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 1.氮气 (1)氮元素的存在 氮原子的结构 原子结构示意图: _,一般通过_与 其他原子结合。 共用电子对 自然界中,氮元素主要以氮气的形式存在于空气中, (2)氮气的物理性质 颜色状态气味密度溶解性 _气体_ 密度与空气接 近 _溶于 水 无色无味 难 (3)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化学 反应。 还原性 _ 稳定 N2+O2 2NO 放电或高温 = 氧化性 a.N2与H2反应生成NH3,反应的化学方程式为 _。 b.在点燃条件下与金属镁反应,化学方程式为 _ N2+3H2 2NH3 N2+3Mg Mg3N
2、2 点燃 = 高温、高压 催化剂 【情境思考】 氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护,国内 外不乏先例。美国的独立宣言就密封在氮气环境 中;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;北京房山云居寺“99石经回藏”也是氮气保 护的成功典范。 为什么氮气可以作为保护气? 提示:氮气性质稳定,常温下不与物质发生反应,故可作 保护气。 2. 氮的固定 (1)含义:将大气中_的氮转化为_的 过程叫做氮的固定。 (2)分类: 游离态含氮化合物 【巧判断】 (1)氮的固定中氮元素一定被氧化。( ) 提示:。人工固氮合成氨反应中氮元素被还原。 (2)雷雨天含氮物质发生的反应都属于氮的固定。
3、 ( ) 提示:。雷雨天只有反应N2+O2 2NO属于氮的固 定。 放电 = 3.自然界中氮的循环 二、NO和NO2 1. 物理性质 物质颜色状态气味毒性水溶性 NO_气体_有毒_溶于水 NO2_气体_有毒_溶于水 无色无味不 红棕色刺激性易 2.化学性质 (1)实验探究: 实验 装置 实验 操作 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 打开弹簧夹,快速吸 入10 mL空气后夹上 弹簧夹,观察现象,然 后再振荡注射器 现象_ _, 振荡后_ _ 无明显现象 无色气体变红棕色 红棕色变为 无色 (2)结论:在一定条件下,N
4、O与NO2可以相互转化,反应的 化学方程式为 NONO2: _; NO2NO: _(工业制取硝酸)。 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 【微思考】 (1)NO和NO2分别采用什么方法收集?说明原因。 提示:常温下NO能与O2反应,只能用排水法收集;NO2能与 水反应生成NO,故只能用排空气法收集。 (2)NO2转化为NO的变化中,NO2只能作氧化剂吗? 提示:NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3,NO2既作氧 化剂又作还原剂。 【情境思考】 某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加,但树木、灌木、草等 植被非常茂密,但很少有人敢进入这个山谷。你能解释 该山谷植被茂密的原因吗
5、? 提示:雷雨天时在闪电的作用下,空气中氮气与氧气反 应生成NO,然后发生NONO2HNO3,HNO3随雨水进入土 壤,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 【重点释疑】 1.NO和NO2性质的对比 NONO2 色、态、 味、毒性 无色、无味红棕色、刺激性气味 有毒气体 NONO2 水溶性不溶易溶且与水反应 与O2 反应 2NO+O2 =2NO2 与H2O 反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO NONO2 与O2、 H2O 共同反应 4NO+3O2+2H2O =4HNO3 4NO2+O2+2H2O =4HNO3 氧化性 6NO+4NH3 5N2+ 6H2O 6NO2
6、+8NH3 7N2+12H2O,NO2+SO 2 =SO 3+NO,NO2能 使湿润的淀粉KI试 纸变蓝 催化剂 = 催化剂 = 2.氮的氧化物溶于水的计算 (1)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 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,不能是NO2。 (2)方法加合式法 NO2和O2混合气体溶于水的计算 由4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知: NO与O2同时通入水中 2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO 总
7、的化学方程式为4NO+3O2+2H2O=4HNO3 可知: NO2、NO、O2三种混合气体通入水中: a.可先将NO和O2转化为NO2,再按上述各种情况分别处理 。 b.也可先将NO2和H2O反应转化为NO,再按4NO+3O2+2H2O =4HNO3情况处理。 【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N、O原子个数比进行分析判断 。 (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 、
8、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,NOHNO3,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。 【思考讨论】 (1)要使充满NO2和O2混合气体的试管倒扣水槽中,让 水充满试管,必须按什么样的体积比混合? 提示:由3NO2+H2O=2HNO3+NO和2NO+O2=2NO2得 4NO2+O2+2H2O=4HNO3,即当NO2和O2的体积比为41时 可完全溶于水。 (2)将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管,倒置在水槽 中,反应停止后试管内剩余2 mL的无
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