高中化学(新教材)《氮气与氮的氧化物》导学案+课时作业

第3节氮的循环

第1课时氮气与氮的氧化物

自主学习

1.自然界中氮的循环

(1)自然循环

(2)人类活动的影响

①化肥厂：□

01N 2→NH 3→氮肥、硝酸等含氮化合物。 ②化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧产生的□02氮氧化物。 (3)氮在自然界中的存在形态有□03游离态和化合态。 2.氮气

(1)氮气的物理性质

通常状况下，氮气是□04无色、无味、无毒的气体；密度比空气的稍小；难溶于水。

(2)氮气的化学性质

氮气分子的结构稳定，通常状况下，氮气的化学性质□05不活泼，但在一定条件下能与某些物质发生反应。写出下列反应的方程式：

①与O 2反应：□06N 2＋O 2=====放电

2NO 。 ②与H 2反应：□07N 2＋3H 22NH 3。

(3)氮的固定

①定义：将空气中□08游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定，简称固氮。

②氮的固定的分类

氮的固定⎩⎪

⎨

⎪⎧

□09自然固氮⎩⎪⎨

⎪⎧

通过闪电将空气中的氮气转化为含氧 化合物

□10生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)□11人工固氮⎩

⎪⎨

⎪⎧

□12合成氨仿生固氮

3.NO 和NO 2的性质比较

课堂探究

一、氮气及氮在自然界中的循环

1.会种地的农民说种大豆不用上氮肥，你认为有道理吗？

提示：有道理；因为豆科植物的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物给植物提供氮肥。

2.白炽灯泡中为什么要充入N2？

提示：N2稳定，高温下不与钨丝反应，能延长灯泡的寿命。

1.由氮气(N2)转化为含氮的化合物叫做氮的固定；由含氮的化合物转化为新的含氮的化合物，不是氮的固定。

2.镁在空气中燃烧的产物除MgO外，还有Mg3N2。

知识拓展

合成氨反应的特点是无论H2(或N2)是否过量，N2(或H2)都反应不完全，因此这类反应用“”代替“===”，叫可逆反应，该反应不能进行到底。

1.氮气及其化合物在自然界中大量存在，下列有关说法错误的是()

A.氮气的密度比空气的小，且难溶于水

B.含氮化合物普遍存在于植物及动物体内

C.汽车排放的尾气中不含氮的化合物

D.森林或农作物的枝叶燃烧会产生氮氧化物

答案C

解析氮气的相对分子质量为28，空气的平均相对分子质量为29，故氮气的密度比空气的小，且氮气难溶于水，A项正确。植物与动物体内均含蛋白质，B 项正确。汽车排放的尾气中含一定量的氮氧化合物，C项错误。植物中因为含蛋白质等，故燃烧时会产生氮氧化物，D项正确。

2.下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()

A.氮元素均被氧化

B.工业合成氨属于人工固氮

C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化

D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环

答案A

解析在雷电作用下N2与O2反应生成NO，氮元素被氧化，工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A项错误，B项正确；由图可看出含氮无机物和含氮有机物可以相互转化，C项正确；合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确。

二、NO、NO2的性质

中国有句谚语叫“雷雨肥庄稼”，你能用化学知识解释为什么吗？

提示：空气中的N2和O2在雷电作用下生成NO，NO与O2生成NO2，NO2与H2O生成HNO3，HNO3随雨水落到土壤中，与土壤中的矿物质结合成硝酸盐，为庄稼提供氮肥。

1.NO易与O2反应、难溶于水、不与水反应，因此收集NO用排水法，不可用排空气法。NO2易与水反应，但很难被O2氧化，因此收集NO2用向上排空气法，不可用排水法。

2.NO与O2反应生成NO2，NO2与H2O反应生成HNO3。这两个反应都是工业制HNO3的反应原理。

3.实验室利用NO与O2反应的现象变化来检验NO的生成和存在；利用NO2

与H 2O 反应的现象来检验NO 2，同时也用此反应来除去NO 中的NO 2杂质。

4.NO 、NO 2都不是酸性氧化物。 知识拓展

氮氧化物与氧气和水反应的计算方法

氮氧化物与O 2混合通入水中时，剩余气体只能是NO 或O 2，不可能是NO 2，因过量的NO 2会与水反应生成NO ，且形成溶液中的溶质为HNO 3。有关混合气体(NO 2、NO 、O 2等)与水反应的计算属重点计算题型，现分类说明解题方法。

(1)关系式法

NO 2、NO(或N 2)的混合气体通入水中，一般考虑3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，可利用气体体积变化差值进行计算，V 剩＝V 原(NO 或N 2)＋1

3V (NO 2)。

(2)循环反应叠加法

①NO 2、O 2的混合气体通入水中，由3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 和2NO ＋O 2===2NO 2可得总反应：4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3，由此可知：

V (NO 2)∶V (O 2)⎩⎪⎨⎪

⎧

＝4∶1，恰好完全反应，无气体剩余<4∶1，O 2过量，剩余气体为O 2

>4∶1，NO 2过量，剩余气体为NO

②NO 、O 2的混合气体通入水中，根据总反应4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3可得出：

V (NO)∶V (O 2)⎩⎪⎨⎪

⎧

＝4∶3，恰好完全反应，无气体剩余>4∶3，剩余气体为NO

<4∶3，剩余气体为O 2

③NO 、NO 2、O 2的混合气体通入水中

a.可先求出NO 2和H 2O 反应生成的NO 的体积，然后按②进行分析计算。