《氮的循环》物质的性质与转化PPT(第1课时自然界中的氮循环氮气和氮的氧化物)
第一部分内容：素养目标
1.通过了解自然界中氮循环的基本过程,逐步认识氮循环过程中的重要物质。
2.知道氮气在一定条件下能够与氧气、氢气发生反应,了解氮的固定的相关知识,体会合成氨过程中的科学态度与社会责任的核心素养。
3.熟知一氧化氮和二氧化氮的性质,通过反应了解自然界中形成硝酸的过程。
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氮的循环PPT，第二部分内容：课前篇自主预习
知识铺垫
1.空气的组成及其体积分数:N2占78%,O2占21%,稀有气体占0.94%,CO2占0.03%,其他占0.03%。
2.举例说明氮气的一种用途:化学性质稳定——作粮食保存、焊接金属的保护气。
新知预习
一、自然界中氮的循环
1.自然循环
2.人类活动的影响
(1)通过化学方法把空气中的氮气转化成氨,再转化成其他含氮化合物(如铵盐、硝酸等)。
(2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。
二、氮气的性质和氮的固定
1.氮气的物理性质
2.氮气的化学性质
N2化学性质稳定,通常很难与其他物质发生反应,在一定条件下能与O2或H2等物质反应。
(1)N2与O2的反应:N2+O2 2NO(表现还原性)。
(2)N2与H2的反应:N2+3H2 2NH3(表现氧化性)。
3.氮的固定
(1)定义:游离态的氮转化为含氮化合物的过程。
(2)分类:氮的固定主要有自然固氮和人工固氮。
【微思考1】将1 mol N2和3 mol H2充入密闭容器中,在一定条件下反应,能否得到2 mol NH3?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。
三、氮的氧化物
1.氮的氧化物的种类
2.NO和NO2
(1)物理性质
(2)相互转化
2NO+O2 2NO2
3NO2+H2O 2HNO3+NO
【微思考2】实验室如何收集NO和NO2?
提示:由于NO能与空气中的氧气反应生成NO2,应用排水法收集NO。
由于NO2能与水反应,不能用排水法收集NO2,可用向上排空气法收集NO2。
自主测试
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)化合态的氮元素只显一种价态。( )
(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。( )
2.下列叙述中与氮的固定无关的是( )
A.工业合成氨
B.工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物
C.豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质
D.电闪雷鸣的雨天,N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
答案:B
解析:氮的固定过程是使游离态的氮转化为化合态的氮,B项,NH3转化为HNO3不符合要求。
3.NO2与水反应的化学方程式为3NO2+H2O === 2HNO3+NO,关于此反应的下列说法中正确的是( )
A.氮元素的化合价没有发生变化
B.NO2只是氧化剂
C.NO2只是还原剂
D.NO2既是氧化剂,又是还原剂
答案:D
解析:NO2与H2O的反应中N的化合价既升高又降低,NO2既是氧化剂,又是还原剂。
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氮的循环PPT，第三部分内容：课堂篇探究学习
氮气的性质、用途
问题探究
1.实验室可以通过向下排空气法收集氮气吗?
提示:不能。由于氮气的密度与空气的接近,所以既不能用向上排空气法也不能用向下排空气法收集,应用排水法收集。
2.在化学反应中氮气只做氧化剂吗?
提示:不是。氮气是非金属单质,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。
知识归纳
氮气的性质及工业制法
(1)氮气的密度与空气的接近,只能用排水法收集。
(2)在高温、高压、放电等条件下,N2能与H2、O2、Mg等发生化学反应。
(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。
方法规律氮元素的存在与氮的固定
典例剖析
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
C.H2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N2+2O2==2NO2
答案:C
解析:A项,氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间的作用力比较强,破坏这种作用力时需要很高的能量;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N2+3H2 == 2NH3,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。
对点训练1下列关于氮气性质的说法中,错误的是( )
A.通常情况下,氮气性质很不活泼
B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮
C.通常情况下,氮气在水中的溶解度很小
D.跟氢气在一定条件下发生反应时,氮气是氧化剂
答案:B
解析:N2不能在O2中燃烧,与O2在放电条件下反应生成NO,B错;氮气与氢气反应时,氮元素的化合价降低,氮气做氧化剂,D对。
氮的氧化物溶于水的计算
问题探究
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?
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.向一支充有10 mL NO的试管中通入多少O2才能使水充满整个试管?
提示:已知2NO+O2 === 2NO2 ①,
3NO2+H2O === 2HNO3+NO ②。
由方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3,即当NO和O2的体积比为4∶3时水可以充满试管,需通入7.5 mL O2。
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氮的循环PPT，第四部分内容：随堂检测
1.下列属于人工固氮的化学反应是( )
A.N2与H2在一定条件下合成NH3
B.NO与O2反应生成NO2
C.NH3被O2氧化成NO和H2O
D.由NH3制备化肥NH4HCO3
答案:A
解析:固氮的方式有自然固氮和人工固氮,工业合成氨为人工固氮,雷雨天气产生NO气体属于自然固氮。另外,豆科植物的根瘤菌能将空气中的氮气直接转化为植物体内的蛋白质,也属于自然固氮。
2.下列有关氮气的叙述中,错误的是( )
A.工业上,氮气常用作焊接金属的保护气
B.在雷雨天,空气中的N2和O2可反应生成NO
C.氮气既可做氧化剂又可做还原剂
D.向某容器中充入1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
答案:D
解析:N2与H2的反应属于可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3,故D项错误;因氮气的化学性质很不活泼,常用作焊接金属的保护气;N2中的氮元素为0价,处于中间价态,故N2既可做氧化剂,又可做还原剂。
3.下列对氮的氧化物的叙述中,正确的是( )
A.氮的氧化物都是无色气体
B.氮的氧化物都难溶于水
C.氮的氧化物都是酸性氧化物
D.氮的氧化物都是大气污染物
答案:D
解析:NO2是红棕色,A不正确;NO2易溶于水,B不正确;NO不是酸性氧化物,C不正确;氮的氧化物均是大气污染物,D正确。
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