必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物背景图课件ppt

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氮 是自然界中各种生物生命活动不可缺少的重要元素
(在动植物、土壤、海洋中)
第2课时 氮的氧化物溶于水的计算
掌握氮的氧化物溶于水的计算的原理和常用方法
如图所示,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。
1.在此实验过程中,观察到哪些现象?
(1)注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,振荡后,无明显现象。说明NO不溶于水。(2)打开弹簧夹快速吸入10 mL空气后,夹紧弹簧夹,观察到注射器气体由无色逐渐变为红棕色;振荡后,红棕色消失,气体的体积逐渐减小,液面不断上升。
氮的氧化物溶于水的计算规律
2.在上述实验中发生了哪些化学反应?
提示:2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O==2HNO3+NO。
3.将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中,并通过导管通入少量的氧气。
(1)图1试管中观察到的实验现象是什么?图2试管中观察到的实验现象是什么?
提示:图1中红棕色气体逐渐变为无色,试管内液面上升,持续通入适量O2,试管内可充满水。图2中无色气体先变成红棕色,后逐渐变为无色,试管内液面上升,持续通入适量O2,试管内可充满水。
(2)图1中NO2与O2的体积满足怎样的比例,才能使NO2完全转化成HNO3?
提示:3NO2+H2O==2HNO3+NO和2NO+O2==2NO2这两个反应是循环发生的,采用方程式加和的方法,加和后方程式右边不剩余任何气体,左边只剩H2O、NO2和O2。整理以下反应3NO2+H2O==2HNO3+NO① 2NO+O2 ==2NO2②由方程式①×2+②得:4NO2+O2+2H2O==4HNO3,即当NO2和O2的体积比为4∶1时可完全溶于水生成硝酸。
(3)图2中NO与O2的体积满足怎样的比例,才能使NO完全转化成HNO3?提示:NO和O2同时通入水中时,其反应为2NO+O2==2NO2①3NO2+H2O ===2HNO3+NO②由方程式①×3+②×2得4NO+3O2+2H2O==4HNO3,即当NO和O2的体积比为4∶3 时可完全溶于水生成硝酸。
氮的氧化物溶于水的计算
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①2NO+O2=2NO2 ② 反应①×2＋②⇒4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③反应①×2＋②×3⇒4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④
②NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应:4NO2+O2+2H2O== 4HNO3,其计算如下表:
③NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3,其计算如下表:
例1：将V mL NO和NO2的混合气通过水吸收后，得得a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5 mL无色气体B。试回答：(1)A气体是_____，B气体是_____；(2)A气体的体积是____。
【解析】　(1)NO2溶于水生成NO，故A为NO，NO与O2通入水中发生反应4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，二者等体积时，O2过量，故B为O2；(2)4NO ＋ 3O2＋2H2O=4HNO3 a mL 3a/4mL 依题意：a－3a/4＝5，a＝20
　NO　 O2　 20 mL
【知识拓展】氮的氧化物溶于水的计算的其他方法(1)原子守恒法4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O ===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中氮、氧原子个数比进行分析判断。 n(N)∶n(O)
(2)电子守恒法NO与O2的混合气体通入水中发生反应:2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O ==2HNO3+NO,在这当中,存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲,NO→HNO3,N的化合价升高是由于被O2氧化,因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。
例2：在一定条件下，将m体积NO与n体积O2先后通入倒立在水中且盛满水的容器中，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为______
有关氮氧化物溶于水计算的两种方法无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O==2HNO3＋NO，2NO＋O2==2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。(1)关系式法：①若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3。②若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O==4HNO3。(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。
在一支容积为30mL的试管内充满NO2和O2的混合气体，把试管倒置于水中，充分反应后余5mL，则原混合气体中NO2和O2的体积各是多少？
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
解：若O2过量，剩余气体为O2
V(NO2) = 25×4/5=20mL
V(O2) = 25×1/5 +5 =10mL
若NO2过量，剩余气体为NO
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
15 5
V(NO2) = 15×4/5+15=27mL
V(O2) = 15×1/5 = 3mL
试管中气体(标况)倒立在水槽中探究
1.将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。(1)下列图示正确的是_____(填字母)。
(2)若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为_________________________________，最终充入__ mL氧气，才能使水全部充满。