氮——主要以氮分子的形式存在于空氣中。(2)化合態(tài)的氮——部分存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。課堂導(dǎo)入6知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭∟2NO2、N2O4NH3NaNO3物質(zhì)類別氫化物單質(zhì)氧化物酸鹽-30+2+5+4化合價(jià)+1+3N2ONON2O3N2O5HNO3NaNO2HNO2N2H4

N的價(jià)類圖研究視角物質(zhì)類別元素價(jià)態(tài)周期律表7知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭?.氮?dú)獾男再|(zhì)顏色氣味狀態(tài)密度溶解性熔點(diǎn)沸點(diǎn)無(wú)色無(wú)味氣體密度與空氣接近難溶于水-210℃-196℃收集氮?dú)鈺r(shí)用排水法不用排空氣法8知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭▋蓚€(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，通常難以與其它物質(zhì)反應(yīng)。[注意]氮元素是一種活潑非金屬，但N2穩(wěn)定的原因是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)。N2NO＋20O2氧化劑N－3還原劑金屬H21.氮?dú)獾男再|(zhì)9知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭á貼2的還原性：N2+O22NO②N2的氧化性：N2+3MgMg3N2

氮化鎂1.氮?dú)獾男再|(zhì)10知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭∕g在空氣中燃燒時(shí)可以發(fā)生的反應(yīng)有哪些？寫出化學(xué)方程式。拓展：Mg3N2和水的反應(yīng)：Mg3N2+6H2O==3Mg(OH)2+2NH3↑11知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭?.氮的固定將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫做氮的固定(1)自然固氮：大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物，或豆科植物根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨。(2)人工固氮：如工業(yè)合成氨。思考：NH3溶于水是不是氮的固定？12知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭ù髿庵蠳2氮素化肥

NH3尿素及動(dòng)植物遺體

土壤中的微生物人工固氮雷電固氮生物固氮3.氮的循環(huán)13知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭?.氮的用途常溫下，N2的化學(xué)性質(zhì)不活潑，可代替稀有氣體作保護(hù)氣體電燈泡、食品包裝——保護(hù)氣稀有的書卷保存——延緩代謝降溫手術(shù)刀——冷刀做手術(shù)液氮超導(dǎo)

例1

下列關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)的說(shuō)法中，正確的是(

)

√知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭ɡ?

自然界中氮的循環(huán)如圖所示。下列說(shuō)法中不正確的是(

)

√知識(shí)點(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭?6知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮1.一氧化氮和二氧化氮的物理性質(zhì)氧化物顏色氣味毒性狀態(tài)水溶性收集方法NONO2無(wú)色紅棕色無(wú)味刺激性氣味有毒有毒氣體氣體不溶易溶排水法向上排空氣法NO2熔點(diǎn)-11℃，沸點(diǎn)21℃，易液化，標(biāo)況下是液體17知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮2.一氧化氮和二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)(1)一氧化氮的化學(xué)性質(zhì)①一氧化氮具有還原性，常溫下，很容易與空氣中的O2化合，生成二氧化氮。2NO＋O2＝2NO2

還原性－30＋2＋5N價(jià)態(tài)＋4NO氧化性還原性NO2N218知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮2.一氧化氮和二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)(1)一氧化氮的化學(xué)性質(zhì)②一氧化氮具有氧化性，與CO、NH3反應(yīng)，生成氮?dú)狻Ｆ囄矚獯呋D(zhuǎn)化裝置，可將排放的廢氣（CO、NO）處理為可參與大氣循環(huán)的氣體，請(qǐng)寫出方程式。

2NO＋2CO

2CO2＋2N2

催化劑硝酸工廠排放出的有毒氣體NO，在一定條件下可用NH3處理為可參與大氣循環(huán)的氣體，請(qǐng)寫出反應(yīng)的方程式。。6NO＋4NH3

5N2＋6H2O

一定條件19知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮2.一氧化氮和二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)(2)二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)－30＋2＋5N價(jià)態(tài)＋4NO氧化性還原性NO2N2HNO320知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮2.一氧化氮和二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)(2)二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)①二氧化氮溶于水的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅棕色氣體消失，水位上升，最后水充滿試管的2/3，無(wú)色氣體充滿試管的1/3②二氧化氮既有氧化性又有還原性＋4＋5＋22失去e－×得到2e－1×2NO＋O2＝2NO2

21知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮②二氧化氮的氧化性在催化劑存在下，可用氨治理NO2的污染，請(qǐng)寫出反應(yīng)的方程式。

6NO2＋8NH3=====7N2＋12H2O

催化劑汽車尾氣（含烴類、CO、NO和NO2等）治理的辦法之一是在汽車排氣管裝上催化轉(zhuǎn)化器，使NO或NO2與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無(wú)毒氣體，請(qǐng)寫出NO2與CO轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。③二氧化氮的其他性質(zhì)2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O2NO2?N2O4無(wú)色

