高中化學氮氣課件

高中化學氮氣課件演講人：日期：目錄0401氮氣的基本性質02氮氣的化學性質03氮氣的制備與用途05實驗與探究04氮的循環(huán)與生態(tài)意義01氮氣的基本性質物理性質（無色無味氣體）氮氣的物理狀態(tài)氮氣在常溫常壓下是一種無色無味的氣體，密度為1.25g/L，難溶于水。氮氣的熔點與沸點氮氣的電學性質氮氣的熔點為-210℃，沸點為-196℃，是低溫下能夠保持液態(tài)的重要物質之一。氮氣是一種電中性氣體，不導電，但在高溫或電弧作用下可與氧反應生成氧化氮等氣體。123化學穩(wěn)定性與分子結構（叁鍵結構）氮氣分子由兩個氮原子通過三重鍵（叁鍵）結合而成，分子式為N?，結構穩(wěn)定。氮氣的分子結構由于氮氣分子之間存在叁鍵結構，因此氮氣在常溫下非常穩(wěn)定，不易與其他物質發(fā)生化學反應。氮氣的化學穩(wěn)定性盡管氮氣化學性質穩(wěn)定，但在特定條件下（如高溫、放電等）可以與某些元素或化合物發(fā)生反應，如與氫氣反應生成氨氣等。氮氣的反應性氮氣是地球大氣中含量最高的氣體，約占大氣總量的78%。自然界中的分布（占大氣78%）氮氣在大氣中的含量自然界中的氮氣主要來源于空氣，同時也有部分來源于生物體的固氮作用和工業(yè)合成氨等過程。氮氣的來源氮氣在自然界中通過生物固氮、大氣固氮和人工合成等多種途徑進行循環(huán)，對地球生態(tài)系統(tǒng)和人類生活具有重要意義。氮氣的循環(huán)02氮氣的化學性質與氫氣的反應（高溫高壓合成氨）化學反應方程式N?+3H?→2NH?，該反應為可逆反應，需要在高溫高壓下進行，并需要催化劑促進反應。反應特點氮氣分子中的氮氮三鍵斷裂，與氫氣發(fā)生加氫反應，生成氨氣。該反應是工業(yè)合成氨的重要方法。應用領域合成氨是制造氮肥、硝酸等化合物的重要原料，也是工業(yè)生產(chǎn)中的重要過程?；瘜W反應方程式N?+O?→2NO，該反應在放電條件下進行，例如在雷電或電弧的高溫下，氮氣與氧氣反應生成一氧化氮。與氧氣的反應（放電生成一氧化氮）反應特點氮氣分子在放電條件下被激活，與氧氣發(fā)生反應，生成一氧化氮。一氧化氮是一種無色無味的有毒氣體。環(huán)境影響一氧化氮在大氣中容易與氧氣反應生成二氧化氮，進而形成光化學煙霧和酸雨等環(huán)境問題?；瘜W反應概述這些反應通常需要較高的溫度和引發(fā)條件，且反應過程中會放出大量的熱。生成的氮化物通常具有較高的硬度和熔點。反應特點實際應用利用氮氣與活潑金屬的反應可以制備一些特殊的氮化物材料，這些材料在電子、陶瓷等領域有一定的應用價值。例如，氮化鋰可用于制備紅色熒光粉和光電材料；氮化鎂可用于制備高硬度、高耐磨性的陶瓷材料等。氮氣可以與一些活潑金屬（如鋰、鈣、鎂等）在加熱條件下發(fā)生反應，生成相應的氮化物。與活潑金屬的反應（加熱條件下）03氮氣的制備與用途原理利用空氣中各組分沸點不同，通過分餾的方法將氮氣從空氣中分離出來。工藝流程空氣凈化、壓縮、冷卻、分離、精餾等步驟。優(yōu)點原料豐富，成本低廉，大規(guī)模生產(chǎn)方便。缺點能耗較高，需要專業(yè)的設備和操作人員。工業(yè)制法（空氣分餾）原理制備方法缺點優(yōu)點亞硝酸銨在加熱條件下分解產(chǎn)生氮氣。操作簡單，適合實驗室小規(guī)模制備。