《氮的循環(huán)》設(shè)計

《氮的循環(huán)》教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)1.能簡要說明氮循環(huán)的基本過程，知道固氮的本質(zhì)以及生物固氮和人工固氮這兩種固氮形式。2.了解氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)以及人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響（知道酸雨、光化學(xué)煙霧和富營養(yǎng)化等環(huán)境問題）3.能列舉含氮元素的單質(zhì)及其化合物了解氮氣、氨氣、銨鹽及硝酸的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，知道NH的檢驗方法和氨氣的實驗室制法，能書寫相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。教學(xué)重點、難點：氮氣、氨、銨鹽和硝酸的性質(zhì)教學(xué)課時：2課時知識分析空氣中的主要物質(zhì)？植物生長需要的主要元素？（一）氮在自然界中的循環(huán)和存在形式1.氮元素在自然界中的存在形式自然界中氮元素存在的形式一種是游離態(tài)，如N2，一種是化合態(tài)，如銨鹽、硝酸鹽、氨、蛋白質(zhì)等。2.氮在自然界中的循環(huán)（1）氮在自然界中的循環(huán)的基本過程自然界里，空氣的氮氣轉(zhuǎn)化為植物可以直接吸收含氮化合物的兩種主要形式，豆科植物的根瘤菌把N2轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；閃電使少量N2與O2化合生成NO，隨之變?yōu)橄跛犭S降水進(jìn)入土壤和水體。植物的根從土壤中吸收銨鹽、硝酸鹽，經(jīng)過復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化，形成了各種氨基酸，氨基酸最后變成蛋白質(zhì)。動物以植物為食而獲得植物蛋白，并將其轉(zhuǎn)化為動物蛋白，動物遺體中的蛋白質(zhì)被微生物分子分解成銨離子、硝酸根和氨，又回到了土壤和水體中，被植物再次吸收利用。（2）氮循環(huán)的重要意義由于存在著氮元素的循環(huán)，其他生命元素的循環(huán)，以及水的循環(huán)，地球的生命才生生不息，生機(jī)勃勃。（二）氮循環(huán)的重要物質(zhì)及其變化1.氮氣（1）物理性質(zhì)無色無味的難溶于水的氣體；密度比空氣小，在空氣中約占總體積的78%，占其它質(zhì)量的75%。（2）分子結(jié)構(gòu)兩個氮原子之間的強(qiáng)烈作用，要破壞這種牢固的結(jié)合，需要很高的能量。常溫下，N2的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，但在高溫、放電、點燃等條件下能與O2、Mg、H2等反應(yīng)。（3）化學(xué)性質(zhì)①與O2反應(yīng)：N2+O2＝2NO②與H2反應(yīng)：N2+3H2＝2NH3③與Mg的反應(yīng)：N2+3Mg＝Mg3N2溫馨提示：●由于N2的化學(xué)性質(zhì)不活潑，所以N2與其它物質(zhì)的反應(yīng)，需特別注意標(biāo)明條件?！馧2和O2反應(yīng)后，“最初產(chǎn)物”是NO，而不是NO2。●一般情況下，N2不能燃燒，也不助燃，但Mg條卻可以在N2中燃燒。（4）用途：a.保護(hù)氣b.液氮作深度冷凍劑c.合成氨等思考：相同質(zhì)量的鎂條分別在O2、N2和空氣中充分燃燒，所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量m1，m2，m3由大到小的順序是（解答：m1>m3>m2）重要補(bǔ)充：①氮的固定概念：使空氣中游離的氮轉(zhuǎn)變?yōu)楹衔锏姆椒ā７诸悾鹤匀还痰腿斯す痰诳赡娣磻?yīng)概念：在相同條件下，能同時正反兩個方向進(jìn)行的反應(yīng)，為可逆反應(yīng)，化學(xué)方程式中用“”代替“＝”。特點：相同條件下，相反方向的兩個化學(xué)反應(yīng)；與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的各種物質(zhì)共存，如N2+3H22NH3反應(yīng)體系中就存在N2、H2、NH3分子。2、氮的氧化物—NO、NO2的重要性質(zhì)（1）物理性質(zhì)NO：無色無味難溶于水的氣體有毒NO2：紅棕色有刺激性氣味的氣體有毒（2）化學(xué)性質(zhì)2NO+O2＝2NO26NO+4NH3＝5N2+6H2O3NO2+H2O＝2HNO3＋NO6NO2+8NH3＝7N2+12H2O（3）計算中用到的兩個重要化學(xué)方程式4NO+3O2+2H2O＝4HNO3；4NO2+O2+2H2O＝4HNO3思考：①NO有毒，為什么在1992年被世界著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Seience，美國）評為明星分子？②NO2為什么能使多種織物退色，損壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用？③實驗室如何收集NO、NO2？為什么？解答：①NO作為一種神經(jīng)系統(tǒng)的信使分子，在使血管擴(kuò)張、免疫、增強(qiáng)記憶力等方面有著及其重要的作用。②NO2溶于水生成了硝酸，使織物退色、腐蝕材料。③收集NO用排水法，收集NO2用向上排空氣法；前者易與氧氣反應(yīng)，后者易與水反應(yīng)3、氮的氫化物——NH3（1）分子結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)（三角錐形）（2）物理性質(zhì)無色、有刺激性氣味的氣體，標(biāo)況下密度為·L－1，比空氣輕，極易溶于水（1:700），且快速溶解，易液化得液氨，液氨氣化時要吸收大量的熱，使物質(zhì)的溫度急劇下降，所以液氨常用作制冷劑。