高中化學(xué)人教版 (2019)必修第二冊(cè)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié) 氮及其化合物獲獎(jiǎng)?wù)n件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

1.通過閱讀思考、討論交流，了解氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)，熟悉自然界中氮的固定方式和人工固氮的常用方法，了解氮的固定的重要意義，體會(huì)性質(zhì)決定用途的核心理念。 2.通過實(shí)驗(yàn)探究、原理分析，從氮的氧化物的類別及氮的化合價(jià)的角度了解一氧化氮和二氧化氮的主要性質(zhì)、用途及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例，熟知氮的氧化物溶于水的反應(yīng)特點(diǎn)，感受化學(xué)變化的奇妙。
神奇的大自然“雷雨發(fā)莊稼”
在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中，部分氮元素存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。在雷電的環(huán)境下，大自然中的一氧化氮或微生物生命活動(dòng)放出二氧化氮。產(chǎn)生的二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，硝酸可以供制氮肥。因此，俗語有云“雷雨發(fā)莊稼”。
任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定
學(xué)生活動(dòng)1：閱讀教材P11頁第一自然段，結(jié)合視頻素材，回答氮元素在自然界的存在方式是什么？
①在自然界里，氮元素主要存在于空氣中，部分氮元素存在于動(dòng)植物體內(nèi)，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里。
②氮元素在自然界中有兩種存在形態(tài)：
游離態(tài)：主要以氮分子的形式存在于空氣中。
化合態(tài)：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、海洋里的的硝酸鹽和銨鹽中。
學(xué)生活動(dòng)2：閱讀教材P11頁第二自然段內(nèi)容，思考什么是氮的固定？氮的固定有哪些方法？
①定義：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫氮的固定。
人工固氮：通過人工方法將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程叫人工固氮，如工業(yè)合成氨等。
自然固氮：大自然通過閃電釋放能量將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物（高能固氮），或者通過豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨（生物固氮）。
【溫馨提示】氮的固定必須為將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)含氮物質(zhì)的過程，為氧化還原反應(yīng)。自然中的氮循環(huán)如下圖所示：
益處：人工固氮如合成氨，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供了必需的氮元素等
害處：工業(yè)廢氣、汽車尾氣中的氮氧化物會(huì)造成大氣污染等
【典例1】下列關(guān)于氮元素說法中，不正確的是（） A．工業(yè)上氫氣和氮?dú)夂铣砂睂儆谌斯す痰? B．閃電時(shí)，大氣中氮的氧化物的生成屬于氮的固定 C．氮元素在自然界有游離態(tài)和化合態(tài) D．非金屬單質(zhì)氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑
【解析】氮的固定是指游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程，工業(yè)上氫氣和氮?dú)夂铣砂睂儆谌斯す痰?，故A正確；閃電時(shí)，大氣中氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的氧化物屬于氮的固定，故B正確；氮元素在自然界有游離態(tài)(氮?dú)?和化合態(tài)(銨態(tài)氮和硝態(tài)氮等)，故C正確；非金屬單質(zhì)氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中能作氧化劑，也能作還原劑，如氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)中，氮?dú)庾鬟€原劑，故D錯(cuò)誤。
任務(wù)二、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)
學(xué)生活動(dòng)1：根據(jù)氮元素在周期表中的位置，推測(cè)氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)及性質(zhì)有何特點(diǎn)？
①氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族，氮原子最外層有5個(gè)電子，既不容易得到3個(gè)電子，也不容易失去5個(gè)電子。
②氮分子電子式：結(jié)構(gòu)式：球棍模型：
【溫馨提示】?jī)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)。
任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)
學(xué)生活動(dòng)2：閱讀教材P11-12頁內(nèi)容，結(jié)合教材P12頁“科學(xué)史話”欄目，思考氮?dú)饩哂心男┲匾男再|(zhì)？
收集氮?dú)鈺r(shí)用排水法不用排空法
a.通常情況下，氮?dú)廨^穩(wěn)定，與其他物質(zhì)不反應(yīng)。
【典例1】下列敘述錯(cuò)誤的是（） A．氮元素位于元素周期表的第二周期，第VA族 B．氮元素主要以氮分子的形式存在自然界中 C．氮元素最外層有5個(gè)電子 D．氮分子中的兩個(gè)氮原子通過離子鍵結(jié)合
