学案 氮的固定

1、第一单元 单的固定【学习目标】1能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。2了解自然固氮与人工固氮的过程，知道人工固氮对社会发展的重要意义。 3建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法。 【预习新知】一、氮气1氮分子的结构在自然界中，氮元素既有 态，也有 态，大部分以 的形式存在于空气中。氮分子的电子式为 ，结构式为 。2氮气的性质(1)物理性质颜色状态气味在水中的溶解性 色 体无味 溶(2)化学性质稳定性通常状况下，氮气的化学性质不活泼，它很难与其他物质 。N2与O2的反应(表现出还原性)闪电时或汽车引擎中发

2、生的反应为N2O2eq o(=,sup7(放电)2NO。N2与H2的反应(表现出氧化性)化学方程式为N23H22NH3。N2与Mg的反应(表现出氧化性)化学方程式为N23Mgeq o(=,sup7(点燃)Mg3N2。二、氮的固定1含义：将空气中 的氮转化为 的过程叫作氮的固定。2分类eq avs4al(氮的,固定)eq blcrc (avs4alco1(avs4al(自然,固氮)blcrc (avs4alco1(高能固氮( ),生物固氮(豆科植物的根瘤菌固氮),avs4al(人工,固氮)blcrc (avs4alco1(合成氨blc(rc)(avs4alco1( ),仿生固氮)3自然界中氮的循

3、环想一想：俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应方程式。预习检测：1下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是()A碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环B含氮的无机物和含氮的有机物可以相互转化C仿生固氮和根瘤菌固氮均为天然固氮D氮元素有的发生氧化反应，有的发生还原反应2下图中能实现人工固氮的是()A闪电B合成氨车间C豆科植物根瘤D绿色植物光合作用3下列关于N2的说法中错误的是()A通常情况下，N2的化学性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气BN2O2高温,2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一CN2在空气中约占空气总质量的eq f(4,5)D在反应3MgN2点燃,Mg3N2中，

4、N2做氧化剂【课堂探究】化学兴趣小组的同学利用下面的简易反应装置探究氮的氧化物与水的反应。问题思考：1把一支充满NO2气体的10 mL试管倒置在水槽中充分反应后，水能否充满试管？最后液体进入试管的体积占试管体积的比例是多少？2将上述没有充满水的试管充满水，需通入多少mL O2?3若把NO2与O2的体积比大于41的混合气体充入试管中，按上述实验，最后试管中得到的气体是什么？为什么？4把一支充满10 mL NO的试管倒置在水槽中，需向试管中通入多少mL O2才能使水充满试管？核心归纳：1NO和NO2性质的比较NONO2物理性质无色、难溶于水的气体红棕色、有刺激性气味、易溶于水的气体化学性质与水反应

5、不反应3NO2H2O=2HNO3NO(工业上利用这一原理制取HNO3)与O2反应2NOO2=2NO2不反应与碱反应不反应2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O氧化性弱氧化性：6NO4NH3eq o(=,sup7(催化剂)5N26H2O；2NO2COeq o(=,sup7(催化剂)N22CO2强氧化性：NO2SO2=NOSO3；可使湿润的淀粉KI试纸变蓝毒性有毒，结合血红蛋白的能力比CO还强有毒名师点拨NO易与O2反应，难溶于水，不与水反应，因此收集NO用排水法，不能用排空气法。NO2易与水反应，很难被O2氧化，因此收集NO2用向上排空气法，不能用排水法。2氮的氧化物溶于水的计算(1)计

6、算依据3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO224NO2O22H2O=4HNO3234NO3O22H2O=4HNO3(2)氮的氧化物与氧气混合后溶于水的情况分析NO2和O2的混合气体溶于水(足量)时，情况分析见下表：气体比例剩余气体情况V(NO2)V(O2)41时恰好反应，无气体剩余V(NO2)V(O2)41时剩余氧气V(NO2)V(O2)41时NO2过量，剩余气体为NO，且其体积为过量NO2体积的eq f(1,3)NO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)43时恰好反应，无气体剩余V(NO)V(O2)43时剩余氧气V(NO)V(O2)

7、43时剩余NO判断有关NO、NO2、O2的混合气体与足量H2O反应后剩余气体时，因NO2能与H2O反应，NO能与O2反应，所以剩余的气体只可能为NO、O2中的一种，绝对不会剩余NO2。对点练习：1将一支盛满NO2气体的试管倒置在水槽中，最终试管内液面的变化是()2下列对NO、NO2的描述，正确的是()ANO是红棕色气体，易溶于水，是酸性氧化物BNO2可用排水法收集，且可由N2和O2化合而得到CNO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是大气污染物DNO密度比空气大，可用排空气法收集3将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气

