2019学年化学鲁科版必修1同步课件：第3章 第2节 课时1 自然界中氮的循环
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D
[合 作 探 究· 攻 重 难]
氮气的性质、用途
[思考交流] (1)实验室可以通过向下排空气法收集氮气吗？ 【提示】 不能。由于氮气的密度与空气的接近，所以既不能用向上排
空气法也不能用向下排空气法收集，应用排水法收集。
(2)在化学反应中氮气只作氧化剂吗？
【提示】 不对。氮气是非金属单质，在化学反应中既可以作氧化剂又
微点拨：NO 和 NO2 的收集方法： ①NO 的收集：排水法。 ②NO2 的收集：向上排空气法。
[基础自测] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)化合态的氮元素只显一种价态。( ) ) ) )
(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。(
B
[氮的固定过程是使游离态的氮转化为化合态的氮，B 项，NH3 转化
为 HNO3 不符合要求。]
3． NO2 与水的反应可表示为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO， 关于此反应的 下列说法中正确的是( )
A．氮元素的化合价没有发生变化 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
【提示】 不是。NO2 和 O2 混合气体的体积之比大于 4∶1 时，NO2 过 量， 但过量的 NO2 气体再与水反应生成 HNO3 和 NO， 所以最后得到的气体为 NO。
(3)向一支充有 10 mL NO 的试管中通人多少 O2 才能使水充满整个试管？
【提示】 已知 ① ②
2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 由方程式①× 3＋②× 2 得：
通电 点燃 (4)2H2O=====2H2↑＋O2↑和 2H2＋O2=====2H2O 属于可逆反应。(
【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)×
2．下列叙述中与氮的固定无关的是( A．工业合成氨
)
B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物 C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质 D．电闪雷鸣的雨天，N2 与 O2 会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸 收
三、氮的氧化物 1．氮的氧化3
＋4
＋5
NO2 、N2O4 N2O5
2.NO 和 NO2 (1)物理性质 物质 NO NO2 颜色
无色 红棕色
状态 气态 气态
气味
无味 刺激性
毒性 有毒 有毒
水溶性
难 溶于水
易 溶于水
(2)相互转化 ①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2 。 。 ②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
第3章
自然界中的元素
第2节 氮的循环
课时1 自然界中氮的循环
学习目标：1.了解氮及其氧化物的主要性质。(重点)2.认识氮及其化合物 在生产中的应用和对生态环境的影响。
[自 主 预 习· 探 新 知]
一、自然界中氮的循环 1．氮元素在自然界中的存在形式：游离 态和 化合态。 2．自然界中氮的循环
3．人类活动的影响 化学方法 氨气 (1)氮气―――――→ →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。
二、氮气的性质和氮气的固定 1．物理性质 颜色
无色
状态 气态
气味
无味
密度 ρN2 ＜ ρ 空气
水溶性 难溶
2.化学性质 (1)N2 与 O2 反应
放电 N ＋ O ===== 2NO 2 打雷时或汽车引擎中发生的反应为 2
。
(2)N2 与 H2 的反应 ①可逆反应：在 相同 条件下能同时向 正反两个方 逆反应。可逆反应的化学方程式用“ ”代替“===”。 进行的反应为可
<4∶1 O2过量，剩余气体为O2 VNO2∶ ＝4∶1 恰好完全反应 VO2 >4∶1 NO 过量，剩余气体为NO 2 2
2．由①×3＋②×2 得 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3， 当体积比： <4∶3 余O2 V(NO)∶V(O2)＝4∶3 恰好完全反应 >4∶3 余NO
可以作还原剂，如与 H2、Mg 反应作氧化剂，与 O2 反应作还原剂。 (3)将 1 mol N2、3 mol H2 充入密闭容器中，在一定条件下反应，能否得到 2 mol NH3？原因是什么？
【提示】 不能。因为合成氨的反应是可逆反应，不能完全进行到底。
1．物理性质：氮气的密度与空气的接近，只能用排水法收集。 2．结构、化学性质——“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通 常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等 反应。
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即当 NO 和 O2 的体积比为 4∶3 时水可以 充满试管，需通入 7.5 mL O2。
氮的氧化物溶于水的反应分析 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 1．由①＋②×2 ① ②
得 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，当体积比：
[对点训练] 下列关于氮气性质的说法中，错误的是( A．通常情况下，氮气性质很不活泼 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小 D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂 )
B [N2 不能在 O2 中燃烧，与 O2 在通过闪电时反应生成 NO，B 错；氮气 与氢气反应时，氮元素的化合价降低，氮气作氧化剂，D 对。]
②合成氨的化学反应方程式为
。
微点拨：(1)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。 (2)可逆反应必须满足“两同”：①相同条件；②正反方向同时进行。
3．氮的固定 (1)定义：使空气中游离态 的氮转化为含氮化合物的过程。 (2)分类
高能 固氮 自然固氮 生物固氮 氮的固定 合成氨 人工 固氮 仿生固氮
氮的氧化物溶于水的计算
[思考交流]
(1)把一支充满 NO2 气体的试管倒置在水槽中充分反应后，水能否充满试 管？
【提示】 不能。NO2 与水反应的化学方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3
＋NO，由此可知最后水只能充满整个试管的 2/3。
