高中化学 3.2.1自然界中氮的循环 氮的氧化物学案 鲁科版必修1.doc

第2节 氮的循环第1课时自然界中氮的循环氮的氧化物1.氮的固定是指使游离态的氮转化为化合态氮的过程。2工业合成氨反应的特点：高温、高压、催化剂、可逆反应。3一氧化氮是无色、无味、有毒、难溶于水的气体，在空气中迅速变成红棕色。4二氧化氮是红棕色、有刺激性气味、有毒、能与水反应的气体。5主要的化学方程式：2noo2=2no23no2h2o=2hno3non23h22nh3对应学生用书p541空气是由哪些成分组成的？其体积分数各是多少？提示：n2：78%，o2：21%，稀有气体：0.94%，co2：0.03%，其他：0.03%。2氮气的性质与相应的用途是什么？提示：(1)化学性质稳定作粮食、果瓜、焊接金属的保护气。(2)不燃烧、不支持燃烧灭火。(3)与h2反应制造硝酸、氮肥的原料。(4)液态温度低、性质稳定、无毒做冷冻麻醉剂。自然界中氮的循环新知探究探究1存在及应用(1)氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。(2)氮原子最外电子层有5个电子，在反应中易得3个电子，显3价。(3)氮元素有多种价态：3、0、1、2、3、4、5。(4)氮元素是一种营养元素，是组成蛋白质的重要元素。探究2自然界中氮的循环探究3人类活动的影响(1)氮气氨氮肥、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。成功体验1判断正误。(1)化合态的氮元素只显一种价态。()(2)游离态氮转化成化合态氮时，氮元素被氧化。()(3)nh、nh3、no中氮元素均显3价。()(4)nh3中氮元素只有还原性，no中氮元素只有氧化性。()(5)等质量的n2和co所含分子数目相同。()(6)22.4 l n2所含的电子数为2na。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)氮气新知探究探究1物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气体无味与空气相近不溶探究2化学性质 (2)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。探究3氮的固定(1)定义：使游离态氮转化为化合态氮的过程。(2)分类：必记结论(1)n2和co的相对分子质量相同，与空气接近，故n2、co的密度与空气接近，实验室只能用排水法收集。(2)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。(3)可逆反应必须满足“两同”：相同条件；正反方向同时进行。(4)高能固氮指n2在雷电作用下生成no；生物固氮指植物根瘤菌把n2转化成nh、no。成功体验2判断正误。(1)实验室可用排空气法收集n2。()(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。()(4)2h2o2h2o2和2h2o22h2o属于可逆反应。()(5)n2与h2反应时，n2作氧化剂；n2与o2反应时，n2作还原剂。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)氮的氧化物新知探究探究1氮的氧化物的种类化合价12345对应氧化物n2onon2o3no2、n2o4n2o5探究2no和no2的性质(1)物理性质。nono2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易溶(2)相互转化。nono2：2noo2=2no2。no2no：3no2h2o=2hno3no。必记结论(1)“雷雨发庄稼”的化学原理：n2noo2,no2hno3硝酸盐(氮肥)(2)no和no2的收集方法：no的收集：no易与氧气反应，难溶于水也不与水反应，因此，实验室中收集no用排水法而不用排空气法。no2的收集：no2易与水反应，难被氧气氧化，且密度比空气大。因此，实验室中收集二氧化氮用向上排空气法而不用排水法。成功体验3(好题共享选自人教版教材p96t4)下列气体中，不能用排空气法收集的是()ah2bco2cno do2解析：选cno极易与o2反应：2noo2=2no2，故不能用排空气法收集。4(好题共享选自人教版教材p96t7)在no2与水的反应中()a氮元素的化合价不发生变化bno2只是氧化剂cno2只是还原剂dno2既是氧化剂，又是还原剂解析：选d在反应3no2h2o=2hno3no中，no2中n元素为4价，而hno3中n元素为5价，no中n元素为2价，反应前后n元素化合价既升高又降低，故no2既作氧化剂又作还原剂。对应学生用书p55考查氮气的组成、结构、性质和制法1.氮分子的结构氮分子是由氮原子构成的双原子分子。由于氮分子中两个氮原子之间共用三对电子，使每个原子都达到稳定结构，因此氮分子的结构很稳定。2氮气的化学性质通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生化学反应，但在高温、高压、放电等条件下，n2能与h2、o2、mg等发生化学反应。(1)氮气与氢气反应：n23h22nh3，该反应是工业合成氨的原理。(2)氮气与氧气反应：n2o22no。(3)氮气与镁反应：3mgn2mg3n2。