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2019-2020学年高中化学 3.2.1自然界中氮的循环 氮的氧化物学案 鲁科版必修1

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2019-2020 学年高中化学 3.2.1 自然界中氮的循环 氮的氧化物学案 鲁科版必修 1 1.氮的固定是指使游离态的氮转化为化合态氮的过程。 2.工业合成氨反应的特点:高温、高压、催化剂、可逆反应。 3.一氧化氮是无色、无味、有毒、难溶于水的气体,在空气中 迅速变成红棕色。 4.二氧化氮是红棕色、有刺激性气味、有毒、能与水反应的气 体。 5.主要的化学方程式: 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO N2+3H2 高温、高压 催化剂 2NH3 对应学生 用书 P54 1.空气是由哪些成分组成的?其体积分数各是多少? 提示:N2:78%,O2:21%,稀有气体:0.94%,CO2:0.03%,其他:0.03%。 2.氮气的性质与相应的用途是什么? 提示:(1)化学性质稳定——作粮食、果瓜、焊接金属的保护气。 (2)不燃烧、不支持燃烧——灭火。 (3)与 H2 反应——制造硝酸、氮肥的原料。 (4)液态温度低、性质稳定、无毒——做冷冻麻醉剂。 自然界中氮的循环 [新知探究] 探究 1 存在及应用 (1)氮元素在自然界中的存在形式:游离态和化合态。 (2)氮原子最外电子层有 5 个电子,在反应中易得 3 个电子,显-3 价。 (3)氮元素有多种价态:-3、0、+1、+2、+3、+4、+5。 (4)氮元素是一种营养元素,是组成蛋白质的重要元素。 探究 2 自然界中氮的循环 探究 3 人类活动的影响 合成氨 (1)氮气 ― ― → 氨― ― →氮肥、硝酸等含氮化合物。 (2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。 [成功体验] 1.判断正误。 (1)化合态的氮元素只显一种价态。( ) ) (2)游离态氮转化成化合态氮时,氮元素被氧化。( (3)NH4 、NH3、NO3 中氮元素均显-3 价。( - + - ) ) (4)NH3 中氮元素只有还原性,NO3 中氮元素只有氧化性。( (5)等质量的 N2 和 CO 所含分子数目相同。( (6)22.4 L N2 所含的电子数为 2NA。( ) ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× 氮 气 [新知探究] 探究 1 物理性质 颜色 无色 状态 气体 气味 无味 密度 与空气相* 水溶性 不溶 探究 2 化学性质 (2)可逆反应:在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应。 探究 3 氮的固定 (1)定义:使游离态氮转化为化合态氮的过程。 (2)分类: ?自然固氮 生物固氮 氮的固定 ? 合成氨 人工固氮 ? 仿生固氮 ? ?高能固氮 ? ? ? ? ? ? ? ? [必记结论] (1)N2 和 CO 的相对分子质量相同,与空气接*,故 N2、CO 的密度与空气接*,实验室 只能用排水法收集。 (2)氮分子中两个氮原子之间存在很强的作用力,故 N2 性质很稳定。 (3)可逆反应必须满足“两同”:①相同条件;②正反方向同时进行。 (4)高能固氮指 N2 在雷电作用下生成 NO;生物固氮指植物根瘤菌把 N2 转化成 NH4 、NO3 。 [成功体验] 2.判断正误。 (1)实验室可用排空气法收集 N2。( ) ) ) ) ) + - (2)N2 在通常状况下与 O2 反应生成 NO2。( (3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。( 通电 点燃 (4)2H2O=====2H2↑+O2↑和 2H2+O2=====2H2O 属于可逆反应。( (5)N2 与 H2 反应时,N2 作氧化剂;N2 与 O2 反应时,N2 作还原剂。( 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ 氮的氧化物 [新知探究] 探究 1 氮的氧化物的种类 化合价 对应氧化物 探究 2 NO 和 NO2 的性质 (1)物理性质。 NO 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 无色 气态 无味 有毒 难溶 NO2 红棕色 气态 刺激性 有毒 易溶 +1 N2O +2 NO +3 N2O3 +4 NO2、N2O4 +5 N2O5 (2)相互转化。 ①NO→NO2:2NO+O2===2NO2。 ②NO2→NO:3NO2+H2O===2HNO3+NO。 [必记结论] (1)“雷雨发庄稼”的化学原理: O2/放电 H2O 土壤 N2 ― ― → NOO2,NO2― ― →HNO3― ― →硝酸盐(氮肥) (2)NO 和 NO2 的收集方法: ①NO 的收集: NO 易与氧气反应,难溶于水也不与水反应,因此,实验室中收集 NO 用排水法而不用排 空气法。 ②NO2 的收集: NO2 易与水反应,难被氧气氧化,且密度比空气大。因此,实验室中收集二氧化氮用向 上排空气法而不用排水法。 [成功体验] 3.(好题共享·选自人教版教材 P96·T4)下列气体中,不能用排空气法收集的是( A.H2 C.NO B.CO2 D.O2 ) 解析:选 C NO 极易与 O2 反应:2NO+O2===2NO2,故不能用排空气法收集。 4.(好题共享·选自人教版教材 P96·T7)在 NO2 与水的反应中( A.氮元素的化合价不发生变化 B.NO2 只是氧化剂 C.NO2 只是还原剂 D.NO2 既是氧化剂,又是还原剂 解析:选 D 在反应 3NO2+H2O===2HNO3+NO 中,NO2 中 N 元素为+4 价,而 HNO3 中 N 元 素为+5 价,NO 中 N 元素为+2 价,反应前后 N 元素化合价既升高又降低,故 NO2 既作氧化 剂又作还原剂。 ) 对应学生 用书 P55 考查氮气的组成、结构、性质和制法 1.氮分子的结构 氮分子是由氮原子构成的双原子分子。 由于氮分子中两个氮原子之间共用三对电子, 使 每个原子都达到稳定结构,因此氮分子的结构很稳定。 2.氮气的化学性质 通常状况下, 氮气的化学性质不活泼, 很难与其他物质发生化学反应, 但在高温、 高压、 放电等条件下,N2 能与 H2、O2、Mg 等发生化学反应。



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