1、第2節(jié) 氮的循環(huán)第1課時自然界中氮的循環(huán)氮的氧化物1.氮的固定是指使游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程。2工業(yè)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：高溫、高壓、催化劑、可逆反應(yīng)。3一氧化氮是無色、無味、有毒、難溶于水的氣體，在空氣中迅速變成紅棕色。4二氧化氮是紅棕色、有刺激性氣味、有毒、能與水反應(yīng)的氣體。5主要的化學(xué)方程式：2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NON23H22NH3對應(yīng)學(xué)生用書P541空氣是由哪些成分組成的？其體積分?jǐn)?shù)各是多少？提示：N2：78%，O2：21%，稀有氣體：0.94%，CO2：0.03%，其他：0.03%。2氮?dú)獾男再|(zhì)與相應(yīng)的用途是什么？提示：(1)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定作糧食、果瓜、焊

2、接金屬的保護(hù)氣。(2)不燃燒、不支持燃燒滅火。(3)與H2反應(yīng)制造硝酸、氮肥的原料。(4)液態(tài)溫度低、性質(zhì)穩(wěn)定、無毒做冷凍麻醉劑。自然界中氮的循環(huán)新知探究探究1存在及應(yīng)用(1)氮元素在自然界中的存在形式：游離態(tài)和化合態(tài)。(2)氮原子最外電子層有5個電子，在反應(yīng)中易得3個電子，顯3價。(3)氮元素有多種價態(tài)：3、0、1、2、3、4、5。(4)氮元素是一種營養(yǎng)元素，是組成蛋白質(zhì)的重要元素。探究2自然界中氮的循環(huán)探究3人類活動的影響(1)氮?dú)獍钡省⑾跛岬群衔铩?2)燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物參與氮的循環(huán)。成功體驗(yàn)1判斷正誤。(1)化合態(tài)的氮元素只顯一種價態(tài)。()(2)游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化成化合態(tài)氮時，氮

3、元素被氧化。()(3)NH、NH3、NO中氮元素均顯3價。()(4)NH3中氮元素只有還原性，NO中氮元素只有氧化性。()(5)等質(zhì)量的N2和CO所含分子數(shù)目相同。()(6)22.4 L N2所含的電子數(shù)為2NA。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)氮?dú)庑轮骄刻骄?物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無色氣體無味與空氣相近不溶探究2化學(xué)性質(zhì) (2)可逆反應(yīng)：在相同條件下能同時向正反兩個方向進(jìn)行的反應(yīng)。探究3氮的固定(1)定義：使游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程。(2)分類：必記結(jié)論(1)N2和CO的相對分子質(zhì)量相同，與空氣接近，故N2、CO的密度與空氣接近，實(shí)驗(yàn)室只能用排水法收集。(2)氮分

4、子中兩個氮原子之間存在很強(qiáng)的作用力，故N2性質(zhì)很穩(wěn)定。(3)可逆反應(yīng)必須滿足“兩同”：相同條件；正反方向同時進(jìn)行。(4)高能固氮指N2在雷電作用下生成NO；生物固氮指植物根瘤菌把N2轉(zhuǎn)化成NH、NO。成功體驗(yàn)2判斷正誤。(1)實(shí)驗(yàn)室可用排空氣法收集N2。()(2)N2在通常狀況下與O2反應(yīng)生成NO2。()(3)合成氨反應(yīng)屬于自然固氮中的高能固氮。()(4)2H2O2H2O2和2H2O22H2O屬于可逆反應(yīng)。()(5)N2與H2反應(yīng)時，N2作氧化劑；N2與O2反應(yīng)時，N2作還原劑。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)氮的氧化物新知探究探究1氮的氧化物的種類化合價12345對應(yīng)氧化物N2ONO