3工业制法空气中含有大量的氮气，空气是工业制氮气的主要来源，生产方法主要是分离液态空气，并制得液态氧。例1下列有关氮气的说法正确的是()a氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼b医学上常用液氮做冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性ch2与n2在一定条件下反应，生成nh3，反应中n2体现氧化性d电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中可能发生的反应有n22o22no2解析a项，氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间共用三对电子，破坏这种结合时需要很高的能量；b项，液氮汽化时需要吸收大量的能量，使周围环境温度降低，与其化学性质的不活泼无关；c项，反应的化学方程式为n23h22nh3，反应中氮元素化合价降低，氮气做氧化剂；d项，n2和o2在放电条件下生成no，不能直接生成no2。答案c(1)n2分子中氮元素显0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性，又有还原性。(2)n2性质稳定，一般不支持燃烧，但支持镁的燃烧：3mgn2mg3n2(1)请标出例1 c项反应中电子转移的数目和方向。(2)n2与o2反应时，若转移na个电子，则参加反应的n2的体积(标准状况下)为多少？解析：(2) 2no，若转移na个电子，则参加反应的n2为0.25 mol，v(n2)22.4 lmol10.25 mol5.6 l。答案：(1) 2nh3(2)5.6 l考查no和no2的性质与其类别1.no和no2的比较物质一氧化氮二氧化氮类别非金属氧化物非金属氧化物水溶性 难溶易溶，与水反应：3no2h2o=2hno3no与氧气易反应：2noo2=2no2不反应相互转化2noo3no2h2o=2hno3no 2=2no2，2no和no2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不能与水或碱反应，no2与水、naoh溶液的反应分别为：3no2h2o=2hno3no2no22naoh=nano3nano2h2o两个反应都是氧化还原反应。其中前一个反应不是化合反应，而且两个反应中生成的酸和盐中，氮的化合价与no2中氮的化合价并不相同，即hno3和hno2都不是no2对应的同价态的酸。特别提醒酸酐指含氧酸分子中h、o原子按21的个数比脱去水后的氧化物。如h2co3的酸酐为co2，h3po4的酸酐为p2o5。例2下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是()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cno2与h2o反应生成hno3，所以hno3的酸酐是no2d只能用排水法收集no解析no、no2不是酸性氧化物，a项错误；n2o5中氮元素为最高价，只有氧化性；b项错误；酸酐是相应酸失水所得，中心元素化合价不变，hno3的酸酐是n2o5，c项错误。答案d常见气体的收集方法(1)排水法收集：no、h2、o2、n2；(2)向下排空气法收集：h2、ch4、nh3；(3)向上排空气法收集：cl2、no2、co2、o2。(1)no2与h2o的反应是离子反应吗？若是离子反应请写出离子方程式。(2)no2与h2o的反应是氧化还原反应吗？若是氧化还原反应请标出电子转移情况。答案：(1)是。3no2h2o=2h2nono。(2)是。3no2h2o=2hn失2eo3n得2eo。对应学生用书p56课堂双基落实1下列关于氮气的说法中，错误的是()a通常情况下，氮气性质比较稳定b可在氧气中燃烧，生成一氧化氮c镁能在n2中燃烧，反应中n2体现氧化性d实验室可用排水法收集氮气解析：选bn2分子中n原子结合得比较牢固，这使得n2化学性质比较稳定，但在放电条件下可与o2化合生成no，n2密度与空气相近，只能用排水法收集。2下列关于氮气及氮的氧化物的叙述正确的是()a1 mol n2含有7na个电子b氮气跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂c氮的氧化物都是无色气体d氮的氧化物都难溶于水解析：选ba项，1 mol n2含有14 mol电子，即14na个电子；b项，n23h22nh3反应中，2h3，氮元素化合价降低，n2作氧化剂；c项，no2为红棕色气体；d项，no2易溶于水。3下列气体不能用排水法收集的是()an2bh2cno dno2解析：选dn2、h2、no均难溶于水，均可用排水法收集，no2与水反应：3no2h2o=2hno3no，只能用排空气法收集。4下列反应过程需要加入氧化剂才能实现的是()an2nh3 bn2nocno2hno3 dnh3nh解析：选b需要加入氧化剂实现的反应须使元素的化合价升高，故排除a、d两项；c项，3no2h2o=2hno3no反应中，不需要加入氧化剂也可实现。5(好题共享选自人教版教材p95t2)目前，汽车尾气已成为许多大城市空气的主要污染源。汽车尾气中含有co、no等多种污染物。(1)汽车燃料中一般不含氮元素，尾气中所含的no是如何产生的？说明原因并写出有关反应的化学方程式： _。(