關(guān)于噴泉實驗：①氨氣能形成噴泉的本質(zhì)原因是氨極易溶于水。②用教材中的裝置進(jìn)行噴泉實驗，引發(fā)水上噴的操作是擠壓膠頭滴管，使少量水進(jìn)入燒瓶。該實驗的原理是，少量水進(jìn)入燒瓶時，氨迅速溶解，瓶內(nèi)壓強(qiáng)迅速降低，水在外界大氣壓作用下，壓入燒瓶。如果把膠頭滴管去掉，如何引發(fā)水上噴？③氨溶解于水不是簡單的溶解過程，有化學(xué)反應(yīng)，生成堿性物質(zhì)。（3）化學(xué)性質(zhì)①氨與水的反應(yīng)NH3+H2ONH3·H2O說明：●氨的溶解中更重要的是生成了NH3·H2O，但溶質(zhì)為NH3●氨的水溶液顯弱堿性，NH3·H2ONH4++OH—●氨水易揮發(fā)，要密封保存，對許多金屬有腐蝕作用，不能用金屬容器盛裝。●氨水的密度小于水的密度，且質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，密度越小?！癜彼某煞郑篘H3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH—H+②氨與HCl反應(yīng)NH3+HCl＝NH4Cl練習(xí)：寫出NH3與硝酸、硫酸、磷酸的化學(xué)方程式解答：NH3+HNO3＝NH4NO3；2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO4；3NH3+H3PO4＝(NH4)3PO4)③氨與某些鹽溶液的反應(yīng)FeCl3+3NH3·H2O＝Fe(OH)3↓+3NH4Cl；MgCl2+2NH3·H2O＝Mg(OH)2↓+2NH4Cl④氨的還原性a.氨與O2的反應(yīng)催化氧化：4NH3+5O2＝4NO+6H2O；與純O2反應(yīng)：4NH3+3O2＝2N2+6H2Ob.與Cl2反應(yīng)①氨氣不足（Cl2過量）2NH3+3Cl2＝N2+6HCl②氨氣足量8NH3+3Cl2＝N2+6NH4Clc.與CuO的反應(yīng)2NH3+3CuO＝3Cu+N2+3H2O（可用于制N2）小結(jié)：●NH3是唯一能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，可用于氨氣的檢驗●氨水與液氨為不同物質(zhì)，氨水為混合物，液氨為純凈物;NH3為非電解質(zhì)，而NH3·H2O為弱電解質(zhì)?！衽c濃氨水靠近，能產(chǎn)生白煙現(xiàn)象的物質(zhì)：①揮發(fā)性酸如濃HNO3、濃HCl②酸性氣體HCl、HBr、HI、H2S等；③Cl2。但濃H2SO4、濃H3PO4因難揮發(fā)而無此現(xiàn)象?！馧H3可在純氧中燃燒，不是在空氣中燃燒，故NH3不屬于可燃燒氣體。4.銨鹽的主要性質(zhì)（1）概念：由銨根離子和酸根離子組成的鹽（2）物理性質(zhì)：都是無色晶體，都易溶于水（3）化學(xué)性質(zhì)①受熱易分解a.熱不穩(wěn)定酸的銨鹽為NH3和酸的分解產(chǎn)物NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O（對熱不穩(wěn)定酸：H2CO3、H2SO3、H2SiO3）b.揮發(fā)性酸對應(yīng)的銨鹽的分解產(chǎn)物是NH3和相應(yīng)的酸NH4ClNH3↑+HCl↑（揮發(fā)性酸：HCl、HBr、H2S、HI）c.高沸點酸的銨鹽的分解產(chǎn)物為NH3和相應(yīng)的酸(NH4)3PO43NH3↑+H3PO4d.氧化性酸的銨鹽的分解產(chǎn)物隨溫度而異2NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O②與堿反應(yīng)NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O（4）NH4+的檢測：在未知溶液中加入強(qiáng)堿并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若試紙變藍(lán)，則證明原溶液中含NH4+思考：①銨鹽都能受熱分解，能不能用此種方法檢驗NH4+的存在？②銨鹽與濃堿溶液，銨鹽與稀堿溶液反應(yīng)并加熱，銨鹽與稀堿溶液反應(yīng)不加熱的離子方程式有何不同？解答：①不能。②生成氨氣、生成氨氣、生成一水合氨。5.硝酸的重要性質(zhì)（1）物理性質(zhì)：純HNO3是無色，易揮發(fā)（沸點83℃），有刺激性氣味的液體。易溶于水密度比水大，常用的濃HNO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%，98%的硝酸稱“發(fā)煙硝酸”）（2）化學(xué)性質(zhì)①酸的通性②特性a.不穩(wěn)定性：4HNO34NO2+O2+2H2O并且越多越易分解b.強(qiáng)氧化性：濃硝酸可以與不活潑金屬如銅、銀等以及碳、磷等非金屬反應(yīng)。說明：①濃、稀HNO3均有強(qiáng)氧化性②氧化性：濃HNO3>稀HNO3③金屬與硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2，而是與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，與稀HNO3生成NO4HNO3（濃）+Cu＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O8HNO3（?。?3Cu＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O小知識：●常溫下濃HNO3可使鐵、鋁表面形成致密的氧化物膜而鈍化，（濃H2SO4也有此性質(zhì)）因此可用鐵、鋁容器盛放濃H2SO4、HNO3。思考：①分別將盛有濃HCl，濃H2SO4，濃HNO3的燒杯置于空氣中，其中質(zhì)量增加