32氮的循环教案2

1第2节氮的循环【教学目标】1、了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质；通过了解生物固氮和人工固氮方式，认识氮气在一定条件下能够与氧气氢气发生反应。2、掌握一氧化氮和二氧化氮的性质。了解自然界中形成硝酸的过程。3、认识氨气的溶解性、氮气与水的反应及氨的还原性。通过认识铵盐的性质，了解铵态氮肥的生产使用问题。4、通过了解人类活动对氮循环的影响，知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护的意识。【教学重点】知识重点：1、氮的固定方式；2、N2、NO2、NO、NH3、NH4+、HNO3的性质及应用；3．人类活动对氮循环的影响。方法重点：应用氮循环中的各类物质间的反应关系和氧化还原反应，探讨物质的性质、以及含有相同元素的物质之间的相互转换。【教学难点】氮循环中的重要物质硝酸及其氧化性。【教学时间】3课时【教学过程】第一课时【联想·质疑】闪电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在雷电交加的时候，空气里的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些化学反应？产生了哪些物质？这些化学反应和所产生的物质对人类的生产和生活有什么意义？【板书】一、氮在自然界中的循环【阅读】阅读课本内容：一、氮在自然界中的循环，分析氮在自然界中的循环示意图。从动植物体，自然界中的雷雨放电、人类的活动三方面分析氮在自然界中的循环。2【设问】氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面，那么氮循环中的重要物质有哪些并发生怎样的变化呢？【板书】二、氮循环中的重要物质及其变化1、氮气与氮的固定【讲解】所以在通常状况下，由于氮分子结构稳定，氮气的化学性质不活泼，很难与其它物质发生反应。但在一定条件下，也可以与氧气、氢气等反应。【思考】“雷雨发庄稼”包含了什么化学原理？【引导分析】空气中氮气在高压电作用下与氧气发生化学反应生成NO，NO与氧气反应转化成NO2，NO2与雨水反应生成HNO3，生成的HNO3随雨浇入土壤，同土壤中的矿物质作用，形成被植物吸收的硝酸盐类，使土壤从空气中吸收养分，使庄稼受益。有关方程式如下：【板书】N2+O2放电2NO；2NO+O2＝2NO2；3NO2+H2O＝2HNO3+NO【讲解】氮循环中的物质有多种氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4等(氧化物中氮元素的化合价为＋1、＋2、＋3、＋4、＋5)。其中NO、NO2均为有毒毒气体，是大气污染物。NO为无色不溶于水的气体，它与人体的血红蛋白结合的能力比CO还强；另外，它在生物学方面有独特的作用。NO分子作为一种传递神经信息的“信息分子”，在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有及其重要的作用。1992年，NO分子被世界著名杂志Science评为明星分子。NO2为红棕色易溶于水的气体。在通风厨内打开盛NO的集气瓶，会观察到无色气体迅速变为红棕色。【讨论】1、植物只能利用化合态的氮，有哪些方式可使空气中的氮气转化为化合态的氮？2、什么叫氮的固定？有哪些方式？【讲解】学生讨论后讲解。氮的固定是指使空气中的游离态的氮转化为含氮化合物的方法。3氮的固定主要有自然固氮和人工固氮两种方式。自然固氮有：高能固氮和生物固氮等。人工固氮的方式有合成氨和仿生固氮。NH4+、NO3-是自然界中活化氮氮的主要形态。氮气是惰性的，只有通过自然固氮和人工固氮两种方式而活化。【板书】N2+3H22NH3【讲解】可逆反应是指在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应。【思考】有人说，“氢气和氧气化合生成水，水可分解为氢气和氧气，所以反应：H2+O2=2H2O为可逆反应”。你认为这句话对吗？【阅读】化学与技术：氨的合成。【例题】雷雨天气，雷鸣电闪是日常生活中司空见惯的现象。假设某次雷电放出能量约为1.5×107kJ。在闪电过程中，空气中的氮气和氧气直接化合，已知1mol氧气和1mol氮气化合时要吸收180.74kJ的能量，闪电时有1/1000的能量用于这一反应。回答：（1）此次闪电所产生的NO的物质的量有多大？（2）此次雷雨闪电的生成物相当于给土壤施了多少尿素化肥？