学高中化学 3.2.1 自然界中氮的循环 氮气 一氧化氮和二氧化氮（探究导学课型）课件 鲁科版必修1.ppt

第1课时自然界中氮的循环氮气一氧化氮和二氧化氮,1了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。2了解氮气的物理性质，掌握氮气的化学性质。3了解一氧化氮、二氧化氮的物理性质，掌握二者的化学性质。4了解氮的固定的含义及主要形式。,1氮气的物理性质与化学性质。2一氧化氮和二氧化氮的物理性质与化学性质。,一、自然界中氮的循环,硝酸盐,氮的氧化物,nh4+、no3-和nh3,氨,氮氧化物,二、氮气1物理性质,无色,无味,气体,难溶,2化学性质化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。但在一定条件下能与下列物质发生反应：(1)与氧气反应：_。(2)与氢气反应：_。(3)可逆反应。在_条件下，_向正反两个方向进行的反应属于可逆反应。,相同,同时,n2+3h22nh3,3氮的固定(1)定义：使空气中游离态的氮转化为_的方法。(2)固氮类型。,高能固氮生物固氮合成氨仿生固氮,氮的固定,自然固氮,人工固氮,含氮化合物,(3)实例。n2+o22no属于_固氮，n2+3h22nh3，属于_固氮，豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物的过程属于_固氮(填“人工”或“自然”)。,人工,自然,自然,三、一氧化氮和二氧化氮1物理性质,无色气体,红棕色气体,无味,刺激性气味,难溶,易溶,有毒,有毒,2相互转化(1)nono2：_。(2)no2no：_(工业制hno3的原理)。3影响(1)no。是传递神经信息的“信使分子”，但容易与血红蛋白结合而使人体缺氧。(2)no2。能损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用。,2no+o2=2no2,3no2+h2o=2hno3+no,1食品包装袋中充入氮气的原因是什么？提示：n2性质稳定，利用氮气做保护气可防止食品被空气中的氧气氧化，以达到长期保存的目的。2在no2与h2o的反应中，no2的作用是什么？提示：no2与水反应中，n的化合价既升高生成硝酸又降低生成no，所以no2既是氧化剂又是还原剂。32no+o2=2no2属于氮的固定吗，为什么？提示：不属于。氮的固定是把游离态的氮(即氮气单质)转化为化合物的过程，所以上述反应不是氮的固定。,一、氮气及氧化物之间的转化与性质在春夏之际，常有雷雨现象，民间有谚语：“雷雨发庄稼”，即在雷雨过后，植物会生长得更旺盛。,1认识氮氧化合物的化学性质(1)“雷雨发庄稼”蕴含了什么样的化学原理？【思路分析】,(1)no2与雨水反应最终转化成硝酸；(2)土壤中含有矿物质。,雷雨,闪电,n2和o2在该条件下反应，最终产物为no2,氮肥,庄稼,提示：空气中的氮气和氧气在放电的条件下生成no，no最终转化生成硝酸，硝酸随雨水落入土壤与其中的矿物质等发生反应生成硝酸盐，为土壤补充了氮肥，所以庄稼生长旺盛。,(2)上述过程中包含了哪些化学反应？【思路分析】在书写该过程的化学方程式时，为防止遗漏可以把该过程分为三个阶段：闪电发生时、雨水降落中、雨水落地后，然后写出每个阶段的化学方程式。,3no2+h2o=2hno3+no,2no+o2=2no2,2一氧化氮和二氧化氮的性质(1)在实验室中如何收集no和no2气体？【精讲点拨】能与空气中的某种成分反应的气体不能用排空气法收集；用排液法收集气体时，该气体不能与溶液中的某种成分反应。,提示：no不溶于水，但能与o2反应，2no+o2=2no2，故no不能用排空气法收集，只能用排水法收集。no2密度比空气大且不与空气发生反应，但能与水反应，3no2+h2o=2hno3+no，故no2不能用排水法收集，只能用向上排空气法收集。,(2)no和co均为无色无味的有毒气体，若两个集气瓶中分别盛有上述两种气体，如何较快的鉴别？【思路分析】这两种气体均无色无味有毒且均不溶于水，所以不能采用物理方法进行鉴别；在采用化学方法鉴别时应利用no的特性接触空气立即变为红棕色。提示：通常情况下，co不与氧气反应，而no能够与氧气反应生成红棕色的no2。所以，在通风橱中打开集气瓶塞，瓶口呈现红棕色的是no。,1常温下呈现红棕色的物质(1)溴是惟一一种常温下呈液态的非金属单质，液态溴的颜色呈深红棕色。(2)no2呈红棕色，该信息可做推断题的突破口。2氮的氧化物的毒性no和no2都有毒，是大气污染物。no使人中毒的原理与co相似，通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白。