8、体中含NO的体积为()A1 mLB3 mLC5 mLD7 mL【随堂检测】1下列关于氮及其化合物的说法正确的是()AN2化学性质稳定，可用作保护气BNO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在CNO、NO2均易溶于水DNO、NO2均能与水发生反应2下列关于N2性质的叙述中错误的是()A任何物质在氮气中都不能燃烧B氮气既具有氧化性，又具有还原性C将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮3下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是()A氮的氧化物都是酸性氧化物B氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性CNO与H2O反应生成HNO3D只能用排水法收集NO4如图所示，

9、室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体的体积均在标准状况下测定)。试回答下列问题：(1)写出观察到的现象(可不写满，也可补充)：_；_；_。(2)上述过程中发生反应的化学方程式有_.(3)最终试管中剩余的气体是_，体积为_。【参考答案】【预习新知】一、氮气1游离 化合 游离态 NN NN2(1)无 气 难(2)发生反应二、氮的固定1游离态 含氮化合物2N2O2eq o(=,sup7(放电)2NO N23H22NH3想一想： N2O2eq o(=,sup7(放电)2NO，2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO。预习检测：1解析：仿生固氮是模仿生物

10、将大气中的氮固定，非天然固氮，故C错误。答案：C2解析：闪电时，氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，A错误；合成氨车间N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，B正确；豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，属于生物固氮，C错误；光合作用是将二氧化碳和水转化为有机物和氧气，不属于固氮，D错误。答案：B3解析：N2在空气中约占空气总体积的eq f(4,5)，C项错误。答案：C【课堂探究】问题思考：1提示：不能。NO2与水反应的化学方程式为3NO2H2O=2HNO3NO，由此可知最后水只能充满整个试管体积的2/3。2提示：根据3NO2H2O=2HNO3NO 10

11、 mL eq f(1,3)10 mL，4NO3O22H2O=4HNO3eq f(1,3)10 mL V(O2)V(O2)eq f(1,3)10 mLeq f(3,4)eq f(10,4) mL2.5 mL。3提示：NO。因为NO2和O2混合气体的体积之比大于41时，NO2过量，但过量的NO2气体再与水反应生成HNO3和NO，所以最后得到的气体为NO。4提示：根据反应：2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，得总反应：4NO3O22H2O=4HNO3可知V(O2)eq f(3,4)V(NO)7.5 mL。对点练习：1解析：由反应3NO2H2O=2HNO3NO可知，反应后V(NO)是

12、反应前V(NO2)的eq f(1,3)，则液面上升到试管的eq f(2,3)处。答案：A2解析：选CNO是无色难溶于水的气体，不与碱反应，不是酸性氧化物，A项错误；NO2能与水反应：3NO2H2O=2HNO3NO，N2和O2反应生成NO，B项错误；NO和O2发生反应：2NOO2=2NO2，NO2与H2O反应生成NO，NO、NO2都是大气污染物，C项正确；NO易与O2反应，不能用排空气法收集，D项错误。答案：C3解析：若NO2的体积为x，则NO的体积为(10 mLx)，NO2气体与水反应的化学方程式为3NO2H2O=2HNO3NO，由此可知，eq f(1,3)x(10 mLx)4 mL，解得x9

13、 mL，则原混合气体中含NO的体积为10 mLx1 mL。答案：A【随堂检测】1解析：氮气的化学性质稳定，因此可作为大多数物质的保护气，A项正确；一氧化氮会与氧气反应，因此不能在空气中稳定存在，B项错误；一氧化氮难溶于水，C项错误；一氧化氮不与水发生反应，D项错误。答案：A2解析：活泼金属如钠、镁、铝等可以在N2中燃烧。答案：A3.解析：NO不能与碱溶液反应，属于不成盐氧化物，A项错误；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B项错误；NO与水不反应，C项错误。答案：D4解析：(1)通入的O2与NO发生反应生成NO2：2NOO2=2NO2，所以看到有红棕色气体生成；生成的NO2溶于水：3NO2H2O=2HNO3NO，气体被消耗，所以会看到试管内液面上升；总反应方程式为4NO3O22H2O=4HNO3，NO过量，故