2023-2024学年苏教版必修第二册 7.1 氮的固定 学案.docx

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1、专题7氮与社会可持续发展第一单元氮的固定新课程标准1 .能依据藏分子的微观结构预测其化学性质。2 .了解氨的循环与缸的固定。3 .认识人工固藏的化学原理和社会价值。学业质量水平合格性要求1 .根据氮气的结构，分析直气反应发生的条件。（水平1）2 .根据人工固藏原理，认识物质的变化是有条件的。（水平2）等级性要求体会化学科学在解决人类社会问题中所发挥的作用。图说考点氮的固定j自然固氮生物固氮（豆科植物的根瘤菌）高能固氮（闪电固氮）人工固氮（合成氨）N2的结构及性质的性质Mg3N2化学性质NH：,N()（存在氮氮三键电子式的结构1分子很稳定结构式无色无味气体密度比空气略小熔沸点很低难溶于水基础知识

2、自学思记尝试新知预习1.氮分子的结构:（1）氮元素的存在大部分态，如空气中的氮气氮元素1 态，如硝酸盐、氨基酸、蛋白质(2)氮气的化学性质很不活泼，因为氮气分子中存在氮氮三键。N2的电子式为,结构式为o(3)氮气分子在或等特殊条件下，获得足够多的,能生成含氮的化合物。2 .氮气的性质(1)物理性质：纯净的N2是无色、无味的气体，密度比空气略小，熔、沸点很低，难溶于水。(2)化学性质四2分子中存在氮氮三键，分子很稳定。N2参与的反应都要在一定条件下进行a.与金属CaMg等反应N2+3Mgj%Mg3N2(N2表现氧化性)b.与非金属O2、Hz等反应N2+O2整2NO(N2表现还原性)N2+3H2傕

3、r剂2NH3(N2表现氧化性)氮元素有各种变价，N2中氮元素为0价，处于中间价态，故N2既有氧化性，又有还原性。3 .氮的固定氮的固定：将空气中游离态的氮转化成含氮化合物，简称固氮，主要有自然固氮和人工固氮两种方式。(1)自然固氮生物固氮：自然界中的一些微生物种群(如豆科植物的根瘤菌)将空气中通过生物化学过程转化成,约占自然固氮的90%。高能固氮：通过、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10%。(2)人工固氮一合成氨原料：合成氨的原料是和,在较高温度下将混合气体加压送到合成塔中进行反应。原理：社会价值：人工固氮使人类进入了新的农业时代，化肥的使用大大提高了粮食产量。合成氨中原料气的循

4、环使用：合成氨的反应的热，工业上往往用来预热原料气，以达到反应所需要的温度，节约能源。合成氨达到平衡时，混合气体中氨的含量为20%左右，从中分离出氨后，将未反应的氮气、氢气送回合成塔循环使用。4 .NO和NCh的性质(1)一氧化氮：一氧化氮是色、无味的气体，于水，在常温下很容易与氧气化合，生成二氧化氮，化学方程式为。(2)二氧化氮：二氧化氮是色、有_气味的气体，二氧化氮与水反应生成和,化学方程式为O二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，主要用N2H4和No2作燃料，化学反应方程式为2N2H4+2N02j3N24H20o(3)毒性：大气中的No和N02达到一定浓度时，会对人体造成伤害，能引发上呼吸道及

5、肺部疾病。5 .自然界的氮循环【学而思】(1)(想一想)固氮反应是否一定属于氧化还原反应？(2)(情境思考)农业上有句谚语是“雷雨发庄稼”，该过程发生了哪些化学反应？(3)根据教材“N0和NO?的性质”，分析氮的氧化物是否都既有氧化性，又有还原性？即时自测1 .判断正误，正确的打“J”，错误的打“义”N02与HzO反应生成HNo3,所以NCh对应的同价酸是HNO3。()4NH3+52粤丝4NO+6H2。属于人工固氮。()N2在通常状况下与O2反应生成NO2O()(4)氮气可在氧气中燃烧生成NO。()(5)大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环。()(6)氮在自然界中既以游离态存在又以

6、化合态存在。()2 .下列反应中，属于氮的固定的是()A.2NO+O2=2NO2B. 3NO2+H2O=2HNO3NO高温、高压、C.3H2+N2催化剂2NH3D.NH3+HNO3=NH4NO33 .在水体中部分含氮有机物的循环如图所示。图中属于氮的固定的是（）A.B.C.D.4 .大家在吃薯条等膨化食品时，会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。主要作用有三个方面延长食品的保质期；可以抵御外界潮气的侵入；保护食品不被压碎。下列关于N2性质的叙述中错误的是（）A.镁条在氮气中能燃烧B.氮气既具有氧化性，又具有还原性C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D

7、.氮气与氧气在一定条件下反应生成二氧化氮5 .某化学学习小组为探究NO2和S02的反应，进行如下实验。图1两集气瓶中（填“上”或“下”）瓶颜色深。（2）图2中反应的现象是。（3）图3中“有红棕色气体产生”说明S02和N02反应的产物中有，说明NO2在该反应中显性。（4）由图2和图3中的现象写出No2和SO?反应的化学方程式：技能素养一合作.探究分享例1氮是动植物生长中不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如下图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是（）A.过程“雷电作用”中发生的反应是N2+O2暨2N0B.过程中，氮气被还原C.过程中涉及的反应可能有2N0+02=2NO

