5.2.1氮气与氮的固定课件高一下学期化学人教版(1)
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振荡注射器
气体由无色变为 红棕色。
气体由红棕色变为无色 注射器活塞向左移动
NO与O2反应生成红
棕色的NO2 NO2溶于水且生成 无色气体NO，同 时气体体积减小
想一想
1. 将充满 NO2 的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象？最终 试管里剩余气体占试管体积的几分之几？
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO 红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管中，最终气体占1/3
① NO2和O2的混合气体
② NO和O2的混合气体
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
V(NO2):V(O2)
< 4 : 1 O2剩余 = 4 : 1 恰好完全反应 > 4 : 1 NO剩余
< 4 : 3 O2剩余 V(NO):V(O2) = 4 : 3 恰好完全反应
总结
NO
颜色
无色
毒性
有毒
溶解性
难溶于水
与O2或与 H2O反应 收集方法
2NO＋O2=2NO2 排水法
与人体、 ①与血红蛋白结合，使人中毒
环境的关系 ；②形成酸雨、光化学烟雾
NO2 红棕色 有毒 易溶于水
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
向上排空气法
形成酸雨、光化学烟雾
练一练
1. 在容积为672 mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水 槽里，去塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气
> 4 : 3 NO剩余
三、一氧化氮和二氧化氮
4. 氮氧化物与氧气和水反应的相关计算
（2）电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应
中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 （3）原子个数比法
V(N):V(O)
< 2 : 5 O2剩余 = 2 : 5 恰好完全反应 > 2 : 5 NO剩余
无色、无味的气体，密度比空气稍小，难溶于水。
N N 电子式
球棍模型
结构式 N
N
一、氮气
3. 氮气的化学性质
放电
N2
+
O2
2NO
或高温
还原性
高温、高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3 氧化性
这些反应中，氮气表现什么性？
点燃
N2 + 3Mg Mg3N2 氧化性
一、氮气
4. 氮气的用途
化学性质不活泼——保护气
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2
+ O2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
三、一氧化氮和二氧化氮
4. 氮氧化物与氧气和水反应的相关计算
若把NOx与O2的混合气体通入水中会发生什么反应？剩余气体是什么？ （1）关系式法
溶于水
密度比空气大，易液化，易溶于水
化学性质 常温下易与 O2 反应：① 与水反应：3NO2+H2O==2HNO3+NO
2NO +O2 == 2NO2 ② 自身化合：2NO2
N2O4 （无色）
三、一氧化氮和二氧化氮
3. NO2溶于水的实验
【实验5-5】在一支50 mL 的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL 水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹， 快速吸入10 mL 空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现 象。
体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是( B )
A． 总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O === 2HNO3 B． 总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O === 12HNO3 C． 生成硝酸的物质的量浓度约为0.030 mol·L－1 D． 生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 mol·L－1
NO
N2O3 NO2 N2O4 N2O5
对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
含氧酸
含氧酸
HNO2
HNO3
三、一氧化氮和二氧化氮
2. NO和NO2的性质
NO
只能用排 水法收集
NO2
常用向上 排空气法
物理性质 无色、有毒气体，不 红棕色、有刺激性气味的有毒气体 ，
第五章
第二节 氮及其化合物
氮气 与氮的固定
新课导入
新课导入
一、氮气
1. 氮元素的存在形式
①游离态：主要以N2的形式存在于空气中。
(78%) 氮气
氧气 (21%)
其他（1%） 空气的成分(按体积)
②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中以及土壤、海洋
里的硝酸盐和铵盐中。
一、氮气
2. 氮气的物理性质
2. 要将剩余1/3的NO气体充分转化吸收，可以采取什么措施？ 通入适量氧气
2NO + O2 = 2NO2 ，3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO 4NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3
三、一氧化氮和二氧化氮
思考与讨论：发生了哪些化学反应 ? 如果将注射器中的 NO 充分转化， 可以采取什么措施 ? 上述实验对工业生产硝酸有什么启示 ?