（3）雷雨中常会有微量的HNO3为农作物所利用，用化学方程式解释HNO3形成过程。【解析】（1）依题意可知，闪电放出的能量为1.5×107kJ，1molO2与1molN2化合生成2molNO并吸收180.74kJ能量，因此，此次闪电生成的NO物质的量：moln74.1801000/1105.127＝166mol。（2）由于2molNO能生成lmolCO(NH2)2（氮原子守恒），则尿素的总物质的量为166×1/2mol，尿素的总质量m＝4.98kg。此次雷雨闪电相当于给土壤施了4.98kg化肥。（3）空气中氮气在高压电作用下与氧气发生化学反应生成NO，NO与氧气反应转化成NO2，NO2与雨水反应生成HNO3，生成的HNO3随雨浇入土壤，同土壤中的矿物质作用，形成被植物吸收的硝酸盐类，使土壤从空气中吸收养分，使庄稼受益。[答案]（1）166mol（2）4.98kg（3）N2+O2放电2NO；2NO+O2＝2NO2；3NO2+H2O＝2HNO3+NO【随堂练习】高温、高压催化剂41．下列说法不正确的是A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在。B．氮元素是构成生命的基本元素C．大气、陆地和水体中的氮元素在不停的进行着氮的循环。D．仿生固氮是一种自然固氮2．生物固氮是指A．植物从土壤中吸收含氮养料B．豆科植物的根瘤菌将氮气转变为氮的化合物作为养料吸收C．将氮转变为硝酸及其它氮的化合物D．反硝化细菌将硝酸转变为氮气放出3．下列变化中不属于氮的固定的是A．工业上合成氨B．一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C．豆科作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨D．由氨制备碳酸氢铵和硫酸铵4．关于NO的下列叙述不正确的是A．NO不溶于水，是一种大气污染物B．NO是一种红棕色的有毒气体C．NO结合血红蛋白的能力比CO还强D．NO与氧气反应生成NO2，体现其还原性5．发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、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烟，产生红烟的原因是A．高温下氮气遇空气生成NO2B．CO2与NO反应生成CO和CO2C．NO与空气生成NO2D．NO和H2O反应生成H2和NO26．现有等体积混合而成的四组气体：①NO2+NO、②NO2+O2、③HCl+N2、④NO+N2，将其分别通入体积相同的试管并立即倒立在足量的水中，试管内水面上升的高度分别为H1、H2、H3和H4，其中高度关系是A.H2＞H3＞H1＞H4B.H3＞H2＞H1＞H4C.H1＝H2＝H3＝H4D.H1＞H2＞H3＞H47．一氧化氮是大气污染物之一。目前，有一种治理方法在400℃左右、有催化剂存在的情况下，用氨将一氧化氮还原为氮气和水。该反应的化学方程式为，氧化剂为，还原剂为，氧化产物与还原产物的质量比为。8．实验室合成氨装置如图所示，试回答：5装置甲的作用是：①________，②________，从乙处导出的气体是_____，检验产物的简单化学方法是_________________。9．一种气态氮的氧化物112mL（标准状况），质量为0.38g，其组成里含氧63.16%，其化学式是。10．将一收集满15mLNO2气体的试管倒立于水槽中，可观察到哪些现象？反应后剩余什么气体？其体积为多少？第二课时【思考】1、氨的喷泉实验说明了什么？产生喷泉的条件是什么？怎样才能保证喷泉实验的成功？2、草木灰是很好的钾肥，但为什么不能与铵态氮肥混合使用呢？【板书】2、氨与铵态氮肥（1）氨【观察思考】演示实验：氨的喷泉实验。【归纳】板书：氨的物理性质。氨是氮循环中的重要物质，是无色有刺激性气味的气体，比空气轻，在常温、常压下1体积水可溶解700体积的氨。氨溶于水可用下列过程表示：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，所得溶液称氨水，呈弱碱性性。【思考】喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在内外压强差。1、喷泉实验成功的关键是什么？2、氨的喷泉实验说明了什么？【引导分析】喷泉实验成功的关键是：装置气密性好且干燥；气体要收集满氨的喷泉实验体现了氨具有下列性质：氨极易溶与水，溶液呈碱性。