鲁科版必修第一册第3章第3节第1课时自然界中氮的循环课件（42张）

第3节氮的循环第1课时自然界中氮的循环学习目标1.通过了解自然界中氮循环的基本过程,认识氮循环过程中的重要物质,并了解含氮物质的相互转化在生产、生活中的应用及对生态环境的影响。2.通过对氮气性质的学习,了解氮的固定的含义与种类。3.通过认识雷雨时氮元素的转化途径,掌握NO、NO2的物理性质和化学性质。任务分项突破课堂小结提升学科素养测评任务分项突破学习任务1自然界中氮的循环与氮的固定自主梳理1.自然界中的氮循环(1)氮元素在自然界中的存在形式:

态和

态。(2)自然界中氮的循环。游离化合②化石燃料的燃烧、农作物的秸秆燃烧产生的

参与氮的循环。2.氮气的性质(1)物理性质。颜色状态气味密度溶解性

色气态

味与空气接近

溶于水氨氮氧化物无难无(2)化学性质。通常状况下,氮气的化学性质

,很难与其他物质发生反应。①放电条件下与O2反应:

。②高温、高压、催化剂条件下与H2反应:

。3.氮的固定(1)定义:使空气中

的氮转化为含氮化合物的过程。不活泼游离态互动探究探究氮气的性质与氮的固定由于氮气分子内两个氮原子以非常强的作用结合在一起,我们很难破坏这种作用而让氮原子与其他元素原子结合,所以氮气化学性质不活泼。但如果能提供足够的能量,氮气也可以发生反应,比如放电条件下与氧气化合,高温、高压、催化剂条件下与氢气的化合等。问题1:氮气为什么可以用作保护气?提示:因为氮气的化学性质不活泼,在通常情况下,氮气很难与其他物质反应,也不会和食物反应而使之变质。氮气本身无毒无害,不会直接对人体产生伤害。问题2:氮气作为一种非金属单质,在化学反应中氮气只能做氧化剂吗?提示:不是。氮气中氮元素为0价,处于中间价态,既有氧化性,又有还原性,因此在化学反应中既可以做氧化剂也可以做还原剂,如与H2、Mg反应时N2做氧化剂,与O2反应时N2做还原剂。问题3:有经验的农民都知道种大豆、花生不用上氮肥,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。问题4:将1molN2、3molH2充入密闭容器中,在一定条件下反应,能否得到2molNH3?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。归纳拓展氮气的性质及工业制法(1)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。题点一氮的固定1.(2021·辽宁大连期中)将大气中游离态的氮(N2)转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定。下列反应属于氮的固定的是(

)题组例练A解析:A.氮单质转化成氮的化合物,属于氮的固定,符合题意;B、C、D都是氮的化合物之间的转化,不符合题意。2.(2022·河北石家庄期末)将氮从游离态转化为化合态的过程称为固氮。下列属于自然固氮的是(

)A.汽车尾气排放过程中会有部分N2转化为氮氧化物B.在高温、高压、催化剂的条件下用N2和H2合成NH3C.蛋白质在空气中微生物作用下转化为无机物D.雷雨天里空气中的N2转化为氮氧化物解析:汽车尾气排放过程中N2转化为氮氧化物不属于自然固氮,故A错误;在高温、高压、催化剂的条件下用N2和H2合成NH3的过程属于人工固氮,故B错误;蛋白质在空气中微生物作用下转化为无机物不属于固氮过程,故C错误;雷雨天里空气中的N2转化为氮氧化物属于自然固氮,故D正确。D题点二氮的循环与氮气性质3.(2022·北京延庆期中)自然界的氮循环如图所示。下列说法不正确的是(

)A.工业合成氨属于人工固氮B.雷电作用下N2与O2发生化学反应C.在氮循环过程中不涉及氧化还原反应D.含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化C解析:工业合成氨是在高温、高压、催化剂作用下,将N2与H2化合生成NH3,属于人工固氮,A正确;在雷电作用下,空气中的N2与O2发生化学反应,生成NO气体,B正确;在氮循环过程中,将N2转化为NO、NO2、HNO3,以及根瘤菌固氮,都属于氧化还原反应,C不正确;在根瘤菌作用下,植物可将N2转化为含氮化合物,并进一步转化为蛋白质,实现含氮无机物向含氮有机化合物的转化,动、植物遗体在土壤中微生物的作用下转化为氨,实现了含氮有机化合物向含氮无机物的转化,D正确。4.(2021·北京第五中学期中)下列关于氮气的性质,叙述错误的是(

)A.氮气在通常条件下化学性质稳定B.氮气在高温、放电等条件下可以发生化学反应C.氮气在化学反应中只能做氧化剂D.氮气在发生化学反应过程中分子遭到破坏C解析:氮气分子结构牢固,难断裂,在通常条件下化学性质稳定,故A正确;氮气在高温、放电等条件下可与氧气等发生化学反应,故B正确;氮气与氧气反应生成一氧化氮,在化学反应中做还原剂,故C错误;氮气发生化学反应是氮原子的重新组合,必须先破坏氮气分子,故D正确。学习任务2氮的氧化物自主梳理1.氮的氧化物氮的化合价+1+2+3+4+5对应氧化物N2O

.N2O3

、N2O4N2O5NONO22.NO和NO2(1)物理性质。物质颜色状态气味毒性水溶性NO

.气态

.有毒

溶于水NO2

.气态

.有毒

溶于水无色无味难红棕色刺激性易(2)化学性质。①实验探究。实验装置实验操作现象向充满NO气体的试管中注入O2气体颜色

.

