第1課時

氮氣和氮氧化物第二節

氮及其化合物

1940年至1960年間，在美國洛杉磯，發生了嚴重的有毒煙霧污染大氣的事件-------光化學煙霧。那么光化學煙霧到底是什么，這一節課我們就來學習和光化學煙霧污染有關的一種物質元素----N。1.掌握N2、NO、NO2的性質及二者相互轉化，通過對氮元素“位—構—性”的分析，認識氮元素在自然界中的存在形式，了解氮的固定和自然界中氮的循環。2.能從分子結構的角度認識氮氣的化學穩定性，熟知氮氣與鎂、氧氣、氫氣的化學反應及其條件。3.能從物質類別和氮元素的化合價認識氮氧化物的性質與轉化，熟知工業制硝酸的反應原理，發展“證據推理與模型認知”的化學核心素養。學習目標生命元素“氮”1.自然界中的氮元素的存在一.氮氣與氮的固定①游離態：主要以氮氣的形式存在于空氣中,約占空氣的78%（體積分數）。②化合態：部分存在于動植物體內的蛋白質中；

部分存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。2.氮元素的位構性ONCClPS位置

結構

性質氮原子很難得失電子形成離子鍵，一般通過形成共用電子對與其他原子形成化合物第二周期、第ⅤA族非金屬性：O＞N＞C；N＞P

硝酸的酸性比磷酸強+725N的常見化合價：

-3、0、+2、+3、+4、+5成鍵特點：易形成3個共價鍵

電子式：結構式：3．氮氣的物理性質顏色氣味狀態密度水溶解無色無味氣體密度比空氣稍小難溶于水4．氮氣的化學性質共價三鍵、鍵能大，性質穩定，常溫下難與其他物質反應，常用作保護氣（1）N2表現氧化性N2+3MgMg3N2點燃N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓(2)N2表現還原性N2+O22NO放電或高溫思考：氮氣在低溫加壓時可以液化形成液氮，液氮汽化會吸熱使溫度降低，你知道液氮有什么用途嗎？產物與O2的量無關思考：鎂條在空氣中燃燒發生那些反應寫出化學方程式？2Mg+O22MgO點燃3Mg+N2Mg3N2點燃2Mg+CO22MgO+C點燃4．氮的固定(N2＋O2====2NO)放電氮的固定概念：將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程，一定屬于氧化還原反應。分類自然固氮—閃電固氮生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)人工固氮合成氨(工業上合成氨)N2+3H22NH3催化劑高溫、高壓仿生固氮(某些金屬有機化合物可起到根瘤菌的作用)自然固氮和人工固氮都是化學變化5.氮氣的用途①化合物制造：化肥、氨、硝酸等化合物的制造；②惰性保護：惰性保護介質，速凍食品；③制冷劑：低溫粉碎等的制冷劑、冷卻劑；焊接保護氣充氮燈泡食品保護氣N2O：俗稱笑氣，具有麻醉作用。氧化物

N2ONON2O3NO2

N2O4N2O5

對應氮的化合價＋1＋2+3＋4＋4+5N2O3：酸性氧化物，HNO2的酸酐。N2O5：酸性氧化物，HNO3的酸酐。NO：無色無味氣體，有毒，不溶于水。NO2：紅棕色氣體，有刺激性氣味，有毒，易溶于水。氮的氧化物一般對人體和環境都有害二.一氧化氮與二氧化氮思考：根據氮原子的原子結構和氮元素的化合價猜測，氮氧化物共有幾種？NO使人中毒原理與CO相似；酸性氧化物的是N2O3與N2O5

。1．NO和NO2的物理性質顏色狀態氣味水溶性NO無色氣態無味不溶NO2紅棕色氣態有刺激性氣味易溶2．NO和NO2的化學性質實驗1：將收集有NO的集氣瓶打開，罩上一個大燒杯。現象：無色氣體迅速變成紅棕色結論：NO在常溫下很容易與氧氣化合，收集NO氣體只能用排水法原理：2NO+O2=2NO2常溫下NO2易轉化為N2O42NO2N2O4實驗2——NO、NO2與水的反應實驗結論及解釋

①NO不溶于水，也不與水反應，與O2反應生成紅棕色的NO2；2NO

+O2==2NO2

②NO2能與水反應生成無色的NO。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO思考：如果要將注射器中的NO充分轉化，應采取什么措施？（工業上利用這一原理生產硝酸）+O2+H2O3NO2+H2O=

2HNO3+NO2NO+O2=2NO22NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO可以用注射器不斷吸入空氣，然后使注射器里的氣體充分與水反應3.NO、NO2溶于水的計算①若NO2通入水中，關系式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

。剩余氣體為NO

②若NO和NO2通入水中，總關系式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。剩余氣體為NO

③若NO和O2通入水中，總關系式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。當體積比V(NO)∶V(O2)<4∶3

O2過量，剩余氣體為O2＝4∶3恰好完全反應,無氣體剩余>4∶3

NO過量，剩余氣體為NO

3.NO、NO2溶于水的計算探究：將盛滿NO2氣體的試管倒置于盛水的水槽中(如圖甲)，將O2緩慢通入試管中(如圖乙)。水能否最終充滿試管？圖甲圖乙①3NO2+H2O===2HNO3+NO②2NO+O2===2NO2①×2＋②得：①×2＋②×3得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO34NO＋3O2＋2H2O===4HNO34∶14∶3恰好完全被水吸收若將充滿NO2的試管倒置在裝滿水的水槽里，會有什么現象?若同時向倒置試管中不斷地緩慢通入O2

，最終現象是什么?3.NO、NO2溶于水的計算提示若將充滿NO2的試管倒置于水槽中，試管中的紅棕色逐漸褪去，水槽里的水倒吸入試管中，最終試管里剩余氣體占

若同時向倒置試管中通入O2，則水槽中的液體最終充滿整個試管。結論：無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體溶于水，若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。汽車、工廠等污染源排入大氣的氮氧化物與碳氫化合物（一次污染物），經紫外線照射發生光化學反應生成以臭氧為主的二次污染物，參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物，稱為光化學煙霧。光化學煙霧危害人體健康和植物生長。

資料卡片——光化學煙霧4.氮氧化物對環境的污染(1)NOx在紫外線作用下與碳氫化合物發生一系列光化學反應，產生光化學煙霧。(2)NOx排入大氣中后，與水反應生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面形成酸雨。(3)破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。(4)NO與血紅蛋白結合使人中毒。4、一氧化氮和二氧化氮的性質比較NONO2物理性質毒性與水與O2與O2、H2O2NO+O2=2NO24NO+3O2+2