2019-2020年高中化学 第3章 第2节 课时1 自然界中氮的循环教案 鲁科版必修1

课时1 自然界中氮的循环

目标与素养：1.了解氮及其氧化物的主要性质。(宏观辨识)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。(社会责任)

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

(1)氮气――――→化学方法

氨气→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

2.化学性质 (1)N 2与O 2反应

打雷时或汽车引擎中发生的反应为N 2＋O 2=====放电

2NO 。 (2)N 2与H 2的反应

①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为可逆反应。可逆反应的化学方程式用“

”代替“===”。

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N 2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

氮的固定⎩⎪⎨⎪⎧自然固氮⎩⎪⎨

⎪⎧高能固氮生物固氮

人工固氮⎩⎪⎨⎪

⎧合成氨仿生固氮

三、氮的氧化物 1．氮的氧化物

2(1)物理性质

①NO →NO 2：2NO ＋O 2===2NO 2。 ②NO 2→NO ：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。 微点拨：NO 和NO 2的收集方法 (1)NO 的收集：排水法。 (2)NO 2的收集：向上排空气法。

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)N 2在通常状况下与O 2反应生成NO 2。 ( ) (3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。

( )

(4)2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑和2H 2＋O 2=====点燃

2H 2O 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

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

[答案] D

2．氮元素有多种变价，N2中氮元素为0价，处于中间价态，故N2既有氧化性，又有还原

性。

点燃N2与O2反应表现还原性，N2与H2、Mg等活泼金属反应表现氧化性。N2与Mg反应：N2＋3Mg=====

Mg3N2。

【典例1】下列关于N2性质的叙述中错误的是( )

A．任何物质在氮气中都不能燃烧

B．氮气既具有氧化性，又具有还原性

C．将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定

D．氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮

A[活泼金属如钠、镁、铝等可以在N2中燃烧。]

1．下列反应起到了固氮作用的是( )

A．工业上N2与H2在一定条件下合成NH3

B．NO与O2反应生成NO2

C．NH3被O2氧化成NO和H2O

D．由NH3制备化肥NH4HCO3

A[由定义知，氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物。]

2．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 [N 2不能在O 2中燃烧，与O 2在放电时反应生成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。]

A ．氮的氧化物都是酸性氧化物

B ．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性

C ．NO 2与H 2O 反应生成HNO 3，所以NO 2对应的同价酸是HNO 3

D ．只能用排水法收集NO [答案] D

NO 、NO 2均不属于酸性氧化物。酸性氧化物是能够与碱反应生成盐和水的氧化物，而且生成的盐是该氧化物同价态的含氧酸所对应的盐。NO 不能与碱反应，NO 2与NaOH 溶液的反应为2NO 2＋2NaOH===NaNO 2＋NaNO 3＋H 2O 。

1．下列关于NO 和NO 2的说法中正确的是( ) A ．NO 2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B ．NO 2可由N 2和O 2直接化合得到

C ．NO 和NO 2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集

D ．NO 和NO 2在一定条件下可以相互转化

D [A 项，NO 2不是酸性氧化物；B 项，在高温或放电条件下，N 2和O 2直接化合生成NO ；C 项，NO 易与空气中的氧气反应生成NO 2，不能用排空气法收集，NO 2能与水反应，不能用排水法收集；D 项，NO 和氧气反应生成NO 2，NO 2与水反应生成HNO 3和NO 。]

2．将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是( )

A ．1∶1

B ．1∶2

C ．1∶3

D ．3∶1

C [气体体积缩小，是由NO 2溶于水引起的：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，假设气体总体积为1 L ，NO 2的体积为x L ，则N 2的体积为(1－x ) L ，则：13x ＋(1－x )＝0.5，x ＝3

4，N 2与NO 2的体

积比为14∶3

4

＝1∶3。C 正确。]

1．下列有关氮气的叙述中，错误的是( ) A ．工业上，氮气常用作焊接金属的保护气 B ．在雷雨天，空气中的N 2和O 2可反应生成NO C ．氮气既可作氧化剂又可作还原剂

D ．1 mol N 2可与3 mol H 2完全反应生成2 mol NH 3

D [N 2与H 2的反应属于可逆反应，1 mol N 2和3 mol H 2不可能完全反应生成2 mol NH 3，故D 项错误；因氮气的化学性质很不活泼，常用作焊接金属的保护气；N 2中的氮元素为0价，处于中间价态，故N 2既可作氧化剂，又可作还原剂。]

2．下列对氮的氧化物的叙述中，正确的是( ) A ．氮的氧化物都是无色气体 B ．氮的氧化物都难溶于水 C ．氮的氧化物都是酸性氧化物 D ．氮的氧化物都是大气污染物

D [NO 2是红棕色，A 不正确；NO 2易溶于水，B 不正确；NO 不是酸性氧化物，C 不正确；氮的氧化物均是大气污染物，D 正确。]

3．运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO 2、H 2O 、N 2、NO ，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是 ( )

A ．高温下N 2遇空气生成NO 2

B ．NO 遇空气生成NO 2