【解析】氮原子核外K、L層依次排有2、5個(gè)電子，氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族，A、C項(xiàng)正確；在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中，部分氮元素存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中，B項(xiàng)正確；氮分子中兩個(gè)氮原子間以共價(jià)三鍵(N≡N)結(jié)合，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【典例2】下列關(guān)于N2的說法中錯(cuò)誤的是（） A．豆科植物的根瘤菌將N2轉(zhuǎn)換為氮的化合物不屬于氮的固定 B．N2 + O2 =2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要原因之一 C．N2在空氣中約占空氣總體積的78% D．在反應(yīng)：3Mg + N2 =Mg3N2中N2作氧化劑
【解析】A．豆科植物的根瘤菌將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮，N是游離態(tài)氮元素變化為化合態(tài)，A錯(cuò)誤；B．汽車中的火花塞在打火過程中能引發(fā)氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)生成NO，產(chǎn)生的NO會(huì)導(dǎo)致空氣污染，B正確；C．氧氣約占空氣體積的21%，氮?dú)饧s占空氣體積的78%，C正確；D．在反應(yīng)：3Mg + N2 =Mg3N2中，氮由0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，氮?dú)馐茄趸瘎珼正確；故選A。
任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)
學(xué)生活動(dòng)1：結(jié)合氮原子的結(jié)構(gòu)及氮元素化合價(jià)特點(diǎn)，思考氮元素形成氧化物的類型有哪些？
N2O俗稱笑氣，具有麻醉作用
學(xué)生活動(dòng)2：討論交流：閱讀教材P13頁內(nèi)容，完成教材P13頁【實(shí)驗(yàn)5-5】（觀看實(shí)驗(yàn)視頻），思考一氧化氮和二氧化氮具有哪些重要的性質(zhì)？
②NO為無色無味的有毒氣體，難溶于水，常溫下，NO不穩(wěn)定，具有還原性，易被氧化：2NO＋O2===2NO2。故只能用排水法收集。
③NO2為紅棕色、有刺激性氣味的氣體，有毒，溶于水時(shí)與水發(fā)生歧化反應(yīng)：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。只能用向上排空氣法收集。
④NO2能與NaOH溶液反應(yīng)，化學(xué)方程式為2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
⑤NO和NO2都不是酸性氧化物，NO與堿、酸都不能反應(yīng)生成鹽和水，屬于不成鹽氧化物；NO2與堿溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成兩種鹽，也不屬于酸性氧化物。
【典例1】最新的病毒學(xué)研究證實(shí)，一氧化氮對(duì)SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是(　　) A．一氧化氮是一種紅棕色氣體 B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合 C．一氧化氮可由氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下直接化合得到 D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
【解析】NO是一種無色難溶于水的氣體，可以用排水法收集；常溫常壓下，NO容易與氧氣直接化合生成NO2。
【典例2】下列有關(guān)NO2的說法中正確的是(　　) A．NO2能與水反應(yīng)生成硝酸，在反應(yīng)中NO2只是還原劑 B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解 C．NO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得無色溶液的是NO2，得橙色溶液的為溴蒸氣 D．在NO2與水的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1∶2
【解析】除去O2中混有的NO2，將混合氣體通過水，NO2溶解的同時(shí)又生成新的雜質(zhì)NO，且NO又能與O2反應(yīng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；NO2、溴蒸氣分別與NaOH溶液反應(yīng)均得無色溶液，所以NaOH溶液無法鑒別NO2與溴蒸氣，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。
任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算
學(xué)生活動(dòng)1：探究：聯(lián)系NO2、NO的性質(zhì)，若將充滿NO2、NO的試管分別倒置于水槽中（如下圖），并通過導(dǎo)管通入少量的氧氣有何現(xiàn)象？并分析其原理。
①圖1中紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色，試管內(nèi)液面上升，持續(xù)通入適量O2，試管內(nèi)可充滿水。當(dāng)V(NO2)∶V(O2)＝4∶1時(shí)，NO2完全轉(zhuǎn)化成HNO3。
②圖2無色氣體先變成紅棕色，后逐漸變?yōu)闊o色，試管內(nèi)液面上升，持續(xù)通入適量O2，試管內(nèi)可充滿水。當(dāng)V(NO)∶V(O2)＝4∶3時(shí)，NO完全轉(zhuǎn)化成HNO3。
學(xué)生活動(dòng)2：拓展探究：結(jié)合教材P13頁“思考與討論”，思考氮的氧化物溶于水的原理是什么？對(duì)工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示？
①氮的氧化物溶于水的相關(guān)原理：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①
2NO＋O2===2NO2 ②
由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③
由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④
②NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①：剩余氣體為NO。
③NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③，且存在下列幾種情況：
