魯科版高中化學(xué)必修第一冊第3章第3節(jié)第1課時自然界中的氮循環(huán)氮?dú)馀c氮氧化物基礎(chǔ)課課件

第1課時自然界中的氮循環(huán)氮?dú)馀c氮氧化物(基礎(chǔ)課)第3章物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化第3節(jié)氮的循環(huán)素養(yǎng)目標(biāo)1．通過了解自然界中氮循環(huán)的基本過程，認(rèn)識氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)，并了解含氮物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及對生態(tài)環(huán)境的影響。2．通過情境素材和合作探究，了解氮?dú)狻⒁谎趸投趸男再|(zhì)。初高銜接1．空氣的主要成分是氮?dú)狻⒀鯕?，體積分?jǐn)?shù)分別為78%和21%。2．通常狀況下，氮?dú)馐且环N無色、無味的氣體，性質(zhì)非常穩(wěn)定。3．工業(yè)獲得氮?dú)獾姆椒ǎ簩⒖諝饨禍亍⒓訅阂夯?、分餾。必備知識自主預(yù)習(xí)一、自然界中的氮循環(huán)1．氮元素在自然界中的存在形式：____態(tài)和____態(tài)。2．自然界中氮的循環(huán)游離化合

氨氣氮氧化物游離態(tài)含氮化合物(2)分類

生物人工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比空氣______溶于水稍小難

(2)化學(xué)性質(zhì)氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)______，通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。①還原性a．實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象

硬質(zhì)玻璃管內(nèi)充入N2和O2，然后給硬質(zhì)玻璃管兩端的電極上通電，在硬質(zhì)玻璃管內(nèi)能產(chǎn)生電火花氣體顏色由______________不活潑無色變?yōu)榧t棕色b．結(jié)論：在放電條件下，N2與O2反應(yīng)生成NO，NO立即被氧化為NO2，化學(xué)方程式為_________________、___________________。②氧化性N2和H2反應(yīng)生成NH3，化學(xué)方程式：________________________

。

2NO＋O2===2NO2N2＋3H2判一判

(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)豆科植物的根瘤菌固氮屬于自然固氮中的高能固氮。 (

)(2)N2和O2在放電條件下會生成NO2。 (

)(3)N2中N元素價態(tài)為0價，處于中間價態(tài)，因此既有氧化性，又有還原性。 (

)××√三、氮氧化物1．物理性質(zhì)物質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性水溶性NO____氣體____有毒__溶于水NO2______氣體______有毒__溶于水無色無味難

紅棕色刺激性易

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象

向充滿NO氣體的試管中注入O2氣體顏色_______________________

向充滿NO2氣體的試管中注入水氣體逐漸減少，顏色________________，得到__色溶液2．化學(xué)性質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)探究由無色逐漸變?yōu)榧t棕色由紅棕色變?yōu)闊o色無(2)結(jié)論：在一定條件下，NO與NO2可以相互轉(zhuǎn)化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為①NO―→NO2：__________________；②NO2―→NO：__________________________。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO判一判

(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在。 (

)(2)實(shí)驗(yàn)室收集NO，既可以用排水法又可以用排空氣法。 (

)(3)制NO2時，用水或NaOH溶液吸收尾氣。 (

)×××關(guān)鍵能力情境探究氮?dú)庠谡Ｇ闆r下是一種安全的氣體。通常用來作保護(hù)氣體，很多電燈泡里都充有氮?dú)?，因?yàn)檫@樣可以減慢鎢絲的氧化速度，使燈泡經(jīng)久耐用。氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)[問題1]

很多電燈泡里都充有氮?dú)猓f明什么？提示：N2穩(wěn)定，高溫下不與鎢絲反應(yīng)。[問題2]

氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，是不是不能跟其他物質(zhì)反應(yīng)？提示：不是。氮?dú)馐欠墙饘賳钨|(zhì)，氮元素的化合價為0價，屬于中間價態(tài)，在化學(xué)反應(yīng)中既可以做氧化劑又可以做還原劑，如與H2、Mg反應(yīng)做氧化劑，與O2反應(yīng)做還原劑。[問題3]

將1molN2、3molH2充入密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)，能否得到2molNH3？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。

3．工業(yè)制法：空氣中含有大量的氮?dú)猓諝馐枪I(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。1．下列關(guān)于氮?dú)庑再|(zhì)的說法中，錯誤的是(