液氮——制造低温
食品包装中充氮 灯泡中充氮气以
气以防腐
延长使用寿命
液氮冰淇淋
利用液氮进行 冷冻治疗
一、氮气
4. 氮气的用途
化肥和化工原料
Hale Waihona Puke 氮肥工业合成氨二、氮的固定
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
分类
高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO) 自然固氮
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
合成氨(工业上合成氨) 人工固氮
练一练
2.下列关于氮及其化合物的说法正确的是（A ）
A. N2化学性质稳定，可用作保护气 B. NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 C. NO、NO2均无色气体 D. NO、NO2均能与水发生反应
练一练
3. 下列关于NO和NO2的说法正确的是（B）
A. NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧 化物。 B. NO2不能由N2和O2直接化合得到。 C. NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集。 D. NO在空气中可以长久的存在。
练一练
4. 四支相同试管分别充满下列气体：①NO2 ②SO2和Cl2(体积比1： 1) ③NO2和O2(体积比1：1) ④NH3和O2(体积比1：1)，把四支 试管倒扣在水槽中，试管水面上升高度为h1、h2、h3、h4，它们
的大小顺序为（A ）
A．h2＞h1＞h3＞h4 B．h2＞h1＞h4＞h3 C．h2＞h3＞h4＞h1 D．h2＞h3＞h1＞h4
练一练
5. 氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处 理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：①NO＋ NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O (1) 在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为__2_3__∶__1_5___。 (2) 在反应②中，氧化产物是_N__a_N__O__3，还原产物是_N__a_N__O__2(填化学式)。 (3) 在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数
练一练
2. 下列反应中，不属于氮的固定的是（ D ）
A. N2和H2在一定条件下合成NH3 B. 豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮 C. 雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO D. 由NH3制碳酸氢铵和尿素
一氧化氮 和二氧化氮
三、一氧化氮和二氧化氮
1. 不同价态的氮的氧化物
氧化物
N2O
的关系是①___＝_____②(填“＞”“＝”或“＜”)。
仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)
思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？
自 然 界 中 氮 的 循 环
练一练
1.下列关于氮气性质的说法中正确的是（ D ）
A. 点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO B. 点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂 C. 合成氨反应中，N2发生氧化反应 D. 氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三 键结合
三、一氧化氮和二氧化氮
3. NO2溶于水的实验
实验操作
实验现象
2NO +O2 == 2NO2
3NO2＋H2O == 2HNO3＋NO 实验结论
在一支 50mL 的注射器里 充入20mLNO，然后吸入 5mL水，用乳胶管和弹簧 夹封住管口，振荡注射器。
无明显现象
NO不溶于水
打开弹簧夹，快速吸入 10mL空气后夹上弹簧夹
气体由无色变为 红棕色。
气体由红棕色变为无色 注射器活塞向左移动
NO与O2反应生成红
棕色的NO2 NO2溶于水且生成 无色气体NO，同 时气体体积减小
想一想
1. 将充满 NO2 的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象？最终 试管里剩余气体占试管体积的几分之几？
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO 红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管中，最终气体占1/3
① NO2和O2的混合气体
② NO和O2的混合气体
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
V(NO2):V(O2)
< 4 : 1 O2剩余 = 4 : 1 恰好完全反应 > 4 : 1 NO剩余
< 4 : 3 O2剩余 V(NO):V(O2) = 4 : 3 恰好完全反应
总结
NO
颜色
无色
毒性
有毒
溶解性
难溶于水
与O2或与 H2O反应 收集方法
2NO＋O2=2NO2 排水法
与人体、 ①与血红蛋白结合，使人中毒
环境的关系 ；②形成酸雨、光化学烟雾
NO2 红棕色 有毒 易溶于水
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
向上排空气法
形成酸雨、光化学烟雾
练一练
1. 在容积为672 mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水 槽里，去塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气
> 4 : 3 NO剩余
三、一氧化氮和二氧化氮
4. 氮氧化物与氧气和水反应的相关计算
（2）电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应
中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 （3）原子个数比法
V(N):V(O)
< 2 : 5 O2剩余 = 2 : 5 恰好完全反应 > 2 : 5 NO剩余
无色、无味的气体，密度比空气稍小，难溶于水。
N N 电子式
球棍模型
结构式 N
N
一、氮气
3. 氮气的化学性质
放电
N2
+
O2
2NO
或高温
还原性
高温、高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3 氧化性
这些反应中，氮气表现什么性？
点燃
N2 + 3Mg Mg3N2 氧化性
一、氮气
4. 氮气的用途
化学性质不活泼——保护气
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2
+ O2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
