資源簡介

(共15張PPT)
第五章 化工生產中的重要非金屬元素
第二節 氮及其化合物
第1課時 氮和氮的氧化物
部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽(化合態)
位置
第二周期、第VA族
結構
存在
自然界氮元素主要以氮分子(游離態)存在于空氣中
既不容易得3個電子
也不容易失5個電子
N一般通過共用電子對與其他原子相互結合構成物質
氮是自然界各種生物體生命體活動不可缺少的重要元素，自然界是怎樣通過氮的循環為生命體提供氮元素呢？
+7
2
5
氫化物
單質
氧化物
含氧酸
鹽
-3
0
+1
+2
+3
+4
+5
NH3
N2
N2O
NO
N2O3
NO2、N2O4
N2O5
HNO3
HNO2
NaNO3
NaNO2
N2H4
氮的價-類二維圖
研究視角
物質類別
元素價態
周期律表
NH4+
非金屬及其化合物學習思路
單質
氧化物
酸
鹽
氫化物
HN3
任務一 氮氣與氮的固定
物理性質
化學性質
無色無味的氣體，難溶于水，密度與空氣相近
N2
與H2 反應
與 O2 反應
與 Mg反應
還原性
氧化性
氧化性
N
N




N
N
任務一 氮氣與氮的固定
氮的固定：將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程。
分類
自然固氮
高能固氮
(如雷雨天氣N2轉化為NO)
生物固氮
(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨
(工業上合成氨)
仿生固氮
(某些金屬有機化合物可起到根瘤菌的作用)
思考：NH3→NH3·H2O能稱為氮的固定嗎？
任務一 氮氣與氮的固定
焊接金屬、燈泡作保護氣
醫療液氮冷凍麻醉劑
液氮超導材料
硝酸
食品包裝中防腐
用途
氮氣
熔點：-210 ℃
沸點：-196 ℃
密度：1.25 g/L
任務二 氮的氧化物
氧化物的化學式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的價態
+1
+2
+3
+4
+5
2NO2 N2O4
笑氣
HNO3
HNO2
物質 顏色 狀態 氣味 水溶性 收集方法
NO 有毒 氣體 ___溶于水
NO2 有毒 氣體 ___溶于水
無色
無味
不
排水法
紅棕色
刺激性
易
向上排空氣
NO
NO2
物理性質
任務二 氮的氧化物
實驗 操作 在一支50 mL的注射器里充入20mL NO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器 打開彈簧夾，快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現象，然后再振蕩注射器
現象 ___________ _________________，振蕩后________________
無明顯現象
無色氣體變紅棕色
紅棕色變為無色
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
現象一：無色氣體變紅棕色 NO → NO2
現象二：紅棕色變為無色 NO2 → NO
(工業制取硝酸)
任務二 氮的氧化物
實驗步驟 實驗現象 實驗結論
把充滿NO2的試管倒立水中，再通入O2
試管內氣體顏色慢慢變為無色，水面不斷上升，最后靜止在距試管底部約1/3處
NO2不能全部被水吸收，有無色氣體NO生成
水面不斷上升，最后試管內無色氣體約為原NO2體積的1/3，通入適量O2后液面繼續上升，最后試管全部充滿液體
NO2溶于水生成的NO全部與O2反應被水吸收
水面不斷上升，最后試管全部充滿液體
NO2可被NaOH溶液全部吸收
2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
合并兩個反應
關系式法
（1）NO2和O2的混合氣體
（2）NO2和O2的混合氣體
V(NO2):V(O2)
< 4 : 1 O2剩余
= 4 : 1 恰好完全反應
> 4 : 1 NO剩余
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
V(NO):V(O2)
< 4 : 3 O2剩余
= 4 : 3 恰好完全反應
> 4 : 3 NO剩余
電子守恒法
當NOx轉化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應中O2得到的電子數與NOx失去的電子數相等。
原子個數比法
V(N):V(O)
< 2 : 5 O2剩余
= 2 : 5 恰好完全反應
> 2 : 5 NO剩余
把NOx與O2的混合氣體通入水中會發生什么反應？剩余氣體是什么？
任務二 氮的氧化物
NO NO2
物性
毒性
與水
與O2
與O2、H2O
2NO + O2 = 2NO2
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
無色，無味
有毒(與血紅蛋白結合)
有毒
紅棕色，刺激性氣味
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
任務二 氮的氧化物
任務三 氮的氧化物的污染與防治
1．常見的污染類型
(1)光化學煙霧：NOx 在紫外線作用下，與碳氫化合物發生一系列光化學反應，產生的一種有毒的煙霧。
(2)酸雨：NOx 排入大氣中后，與水反應生成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，導致地面紫外線輻射量增加。
2．防治措施
(1)調整能源結構，發展清潔能源。
(2)研究煤的脫硫技術，改進燃燒技術，減少SO2和氮的氧化物的排放。
(3)加強工廠廢氣的回收處理。
(4)改進汽車尾氣的處理技術，控制汽車尾氣排放標準。
課堂練習
四支試管中分別充滿NO、SO2、NO2、Cl2中的一種,把它們分別倒置于盛有水的水槽中，放置一段時間后的現象如圖所示。其中原試管充滿NO2的是
B
課堂練習
在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12 mL通入足量水中，充分反應后剩余2 mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為
①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
D
知識總結
氮及氮的氧化物
一氧化氮
二氧化氮
氮
物理 性質
物理 性質
化學
性質
化學
性質
無色難溶于水的氣體
紅棕色有刺激性氣味氣體，易溶于水、易液化
氮氣物理性質
存 在固 定
穩定、一定條件下于O2、Mg、H2等反應
存在：空氣、土壤、海洋、動植物體內
固定：自然固氮、人工固氮
氮氣化
學性質
無色、無味、難溶于水，密度與空氣相近，熔、沸點低
與O2反應
與H2O、堿反應

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