,【典题训练】如图是化学实验常用装置之一,若气体从右管进入，可用来收集的无色气体是()anobno2ccodso2【解题指南】解答该类题时应注意：(1)观察气体的进入方向，由此判断所收集气体的密度与空气密度的关系；(2)注意题干中的条件，如有无“无色气体”这样的限制条件。,【解析】选d。no易与空气中的氧气反应，所以no不能用排空气法收集；co的密度与空气密度相差不大，通过排空气法难以收集到纯净的co气体；若气体从右管进入可知该气体比空气的密度大且是无色气体，故只有so2符合。,二、氮的氧化物与o2的混合物溶于水的相关计算no和no2是两种重要的氮的氧化物，是工业制取硝酸的中间产物。最大程度地吸收氮的氧化物可以充分利用原料，并减少污染物的排放。结合no和no2的性质探究以下问题。,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？【思路分析】由no2与水反应方程式可知，水不可能充满整个试管，剩余1/3体积的no。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若要使no2与o2的混合气体完全溶于水生成硝酸，必须按什么样的体积比混合？【思路分析】3no2+h2o=2hno3+no和2no+o2=2no2这两个反应是循环发生的，采用方程式加和的方法，加和后方程式右边不剩余任何气体，左边只剩余no2和o2。提示：整理以下反应3no2+h2o=2hno3+no2no+o2=2no2由方程式2+得：4no2+o2+2h2o=4hno3，即当no2和o2的体积比为41时可完全溶于水生成硝酸。,3向一支充有10mlno的试管中通入多少o2才能使水充满整个试管？【思路分析】该题也应采用方程式加和的方法，使方程式加和后右边不剩余任何气体，左边只剩余no和o2。提示：已知2no+o2=2no23no2+h2o=2hno3+no由方程式3+2得：4no+3o2+2h2o=4hno3，即当no和o2的体积比为43时水可以充满试管，需通入75mlo2。,氮氧化合物溶于水的计算类型(1)no2与o2的混合气体溶于水，如果v(no2)v(o2)x，则有以下三种情况：,no,无气体剩余,o2,(2)no与o2的混合气体溶于水，如果v(no)v(o2)x，则有以下三种情况：,no,无气体剩余,o2,【典题训练】将盛有n2和no2的混合气体的试管倒立于水中经过足够时间后，气体体积减少为原来的一半，则原混合气体中n2和no2的体积比是_。,【解析】设n2和no2的体积分别为a和b，且由题干知最终剩余的气体是n2和no。根据反应列如下关系：3no2+h2o=2hno3+nobb/3由气体体积减少为原来的一半可知：b/3+a=(a+b)/2解得：ab=13答案：13,【互动探究】假设上述反应是在标准状况下进行的，反应后试管中的溶质不扩散，当反应完全结束后试管中剩余溶液中溶质的浓度是多少？提示：最终溶液中的溶质是hno3，假设n2的体积是vl，则no2的体积是3vl，在标准状况下，生成hno3的物质的量是v/112mol；生成硝酸溶液的体积是试管体积的一半，即2vl，所以硝酸的浓度为,【变式备选】在常温常压下，a、b、c三支相同的试管中，分别装有等体积混合后的两种气体。a试管内是no2和no，b试管内是no和o2，c试管内是no2和o2。将三支试管倒立于装有足量水的水槽中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3，则高度关系是_。,【解析】水面上升高度越小，说明试管中剩余的气体越多。设试管中两种气体的物质的量均为4mol，则有，a中反应为3no2+h2o=2hno3+no，所以剩余气体为4molmolmol；b中反应为4no+3o2+2h2o=4hno3，剩余气体为1mol，c中反应为4no2+o2+2h2o=4hno3，剩余气体为3mol，故高度关系为h1h3h2。答案：h1h3h2,一、选择题1(双选)下列属于氮的固定的是()an2与h2在一定条件下反应生成nh3bno与o2反应生成no2cnh3经催化氧化生成nodn2固氮菌蛋白质【解析】选a、d。将空气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程统称为氮的固定，根据定义进行判断。,2硝酸工业尾气中含有高浓度的no和no2，它们都是大气的重要污染物。已知某厂排放的尾气中no、no2的体积比为11，该厂采用naoh溶液来处理该尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。则该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为()a-3b+1c+3d+5,【解析】选c。