(2)NO2 和 O2 混合气体的体积之比大于 4∶1， 最后得到的气体为 NO2 吗？
[合 作 探 究· 攻 重 难]
氮气的性质、用途
[思考交流] (1)实验室可以通过向下排空气法收集氮气吗？ 【提示】 不能。由于氮气的密度与空气的接近，所以既不能用向上排
空气法也不能用向下排空气法收集，应用排水法收集。
(2)在化学反应中氮气只作氧化剂吗？
【提示】 不对。氮气是非金属单质，在化学反应中既可以作氧化剂又
微点拨：NO 和 NO2 的收集方法： ①NO 的收集：排水法。 ②NO2 的收集：向上排空气法。
[基础自测] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)化合态的氮元素只显一种价态。( ) ) ) )
(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。(
B
[氮的固定过程是使游离态的氮转化为化合态的氮，B 项，NH3 转化
为 HNO3 不符合要求。]
3． NO2 与水的反应可表示为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO， 关于此反应的 下列说法中正确的是( )
A．氮元素的化合价没有发生变化 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
【提示】 不是。NO2 和 O2 混合气体的体积之比大于 4∶1 时，NO2 过 量， 但过量的 NO2 气体再与水反应生成 HNO3 和 NO， 所以最后得到的气体为 NO。
(3)向一支充有 10 mL NO 的试管中通人多少 O2 才能使水充满整个试管？
【提示】 已知 ① ②
2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 由方程式①× 3＋②× 2 得：
通电 点燃 (4)2H2O=====2H2↑＋O2↑和 2H2＋O2=====2H2O 属于可逆反应。(
【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)×
2．下列叙述中与氮的固定无关的是( A．工业合成氨
)
B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物 C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质 D．电闪雷鸣的雨天，N2 与 O2 会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸 收
三、氮的氧化物 1．氮的氧化3
＋4
＋5
NO2 、N2O4 N2O5
2.NO 和 NO2 (1)物理性质 物质 NO NO2 颜色
无色 红棕色
状态 气态 气态
气味
无味 刺激性
毒性 有毒 有毒
水溶性
难 溶于水
易 溶于水
(2)相互转化 ①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2 。 。 ②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
第3章
自然界中的元素
第2节 氮的循环
课时1 自然界中氮的循环
学习目标：1.了解氮及其氧化物的主要性质。(重点)2.认识氮及其化合物 在生产中的应用和对生态环境的影响。
[自 主 预 习· 探 新 知]
一、自然界中氮的循环 1．氮元素在自然界中的存在形式：游离 态和 化合态。 2．自然界中氮的循环
3．人类活动的影响 化学方法 氨气 (1)氮气―――――→ →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。
二、氮气的性质和氮气的固定 1．物理性质 颜色
无色
状态 气态
气味
无味
密度 ρN2 ＜ ρ 空气
水溶性 难溶
2.化学性质 (1)N2 与 O2 反应
放电 N ＋ O ===== 2NO 2 打雷时或汽车引擎中发生的反应为 2
。
(2)N2 与 H2 的反应 ①可逆反应：在 相同 条件下能同时向 正反两个方 逆反应。可逆反应的化学方程式用“ ”代替“===”。 进行的反应为可
<4∶1 O2过量，剩余气体为O2 VNO2∶ ＝4∶1 恰好完全反应 VO2 >4∶1 NO 过量，剩余气体为NO 2 2
2．由①×3＋②×2 得 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3， 当体积比： <4∶3 余O2 V(NO)∶V(O2)＝4∶3 恰好完全反应 >4∶3 余NO
可以作还原剂，如与 H2、Mg 反应作氧化剂，与 O2 反应作还原剂。 (3)将 1 mol N2、3 mol H2 充入密闭容器中，在一定条件下反应，能否得到 2 mol NH3？原因是什么？
【提示】 不能。因为合成氨的反应是可逆反应，不能完全进行到底。
1．物理性质：氮气的密度与空气的接近，只能用排水法收集。 2．结构、化学性质——“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通 常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等 反应。
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即当 NO 和 O2 的体积比为 4∶3 时水可以 充满试管，需通入 7.5 mL O2。
氮的氧化物溶于水的反应分析 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 1．由①＋②×2 ① ②
得 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，当体积比：
[对点训练] 下列关于氮气性质的说法中，错误的是( A．通常情况下，氮气性质很不活泼 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小 D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂 )
B [N2 不能在 O2 中燃烧，与 O2 在通过闪电时反应生成 NO，B 错；氮气 与氢气反应时，氮元素的化合价降低，氮气作氧化剂，D 对。]
②合成氨的化学反应方程式为
。
微点拨：(1)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。 (2)可逆反应必须满足“两同”：①相同条件；②正反方向同时进行。
3．氮的固定 (1)定义：使空气中游离态 的氮转化为含氮化合物的过程。 (2)分类
高能 固氮 自然固氮 生物固氮 氮的固定 合成氨 人工 固氮 仿生固氮
氮的氧化物溶于水的计算
[思考交流]
(1)把一支充满 NO2 气体的试管倒置在水槽中充分反应后，水能否充满试 管？
【提示】 不能。NO2 与水反应的化学方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3
＋NO，由此可知最后水只能充满整个试管的 2/3。
(2)NO2 和 O2 混合气体的体积之比大于 4∶1， 最后得到的气体为 NO2 吗？