)A．通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑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，氮?dú)馐茄趸瘎藼

[N2不能在O2中燃燒，與O2在放電條件下反應(yīng)生成NO，B錯；氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)時，氮元素的化合價降低，氮?dú)庾鲅趸瘎珼對。]

√

在新疆和青海兩地交界處，有一狹長山谷，有時牧民和牲畜進(jìn)入后，風(fēng)和日麗的晴天頃刻間會電閃雷鳴，狂風(fēng)大作，人畜常遇雷擊，被當(dāng)?shù)啬撩穹Q為“魔鬼谷”。奇怪的是這里草木茂盛，風(fēng)景格外優(yōu)美。氮氧化物的性質(zhì)及溶于水的計(jì)算[問題1]

“魔鬼谷”中“草木茂盛”的原因是什么？提示：空氣中的氮?dú)庠诜烹姉l件下與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成NO，NO與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成NO2，NO2與雨水反應(yīng)生成HNO3，生成的HNO3隨雨水進(jìn)入土壤，與土壤中的礦物質(zhì)作用，形成能被植物吸收的硝酸鹽，為草木生長提供肥料。[問題2]

NO不溶于水，但是將NO與O2同時通入水中時，氣體可以與水發(fā)生反應(yīng)，原理是什么？提示：反應(yīng)原理為2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，總的化學(xué)方程式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。氮的氧化物的性質(zhì)及有關(guān)計(jì)算1．NO和NO2性質(zhì)的對比

NONO2色、態(tài)、味、毒性無色、無味紅棕色、有刺激性氣味有毒氣體水溶性難溶易溶且與水反應(yīng)與氧氣反應(yīng)2NO＋O2===2NO2—

NONO2與水反應(yīng)—3NO2＋H2O===2HNO3＋NO與氧氣、水同時作用4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34NO2＋O2＋2H2O===4HNO3氧化性有氧化性，但通常情況下表現(xiàn)出還原性能氧化S2-、I－、Fe2+等離子，NO2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)對環(huán)境的影響有毒，為大氣污染物

[教材交流·研討]根據(jù)氮及其化合物的“價—類”二維圖和氧化還原“歸中”反應(yīng)規(guī)律，分別寫出NO、NO2與NH3反應(yīng)生成無毒物質(zhì)的化學(xué)方程式：

_______________________________、______________________________。6NO＋4NH3===5N2＋6H2O6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O1．研究發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)自身產(chǎn)生的NO能促進(jìn)全身血液循環(huán)，預(yù)防動脈粥樣硬化，恢復(fù)血管柔軟性和彈性。下列有關(guān)NO的敘述正確的是(

)A．NO能溶于水，不能用排水法收集B．NO暴露在空氣中，氣體由無色變?yōu)榧t棕色，發(fā)生的是物理變化C．“雷雨發(fā)莊稼”涉及NO，生成NO的過程屬于自然固氮D．由信息可知，人可吸入大量NO，有利于身體健康√C

[NO難溶于水，能用排水法收集，A項(xiàng)錯誤；NO在空氣中能與O2反應(yīng)，由無色變?yōu)榧t棕色，發(fā)生的是化學(xué)變化，B項(xiàng)錯誤；“雷雨發(fā)莊稼”涉及在放電條件下，N2與O2反應(yīng)生成NO的過程，氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，屬于自然固氮，C項(xiàng)正確；NO有毒，人不可吸入大量NO，否則對身體健康不利，D項(xiàng)錯誤。]2．下列對NO、NO2的描述正確的是(

)A．NO是酸性氧化物B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2直接化合而得到C．NO、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)中只能做還原劑√C

[NO不與堿反應(yīng)，不是酸性氧化物，故A項(xiàng)錯誤；NO2與水反應(yīng)：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，N2與O2在放電的條件下反應(yīng)生成NO，故B項(xiàng)錯誤；NO與O2發(fā)生反應(yīng)：2NO＋O2===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中氮的化合價為＋2價，既可升高又可降低，既可做氧化劑又可做還原劑，故D項(xiàng)錯誤。]

√

易錯警示NO、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不能與堿反應(yīng)，NO2與NaOH溶液的反應(yīng)為2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。但由于生成的不是相應(yīng)的鹽，因此二氧化氮也不是酸性氧化物。學(xué)習(xí)效果隨堂評估1．氮?dú)饽艽罅看嬖谟诳諝庵械母驹蚴?