5、N2O3NO2、N2O4N2O5探究2NO和NO2的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)。NONO2顏色無色紅棕色狀態(tài)氣態(tài)氣態(tài)氣味無味刺激性毒性有毒有毒水溶性難溶易溶(2)相互轉(zhuǎn)化。NONO2：2NOO2=2NO2。NO2NO：3NO2H2O=2HNO3NO。必記結(jié)論(1)“雷雨發(fā)莊稼”的化學(xué)原理：N2NOO2,NO2HNO3硝酸鹽(氮肥)(2)NO和NO2的收集方法：NO的收集：NO易與氧氣反應(yīng)，難溶于水也不與水反應(yīng)，因此，實(shí)驗(yàn)室中收集NO用排水法而不用排空氣法。NO2的收集：NO2易與水反應(yīng)，難被氧氣氧化，且密度比空氣大。因此，實(shí)驗(yàn)室中收集二氧化氮用向上排空氣法而不用排水法。成功體驗(yàn)3(好題共享選自人教版教

6、材P96T4)下列氣體中，不能用排空氣法收集的是()AH2BCO2CNO DO2解析：選CNO極易與O2反應(yīng)：2NOO2=2NO2，故不能用排空氣法收集。4(好題共享選自人教版教材P96T7)在NO2與水的反應(yīng)中()A氮元素的化合價不發(fā)生變化BNO2只是氧化劑CNO2只是還原劑DNO2既是氧化劑，又是還原劑解析：選D在反應(yīng)3NO2H2O=2HNO3NO中，NO2中N元素為4價，而HNO3中N元素為5價，NO中N元素為2價，反應(yīng)前后N元素化合價既升高又降低，故NO2既作氧化劑又作還原劑。對應(yīng)學(xué)生用書P55考查氮?dú)獾慕M成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制法1.氮分子的結(jié)構(gòu)氮分子是由氮原子構(gòu)成的雙原子分子。由于氮分子

7、中兩個氮原子之間共用三對電子，使每個原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此氮分子的結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定。2氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)通常狀況下，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在高溫、高壓、放電等條件下，N2能與H2、O2、Mg等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(1)氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)：N23H22NH3，該反應(yīng)是工業(yè)合成氨的原理。(2)氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)：N2O22NO。(3)氮?dú)馀c鎂反應(yīng)：3MgN2Mg3N2。3工業(yè)制法空氣中含有大量的氮?dú)?，空氣是工業(yè)制氮?dú)獾闹饕獊碓?，生產(chǎn)方法主要是分離液態(tài)空氣，并制得液態(tài)氧。例1下列有關(guān)氮?dú)獾恼f法正確的是()A氮?dú)馐怯傻訕?gòu)成的雙原子分子，所以化學(xué)性質(zhì)不活潑B醫(yī)學(xué)上常用液氮做冷凍劑，在冷凍麻醉

8、條件下做手術(shù)，是利用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)的不活潑性CH2與N2在一定條件下反應(yīng)，生成NH3，反應(yīng)中N2體現(xiàn)氧化性D電閃雷鳴的雨天，雨水中會含有一定量的硝酸，其中可能發(fā)生的反應(yīng)有N22O22NO2解析A項，氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定的原因是兩個氮原子之間共用三對電子，破壞這種結(jié)合時需要很高的能量；B項，液氮汽化時需要吸收大量的能量，使周圍環(huán)境溫度降低，與其化學(xué)性質(zhì)的不活潑無關(guān)；C項，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N23H22NH3，反應(yīng)中氮元素化合價降低，氮?dú)庾鲅趸瘎?；D項，N2和O2在放電條件下生成NO，不能直接生成NO2。答案C(1)N2分子中氮元素顯0價，處于中間價態(tài)，故氮?dú)饧扔醒趸?，又有還原性。(2)N2性質(zhì)穩(wěn)定，一般

9、不支持燃燒，但支持鎂的燃燒：3MgN2Mg3N2(1)請標(biāo)出例1 C項反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向。(2)N2與O2反應(yīng)時，若轉(zhuǎn)移NA個電子，則參加反應(yīng)的N2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為多少？解析：(2) 2NO，若轉(zhuǎn)移NA個電子，則參加反應(yīng)的N2為0.25 mol，V(N2)22.4 Lmol10.25 mol5.6 L。答案：(1) 2NH3(2)5.6 L考查NO和NO2的性質(zhì)與其類別1.NO和NO2的比較物質(zhì)一氧化氮二氧化氮類別非金屬氧化物非金屬氧化物水溶性 難溶易溶，與水反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO與氧氣易反應(yīng)：2NOO2=2NO2不反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化2NOO3NO2H2O=2HNO3NO