.向充满NO2气体的试管中注入水气体逐渐减少,颜色

.

,得到

色溶液由无色逐渐变为红棕色由红棕色变为无色无②结论:在一定条件下,NO与NO2可以相互转化。NO→NO2:

;NO2→NO:

。(3)NO对生物体的影响。①结合血红蛋白的能力比CO还强,更容易造成人体缺氧。②一种传递神经信息的“信使分子”,在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。(4)NO2对生活用品的影响。①能使多种织物褪色,损坏多种织物和尼龙制品。②对金属和非金属材料也有腐蚀作用。互动探究探究1

NO、NO2的性质在工业合成氨发明以前,农业粮食如何实现高产、增产一直很难有大的突破。根本的问题在于没有高效的固氮方法,但有经验的农民都熟知一句谚语“雷雨发庄稼,一场雷雨一场肥”。本来这只是一个多年相传下来的经验,但已被现代化学证实了其说法的科学性。问题1:为什么雷雨能发庄稼?试用学过的化学知识进行解释。问题2:对“雷雨发庄稼”过程中涉及到的含氮物质的性质你有何结论?提示:因为需要放电时才能发生氮气与氧气的反应,体现了氮气化学性质的稳定性;NO极易被氧化;NO2易与水反应。问题3:雷雨发庄稼的原理属于哪种固氮方式?提示:属于自然固氮中的高能固氮。探究2

NO、NO2溶于水的计算在学习了氮氧化物以后,为了能更清晰地观察NO和NO2的相互转化,某化学学习小组的同学设计如下实验装置。按图组装好实验装置,并检查装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。问题4:打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。观察并解释看到的现象。问题5:然后轻轻摇动烧瓶,烧瓶中观察到什么现象?解释出现此现象的原因。问题6:若最后烧瓶中充满了水,则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为多少(同温同压下)?用化学方程式说明。归纳拓展氮氧化物溶于水的计算(2)氮的氧化物与氧气混合后溶于水的情况分析。①NO2和O2的混合气体溶于水(足量)时,情况分析见下表:②NO和O2同时通入水(足量)中时,情况分析见下表:气体比例剩余气体情况V(NO)∶V(O2)=4∶3时恰好反应,无气体剩余V(NO)∶V(O2)<4∶3时剩余氧气V(NO)∶V(O2)>4∶3时剩余NO题组例练题点一氮氧化物的性质1.(2021·河北沧州联考)一氧化氮广泛分布于生物体内各组织中,特别是神经组织中,它是一种新型生物信使分子。下列关于NO的叙述中正确的是(

)A.NO是酸性氧化物,它与水反应生成亚硝酸(HNO2)B.NO是一种无色气体,是造成光化学烟雾的因素之一C.因为NO在人体内起着多方面的重要生理作用,所以NO对人体无害D.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合B解析:NO不与水、碱溶液反应,不属于酸性氧化物,故A错误;NO为无色、无味、有毒的气体,且NO是造成光化学烟雾的因素之一,故B正确;虽然NO在人体内起着多方面的重要生理作用,但NO是有毒气体,NO会与血红蛋白结合,导致血红蛋白失去运输氧气的能力,对人体有害,故C错误;常温常压下,NO能够与空气中的氧气直接化合生成二氧化氮气体,故D错误。2.(2022·北京昌平区期末)下列关于NO2性质的描述中,不正确的是(

)A.红棕色气体 B.能与水反应C.有刺激性气味 D.只具有氧化性D解析:二氧化氮为红棕色气体,故A正确;NO2与水发生反应生成硝酸和一氧化氮,故B正确;NO2易溶于水、有刺激性气味,故C正确;NO2中氮元素化合价为+4价,属于氮元素的中间价态,既具有氧化性,也具有还原性,故D错误。题点二氮氧化物溶于水的计算3.如图所示,当向试管内通入17.5mLO2时,最后试管中液面仍在原来的位置,则原试管中NO的体积为(

)A.10mL B.12mL C.14mLD.8mLAD课堂小结提升【知识整合】【易错提醒】1.误认为氮气参与化学反应只能做氧化剂,其实氮气与氧气反应时,氮气做还原剂。2.误认为氮的固定是氮气转化为氨气,其实氮气转化为氧化物也属于氮的固定。3.误认为NO2是酸性氧化物。其实不然,由于NO2与水反应还生成NO,所以NO2不是酸性氧化物。4.NO并非对人体无益。例如具有传递神经信息、扩张血管、提高免疫力等作用。5.误认为NO2与O2的混合气体溶于水,剩余气体要么是O2,要么是NO2。其实剩余气体只能是O2或NO。学科素养测评氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物,包括多种化合物。除一氧化二氮及二氧化氮以外,其他氮氧化物均不稳定,遇光、热变成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又变为二氧化氮。因此,环境中接触的主要为一氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮为主。氮氧化物对环境的损害作用极大,它既是形成酸雨的主要物质之一,也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3的一个重要因子。因此加大对氮氧化物的治理是环境保护的重要举措。(1)在一定条件下氨气可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式:

,该反应中氧化剂是

,还原剂是

。

氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物,包括多种化合物。除一氧化二氮及二氧化氮以外,其他氮氧化物均不稳定,遇光、热变成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又变为二氧化氮。因此,环境中接触的主要为一氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮为主。氮氧化物对环境的损害作用极大,它既是形成酸雨的主要物质之一,也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3的一个重要因子。因此加大对氮氧化物的治理是环境保护的重要举措。(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成对大气无污染的气体,该反应的化学方程式为

。

氮氧