第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物課時1氮氣與氮氧化物學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過分析氮氣分子的結(jié)構(gòu)，了解氮氣的化學(xué)穩(wěn)定性；2.實驗探究一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì),了解自然界中形成硝酸的過程。氮及其化合物

實驗探究

據(jù)說在新疆與青海兩省區(qū)交界處有一狹長山谷，這里經(jīng)常在風(fēng)和日麗的晴天頃刻電閃雷鳴，下起雷雨，奇怪的是這里牧草茂盛，四季常青，被當(dāng)?shù)啬撩穹Q為“魔鬼谷”。為什么魔鬼谷牧草旺盛?有句諺語“雷雨發(fā)莊稼”，你明白其中的化學(xué)道理嗎?思維課堂氮氣在我們空氣中含量最多的就是氮氣，為何大多數(shù)農(nóng)作物不能直接利用吸收氮氣而需要施氮肥？氮氣1.氮元素在元素周期表中的位置存在第二周期，第VA族2.寫出氮氣的電子式和結(jié)構(gòu)式。電子式結(jié)構(gòu)式N

N

NN球棍模型兩個氮原子間以共價三鍵結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量，所以氮氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，通常難以與其它物質(zhì)反應(yīng)。氮氣化學(xué)性質(zhì)氮氣的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但高溫、高壓、催化劑或者放電等條件下，可以和某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。①金屬鎂：N2+O22NO放電或高溫N2+3H22NH3

高溫高壓催化劑③氫氣：②氧氣：N2+3Mg

Mg3N2點燃氧化性氧化性還原性氮的固定(1)含義:將大氣中

的氮轉(zhuǎn)化為

的過程叫做氮的固定。(2)分類:游離態(tài)含氮化合物NH3→NH3·H2O能稱為氮的固定嗎？分類自然固氮高能固氮(如雷雨天氣N2轉(zhuǎn)化為NO)生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)人工固氮合成氨(工業(yè)上合成氨)仿生固氮(某些金屬有機化合物可起到根瘤菌的作用)氮的固定自然固氮大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮的化合物，或者通過豆科植物的根瘤菌將氮氣轉(zhuǎn)化成氨，從而實現(xiàn)自然固氮。人工固氮合成氨工業(yè)合成氨1909年，德國化學(xué)家哈伯經(jīng)過反復(fù)的實驗研究后發(fā)現(xiàn)，在500~600℃、17.5~20.0MPa和鋨為催化劑的條件下，反應(yīng)后氨的含量可達(dá)到6%以上，具備了工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。哈伯(F.Haber，1868-1934)為了把哈伯合成氨的實驗室方法轉(zhuǎn)化為規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)，德國工程師博施作出了重要貢獻(xiàn)。由于合成氨工業(yè)生產(chǎn)的實現(xiàn)和相關(guān)研究對化學(xué)理論與技術(shù)發(fā)展的推動，哈伯和博施都獲得了諾貝爾化學(xué)獎。合成氨是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一項重大成就。人工固氮合成氨NO與NO2

NONO2物理性質(zhì)無色、不溶于水紅棕色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣的大，易液化，易溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(工業(yè)上利用這一原理制取HNO3)與O2反應(yīng)2NO＋O2===2NO2不反應(yīng)實驗室如何收集NO和NO2氣體？二氧化氮溶于水

實驗探究NO與NO2實驗裝置

實驗操作在一支50mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色

，

然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器現(xiàn)象___________結(jié)論無色無色氣體變紅棕色紅棕色變?yōu)闊o色NO難溶于水無明顯現(xiàn)象NO與NO2實驗裝置

實驗操作打開彈簧夾快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象，然后再振蕩注射器現(xiàn)象_________________,振蕩后________________結(jié)論無色氣體變紅棕色紅棕色變?yōu)闊o色在一定條件下，NO和NO2可以相互轉(zhuǎn)化。實驗現(xiàn)象分析2NO+O2=

2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO(工業(yè)制取硝酸)結(jié)論：在一定條件下，NO與NO2可以相互轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)象一：無色氣體變紅棕色NO→NO2現(xiàn)象二：紅棕色變?yōu)闊o色NO2→NO

如果將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可以采取什么措施？

上述實驗對工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示？思考與討論①NO與O2同時通入水中2NO+O2===2NO2①

3NO2+H2O===2HNO3+NO

②①×3+②×2總的化學(xué)方程式為4NO+3O2+2H2O===4HNO3工業(yè)生產(chǎn)硝酸的啟示思考與討論②NO2和O2混合氣體溶于水的計算3NO2+H2O===2HNO3+NO

①2NO+O2===2NO2

②①×2+②

總的化學(xué)方程式為4NO2+O2+2H2O===4HNO3工業(yè)生成硝酸的啟示深度思考雷雨發(fā)莊稼，將N2轉(zhuǎn)化為硝酸鹽要經(jīng)過幾步轉(zhuǎn)化，每一步轉(zhuǎn)化所需要的分別什么？理由是什么？元素守恒和化合價變化+O2+O2+H2O+NH3N2NONO2HNO3

NH4NO3N2+O2

2NO放電或高溫=========2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NOHNO3+NH3===NH4NO3DD【典例3】

對3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應(yīng)的下列說法正確是（

）A.氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶2B.氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C.NO2是氧化劑，H2O是還原劑D.在反應(yīng)中若有6molNO2參與反應(yīng)時，有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移解析該反應(yīng)中NO