10、 2=2NO2，2NO和NO2均不屬于酸性氧化物酸性氧化物是能夠與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，而且生成的鹽是該氧化物同價態(tài)的含氧酸所對應(yīng)的鹽。NO不能與水或堿反應(yīng)，NO2與水、NaOH溶液的反應(yīng)分別為：3NO2H2O=2HNO3NO2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O兩個反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。其中前一個反應(yīng)不是化合反應(yīng)，而且兩個反應(yīng)中生成的酸和鹽中，氮的化合價與NO2中氮的化合價并不相同，即HNO3和HNO2都不是NO2對應(yīng)的同價態(tài)的酸。特別提醒酸酐指含氧酸分子中H、O原子按21的個數(shù)比脫去水后的氧化物。如H2CO3的酸酐為CO2，H3PO4的酸酐為P2O5。例2下列關(guān)于氮的氧化物的說

11、法中，正確的是()A氮的氧化物都是酸性氧化物B氮的氧化物都既有氧化性，又有還原性CNO2與H2O反應(yīng)生成HNO3，所以HNO3的酸酐是NO2D只能用排水法收集NO解析NO、NO2不是酸性氧化物，A項錯誤；N2O5中氮元素為最高價，只有氧化性；B項錯誤；酸酐是相應(yīng)酸失水所得，中心元素化合價不變，HNO3的酸酐是N2O5，C項錯誤。答案D常見氣體的收集方法(1)排水法收集：NO、H2、O2、N2；(2)向下排空氣法收集：H2、CH4、NH3；(3)向上排空氣法收集：Cl2、NO2、CO2、O2。(1)NO2與H2O的反應(yīng)是離子反應(yīng)嗎？若是離子反應(yīng)請寫出離子方程式。(2)NO2與H2O的反應(yīng)是氧化還

12、原反應(yīng)嗎？若是氧化還原反應(yīng)請標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移情況。答案：(1)是。3NO2H2O=2H2NONO。(2)是。3NO2H2O=2HN失2eO3N得2eO。對應(yīng)學(xué)生用書P56課堂雙基落實(shí)1下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中，錯誤的是()A通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)比較穩(wěn)定B可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C鎂能在N2中燃燒，反應(yīng)中N2體現(xiàn)氧化性D實(shí)驗(yàn)室可用排水法收集氮?dú)饨馕觯哼xBN2分子中N原子結(jié)合得比較牢固，這使得N2化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但在放電條件下可與O2化合生成NO，N2密度與空氣相近，只能用排水法收集。2下列關(guān)于氮?dú)饧暗难趸锏臄⑹稣_的是()A1 mol N2含有7NA個電子B氮?dú)飧鷼錃庠谝欢l件下發(fā)生反應(yīng)時，氮

13、氣是氧化劑C氮的氧化物都是無色氣體D氮的氧化物都難溶于水解析：選BA項，1 mol N2含有14 mol電子，即14NA個電子；B項，N23H22NH3反應(yīng)中，2H3，氮元素化合價降低，N2作氧化劑；C項，NO2為紅棕色氣體；D項，NO2易溶于水。3下列氣體不能用排水法收集的是()AN2BH2CNO DNO2解析：選DN2、H2、NO均難溶于水，均可用排水法收集，NO2與水反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO，只能用排空氣法收集。4下列反應(yīng)過程需要加入氧化劑才能實(shí)現(xiàn)的是()AN2NH3 BN2NOCNO2HNO3 DNH3NH解析：選B需要加入氧化劑實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)須使元素的化合價升高，故排除A、D兩項；C項，3NO2H2O=2HNO3NO反應(yīng)中，不需要加入氧化劑也可實(shí)現(xiàn)。5(好題共享選自人教版教材P95T2)目前，汽車尾氣已成為許多大城市空氣的主要污染源。汽車尾氣中含有CO、NO等多種污染物。(1)汽車燃料中一般不含氮元素，尾氣中所含的NO是如何產(chǎn)生的？說明原因并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式： _。(