【讨论】氨气、液氨、氨水、一水合氨是不是一回事？它们之间有哪些区别？6【板书】氨的化学性质：与水反应。NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，【观察思考】演示实验：用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒，观察现象。【引导分析】与酸反应：氨与酸反应生成相应的铵盐。用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒，可观察到冒白烟，反应化学方程式为NH3+HCl=NH4Cl，利用此方法可检验氨气的存在。NH3与盐酸、硫酸、硝酸反应的实质均可用离子方程式表示为NH3+H＋=NH4＋【思考】根据氨中氮元素的化合价为-3，推断氨具有什么性？【引导分析】氨中氮元素的化合价为-3，所以氨具有还原性。氨的催化氧化反应：OH6N5催化剂C400NH4NO6223，这是工业上制备硝酸的基础。【板书】氨的用途。【阅读】氨的用途由学生阅读后总结，指出氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。【板书】（2）铵盐的性质【讲述】氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。化学氮肥主要包括氨态氮肥、硝态氮肥和有机态氮肥——尿素[CO(NH2)2]【观察思考】演示实验：铵盐的性质1、加热氯化铵固体的实验。2、加热碳酸氢铵固体的实验。3、氯化铵固体与氢氧化钠溶液反应的实验。【归纳】铵盐都是晶体，都易溶于水。铵盐的主要化学性质有：受热容易分解。如：NH4ClNH3↑+HCl↑；NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O通入石灰水中，变浑浊。铵盐与碱共热都能生成氨气，如：NH4＋OH－NH3↑＋H2O利用该性质可检验NH4的存在。因此铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合使用。【思考】利用铵盐与碱共热都能生成氨气，实验室中如何制取氨气？【板书】氨气的实验室制法：（发生装置与氧气的相同）△△7【边讲边板书】实验室中可以用熟石灰和氯化铵固体共热制NH3。反应的化学方程式：2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O用向下排空气法收集NH3，用湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口，观察到试纸变蓝色，证明氨气已收集满，用碱石灰来干燥NH3。【思考】干燥氨气为什么不用浓硫酸？【阅读】资料在线：尿素和复合化肥。【例题】一种盐X和NaOH溶液反应，生成一种有刺激性气味的气体Y，将Y经一系列氧化，再溶于水可得一种酸Z，再将Y和Z反应又可生成X，则盐X是()。A.NH4NO3B.NH4C.(NH4)2SO4D.(NH4)3PO4【解析】由以下转化关系：NH4NO3NH3NONO2HNO3NH4NO3(X)(Y)(Z)(X)可知X是NH4NO3【答案】A【随堂练习】1.有关氨的性质叙述中正确的是A.B.C.D.在反应NH3+H+＝NH4+2.①NH3②NH3·H2O③H2O④OH-⑤NH4+⑥H+A.只有①②③④B.C.有①②③④⑤D.有①②③④3.关于铵盐性质的叙述：①铵盐都易溶于水②铵盐都是白色固体③铵盐受热易分解④铵盐都能与碱反应，且加热后一般有氨气放出⑤铵盐都能与酸反应。其中，你认为哪个不应是铵盐所共有的A.①B.③②C.⑤D.①④4.体积不相同的三个烧瓶中分别盛满了NH3、HCl和NO2，将它们倒扣在水槽中充分溶解后，塞住瓶口取出，烧瓶内三溶液物质的量浓度之比为A.1：1：1B.2：2：3NaOHO2O2H2ONH3△8红热的铂丝浓氨水C.3：3：2D.5.将可能混有下列物质的硫酸铵样品13.2g，在加热条件下与过量氢氧化钠溶液反应，可收集到气体4.3L（标准状况），则该样品内不可能含有的物质是A.碳酸氢铵和硝酸铵B.碳酸铵和硝酸铵C.氯化铵和碳酸氢铵D.氯化铵和碳酸铵6.喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在内外压强差。在下图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b