2021学年第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物精品课件ppt

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第二节　氮及其化合物第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮
［知识梳理］
知识点一　氮气和氮的固定
结合上图氮的循环，完成下列知识点：
1．自然界中氮的循环
(1)自然界：①豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。②在放电条件下，空气中N2与氧气化合为氮的氧化物，并随降雨进入水体和土壤中。③微生物分解动植物中的蛋白质生成小分子的含氮化合物，回到水体和土壤中。
(2)人类活动：①将空气中N2合成氨，再进一步转化为其他含氮化合物，进入水体和土壤中。②化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋。
2．氮气的物理性质
3.氮气的化学性质
(1)N2与Mg反应：_________________________________________________________(2)N2与O2反应：_______________________________________________________(3)N2与H2的反应：_______________________________________________________
无
小
无
难溶于水
4．氮的固定
游离
高能
生物
人工
合成氨
仿生
知识点二　一氧化氮和二氧化氮
如图是一氧化氮浓度检测仪，为什么要检测一氧化氮的浓度，一氧化氮有什么样的性质？二氧化氮呢？请完成下列知识点：
1．不同价态的氮的氧化物
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
N2O
NO2
N2O4
＋3
2．NO和NO2
(1)物理性质
无
红棕
无味
刺激性
有毒
有毒
难
易
(2)相互转化
接触空气就会变红棕色
存在NO2时就存在N2O4
微判断
(1)空气中N2的体积分数约为78%(　　)(2)N2在高温条件与O2发生燃烧生成NO(　　)(3)NO在空气中易转化为红棕色NO2(　　)(4)NO2与H2O的反应，NO2只作氧化剂(　　)
√
×
√
×
微训练
1．下列关于N2的说法错误的是(　　)
答案　C
2．下列关于一氧化氮的叙述正确的是(　　)
A．一氧化氮是一种红棕色的气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，只能用向上排空气法收集
解析　NO是无色气体，不溶于水，可由N2与O2直接化合而得到，且易与空气中的氧气直接反应而生成NO2，故只有C项符合题意。
答案　C
3．关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是(　　)
A．两种气体都是无色有毒的气体，且都可用水吸收以消除对空气的污染B．二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种常用的强酸C．两种气体都具有强氧化性，因此都能够使品红溶液褪色D．两种气体溶于水都可以与水反应，且只生成相应的酸
解析　二氧化氮跟水反应，生成硝酸和一氧化氮，二氧化硫溶于水生成亚硫酸，硝酸氧化亚硫酸生成硫酸。二氧化硫的漂白原理不是利用强氧化性，二氧化硫也不具有强氧化性。
答案　B
4．宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体，从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红色物质，产生红色的原因是(　　)
A．高温下N2遇空气生成NO2B．NO与空气反应生成NO2C．CO2遇NO反应生成NO2D．NO遇H2O反应生成NO2
解析　根据原高温气体均为无色，但现场却能看到红色可推知，是因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。
答案　B
微思考
自然界中的氮循环涉及氮气及氮的许多化合物，请指出它们的物质类别和其中氮元素的化合价？
学习任务1　氮的氧化物溶于水的计算
资料：
氮氧化物(NOx)种类很多，造成大气污染的主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，因此环境学中的氮氧化物一般就指这二者的总称。防治途径一是排烟脱氮，二是控制NOx的产生。其中排烟脱氮分为干法和湿法两类湿法：有直接吸收法、氧化吸收法、氧化还原吸收法、液相吸收还原法和络合吸收法等。
直接吸收法：水吸收、硝酸吸收、碱性溶液(氢氧化钠、碳酸钠、氨水等碱性液体)吸收，浓硫酸吸收等多种方法。氧化吸收法：在氧化剂和催化剂作用下，将NO氧化成溶解度高的NO2等，然后用水或碱液吸收脱氮的方法，在湿法排烟脱氮工艺中应用较多。
请结合上述资料：(1)写出氧化吸收法所涉及到的化学方程式。提示　2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(2)NO中充入O2、H2O能否被充分吸收？提示　可以4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
氮的氧化物溶于水的计算规律1．相关反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④
2．氮的氧化物溶于水的三种类型：
(1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。(2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及关系式③，
(3)NO和O2的混合气体：NO和O2的混合气体溶于水时涉及关系式④：
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合通入水中时，O2得电子，且得失电子数必须相等，这是电子守恒法解答此类题目的依据
【例题】　将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里，充分反应后试管中剩余20 mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为(　　)
A．2∶1 B．1∶1 C．3∶1 D．1∶1
答案　C
变式训练　在一定条件下，将6体积的NO2(不考虑N2O4)和一定体积的NO置于试管中，并将试管倒置于水中，当通入4.5体积的O2充分反应后，剩余1.5体积气体，则原NO体积可能为（双选）(　　)
解析　本题的关键在于理解剩余的1.5体积气体，可能是一氧化氮，也有可能是氧气。若是一氧化氮，则氧气全部反应，二氧化氮完全反应用掉了1.5体积氧气，剩余3体积应该被一氧化氮消耗，所以一氧化氮体积为4体积＋1.5体积＝5.5体积；若剩余的为氧气，则这过程中一氧化氮消耗的氧气为1.5体积，所以一氧化氮的体积是2体积。
答案　BC
①3体积　②4体积　③5体积　④5.5体积　⑤2体积A．③ B．⑤ C．④ D． ①或②
学习任务2　(核心素养)NO、NO2性质的其它应用
一、知识要点
二、核心素养
【素养解题】[典例示范]　某研究小组借助如图仪器装置收集NO气体，正确的操作是(　　)
A．从①口进气，用排水法集气B．从①口进气，用排气法集气C．从②口进气，用排水法集气D．从②口进气，用排气法集气
[气体收集解题思维模型]
答案　C
三、对点训练
解析　通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。
答案　C
1．关于氮气的性质说法中，错误的是(　　)
A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在B．通常情况下，氮气性质很不活泼C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
解析　N2性质稳定，但高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。
答案　C
2．氮气能大量存在于空气中的根本原因是(　　)
A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应B．氮气比空气轻且不溶于水C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
解析　A、B两项是化合态氮之间的转化，不属于氮的固定；C属于自然固氮，D属于人工固氮。
答案　C
3．下列各项属于自然固氮的是(　　)
A．植物从土壤中吸收含氮肥料B．合成氨制取氮肥C．豆科植物的根瘤将氮气转变成硝酸盐等含氮的化合物D．仿生固氮
答案　AD
4．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是（双选）(　　)
A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂D．在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有4 mol电子发生转移
5．按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述：
①试管内气体呈棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　⑤试管内气体是O2 ⑥试管内气体是NO其中正确的是(　　)A．①③ B．②④⑤ C．②④⑥ D．②③⑤
答案　C