2019-2020新教材高中化学 3.3.1 自然界中的氮循环 氮的固定课件 鲁科版必修第一册

【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、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
所列方程
0<x< 4
3
O2过量,剩余气 体为O2
V（NO） ＝4 V（O2） V剩 3
x=
V（NO） V（O2）
x= 4
3
x> 4
3
反应情况 所列方程
恰好完全反 应,无气体剩 余
V（NO）＝4 V（O2） 3
NO过量,剩余 气体为NO
V（NO） V剩 ＝4 V（O2） 3
【迁移·应用】 1.运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O 、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射现场看到 火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是
1 mol 2 mol
a mol
(1-0.4) mol
a=0.9
故NO与NO2体积比为1∶9。
(2)1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为1∶1,试 管倒立于盛满水的水槽中,为使整个试管充满水,需通 入多少 O2?
提示:0.5。通入的氧气的物质的量为
3 ×0.5 mol+ 0.5 mol=0.5 mol。
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的反应中,NO2只能作氧化剂吗? 提示:NO2与水反应转化为NO的反应中,NO2既作氧化剂又 作还原剂。
向充满NO2气体 气体逐渐减少,颜色_由__红__棕__ 的试管中注入 _色__变__为__无__色__,得到_无__色__
水
溶液
(2)结论:在一定条件下,NO与NO2可以相互转化,反应的 化学方程式为
①NO NO2:___________________ ②的关NO键2 一N步O:)_。___2_N_O_+_O_2_=_=_=_=_2_N_O_2;_______(工业制取硝酸
2.氮的固定
(1)含义:使空气中_______的氮转化为___________的过
程叫做氮的固定。 游离态
含氮化合物
(2)分类。
【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是氮的固定。( ) 提示:×。雷雨天只有反应N2+O2 =放=电== 2NO属于氮的固定。
4
4
【补偿训练】 1.将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中,经过足够 长的时间后,试管内气体的体积缩小为原来的一半,则 原混合气体中N2和NO2的体积比是 ( ) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.3∶1
(2)将10 mL充满NO2和O2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的无色气体,则原混合气体 中O2为多少毫升?
提示:①若剩余的是NO,由反应3NO2+H2O====2HNO3+NO得, 剩余的NO2体积为2mL×3=6 mL。则原有O2体积为 (10 mL-6 mL)× =0.8 mL。
密度
密度与空 气接近
溶解性 _难__溶于水
(2)化学性质。
氮气的化学性质_____,通常很难与其他物质发生反应。
①还原性:
稳定
a.实验探究:
实验装置
实验操作
给硬质玻璃管两端的电 极上通电,在硬质玻璃 管内能产生火花
现象
气体颜色_由__ _无__色__变__为__红__ _棕__色__
b.结论:在放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO立即被氧 化__为__N_O_2_,_化__学__方__程_。式为:_N_2_+_O_2 _=_放=_电=_=___2_N_O_,_ ②_2_N氧_O_+化_O_2性_=_=:_=N_=2_2与_N_OH_22_反__应。生成NH3,反应的化学方程式为:
N2+3H2
2NH3
【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,常温下不与任何物质发生反应,故 用作保护气。
三、NO和NO2 1.物理性质
物质 颜色 NO _无__色__ NO2 _红__棕__色__
状态 气味 毒性 气体 _无__味__ 有毒 气体 _刺__激__性__ 有毒
水溶性 _难__溶于水 _易__溶于水
2.化学性质 (1)实验探究。
实验装置 实验操作
现象
向充满NO气体 的试管中通入 O2
气体颜色_由__无__色__逐__渐__变__为__ _红__棕__色__
→
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混合气体的试管倒置在水槽中,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4∶1时 可完全溶于水。
世纪金榜导学号
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
【思维建模】解答有关氮的氧化物与氧气混合气体通 入水中后剩余气体计算问题的思维流程如下:
【解析】选D。4NO2+O2+2H2O====4HNO3。若剩余的气体
是8 mOL2,=则4 Vm(LN。O2若)=剩4余×的(1气2-体2)是mNLO=(82 V(O2)= ×(12-56) mL=1.2 mL。
【易错提醒】(1)NO不能和碱反应,是不成盐化合物 ;NO2和碱反应化合价发生了变化,所以二者均不是酸性 氧化物。 (2)N2和O2反应,不管量和条件如何变化,均只能生成NO 。
【典例2】在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通 入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),
则原混合气体中氧气的体积为 ( )
②若剩余的是O2,则1 有10 mL-2 mL=8 mL NO2和O2的混合
气体参加反应,按4 反1应4NO2+O2+2H2O====4HNO3进行,所
以NO2的体积为8 mL×
=6.4 mL,O2体积为
10 mL-6.4 mL=3.6 mL。
4 4 1
【案例示范】 【典例1】(2018·南阳高一检测)下列对NO、NO2的描 述中正确的是 ( ) A.NO是酸性氧化物 B.NO2可用排水法收集,且可由N2和O2直接化合而得到
4
4
【规律方法】氮的氧化物溶于水的计算方法 (1)NO2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:
x= V（NO2）
V（O2）
反应情况
0<x< 4
1
O2过量,剩余气体为O2
所列方程
V（NO2） ＝4 V（O2） V剩 1
x=
V（NO2） V（O2）
与氧气 2NO+O2==== 反应 2NO2
与水 反应
不反应
NO2 红棕色、有刺激 性气味、 有毒气体 易溶于水
不反应
3NO2+H2O====2HNO3+NO (自身氧化还原)
物质 NO
与氧气、
水
4NO+3O2+2H2O
同时作 ====4HNO3
用
有氧化性,但通 氧化性 常情况下表现出
还原性
对环境 有毒,大气污染 的影响 物之一
3.其他性质 (1)NO。 ①结合血红蛋白的能力比CO还强,更容易造成人体缺氧 ; ②一种传递神经信息的“信使分子”,在扩张血管、提 高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。
(2)NO2。 ①能使多种织物褪色,损坏多种织物和尼龙制品; ②对金属和非金属材料也有腐蚀作用。
【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,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?
反应情况
所列方程
x= 4
1
x> 4
1
恰好完全反应,无气体 剩余
V（NO2） 4 V（O2） 1
NO2过量,剩余气体为 NO
V（NO2） 3V剩 4
V（O2）
1
(2)NO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:
x=
V（NO） V（O2）
反应情况
(2)NO2和O2的混合气体通入水中。 由3NO2+H2O====2HNO3+NO和2NO+O2====2NO2得总反应为 4NO2+O2+2H2O====4HNO3。由总反应可知:
(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中。 先按3NO2+H2O====2HNO3+NO计算出生成的NO体积,再加 上原来混合气体中的NO体积,再按(1)计算。