2NO2＋4CO=====N2＋4CO2

催化劑

√知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮2223知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮【實(shí)驗(yàn)5-5】實(shí)驗(yàn)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，觀察現(xiàn)象。打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象。振蕩注射器，再觀察現(xiàn)象現(xiàn)象無(wú)明顯現(xiàn)象無(wú)色氣體變紅棕色，振蕩后紅棕色變?yōu)闊o(wú)色現(xiàn)象1：無(wú)色氣體變紅棕色現(xiàn)象2：紅棕色氣體變無(wú)色NO→NO2NO2

→NO2NO＋O2＝2NO2

3NO2+H2O==2HNO3+NO24知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮思考與討論實(shí)驗(yàn)5-5中發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)？如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可以來(lái)取什么措施？上述實(shí)驗(yàn)對(duì)工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示？(1)如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可以采取什么措施?+O2+H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO22NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO用注射器不斷吸入空氣，然后使注射器里的氣體充分與水反應(yīng)(2)上述實(shí)驗(yàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示?硝酸工業(yè)常在吸收反應(yīng)進(jìn)行過程中，補(bǔ)充一些空氣，使生成的NO被氧化成NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO，經(jīng)過多次氧化和吸收，NO可以完全轉(zhuǎn)化為HNO3,減少環(huán)境污染。25知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮氮氧化物與氧氣和水反應(yīng)，若有氣體剩余，剩余的氣體可能是什么？有什么規(guī)律？2NO＋O2＝2NO23NO2＋H2O＝2HNO3＋NO……NONO226知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮氮氧化物溶于水的計(jì)算方法(1)

NO與O2同時(shí)通入水中2NO+O2===2NO2①

3NO2+H2O===2HNO3+NO

②①×3+②×2總的化學(xué)方程式為4NO+3O2+2H2O===4HNO327知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮氮氧化物溶于水的計(jì)算方法(2)NO2與O2同時(shí)通入水中3NO2+H2O===2HNO3+NO

①2NO+O2===2NO2

②①×2+②

總的化學(xué)方程式為4NO2+O2+2H2O===4HNO328知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮1.在一大試管中裝入10mLNO倒立于水槽中，然后向其中緩慢通入6mLO2(氣體體積均在相同條件下測(cè)定)，有關(guān)實(shí)驗(yàn)最終狀態(tài)的描述正確的是(

)A．試管內(nèi)氣體呈紅棕色 B．試管內(nèi)氣體呈無(wú)色，是2mLNOC．試管內(nèi)氣體呈無(wú)色，是2mLO2 D．試管內(nèi)液面上升BD2.盛有NO和NO2混合氣體的量筒倒立在盛有水的水槽中，過一段時(shí)間后，量筒內(nèi)的氣體體積減小為原來(lái)的一半。則原混合氣體中NO和NO2的體積比是()A．3∶1B．1∶3C．2∶1D．1∶2B3.將盛有1molNO和NO2混合氣體的試管倒立在盛有水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反應(yīng)之后水充滿試管。則原混合氣體中NO和NO2的體積比是()A．1：2B．2：5C．3：7D．無(wú)法確定29知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮①電子守恒法對(duì)于“NO＋NO2＋O2＋H2O”型，當(dāng)反應(yīng)后，無(wú)氣體剩余，則N均被氧化為＋5價(jià)(存在于HNO3中)，O被還原為－2價(jià)(存在于HNO3中)，得失電子情況如下：NO2－e－→HNO3，NO－3e－→HNO3，O2＋4e－→HNO3。根據(jù)得失電子守恒，n(NO2)＋3n(NO)＝4n(O2)或V(NO2)＋3V(NO)＝4V(O2)氮氧化物溶于水的計(jì)算方法(3).

NO、NO2與O2同時(shí)通入水中30知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮氮氧化物溶于水的計(jì)算方法(3).

NO、NO2與O2同時(shí)通入水中②原子守恒法方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3和4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”從組成上均相當(dāng)于“N2O5”的組成，N、O的原子個(gè)數(shù)比符合2∶5時(shí)，氮的氧化物和氧氣均無(wú)剩余，這兩種情況均可利用混合氣體中N、O的原子個(gè)數(shù)比來(lái)分析：＞2∶5，剩余NO＝2∶5，恰好完全反應(yīng)＜2∶5，剩余O2N(N)∶N(O)31知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮3.將盛有1molNO和NO2混合氣體的試管倒立在盛有水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反應(yīng)之后水充滿試管。則原混合氣體中NO和NO2的體積比是()A．1：2B．2：5C．3：7D．無(wú)法確定設(shè)有xmolNO，則有NO2(1-x)mol①原子守恒法：充滿試管即無(wú)氣體剩余，則N(N)：N(O)=2：5N(N)=1；N(O)=2.8-x所以1：(2.8-x)=2:5x=0.3，(1-x)=0.7C②電子守恒法：充滿試管即無(wú)氣體剩余，則3n(NO)+n(NO2)=4n(O2)所以1+2x=1.6x=0.3，(1-x)=0.7

√知識(shí)點(diǎn)2：一氧化氮和二氧化氮323