)A．氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)B．氮?dú)獗瓤諝廨p且不溶于水C．氮?dú)夥肿又袃蓚€氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定D．氮?dú)饧葻o氧化性，也無還原性，不與其他物質(zhì)反應(yīng)√243題號1C

[N2性質(zhì)穩(wěn)定，但高溫下可與O2等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性或還原性；氮?dú)獗瓤諝廨p且不溶于水并不是N2能大量存在于空氣中的根本原因；N2能大量存在于空氣中的根本原因是氮?dú)夥肿又袃蓚€氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。]243題號152．下列敘述與氮的固定無關(guān)的是(

)A．工業(yè)合成氨B．工業(yè)上將氨轉(zhuǎn)化為硝酸和其他含氮化合物C．豆科植物的根瘤菌把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物D．電閃雷鳴的雨天，空氣中的氮?dú)鈺c氧氣發(fā)生反應(yīng)并最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽被植物吸收23題號14√B

[氮的固定是指將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。]3．關(guān)于NO2與水的反應(yīng)，下列說法正確的是(

)A．氮元素的化合價不發(fā)生變化B．NO2只是氧化劑C．NO2只是還原劑D．NO2既是氧化劑，又是還原劑23題號41√D

[NO2與H2O的反應(yīng)中，氮元素既有化合價升高，又有化合價降低。]4．目前，汽車尾氣已成為許多大城市空氣的主要污染源之一。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，尾氣中所含的NO產(chǎn)生的原因是_____________________________________________________________________，化學(xué)方程式為____________________________。243題號15空氣中的N2和O2在電火花作用下或在內(nèi)燃機(jī)燃燒產(chǎn)生的高溫條件下反應(yīng)產(chǎn)生NO

(2)治理汽車尾氣中NO和CO的一種方法是：在汽車的排氣管上裝上一個催化轉(zhuǎn)化裝置，使NO和CO反應(yīng)，生成CO2和N2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。(3)下列措施中，能有效減少或控制汽車尾氣污染且可行的是________(填序號)。①制定嚴(yán)格的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格執(zhí)行②開發(fā)清潔能源，如氫能汽車、太陽能汽車等③市民出行戴防毒面具④市民大量移居城市郊區(qū)243題號15

①②

243題號1課時分層作業(yè)(二十)自然界中的氮循環(huán)氮?dú)馀c氮氧化物題號135246879101112131415(選擇題只有一個選項(xiàng)符合題目要求)1．下列關(guān)于N2性質(zhì)的敘述錯誤的是(

)A．任何物質(zhì)在氮?dú)庵卸疾荒苋紵鼴．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√A

[活潑金屬鎂等可以在N2中燃燒。]2．實(shí)驗(yàn)室收集NO、NO2兩種氣體，下列收集方法正確的是(

)A．均可用排水法B．均可用向上排空氣法C．NO用向上排空氣法，NO2用排水法D．NO用排水法，NO2用向上排空氣法題號135246879101112131415√D

[NO2氣體能與水反應(yīng)產(chǎn)生硝酸和NO，不能用排水法收集；NO能與O2反應(yīng)產(chǎn)生NO2，所以NO用排水法收集，NO2用向上排空氣法收集，D項(xiàng)正確。]3．下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如下圖)的說法不正確的是(

)題號135246879101112131415A．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)題號135246879101112131415√A

[合成氨反應(yīng)中，氮元素的化合價降低被還原，A項(xiàng)錯誤；工業(yè)合成氨屬于人工固氮，B項(xiàng)正確；硝酸鹽轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)經(jīng)動物消化使蛋白質(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項(xiàng)、D項(xiàng)正確。]

題號135246879101112131415√B

[①CO和O2在光照條件下不反應(yīng)，且均難溶于水，不符合題意；②在O2存在的條件下，NO2可與水發(fā)生反應(yīng)：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，生成物溶于水且氣體分子數(shù)減少，符合題意；③N2和H2在光照條件下不反應(yīng)，且均難溶于水，不符合題意；④NO2與水反應(yīng)，使氣體的物質(zhì)的量減小，符合題意。]題號1352468791011121314155．下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成的是(

)①NO2→NO

②NO2→HNO3

③N2→NO2

④N2→NO

⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④題號135246879101112131415√C

[題中涉及的轉(zhuǎn)化有：

④N2→NO需要加入氧化劑O2且能通過一步反應(yīng)完成。二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，二氧化氮既做氧化劑又做還原劑，N2不能通過一步反應(yīng)生成NO2，⑤N2→NH3需要加入還原劑。]題號1352468791011121314156．將充滿NO2和O2的量筒倒立于盛有水的水槽中，經(jīng)過一段時間后，水上升到量筒容積的一半處停止，則剩余氣體的成分是(