8、3D.过程中涉及的反应可能有2N01+12H+=N2f+6H2O例2在一定条件下，将充满NO?和02的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的则原混合气体中NO?和。2的体积之比可能是（）8：17：37：14：IA.B.C.D.例3随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是（）A.反应中No为氧化剂，N2为氧化产物B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、No和N?C. NO和O2必须在催化剂表面才能反应D.催化转化总反应化学方程式为2NO+Ch+4CO,UCO2N2例4硝酸工业尾气中的N

9、O、NO2进入大气后会破坏臭氧层。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理，反应的化学方程式如下：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2H2O2NO2+2NaOH=NaNO2NaNO3H2O氨气也可以用来处理氮氧化物，例如，氨气与一氧化氮可发生如下反应：4NH3+6NO=5N2+6H2O将一定量NO和NO2的混合气体通入300m15mo11rNaOH溶液中，恰好被完全吸收。下列说法正确的是（）A.原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为22.41B.所得溶液中NaNo2和NaNo3的物质的量之比可能为1:2C.若用氨气处理，所需氨气的物质的量可能为1.6mo1D.若用氨气处理，所需氨气在标准

10、状况下的体积可能为17.921关键能力归纳提升一、氮的氧化物1 .氨有多种价态的氧化物如N20、NO、No2、N2O4、N2O5N2O3等，均为大气污染物，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5对应的酸分别为HNo2、HNO3O(I)N2O:俗称“笑气”是一种无色有甜味的气体，在室温下稳定，有轻微麻醉作用，并能致人发笑。医疗上曾用作可吸入性麻醉剂，现已被列为危险化学品目录。(2)N0:常温下为无色、无味的气体，微溶于水，有毒，(易与血红蛋白结合)，典型的不成盐氧化物，在空气中能与O?反应生成NO2,2NO+O2=2NO2(常用于检验No的存在，实脸室收集No常用排水集气法)。用途极少量促进血

11、管扩张，防止血管栓塞调节心脑血管、神经和免疫系统等。危害：导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层。(3)NO2:常温下为红棕色，有刺激性气味的气体，有毒，与水反应3NO2+H2O=2HNO3+NO;(实验室中不能用排水法收集只能用向上排空气法收集)，No2不属于酸性氧化物用途:火箭燃料作氧化剂工业上制HNO3危害引发上呼吸道及肺部疾病导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层。(4)N2O4:熔点一11.23C,沸点21.5C,标准状况下是无色液体，常温常压下为无色气体2NO2WN2O4在容器中共存。在计算密度、相对分子质量、微粒个数等要考虑这两种物质的共存关系O(5)N2O3:低温时为深蓝色挥发性液体，有毒

12、，环境污染物之一，是亚硝酸的酸肝，助燃，常压下可分解为No和No2。(6)N2O5:又称硝酊是硝酸的酸肝，通常状态下呈无色柱状结晶体，有毒，溶于热水生成硝酸。2 .氮的氧化物及氮的氧化物与氧气混合溶于水的探究(1)反应原理3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2由X2+得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3由X2+义3得：4N0+3O2+2H2O=4HNO3(2)计算类型NO2气体：No2气体溶于水时仅涉及反应，剩余气体为NO。NCh和O2的混合气体：NO2和。2的混合气体溶于水时涉及反应。V(NQ2)V(O2)40-14X=-反应情况。2过量并剩余恰好完全反应NO2过量又发

13、生反应，剩余NoNo和02的混合气体：NO和02的混合气体溶于水时涉及反应。_V(NO)vV(O2)0M4反应情况。2过量并剩余恰好完全反应NO过量并剩余(3)利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水化学方程式：4NO2+O2+2H2O=4HNO3和4NO+3O2+2H2O=4HNO3中的“4NO2+02”和“4NO+302”从组成上均相当于“N2O5”的组成，即N、O的原子个数比符合2:5时，氮的氧化物和氧气均无轲余，这两种情况均可利用混合气体中N、O的原子个数比来分(2:5,剩余No3 .N。、尾气的处理方法(1)碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO2+NaNO3+H2ONO2+

14、NO+2NaOH=2NaNO2+H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：(NO2)(No)一般适合工业尾气中NQV的处理(2)催化剂转化法在催化剂加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或Nor与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)o一般适用于汽车尾气的处理。4 .氮氧化物对环境的影响(1)光化学烟雾Nox在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。(2)酸雨(硝酸型)NOx排入大气后，与水反应生成HNo3,随雨雪降到地面。(3)破坏臭氧层科学研究表明，进入高空平流层的缸氧化物可以加快臭氧层中臭氧的分解速率，从而像氟氯怪类物质一样破坏臭氧层，形成臭氧空洞。23j232,导致地面紫外线辐射量增加。二、氮的固定涉及的氮及其化合物之间的转化关系氮的固定是以氮气为核心的氮及其化合物之间的转化。将氮气转化为氮氧化物或者氨气,实现了氮元素化合价的升高或降低，体现了氮气的还原性或氧化性；而通电、高温和高压等苛刻的反应条件则表明氮气的化学性质很稳定，其还原性和氧化性均很弱。课堂检测夯实测控演练1.下列关于自然界中氮循环（如图）的说法不正确的是（）A.人工固氮时，氮元素均被氧化B.