2020-2021學(xué)年高中化學(xué)新教材魯科版必修第1冊(cè)學(xué)案：第3章 第3節(jié)　第1課時(shí)　自然界中的氮循環(huán)

1、第3節(jié)氮的循環(huán)第1課時(shí)自然界中的氮循環(huán)發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.通過自然界中的氮循環(huán)，了解氮循環(huán)的基本過程，能舉例自然固氮與人工固氮的過程，知道人工固氮對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義；認(rèn)識(shí)氮循環(huán)過程中重要的含有氮元素的物質(zhì)，能夠?qū)械氐奈镔|(zhì)進(jìn)行分類。2.通過對(duì)固氮的分析，認(rèn)識(shí)氮?dú)?、一氧化氮、二氧化氮的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及典型的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能書寫主要反應(yīng)的化學(xué)方程式，知道他們的主要應(yīng)用。一、自然界中的氮循環(huán)1氮元素在自然界中的存在形式：游離態(tài)和化合態(tài)。2自然界中氮的循環(huán)3人類活動(dòng)的影響(1)氮?dú)獍睔獾?、硝酸等含氮化合物?2)燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物參與氮的循環(huán)。二、氮循環(huán)中物質(zhì)的性質(zhì)及物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化1氮

2、的固定(1)定義：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。(2)分類氮的固定微點(diǎn)撥：(1)含氮化合物之間的轉(zhuǎn)化不屬于氮的固定。(2)固氮反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng)。2氮?dú)?1)物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度溶解性無色氣體無味與空氣接近難溶于水(2)化學(xué)性質(zhì)氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。還原性：與o2反應(yīng)產(chǎn)生no，反應(yīng)的化學(xué)方程式為n2o22no。氧化性：與h2反應(yīng)生成nh3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為n23h22nh3。微點(diǎn)撥：氮分子中兩個(gè)氮原子之間存在很強(qiáng)的作用力，故n2性質(zhì)很穩(wěn)定，化學(xué)反應(yīng)的條件也比較苛刻。3一氧化氮和二氧化氮(1)物理性質(zhì)物質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性水溶性no無色氣態(tài)無味有

3、毒難溶于水no2紅棕色氣態(tài)刺激性有毒易溶于水(2)相互轉(zhuǎn)化nono2：2noo2=2no2。no2no：3no2h2o=2hno3no。微點(diǎn)撥：no和no2的收集方法no的收集：排水法。no2的收集：向上排空氣法。1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)。(1)化合態(tài)的氮元素只顯一種價(jià)態(tài)。()(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)no在空氣中易轉(zhuǎn)化為紅棕色no2。()(5)no2與h2o的反應(yīng)，no2只作氧化劑。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2下列敘述中與氮的固定無關(guān)的是()a工業(yè)合成氨b工業(yè)上將氨轉(zhuǎn)化成硝酸和其他氮的氧化物

4、c豆科植物的根瘤菌吸收空氣中的氮?dú)馐怪D(zhuǎn)化成植物蛋白質(zhì)d電閃雷鳴的雨天，n2與o2會(huì)發(fā)生反應(yīng)并最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽被植物吸收b氮的固定過程是使游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，b項(xiàng)，nh3轉(zhuǎn)化為hno3和其他氮的氧化物與氮的固定無關(guān)。3宇宙飛船的運(yùn)載火箭的推進(jìn)器引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫氣體，從火箭尾部噴出。引燃后的高溫氣體成分有co2、h2o、n2、no等，這些氣體均無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)看到火箭噴射出大量的紅色物質(zhì)，產(chǎn)生紅色的原因是()a高溫下n2遇空氣生成no2bno與空氣反應(yīng)生成no2cco2遇no反應(yīng)生成no2dno遇h2o反應(yīng)生成no2b根據(jù)原高溫氣體均為無色，但現(xiàn)場(chǎng)卻能看到紅色

5、可推知，是因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)：2noo2=2no2。氮?dú)獾男再|(zhì)和用途1實(shí)驗(yàn)室可以通過向下排空氣法收集氮?dú)鈫幔吭蚴鞘裁?？提示：不能。由于氮?dú)獾拿芏扰c空氣的接近，所以既不能用向上排空氣法也不能用向下排空氣法收集，應(yīng)用排水法收集。2在化學(xué)反應(yīng)中氮?dú)庵蛔餮趸瘎﹩?？提示：不是。氮?dú)馐欠墙饘賳钨|(zhì)，在化學(xué)反應(yīng)中既可以作氧化劑又可以作還原劑，如與h2、mg反應(yīng)作氧化劑，與o2反應(yīng)作還原劑。3將1 mol n2、3 mol h2充入密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)，能否得到2 mol nh3？原因是什么？提示：不能。因?yàn)楹铣砂钡姆磻?yīng)是可逆反應(yīng)，不能完全進(jìn)行到底。氮?dú)獾男再|(zhì)及工業(yè)制法(1)氮?dú)獾拿芏扰c空氣的接近，只能用排