將亞硝酸銨置于試管中，加熱至分解，收集產(chǎn)生的氮氣。成本較高，產(chǎn)生的氮氣純度受亞硝酸銨純度影響。實驗室制法（亞硝酸銨分解）合成氨原料氮氣與氫氣反應生成氨，是合成氨的重要原料，而氨是生產(chǎn)化肥和炸藥的重要物質。氮氣在科學研究中的應用氮氣還可以用于科學研究中，如作為實驗氣體、標準氣體等，為科學研究提供可靠的實驗條件和數(shù)據(jù)支持。制冷劑液態(tài)氮在氣化時會吸收大量熱量，因此可用作制冷劑，如醫(yī)療領域的低溫手術、超導技術的冷卻等。惰性保護氣由于氮氣的化學性質穩(wěn)定，不易與其他物質發(fā)生化學反應，因此常用作保護氣，如焊接、食品包裝等。主要用途（惰性保護氣、合成氨原料）04氮的循環(huán)與生態(tài)意義在雷電作用下，空氣中的氮氣和氧氣反應生成氮的氧化物，再經(jīng)過一系列化學反應形成硝酸鹽，被植物吸收利用。某些微生物，如根瘤菌、藍藻等，能夠將空氣中的氮氣轉化為植物可利用的氨或銨鹽，是自然界中重要的氮素來源。雷電固氮生物固氮自然固氮（雷電、生物固氮）人工固氮（工業(yè)合成氨）哈伯-博施法利用高溫高壓條件，將氮氣和氫氣合成為氨，是工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)氨的主要方法。氨的用途氨是重要的化工原料，可用于制造化肥、炸藥等，還可用于合成硝酸、氮的氧化物等。氮循環(huán)對環(huán)境的影響（富營養(yǎng)化等）氮氧化物污染氮氧化物是主要的大氣污染物之一，可形成光化學煙霧、酸雨等，對環(huán)境和人類健康造成危害。富營養(yǎng)化氮、磷等營養(yǎng)物質過多排入水體，導致藻類大量繁殖，消耗水中氧氣，使水質惡化，造成水生生物死亡。05實驗與探究實驗目的：通過化學反應制取氮氣，并驗證其化學性質。01演示實驗：氮氣的制取與性質驗證實驗原理：利用亞硝酸銨分解產(chǎn)生氮氣的化學反應，通過排水法收集氮氣。02實驗步驟03檢查裝置氣密性：確保實驗裝置不漏氣。04放置藥品并加熱：將亞硝酸銨放入試管中，加熱使其分解。05收集氮氣：利用排水法收集產(chǎn)生的氮氣。06驗證氮氣性質：利用氧氣傳感器等設備驗證氮氣的化學性質。07實驗現(xiàn)象：加熱亞硝酸銨后，產(chǎn)生氣泡并放出氮氣，收集到的氮氣不支持燃燒。08探究活動：氮氣化學穩(wěn)定性的微觀解釋探究目的：從微觀角度解釋氮氣在常溫下化學性質穩(wěn)定的原因。氮氣分子結構：氮氣分子由兩個氮原子通過三重鍵結合而成，結構穩(wěn)定?；瘜W反應能量變化：氮氣分子與其他分子發(fā)生化學反應時，需要吸收大量能量才能破壞三重鍵，因此在常溫下不易進行。探究內容氮原子穩(wěn)定性：氮原子最外層電子數(shù)為5，通過共用電子對達到穩(wěn)定結構時，需要形成三重鍵，因此氮分子在常溫下不易與其他物質發(fā)生化學反應。探究結論：氮氣在常溫下化學性質穩(wěn)定，主要是由于其分子結構穩(wěn)定、氮原子穩(wěn)定性高以及化學反應能量變化大等因素共同作用的結果。拓展思考：氮氣在未來的應用前景氮氣在食品包裝中的應用利用氮氣不活潑的性質，作為食品包裝中的填充氣體，防止食品氧化變質。02040301氮氣在科技領域的應用氮氣可以用作