氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮.pptx

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1、氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮一、氮气与氮的固定一、氮气与氮的固定1.1.氮气氮气(1)(1)氮元素的存在氮元素的存在氮原子的结构氮原子的结构原子结构示意图原子结构示意图:_,:_,一般通过一般通过_与与其他原子结合。其他原子结合。共用电子对共用电子对自然界中自然界中,氮元素主要以氮气的形式存在于空气中氮元素主要以氮气的形式存在于空气中,(2)(2)氮气的物理性质氮气的物理性质颜色颜色状态状态气味气味密度密度溶解性溶解性_气体气体_密度与空气接密度与空气接近近_溶于溶于水水无色无色无味无味难难(3)(3)氮气的化学性质氮气的化学性质氮气的化学性质氮气的化学性质_,_,通常很难与其他物质发生

2、化学通常很难与其他物质发生化学反应。反应。还原性还原性_稳定稳定N N2 2+O+O2 2 2NO 2NO放电或高温放电或高温=氧化性氧化性a.Na.N2 2与与H H2 2反应生成反应生成NHNH3 3,反应的化学方程式为反应的化学方程式为_。b.b.在点燃条件下与金属镁反应在点燃条件下与金属镁反应,化学方程式为化学方程式为_N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3N N2 2+3Mg Mg+3Mg Mg3 3N N2 2点燃点燃=高温、高压高温、高压催化剂催化剂【情境情境思考思考】氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护,国内国内外不

3、乏先例。美国的外不乏先例。美国的独立宣言独立宣言就密封在氮气环境就密封在氮气环境中中;中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆也是应用氮中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆也是应用氮气保护法气保护法;北京房山云居寺北京房山云居寺“9999石经回藏石经回藏”也是氮气保也是氮气保护的成功典范。护的成功典范。为什么氮气可以作为保护气为什么氮气可以作为保护气?提示提示:氮气性质稳定氮气性质稳定,常温下不与物质发生反应常温下不与物质发生反应,故可作故可作保护气。保护气。2.2.氮的固定氮的固定(1)(1)含义含义:将大气中将大气中_的氮转化为的氮转化为_的的过程叫做氮的固定。过程叫做氮的固定。(2)(2)分类分

4、类:游离态游离态含氮化合物含氮化合物【巧判断巧判断】(1)(1)氮的固定中氮元素一定被氧化。氮的固定中氮元素一定被氧化。()提示提示:。人工固氮合成氨反应中氮元素被还原。人工固氮合成氨反应中氮元素被还原。(2)(2)雷雨天含氮物质发生的反应都属于氮的固定。雷雨天含氮物质发生的反应都属于氮的固定。()提示提示:。雷雨天只有反应。雷雨天只有反应N N2 2+O+O2 2 2NO 2NO属于氮的固属于氮的固定。定。放电放电=3.3.自然界中氮的循环自然界中氮的循环二、二、NONO和和NONO2 21.1.物理性质物理性质物质物质颜色颜色状态状态气味气味毒性毒性水溶性水溶性NONO_气体气体_有毒有毒

5、_溶于水溶于水NONO2 2_气体气体_有毒有毒_溶于水溶于水无色无色无味无味不不红棕色红棕色刺激性刺激性易易2.2.化学性质化学性质(1)(1)实验探究实验探究:实验实验装置装置 实验实验操作操作在一支在一支50 mL50 mL的注射的注射器里充入器里充入20 mL NO,20 mL NO,然后吸入然后吸入5 mL5 mL水水,用用乳胶管和弹簧夹封住乳胶管和弹簧夹封住管口管口,振荡注射器振荡注射器打开弹簧夹打开弹簧夹,快速吸快速吸入入10 mL10 mL空气后夹上空气后夹上弹簧夹弹簧夹,观察现象观察现象,然然后再振荡注射器后再振荡注射器现象现象_,_,振荡后振荡后_无明显现象无明显现象无色气

6、体变红棕色无色气体变红棕色红棕色变为红棕色变为无色无色(2)(2)结论结论:在一定条件下在一定条件下,NO,NO与与NONO2 2可以相互转化可以相互转化,反应的反应的化学方程式为化学方程式为NONONONO2 2:_;:_;NONO2 2NO:_(NO:_(工业制取硝酸工业制取硝酸)。2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 23NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO【微思考微思考】(1)NO(1)NO和和NONO2 2分别采用什么方法收集分别采用什么方法收集?说明原因。说明原因。提示提示:常温下常温下NONO能与能与O O2 2反应反应,只能用排水法收

7、集只能用排水法收集;NO;NO2 2能能与水反应生成与水反应生成NO,NO,故只能用排空气法收集。故只能用排空气法收集。(2)NO(2)NO2 2转化为转化为NONO的变化中的变化中,NO,NO2 2只能作氧化剂吗只能作氧化剂吗?提示提示:NONO2 2与水反应转化为与水反应转化为NONO的同时生成的同时生成HNOHNO3 3,NO,NO2 2既作氧既作氧化剂又作还原剂。化剂又作还原剂。【情境情境思考思考】某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加,但树木、灌木、草等但树木、灌木、草等植被非常茂密植被非常茂密,但很少有人敢进入这个山谷。你能解释但很少有人敢进入这个山谷。你能解释该

8、山谷植被茂密的原因吗该山谷植被茂密的原因吗?提示提示:雷雨天时在闪电的作用下雷雨天时在闪电的作用下,空气中氮气与氧气反空气中氮气与氧气反应生成应生成NO,NO,然后发生然后发生NONONONO2 2HNOHNO3 3,HNO,HNO3 3随雨水进入土随雨水进入土壤壤,为植被提供了丰富的氮肥。为植被提供了丰富的氮肥。知识点氮的氧化物的性质及有关计算知识点氮的氧化物的性质及有关计算【重点释疑重点释疑】1.NO1.NO和和NONO2 2性质的对比性质的对比NONONONO2 2色、态、色、态、味、毒性味、毒性无色、无味无色、无味红棕色、刺激性气味红棕色、刺激性气味有毒气体有毒气体NONONONO2