④NO、O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④，也存在下列幾種情況：
O2過量，剩余氣體為O2
恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余
NO2過量又發(fā)生反應(yīng)①，只剩余NO
⑤工業(yè)制取硝酸工廠的尾氣中含有NO、NO2，從減少污染物的排放及原料的充分利用角度考慮，可向尾氣中通入過量的空氣，再用足量的水吸收，即可將NO、NO2完全轉(zhuǎn)化為HNO3。
【歸納總結(jié)】一氧化氮和二氧化氮的比較
無色、無味的有毒氣體，難溶于水
紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體
3NO2+H2O====2HNO3+NO
2NO+O2====2NO2
導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨，破壞臭氧層
有毒（跟血紅蛋白結(jié)合）
【典例1】一定條件下，將等體積的NO和O2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積為原總體積的(　　) A. 1/4 B. 3/4 C. 1/8 D. 3/8
【解析】NO、O2、H2O之間的反應(yīng)，先判斷是否過量，若過量，找出剩余的氣體，計(jì)算其體積是多少，最后算出剩余氣體的體積占原總體積的分?jǐn)?shù)。由方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3計(jì)算，NO和O2等體積混合，剩余O2體積1/4，是原混合氣體的1/8。
【典例2】如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴?水槽中時(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，對(duì)原試管中盛裝氣體的說法正確的是(　　) ①可能是N2與NO2的混合氣體 ②可能是NO2氣體 ③可能是NO與NO2的混合氣體 ④只可能是NO2一種氣體 A．①②　　　 B．②③ C．③④ D．①④
【解析】是紅棕色氣體，那么一定有二氧化氮的存在，與水反應(yīng)后生成一氧化氮，所以沒有充滿試管，繼續(xù)通入氧氣，最終充滿試管，則①肯定錯(cuò)誤；如果有少量的氧氣，大量的二氧化氮時(shí)②可以成立；③中通入足量的氧氣，NO也可以全部被吸收。
1．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中，正確的是(　　)A．通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)比較穩(wěn)定B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．1 ml N2與3 ml H2完全反應(yīng)生成2 ml NH3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑
【解析】氮?dú)夥肿又泻械I，性質(zhì)比較穩(wěn)定，A項(xiàng)正確；N2不能在O2中燃燒，N2與O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO，B項(xiàng)錯(cuò)誤；N2與H2的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1 ml N2與3 ml H2不可能完全反應(yīng)生成2 ml NH3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氮?dú)庵械氐幕蟽r(jià)為0價(jià)，在化學(xué)反應(yīng)中既可以升高也可以降低，既可作氧化劑，也可作還原劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2．下列有關(guān)NO2的說法正確的是(　　)A．NO2可由N2與O2反應(yīng)直接制備B．NO2有毒，但因其易溶于水且與水反應(yīng)，因此不屬于大氣污染物C．NO2既有氧化性也有還原性D．NO2為紅棕色氣體，因此將NO2通入水中，溶液顯紅棕色
【解析】N2與O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO，不能直接生成NO2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；NO2屬于大氣污染物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，說明NO2既有氧化性也有還原性，C項(xiàng)正確；NO2通入水中，生成NO和HNO3，溶液呈無色，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.某無色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種?，F(xiàn)將此混合氣體通過品紅溶液，品紅溶液褪色；然后向剩余氣體中通入空氣，很快變?yōu)榧t棕色。則下列對(duì)原混合氣體成分的判斷中正確的是(　　) A．肯定含有SO2和NO B．肯定沒有Cl2、O2和NO C．可能含有Cl2和O2 D．肯定含有Cl2和NO
【解析】混合氣體無色，排除紅棕色的NO2和黃綠色的Cl2；混合氣體通過品紅溶液，品紅溶液褪色，說明含有SO2；向剩余氣體中通入空氣，很快變?yōu)榧t棕色，說明存在NO，則可推知一定不存在O2。故原混合氣體中一定存在SO2和NO，肯定沒有O2、NO2和Cl2。
4．將盛有1 ml NO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，再通入0.4 ml O2，充分反應(yīng)后，整個(gè)試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為 (　　)A．1∶2　　 B．2∶5 C．3∶7 D．無法確定
【解析】設(shè)1 ml NO和NO2的混合氣體中有a ml NO和(1－a) ml NO2，根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得：3a/4＋(1-a)/4＝0.4，所以a＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝3∶7。
紅棕色有刺激性氣味氣體，易溶于水、易液化
穩(wěn)定、一定條件下于O2、Mg、H2等反應(yīng)
存在：空氣、土壤、海洋、動(dòng)植物體內(nèi)固定：自然固氮、人工固氮
無色、無味、難溶于水，密度與空氣相近，熔、沸點(diǎn)低

相關(guān)課件

相關(guān)課件更多

相關(guān)課件

相關(guān)課件 更多

相關(guān)課件更多