尾气中no、no2的体积比为11，且氮元素的化合价分别为+2、+4价，若与naoh溶液反应只有一种产物，根据化合价升降数一致的原则，产物中氮元素的化合价应为+3价。,3下列说法中错误的是()a通常情况下，氮气性质很不活泼b氮气跟氧气在一定条件下可发生反应c植物从土壤中吸收含氮养料属于自然固氮d豆科植物的根瘤菌将氮气变成含氮的化合物属于自然固氮【解析】选c。氮的固定是指将游离态的氮转化为含氮的化合物，植物从土壤中吸收的含氮养料属于含氮化合物，因此c项错误。,4发射“天宫”一号的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温无色气体(co2、h2o、n2、no)从火箭尾部喷出。但在发射现场看到火箭尾部喷出大量红棕色的气体，产生红棕色的气体的原因是()ano遇空气生成no2b高温下n2遇空气生成no2cco2与n2反应生成co和no2dno和h2o反应生成h2和no2【解析】选a。从产生的气体中可以看出能变红棕色的情况就是no遇空气生成no2。,5在体积为vl的密闭容器中通入amolno、bmolo2,反应容器内氮原子数和氧原子数之比为()abcd【解析】选c。反应前amolno中含n、o的原子数都是amol,bmolo2中含2bmol氧原子，根据质量守恒定律，氮原子和氧原子的个数比在反应前后不变，应等于故正确答案为c。,6无色的混合气体甲，可能含no、co2、no2、nh3、n2中的几种，将100ml甲气体经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()anh3、no2、o2bnh3、no、co2cnh3、no2、co2dno、co2、n2,【解析】选b。解答本题的思路如下：,7标准状况下，在一不规则的玻璃容器内充满no2气体后，将其倒置于水槽中，假设容器中的物质不扩散至容器外，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似为()a10moll-1b0045moll-1c0020moll-1d012moll-1,【解析】选b。设烧瓶容积为v,装满no2时，3no2+h2o=2hno3+no，可知反应完毕后烧瓶中溶液体积为2v/3,而溶液中n(hno3)=标准状况下vm=224lmol-1,c(hno3)=0045moll-1,故选b。,二、非选择题8(1)如图所示，将一充满no气体(标准状况)的试管倒扣于水槽中，然后通过导管缓慢地向其中通入纯氧气，整个过程中发生的现象是_。(2)将盛有12mlno2和o2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2ml无色气体，则原混合气体中o2的体积可能是_。a12mlb24mlc36mld4ml,【解析】此题考查no、no2的性质及相关计算。(1)根据有关反应方程式2no+o2=2no2，3no2+h2o=2hno3+no可知，试管中可能出现的现象是试管中气体先变红棕色，然后红棕色退去，同时试管内液面上升，直至充满试管，然后液面下降。(2)设原混合气体中o2的体积为x若剩余的2ml无色气体是o24no2+o2+2h2o=4hno34112-xx-24(x-2)=12-xx=4,若剩余的2ml无色气体是no3no2+h2o=2hno3+no31624no2+o2+2h2o=4hno34112-x-6x4x=12-x-6解得x=12,答案：(1)试管中气体先变红棕色，然后红棕色退去，同时试管内液面上升，直至充满试管，然后液面下降(2)a、d,9汽车尾气中的no，是造成大气污染的物质之一，但no又是工业生产硝酸的中间产物，另外no在人体的血管系统内又有传送信息的功能，有三位教授因此项研究成果而获得1998年诺贝尔奖。(1)汽车尾气中no的来源是_。a汽油、柴油中含氮，是其燃烧产物b是空气中的n2与汽油、柴油的反应产物c是空气中的n2与o2在汽车气缸内的高温环境下的反应产物d是汽车高温尾气导致了空气中n2与o2的化合反应,(2)写出no造成酸雨的两个化学反应方程式：_。(3)在汽车尾气排放管中安装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)，可将尾气中另一种有害气体co跟no反应转化为无毒气体，并促使汽油、柴油等物质充分燃烧及so2的转化。写出co与no反应的化学方程式：_。(4)控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有_。a开发氢能源b使用电动车c使用含铅汽油d严禁车辆行驶,【解析】(1)n2与o2需要在汽车气缸内的高温、放电条件下才可以反应生成no。(2)no被氧化为no2,no2与水反