师：同学们好，今天我们一起来学习人教版必修2第五章第二节氮及其化合物的第一课时。这是本节课要达成的学习目标：一、能够依据物质类别和价态列出氮及其化合物的典型代表物；二、能够从氮的原子结构和氮气的分子结构的角度来认识氮气的化学稳定性；三、能从物质类别和价态的角度分析一氧化氮、二氧化氮的性质与转化；四、知道工业制硝酸的反应原理。
说到氮的氧化物，老师想到一个故事。在我国新疆与青海交界处，有一山谷经常电闪雷鸣，人畜常被击毙，当地农民称它为“魔鬼谷”。可奇怪的是，这里却牧草茂盛，四季常青。相信大家一定很想知道其中的奥秘，那我们就通过今天的学习，一起来揭开“魔鬼谷”的神秘面纱。
我们从今天开始学习氮及其化合物的知识。氮与前面学过的氯、硫相似，属于非金属元素。根据前面学习的规律，我们一起来列举含氮物质的典型代表物。为了思维的有序性，我们可以从化合价和类别两个角度来列举。我们初中就学习过，氮的化合价有 -3价、0价、 +1、 +2、 +3、 +4、 +5价。作为非金属元素，典型代表物的类别有氢化物、单质、氧化物、含氧酸和盐。因此，我们可以在这张坐标图中列出含氮的物质。氢化物有氨气，其中氮显 -3价；单质有氮气；氧化物分别有一氧化氮、二氧化氮等；含氧酸有氮元素化合价为 +5价的硝酸和氮元素化合价为 +3价的亚硝酸，对应的盐有硝酸盐和亚硝酸盐。
今天这节课我们就主要学习单质氮气和两种氮的重要氧化物，一氧化氮、二氧化氮。结构决定性质，我们就从氮原子结构入手进行分析。氮在元素周期表中位于第二周期第五主族，氮的原子结构示意图表明，它最外层只有5个电子，说明它既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般是通过共用电子对与其他原子相互结合形成物质。比如说空气中的氮气，就是两个氮原子共用了三对电子，形成共价三键。而断开共价三键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，也无法被大多数的生物体直接吸收。
那是不是氮气就不能参与反应了呢？当然不是，我们可以通过改变反应条件对反应进行调控。我们来看这个视频。
从视频中我们可以看出，在点燃的条件下，氮气可以和镁反应生成氮化镁，这很明显是一个氧化还原反应。我们分析其中元素的价态，可以发现镁从0价升到了 +2价，反应过程中失去了3×2个电子，在该反应中做还原剂。单质氮气从0价降到了 -3价，得到了2×3个电子，在该反应中做氧化剂。
除此以外，我们还知道空气中同时存在着大量的氮气和氧气，说明在一般情况下它们是不反应的。但是在放电或者高温条件下，氮气和氧气也可以反应生成一氧化氮气体。分析该反应的价态，我们可以发现氮元素从0价升到了 +2价，失去了2×2个电子，在该反应中做还原剂；单质氧气从0价降到了 -2价，得到了2×2个电子，在该反应中做氧化剂。
另外，工业上在高温高压催化剂的条件下，也可以用氮气和氢气来合成氨气。我们同样分析价态可以发现，氢由0价升到了 +1价，一共失去了6个电子，在该反应中做还原剂；氮由0价降到 -3价，一共得到6个电子，在该反应中做氧化剂。
从前面三个方程式我们可以知道，氮气既可以降价，做氧化剂分别反应生成氨气和氮化镁；氮气也可以升价做还原剂，与氧气反应生成无色气体一氧化氮。我们把这种将游离态的氮转变为氮的化合物的过程称为氮的固定。氮的固定可以分为人工固氮和自然固氮。其中人工固氮指的就是工业上的氮气和氢气合成氨气；而自然固氮包括了生物里面的豆科植物根瘤菌固氮，以及打雷放电时空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮。
这里既然提到一氧化氮，老师要跟大家介绍一下，它是一种有毒气体，使人中毒的原理与我们初中学的一氧化碳相似。另外，一氧化氮也是燃油汽车尾气中的一种污染气体，但是1998年的诺贝尔生理学和医学奖却颁发给了发现一氧化氮是心血管系统信号分子的三位美国科学家。我们所知的心脏急救药硝酸甘油，主要作用也是通过释放一氧化氮来缓解病人的症状。所以世上没有绝对有害的物质，关键是我们要掌握物质的性质和用途。而化学就是这样一门学科，通过对物质的不断探索，让物质更好地造福人类。
通过前面的学习，我们已经知道氮气的化学性质很稳定，所以用氮气和氢气为原料合成氨的工业化生产曾经一直是一个比较难的课题。德国化学家哈伯经过反复实验合成了氨气，虽然产率不高，但是使得合成氨具备了工业化生产的可能性，因此获得了1918年的诺贝尔化学奖。后来又一位德国工程师博施，他改进了高压合成氨的催化方法，实现了合成氨的工业化生产，因此获得了1931年的诺贝尔化学奖。再后来，格哈德·埃特尔发现了哈伯 - 博施合成氨的作用机理，并以此为开端推动了表面化学动力学的发展，因此获得了2007年诺贝尔化学奖。
我们都知道诺贝尔奖是颁发给对社会做出突出贡献的人，那为什么诺贝尔化学奖会三次都颁发给与工业合成氨相关的科学家呢？这里我们就需要知道，氮是一切动植物生长都需要的营养元素，大气中含有很多的氮气，但是多数生物只能吸收含氮的化合物。而合成氨是人类发展史上的一项重大突破，它解决了因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题，是化学和技术对社会发展的巨大贡献。
现在我们通过两道例题来巩固刚刚所学的知识。
例一：氮气性质稳定的原因是什么？物质的稳定性是一种化学性质，我们都知道结构决定物质的化学性质，所以我们应该从结构的角度来分析。很明显是由于氮原子和氮原子之间共用了三对电子形成共价键，而共价三键比较稳定，不容易断裂，所以此题选择D选项。
例二：下列关于氮气的叙述错误的是？A. 氮气既可以做氧化剂，又可以做还原剂。我们知道氮气中的氮显零价，它既可以和氧气反应生成 +2价的一氧化氮，也可以和氢气反应生成 -3价的氨气，所以氮气既可以做氧化剂，又可以做还原剂，A正确。B. 在雷雨天气中，氮气和氧气在放电时可生成一氧化氮，B正确。C. 氮的固定是指将游离态的氮气转变为氮的化合物，C正确。D. 1摩尔氮气和3摩尔氢气可以完全反应生成2摩尔氨气。这里我们要特别注意，氮气和氢气在高温高压催化剂的条件下反应生成氨气是一个可逆反应。根据我们前面学过可逆反应的特征可知，该反应不可能完全转化生成2摩尔氨气，所以此题选择D项。