6、水法收集。(2)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)。氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)：，該反應(yīng)是工業(yè)合成氨的原理。氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)：n2o22no。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)獾闹饕獊碓矗a(chǎn)方法主要是分離液態(tài)空氣，并制得液態(tài)氧。 1下列關(guān)于氮?dú)獾挠嘘P(guān)說法中，正確的是()a氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑，不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)b純凈的氮?dú)馐遣蝗苡谒臒o色氣體，無毒無味且比空氣略重c一定條件下氮?dú)馀c氫氣發(fā)生化合反應(yīng)生成氨，反應(yīng)中n2表現(xiàn)還原性d氮?dú)獬Ｓ米骱附咏饘俚谋Ｗo(hù)氣，是利用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)的不活潑性d氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，可用作焊接

7、金屬的保護(hù)氣。2氮?dú)饽艽罅看嬖谟诳諝庵械母驹蚴?)a氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)b氮?dú)獗瓤諝廨p，且不溶于水c氮分子中兩個(gè)氮原子間結(jié)合得很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定d氮?dú)鉄o氧化性，也無還原性，不與其他物質(zhì)反應(yīng)cn2性質(zhì)穩(wěn)定，但在高溫下可與mg、al、h2等物質(zhì)反應(yīng)表現(xiàn)出氧化性，與o2在放電條件下反應(yīng)表現(xiàn)出還原性，a、d項(xiàng)不正確；氮?dú)獗瓤諝廨p且不溶于水不是n2能大量存在于空氣中的根本原因，即b項(xiàng)不正確。3(素養(yǎng)題)大家在吃薯?xiàng)l等膨化食品時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)袋子里東西并不多卻鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品級(jí)的氮?dú)舛强諝?。主要作用有三個(gè)方面：延長食品的保質(zhì)期；可以抵御外界潮氣的侵入；保護(hù)食品

8、不被壓碎。下列關(guān)于n2性質(zhì)的敘述中錯(cuò)誤的是()a氫氣在氮?dú)庵心苋紵齜氮?dú)饧染哂醒趸?，又具有還原性c將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)變成含氮化合物屬于氮的固定d氮?dú)馀c氧氣在一定條件下反應(yīng)生成一氧化氮an2不是助燃?xì)怏w，n2與h2化合需在高溫、高壓、催化劑的條件下進(jìn)行。氮氧化物的性質(zhì)中國汽車銷量增長幅度很大，同時(shí)也帶來了空氣污染。汽車尾氣轉(zhuǎn)化裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示。1汽車尾氣的主要污染物包括哪些？提示：汽油不完全燃燒生成co，放電條件下氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成no，部分no與氧氣反應(yīng)生成no2，故汽車尾氣的主要污染物為co、no2、no等。2由圖分析寫出汽車尾氣轉(zhuǎn)化裝置里發(fā)生的反應(yīng)。在反

9、應(yīng)中氮的氧化物分別表現(xiàn)什么性質(zhì)？提示：由圖中進(jìn)出的物質(zhì)可知，發(fā)生反應(yīng)為2noo2=2no2、2no24co4co2n2，第一個(gè)反應(yīng)中no表現(xiàn)還原性，第二個(gè)反應(yīng)中no2表現(xiàn)氧化性。3由圖可以推出no和o2必須在催化劑表面才能反應(yīng)嗎？提示：no和o2在空氣中就能迅速反應(yīng)生成no2。4汽車尾氣的排放有哪些危害？提示：汽車尾氣被人吸收造成傷害，排入大氣會(huì)引起光化學(xué)煙霧、硝酸型酸雨等。no、no2性質(zhì)比較物質(zhì)nono2色、態(tài)、味、毒性無色、無味、有毒氣體紅棕色、有刺激性氣味、有毒氣體水溶性不溶于水易溶于水與氧氣反應(yīng)2noo2=2no2不反應(yīng)與水反應(yīng)不反應(yīng)3no2h2o=2hno3no(自身氧化還原)與氧