9、2水溶性水溶性不溶不溶易溶且与水反应易溶且与水反应与与O O2 2反应反应2NO+O2NO+O2 2 =2NO=2NO2 2 与与H H2 2O O反应反应3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO NONONONO2 2与与O O2 2、H H2 2O O共同反应共同反应4NO+3O4NO+3O2 2+2H+2H2 2O O=4HNO=4HNO3 3 4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O O=4HNO=4HNO3 3 氧化性氧化性6NO+4NH6NO+4NH3 3 5N 5N2 2+6H6H2 2O O 6NO6NO2 2+8NH+8NH3 3

10、7N7N2 2+12H+12H2 2O,NOO,NO2 2+SO+SO 2 2=SO=SO 3 3+NO,NO+NO,NO2 2能能使湿润的淀粉使湿润的淀粉KIKI试试纸变蓝纸变蓝 催化剂催化剂=催化剂催化剂=2.2.氮的氧化物溶于水的计算氮的氧化物溶于水的计算(1)(1)原理原理解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理,无论无论是单一气体是单一气体(NO(NO2 2),),还是还是NONO、NONO2 2、O O2 2中的两者或三者的中的两者或三者的混合气体混合气体,反应的实质是反应的实质是3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3

11、 3+NO,2NO+O+NO,2NO+O2 2 =2NO=2NO2 2,故若有气体剩余只能是故若有气体剩余只能是NONO或或O O2 2,不能是不能是NONO2 2。(2)(2)方法方法加合式法加合式法NONO2 2和和O O2 2混合气体溶于水的计算混合气体溶于水的计算由由4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3可知可知:NONO与与O O2 2同时通入水中同时通入水中2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2、3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO总的化学方程式为总的化学方程式为4NO+3O4NO+3O2 2

12、+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3可知可知:NONO2 2、NONO、O O2 2三种混合气体通入水中三种混合气体通入水中:a.a.可先将可先将NONO和和O O2 2转化为转化为NONO2 2,再按上述各种情况分别处再按上述各种情况分别处理。理。b.b.也可先将也可先将NONO2 2和和H H2 2O O反应转化为反应转化为NO,NO,再按再按4NO+3O4NO+3O2 2+2H+2H2 2O O =4HNO=4HNO3 3情况处理。情况处理。【知识拓展知识拓展】氮的氧化物溶于水的计算的其他方法氮的氧化物溶于水的计算的其他方法(1)(1)原子守恒法原子守恒法4NO4NO2 2+

13、O+O2 2和和4NO+3O4NO+3O2 2从组成上均相当于从组成上均相当于2N2N2 2O O5 5的组成的组成,都与都与N N2 2O O5 5+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3等效。当等效。当NONO、NONO2 2、O O2 2的混合气体溶的混合气体溶于水时利用混合气体中于水时利用混合气体中N N、O O原子个数比进行分析判断原子个数比进行分析判断。(2)(2)电子守恒法电子守恒法NONO与与O O2 2的混合气体通入水中发生反应的混合气体通入水中发生反应:2NO+O:2NO+O2 2=2NO=2NO2 2、3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+N

14、O,+NO,在这当中在这当中,存在着存在着NONO向向NONO2 2转转化、化、NONO2 2向向HNOHNO3 3转化的同时又生成转化的同时又生成NONO的循环反应。但总的循环反应。但总体来讲体来讲,NOHNO,NOHNO3 3,N,N的化合价升高是由于被的化合价升高是由于被O O2 2氧化氧化,因因此可写出此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。在氧化还原反应中得失电子数必然相等。【思考思考讨论讨论】(1)(1)要使充满要使充满NONO2 2和和O O2 2混合气体的试管倒扣水槽中混合气体的试管倒扣水槽中,让让水充满试管水充满试管,必须按什么样的体积比混合必须按什么样的体积比混合?提示

15、提示:由由3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO和和2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2得得4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3,即当即当NONO2 2和和O O2 2的体积比为的体积比为4141时时可完全溶于水。可完全溶于水。(2)(2)将将10 mL10 mL充满充满NONO2 2和和O O2 2的混合气体的试管的混合气体的试管,倒置在水倒置在水槽中槽中,反应停止后试管内剩余反应停止后试管内剩余2 mL2 mL的无色气体的无色气体,则原混则原混合气体中合气体中O O2 2为多少毫升为多少毫升?提示提

16、示:若剩余的是若剩余的是NO,NO,由反应由反应3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO,+NO,得得NONO2 2体积为体积为2 mL2 mL3=6 mL3=6 mL。则原有。则原有O O2 2体积为体积为(10 mL-(10 mL-6 mL)6 mL)=0.8 mL =0.8 mL。若剩余的是若剩余的是O O2 2,则有则有10 mL10 mL-2 mL=8 mL NO-2 mL=8 mL NO2 2和和O O2 2的混合气体按反应的混合气体按反应4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O O=4HNO=4HNO3 3进行。所以进行。所以NONO2 2的体积为的体积为8 mL8 mL =6.4 mL,=6.4 mL,O O2 2体积为体积为10 mL-6.4 mL=3.6 mL10 mL-6.4 mL=3.6 mL。141441【案例示范案例示范】【典例典例1 1】下列对下列对NONO、NONO2 2的描述的描述,不正确的是不正确的是()A.NOA.NO2 2是红棕色气体是红棕色气体,易溶于水易溶于水,不是酸性氧化物不是酸性氧化物B.NOB.N