三、一氧化氮和二氧化氮
4. 氮氧化物与氧气和水反应的相关计算
若把NOx与O2的混合气体通入水中会发生什么反应？剩余气体是什么？ （1）关系式法
溶于水
密度比空气大，易液化，易溶于水
化学性质 常温下易与 O2 反应：① 与水反应：3NO2+H2O==2HNO3+NO
2NO +O2 == 2NO2 ② 自身化合：2NO2
N2O4 （无色）
三、一氧化氮和二氧化氮
3. NO2溶于水的实验
【实验5-5】在一支50 mL 的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL 水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹， 快速吸入10 mL 空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现 象。
体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是( B )
A． 总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O === 2HNO3 B． 总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O === 12HNO3 C． 生成硝酸的物质的量浓度约为0.030 mol·L－1 D． 生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 mol·L－1
NO
N2O3 NO2 N2O4 N2O5
对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
含氧酸
含氧酸
HNO2
HNO3
三、一氧化氮和二氧化氮
2. NO和NO2的性质
NO
只能用排 水法收集
NO2
常用向上 排空气法
物理性质 无色、有毒气体，不 红棕色、有刺激性气味的有毒气体 ，
第五章
第二节 氮及其化合物
氮气 与氮的固定
新课导入
新课导入
一、氮气
1. 氮元素的存在形式
①游离态：主要以N2的形式存在于空气中。
(78%) 氮气
氧气 (21%)
其他（1%） 空气的成分(按体积)
②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中以及土壤、海洋
里的硝酸盐和铵盐中。
一、氮气
2. 氮气的物理性质
2. 要将剩余1/3的NO气体充分转化吸收，可以采取什么措施？ 通入适量氧气
2NO + O2 = 2NO2 ，3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO 4NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3
三、一氧化氮和二氧化氮
思考与讨论：发生了哪些化学反应 ? 如果将注射器中的 NO 充分转化， 可以采取什么措施 ? 上述实验对工业生产硝酸有什么启示 ?
液氮——制造低温
食品包装中充氮 灯泡中充氮气以
气以防腐
延长使用寿命
液氮冰淇淋
利用液氮进行 冷冻治疗
一、氮气
4. 氮气的用途
化肥和化工原料
Hale Waihona Puke 氮肥工业合成氨二、氮的固定
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
分类
高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO) 自然固氮
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
合成氨(工业上合成氨) 人工固氮
练一练
2.下列关于氮及其化合物的说法正确的是（A ）
A. N2化学性质稳定，可用作保护气 B. NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 C. NO、NO2均无色气体 D. NO、NO2均能与水发生反应
练一练
3. 下列关于NO和NO2的说法正确的是（B）
A. NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧 化物。 B. NO2不能由N2和O2直接化合得到。 C. NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集。 D. NO在空气中可以长久的存在。
练一练
4. 四支相同试管分别充满下列气体：①NO2 ②SO2和Cl2(体积比1： 1) ③NO2和O2(体积比1：1) ④NH3和O2(体积比1：1)，把四支 试管倒扣在水槽中，试管水面上升高度为h1、h2、h3、h4，它们
的大小顺序为（A ）
A．h2＞h1＞h3＞h4 B．h2＞h1＞h4＞h3 C．h2＞h3＞h4＞h1 D．h2＞h3＞h1＞h4
练一练
5. 氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处 理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：①NO＋ NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O (1) 在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为__2_3__∶__1_5___。 (2) 在反应②中，氧化产物是_N__a_N__O__3，还原产物是_N__a_N__O__2(填化学式)。 (3) 在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数
练一练
2. 下列反应中，不属于氮的固定的是（ D ）
A. N2和H2在一定条件下合成NH3 B. 豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮 C. 雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO D. 由NH3制碳酸氢铵和尿素
一氧化氮 和二氧化氮
三、一氧化氮和二氧化氮
1. 不同价态的氮的氧化物
氧化物
N2O
的关系是①___＝_____②(填“＞”“＝”或“＜”)。
仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)
思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？
自 然 界 中 氮 的 循 环
练一练
1.下列关于氮气性质的说法中正确的是（ D ）
A. 点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO B. 点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂 C. 合成氨反应中，N2发生氧化反应 D. 氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三 键结合
三、一氧化氮和二氧化氮
3. NO2溶于水的实验
实验操作
实验现象
2NO +O2 == 2NO2
3NO2＋H2O == 2HNO3＋NO 实验结论
在一支 50mL 的注射器里 充入20mLNO，然后吸入 5mL水，用乳胶管和弹簧 夹封住管口，振荡注射器。
无明显现象
NO不溶于水
打开弹簧夹，快速吸入 10mL空气后夹上弹簧夹