2020高中化学 第3章 自然界中的元素 第2节 氮的循环（第1课时）课件 鲁科版必修1

[学习目标]1.能依据元素化合价列举、描述、辨识含氮元素的典型物质——N2、NO、NO2重要的物理性质和化学性质及其实验现象，能用化学方程式正确表示典型物质的主要性质。2.能从元素化合价的角度，依据氧化还原反应原理预测N2、NO、NO2的性质及物质间的转化，设计实验进行初步验证，并能分析解释有关实验现象。3.能分别根据N2、NO、NO2的性质分析生产、生活以及环境中的某些问题和对社会发展的价值及对环境的影响。23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：→NH3→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。(3)氮在自然界中的存在形态有。2．氮气(1)氮气的物理性质通常状况下，氮气是无色、无味、无毒的气体；密度比空气的稍小；难溶于水。□01N2□02氮氧化物□03游离态和化合态(2)氮气的化学性质氮气分子的，通常状况下，氮气的化学性质，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O2反应：。②与H2反应：。□04结构稳定□05不活泼□06N2＋O2=====放电2NO□07N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3(3)氮的固定①定义：使叫做氮的固定，简称固氮。②氮的固定的分类□08游离态的氮转化为含氮化合物3．NO和NO2的性质比较23课堂探究一、氮气及氮在自然界中的循环[交流研讨]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。提示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。提示[点拨提升]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。[练习与活动]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答案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。解析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答案解析在雷电作用下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。解析二、NO、NO2的性质[交流研讨]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。答案[点拨提升]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H2O反应的现象来检验NO2，同时也用此反应来除去NO中的NO2杂质。4．NO、NO2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O2混合通入水中时，剩余气体只能是NO或O2，不可能是NO2，因过量的NO2会与水反应生成NO，且形成溶液中的溶质为HNO3。有关混合气体(NO2、NO、O2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NO2、NO(或N2)的混合气体通入水中，一般考虑3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可利用气体体积变化差值进行计算，V剩＝V原(NO或N2)＋13V(NO2)。(2)循环反应叠加法①NO2、O2的混合气体通入水中，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2可得总反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，由此可知：V(NO2)∶V(O2)＝4∶1，恰好完全反应，无气体剩余4∶1，O2过量，剩余气体为O24∶1，NO2过量，剩余气体为NO②NO、O2的混合气体通入水中，根据总反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得出：V(NO)∶V(O2)＝4∶3，恰好完全反应，无气体剩余4∶3，剩余气体为NO4∶3，剩余气体为O2③NO、NO2、O2的混合气体通入水中a．可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按②进行分析计算。b．也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。若O2过量，则按①计算；若转化后无O2，则按关系式法计算。(3)得失电子守恒法当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O得到电子，N失去电子，且得失电子数相等，这是利用得失电子守恒法解答此类题目的依据。[练习与活动]3．下列关于NO和NO2的说法中正确的是()A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物B．NO2可由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化答案D答案解析A项，NO2不是酸性氧化物；B项，在高温或放电条件下，N2和O2直接化合生成NO；C项，NO易与空气中的氧气反应生成NO2，只能用排水法收集，NO2能与水反应，只能用排空气法收集；D项，NO和氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO。解析4．将10mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置于水槽中，反应停止后试管内剩余2mL的无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少毫升？答案若剩余的气体是NO，则NO2和O2的体积分别为9.2mL和0.8mL；若剩余的气体是O2，则NO2和O2的体积分别为6.4mL和3.6mL。答案解析剩余2mL气体可能是NO或O2，分两种情况讨论：(1)若剩余的是NO，可以看成先发生了反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。剩余的NO2又与水作用，最终有2mLNO产生。由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，参加此反应的NO2的体积为2mL×3＝6mL，则原有O2的体积为(10mL－6mL)×14＋1＝0.8mL，NO2的体积为10mL－0.8mL＝9.2mL。(2)若剩余的是O2，则有10mL－2mL＝8mLNO2和O2的混合气体按反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行。所以NO2的体积为8mL×41＋4＝6.4mL，O2的体积为10mL－6.4mL＝3.6mL。解析本课小结