《氮的循環(huán)》物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化PPT(第1課時(shí)自然界中的氮循環(huán)氮?dú)夂偷难趸?
第一部分內(nèi)容：素養(yǎng)目標(biāo)
1.通過(guò)了解自然界中氮循環(huán)的基本過(guò)程,逐步認(rèn)識(shí)氮循環(huán)過(guò)程中的重要物質(zhì)。
2.知道氮?dú)庠谝欢l件下能夠與氧氣、氫氣發(fā)生反應(yīng),了解氮的固定的相關(guān)知識(shí),體會(huì)合成氨過(guò)程中的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。
3.熟知一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì),通過(guò)反應(yīng)了解自然界中形成硝酸的過(guò)程。
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氮的循環(huán)PPT，第二部分內(nèi)容：課前篇自主預(yù)習(xí)
知識(shí)鋪墊
1.空氣的組成及其體積分?jǐn)?shù):N2占78%,O2占21%,稀有氣體占0.94%,CO2占0.03%,其他占0.03%。
2.舉例說(shuō)明氮?dú)獾囊环N用途:化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定——作糧食保存、焊接金屬的保護(hù)氣。
新知預(yù)習(xí)
一、自然界中氮的循環(huán)
1.自然循環(huán)
2.人類活動(dòng)的影響
(1)通過(guò)化學(xué)方法把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成氨,再轉(zhuǎn)化成其他含氮化合物(如銨鹽、硝酸等)。
(2)燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物參與氮的循環(huán)。
二、氮?dú)獾男再|(zhì)和氮的固定
1.氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)
2.氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)
N2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),在一定條件下能與O2或H2等物質(zhì)反應(yīng)。
(1)N2與O2的反應(yīng):N2+O2 2NO(表現(xiàn)還原性)。
(2)N2與H2的反應(yīng):N2+3H2 2NH3(表現(xiàn)氧化性)。
3.氮的固定
(1)定義:游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過(guò)程。
(2)分類:氮的固定主要有自然固氮和人工固氮。
【微思考1】將1 mol N2和3 mol H2充入密閉容器中,在一定條件下反應(yīng),能否得到2 mol NH3?原因是什么?
提示:不能。因?yàn)楹铣砂钡姆磻?yīng)是可逆反應(yīng),不能完全進(jìn)行到底。
三、氮的氧化物
1.氮的氧化物的種類
2.NO和NO2
(1)物理性質(zhì)
(2)相互轉(zhuǎn)化
2NO+O2 2NO2
3NO2+H2O 2HNO3+NO
【微思考2】實(shí)驗(yàn)室如何收集NO和NO2?
提示:由于NO能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2,應(yīng)用排水法收集NO。
由于NO2能與水反應(yīng),不能用排水法收集NO2,可用向上排空氣法收集NO2。
自主測(cè)試
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)化合態(tài)的氮元素只顯一種價(jià)態(tài)。( )
(2)N2在通常狀況下與O2反應(yīng)生成NO2。( )
(3)合成氨反應(yīng)屬于自然固氮中的高能固氮。( )
2.下列敘述中與氮的固定無(wú)關(guān)的是( )
A.工業(yè)合成氨
B.工業(yè)上將氨轉(zhuǎn)化成硝酸和其他氮的氧化物
C.豆科植物的根瘤菌吸收空氣中的氮?dú)馐怪D(zhuǎn)化成植物蛋白質(zhì)
D.電閃雷鳴的雨天,N2與O2會(huì)發(fā)生反應(yīng)并最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽被植物吸收
答案:B
解析:氮的固定過(guò)程是使游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮,B項(xiàng),NH3轉(zhuǎn)化為HNO3不符合要求。
3.NO2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NO2+H2O === 2HNO3+NO,關(guān)于此反應(yīng)的下列說(shuō)法中正確的是( )
A.氮元素的化合價(jià)沒(méi)有發(fā)生變化
B.NO2只是氧化劑
C.NO2只是還原劑
D.NO2既是氧化劑,又是還原劑
答案:D
解析:NO2與H2O的反應(yīng)中N的化合價(jià)既升高又降低,NO2既是氧化劑,又是還原劑。
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氮的循環(huán)PPT，第三部分內(nèi)容：課堂篇探究學(xué)習(xí)
氮?dú)獾男再|(zhì)、用途
問(wèn)題探究
1.實(shí)驗(yàn)室可以通過(guò)向下排空氣法收集氮?dú)鈫?
提示:不能。由于氮?dú)獾拿芏扰c空氣的接近,所以既不能用向上排空氣法也不能用向下排空氣法收集,應(yīng)用排水法收集。
2.在化學(xué)反應(yīng)中氮?dú)庵蛔鲅趸瘎﹩?