10、氣、水同時(shí)作用4no3o22h2o=4hno34no2o22h2o=4hno3氧化性有氧化性，但通常情況下表現(xiàn)出還原性強(qiáng)氧化性，在溶液中生成硝酸，能氧化s2、i、fe2等離子對(duì)環(huán)境的影響有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一(1)no不能和堿反應(yīng)，是不成鹽化合物；no2和堿反應(yīng)化合價(jià)發(fā)生了變化，所以二者均不是酸性氧化物。(2)n2和o2反應(yīng)，不管量和條件如何變化，均只能生成no。1下列對(duì)no、no2的描述中正確的是()ano是酸性氧化物bno2可用排水法收集，且可由n2和o2直接化合而得到cno、no2在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，且二者都是引起光化學(xué)煙霧的大氣污染物d一氧化氮在反應(yīng)中只能作還原劑

11、cno不與堿反應(yīng)，不是酸性氧化物，故a項(xiàng)錯(cuò)誤；no2與水反應(yīng)：3no2h2o=2hno3no，n2與o2在放電的條件下反應(yīng)生成no，故b項(xiàng)錯(cuò)誤；no與o2發(fā)生反應(yīng)：2noo2=2no2，no2與h2o反應(yīng)生成no，光化學(xué)煙霧主要是由nox引起的，故c項(xiàng)正確；no中氮的化合價(jià)為2價(jià)，既可升高又可降低，既可作氧化劑又可作還原劑。2下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是()a一氧化氮是一種紅棕色的氣體b常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合c一氧化氮可由氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下直接化合得到d一氧化氮易溶于水，只能用向上排空氣法收集cno難溶于水，易與o2化合，不能用排空氣法收集。3對(duì)3no2h2o=2

12、hno3no反應(yīng)，下列說法正確的是()a氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為12b氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12cno2是氧化劑，h2o是還原劑d在反應(yīng)中若有6 mol no2參與反應(yīng)時(shí)，有3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移a氧化劑、還原劑均為no2，hno3為氧化產(chǎn)物，來源于還原劑，no為還原產(chǎn)物，來源于氧化劑，故氧化劑、還原劑質(zhì)量比為12。某山谷經(jīng)常電閃雷鳴、雷雨交加，但樹木、灌木、草等植被非常茂密，很少有人敢進(jìn)入這個(gè)山谷。你能解釋該山谷的植被茂密的原因嗎？提示：植物生長需要氮肥，n2在雷電的作用下發(fā)生一系列變化：n2o22no2noo2=2no23no2h2o=2hno3nohno3與土壤成分反應(yīng)，產(chǎn)生

13、硝酸鹽，被植物吸收，所以經(jīng)常有雷電的地方，植被生長的茂盛。通過本情境素材中對(duì)自然現(xiàn)象的觀察、解釋，提升了學(xué)生探究事物內(nèi)在原理的認(rèn)識(shí)能力，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)待事物變化的科學(xué)態(tài)度。1(素養(yǎng)題)下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如下圖)的說法不正確的是()a氮元素均被氧化b工業(yè)合成氨屬于人工固氮c含氮無機(jī)物和含氮有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化d碳、氫、氧三種元素也參加了氮循環(huán)aa項(xiàng)，人工固氮合成氨反應(yīng)中，氮元素的化合價(jià)降低被還原，錯(cuò)誤；b項(xiàng)，工業(yè)合成氨屬于人工固氮，正確；c項(xiàng)，硝酸鹽轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)及經(jīng)動(dòng)物消化使蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨氣和銨鹽，實(shí)現(xiàn)了含氮無機(jī)物和含氮有機(jī)物的相互轉(zhuǎn)化；并且碳、氫、氧三種元素也參加了氮的循環(huán)，c正確，d正確。2

14、下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中，錯(cuò)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通常情況下，氮?dú)庠谒械娜芙舛群苄跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)時(shí)，氮?dú)馐茄趸瘎゜n2不能在o2中燃燒，與o2在放電時(shí)反應(yīng)生成no。3下列對(duì)氮的氧化物的敘述中，正確的是()a氮的氧化物都是無色氣體b氮的氧化物都難溶于水c氮的氧化物都是酸性氧化物d氮的氧化物都是大氣污染物dno2是紅棕色，a不正確；no2易溶于水，b不正確；no、no2均不是酸性氧化物，c不正確；氮的氧化物均是大氣污染物，d正確。4一定條件下，將等體積的no和o2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積為原總體積的()a.b.c. d.c由于no和o2等體積，故二者等物質(zhì)的量，當(dāng)二者溶于水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)4no3o22h2o=4hno34 mol 3 mol設(shè)初始時(shí)no和o2的物質(zhì)的量均為4 mol，則4 mol no反應(yīng)掉3 mol o2，還剩余1 mol o2