)A．NO2 B．NOC．O2 D．NO或O2題號135246879101112131415√

題號1352468791011121314157．把少量NO2氣體通入足量小蘇打溶液中，再使逸出的氣體通過裝有足量Na2O2顆粒的干燥管，最后收集到的氣體是(

)A．O2 B．NO2C．NO2和O2 D．NO2和NO題號135246879101112131415√C

[少量NO2氣體通入足量小蘇打溶液中，發(fā)生反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑，逸出的氣體是NO、CO2，NO和CO2的物質(zhì)的量之比為1∶2，同時還有少量水蒸氣逸出；再使逸出的氣體通過裝有足量Na2O2顆粒的干燥管，發(fā)生反應(yīng)Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，生成的O2再與NO反應(yīng)生成NO2，且O2有剩余。]題號1352468791011121314158．某氮的氧化物是大氣污染物之一，在一定溫度和有催化劑存在條件下，該氧化物與氨氣(NH3)反應(yīng)只生成氮?dú)夂退?，若生成的氮?dú)夂退奈镔|(zhì)的量之比為5∶6，該氧化物的化學(xué)式為(

)A．NO B．N2O3C．NO2 D．N2O5題號135246879101112131415√

題號1352468791011121314159．氮元素是地球上含量豐富的一種元素，氮單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。請回答下列問題：(1)二氧化氮溶于水時與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

________________________________。題號1352468791011121314153NO2＋H2O===2HNO3＋NO(2)下列有關(guān)氮元素的說法正確的是_________(填字母)。A．氮?dú)庖驗(yàn)槠浠瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，可以作保護(hù)氣，比如充填食品包裝，充填電燈泡，保存貴重書畫等B．醫(yī)學(xué)上常用液氮作冷凍劑，在冷凍麻醉?xiàng)l件下做手術(shù)，是利用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)的不活潑性

C．氮、磷、鉀是植物生長必需的營養(yǎng)元素D．用NO2與水反應(yīng)制取硝酸時，水做還原劑題號135246879101112131415AC(3)豆科植物種植時不需施加氮肥的原因是_____________________________________________________________________。(4)在一定條件下氨氣亦可用來將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。寫出氨氣與二氧化氮在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________。題號135246879101112131415豆科植物的根瘤菌能夠把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物，供自身生長使用

8NH3＋6NO2

題號135246879101112131415√D

[根據(jù)題給化學(xué)方程式分析。肼中N的化合價為－2價，反應(yīng)后化合價升高，表現(xiàn)還原性，A項(xiàng)正確；N2O4中氮元素反應(yīng)后化合價降低，N2O4是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確；8.4gN2的物質(zhì)的量是0.3mol，則每生成8.4gN2時轉(zhuǎn)移0.8mol電子，C項(xiàng)正確；氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是2∶1，質(zhì)量之比也是2∶1，D項(xiàng)錯誤。]題號13524687910111213141511．將裝有50mLNO2和NO混合氣體的量筒倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為30mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是(

)A．5∶3 B．3∶5C．3∶2 D．2∶3題號135246879101112131415√

題號13524687910111213141512．已知HNO2在低溫下較穩(wěn)定，酸性比醋酸略強(qiáng)，既有氧化性又有還原性，其氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物與溶液pH的關(guān)系如下表。下列有關(guān)說法錯誤的是(

)題號135246879101112131415pH范圍＞7＜7產(chǎn)物NO、N2O、N2中的一種

題號135246879101112131415√√

題號13524687910111213141513．在容積為672mL的燒瓶中充滿NO和NO2的混合氣體，將其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧氣，恰好完全反應(yīng)，且液體充滿燒瓶(氣體體積都已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．總反應(yīng)為NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3B．總反應(yīng)為4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3C．生成硝酸的物質(zhì)的量濃度約為0.030mol·L-1D．生成硝酸的物質(zhì)的量濃度約為0.045mol·L-1題號135246879101112131415√√

題號135246879101112131415

題號13524687910111213141514．氮的氧化物(用NOx表示)是大氣污染物，必須進(jìn)行處理。(1)NOx能形成酸雨，寫