提示:不是。氮?dú)馐欠墙饘賳钨|(zhì),在化學(xué)反應(yīng)中既可以做氧化劑也可以做還原劑,如與H2、Mg反應(yīng)時(shí)N2做氧化劑,與O2反應(yīng)時(shí)N2做還原劑。
知識(shí)歸納
氮?dú)獾男再|(zhì)及工業(yè)制法
(1)氮?dú)獾拿芏扰c空氣的接近,只能用排水法收集。
(2)在高溫、高壓、放電等條件下,N2能與H2、O2、Mg等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(3)工業(yè)制法:空氣中含有大量的氮?dú)?空氣是工業(yè)制氮?dú)獾闹饕獊?lái)源,生產(chǎn)方法主要是分離液態(tài)空氣,并制得液態(tài)氧。
方法規(guī)律氮元素的存在與氮的固定
典例剖析
例1下列有關(guān)氮?dú)獾恼f(shuō)法正確的是( )
A.氮?dú)馐怯傻訕?gòu)成的雙原子分子,所以化學(xué)性質(zhì)不活潑
B.醫(yī)學(xué)上常用液氮做冷凍劑,在冷凍麻醉?xiàng)l件下做手術(shù),是利用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)的不活潑性
C.H2與N2在一定條件下反應(yīng)生成NH3,反應(yīng)中N2體現(xiàn)氧化性
D.電閃雷鳴的雨天,雨水中會(huì)含有一定量的硝酸,其中可能發(fā)生的反應(yīng)有N2+2O2==2NO2
答案:C
解析:A項(xiàng),氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定的原因是兩個(gè)氮原子之間的作用力比較強(qiáng),破壞這種作用力時(shí)需要很高的能量;B項(xiàng),液氮汽化時(shí)需要吸收大量的能量,使周圍環(huán)境溫度降低,與其化學(xué)性質(zhì)的不活潑無(wú)關(guān);C項(xiàng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2+3H2 == 2NH3,反應(yīng)中氮元素化合價(jià)降低,氮?dú)庾鲅趸瘎?D項(xiàng),N2和O2在放電條件下生成NO,不能直接生成NO2。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1下列關(guān)于氮?dú)庑再|(zhì)的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是( )
A.通常情況下,氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑
B.可在氧氣中燃燒,生成一氧化氮
C.通常情況下,氮?dú)庠谒械娜芙舛群苄?/p>
D.跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)時(shí),氮?dú)馐茄趸瘎?/p>
答案:B
解析:N2不能在O2中燃燒,與O2在放電條件下反應(yīng)生成NO,B錯(cuò);氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)時(shí),氮元素的化合價(jià)降低,氮?dú)庾鲅趸瘎?D對(duì)。
氮的氧化物溶于水的計(jì)算
問(wèn)題探究
1.把一支充滿NO2氣體的試管倒置在水槽中充分反應(yīng)后,水能否充滿試管?
提示:不能。NO2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NO2+H2O === 2HNO3+NO,由此可知最后水只能充滿整個(gè)試管的____。
2.向一支充有10 mL NO的試管中通入多少O2才能使水充滿整個(gè)試管?
提示:已知2NO+O2 === 2NO2 ①,
3NO2+H2O === 2HNO3+NO�、�。
由方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3,即當(dāng)NO和O2的體積比為4∶3時(shí)水可以充滿試管,需通入7.5 mL O2。
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氮的循環(huán)PPT，第四部分內(nèi)容：隨堂檢測(cè)
1.下列屬于人工固氮的化學(xué)反應(yīng)是( )
A.N2與H2在一定條件下合成NH3
B.NO與O2反應(yīng)生成NO2
C.NH3被O2氧化成NO和H2O
D.由NH3制備化肥NH4HCO3
答案:A
解析:固氮的方式有自然固氮和人工固氮,工業(yè)合成氨為人工固氮,雷雨天氣產(chǎn)生NO氣體屬于自然固氮。另外,豆科植物的根瘤菌能將空氣中的氮?dú)庵苯愚D(zhuǎn)化為植物體內(nèi)的蛋白質(zhì),也屬于自然固氮。
2.下列有關(guān)氮?dú)獾臄⑹鲋?錯(cuò)誤的是( )
A.工業(yè)上,氮?dú)獬Ｓ米骱附咏饘俚谋Ｗo(hù)氣
B.在雷雨天,空氣中的N2和O2可反應(yīng)生成NO
C.氮?dú)饧瓤勺鲅趸瘎┯挚勺鲞�原劑
D.向某容器中充入1 mol N2可與3 mol H2完全反應(yīng)生成2 mol NH3
答案:D
解析:N2與H2的反應(yīng)屬于可逆反應(yīng),1 mol N2和3 mol H2不可能完全反應(yīng)生成2 mol NH3,故D項(xiàng)錯(cuò)誤;因氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑,常用作焊接金屬的保護(hù)氣;N2中的氮元素為0價(jià),處于中間價(jià)態(tài),故N2既可做氧化劑,又可做還原劑。
3.下列對(duì)氮的氧化物的敘述中,正確的是( )
A.氮的氧化物都是無(wú)色氣體
B.氮的氧化物都難溶于水
C.氮的氧化物都是酸性氧化物
D.氮的氧化物都是大氣污染物
答案:D
解析:NO2是紅棕色,A不正確;NO2易溶于水,B不正確;NO不是酸性氧化物,C不正確;氮的氧化物均是大氣污染物,D正確。
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