第3章第2节第1课时 自然界中氮的循环 氮气 一氧化氮和二氧化氮(鲁科版必修1)

自然界中氮的循环氮气一氧化氮和二氧化氮

1、了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质，以及人类活动对氮循环的影响，树立环保意识。2、了解氮的物理性质，掌握氮的化学性质。3、了解一氧化氮、二氧化氮的物理性质，

掌握一氧化氮、二氧化氮的化学性质。图1氮在自然界中的循环示意图看图说话一、氮在自然界中的循环地下天上人间N2①硝酸盐等含氮化合物铵根离子和硝酸盐氨基酸植物蛋白质动物蛋白质微生物NH3、NH4+、

NO3—②硝酸盐N2+O2NO.NO2等氮氧化物③N2NH3化学活动各种氮肥课本P73氮的固定课本P75

使空气中游离态的氮转化为含氮化合物方法叫做氮的固定，简称固氮.氮的固定人工固氮自然固氮生物固氮：豆科植物90%高能固氮：闪电10%N2+O2==2NO放电NO+O2==NO23NO2+H2O==2HNO3+NO催化剂N2+3H22NH3高温、高压（常温常压）仿生固氮工业固氮N2+O2==2NO放电氮的固定课本P75

使空气中游离态的氮转化为含氮化合物方法叫做氮的固定，简称固氮.氮的固定人工固氮自然固氮生物固氮：豆科植物90%高能固氮：闪电10%N2+O2==2NO放电NO+O2==NO23NO2+H2O==2HNO3+NO氮的固定课本P75

使空气中游离态的氮转化为含氮化合物方法叫做氮的固定，简称固氮.氮的固定人工固氮自然固氮生物固氮：豆科植物90%高能固氮：闪电10%N2+O2==2NO放电NO+O2==NO23NO2+H2O==2HNO3+NO催化剂N2+3H22NH3高温、高压（常温常压）仿生固氮工业固氮（合成氨）氮的固定课本P75

使空气中游离态的氮转化为含氮化合物方法叫做氮的固定，简称固氮.氮的固定人工固氮自然固氮生物固氮：豆科植物90%高能固氮：闪电10%N2+O2==2NO放电NO+O2==NO23NO2+H2O==2HNO3+NO催化剂N2+3H22NH3高温、高压（常温常压）仿生固氮工业固氮（合成氨）仿生固氮菌在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应课本P75可逆反应特征：不能进行到底，反应物、生成物同时存在思考：向一个密闭容器中投入1molN2和3molH2，能否生成2mol的NH3？二、氮循环中的重要物质1、氮气（N2）N2O2放电NONO2HNO3硝酸盐H2OO2②物理性质：①分子结构思考：氮气分子中有三对共用电子对，其化学性质如何？无色、无味的气体，密度比空气稍小，难溶于水不活泼，很难与其他物质反应氮氮三键锤击被液氮冻上的康乃馨液氮和乒乓球③化学性质：不活泼，很难与其他物质发生反应。但在一定条件下，氮气能与氧气、氢气、镁等物质反应。氮气作还原剂，表现还原性00+2-2N+O2NO放电221、与O2反应与非金属反应①与氧气反应

备注：一氧化氮与氧气发生反应产生的二氧化氮为红棕色2NO＋O2

2NO2

N2＋O2

2NO放电涉及的化学方程式：氮气与氧气发生反应结论：现象：有红棕色气体生产。③化学性质：不活泼，很难与其他物质发生反应。但在一定条件下，氮气能与氧气、氢气、镁等物质反应。氮气作还原剂，表现还原性00+2-2N2+O22NO放电1、与O2反应氮气作氧化剂，表现氧化性00-3+12、与H2反应高温高压催化剂N2+3H2

2NH3

相同条件、正反两方向同时进行可逆反应特征：不能进行到底，反应物、生成物同时存在3、与金属镁反应③化学性质：不活泼，很难与其他物质发生反应。但在一定条件下，氮气能与氧气、氢气、镁等物质反应。氮气作还原剂，表现还原性00+2-2N+O2NO放电221、与O2反应氮气作氧化剂，表现氧化性00-3+12、与H2反应高温高压催化剂N+3H2NH223相同条件、正反两方向同时进行3Mg＋N2

Mg3N2点燃00+2-3氮气作氧化剂，表现氧化性

氮气可做保鲜苹果、灯泡、粮食保存的保护气，这是利用了氮气的什么性质？A.还原性B.氧化性C.稳定性④重要用途：

1、制氨气

2、焊接金属的保护气

3、与氩气填充灯泡

4、保存水果、粮食等NH3N2

N2O

NO

N2O3NO2

N2O4

N2O5-30+1+2+3+4+4+5NONO2物理性质：无色、难溶于水的气体化学性质：2NO+O2=2NO2缺点：NO结合血红蛋白的能力比一氧化碳还强，更容易造成人体缺氧。优点：一氧化氮分子作为一种传递神经信息的“信使分子”，在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有着极其重要的作用。

物理性质：红棕色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水

化学性质：NO2溶于水时生成硝酸和一氧化氮。工业上利用这一原理制取硝酸。

3NO2+H2O=2HNO3+NO

用途：能使多种织物退色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用笑气二、氮循环中的重要物质（氮的氧化物均有毒）2、氮的氧化物NO2与H2O反应：化学性质：2、氮的氧化物二、氮循环中的重要物质3NO2+H2O==2HNO3+NO2NO+O2==2NO2现象：

a.红棕色气体变为无色气体；b.集气瓶中水面上升到原体积的约三分之二处；c.让集气瓶内无色气体接触到空气，又变成红棕色；d.向溶液中滴入石蕊试液变成红色。结论：a.二氧化氮能与水反应生成无色气体一氧化氮，同时生成酸性物质；b.一氧化氮易与氧气反应生成二氧化氮。涉及到的反应：NH3N2

N2O

NO

N2O3NO2

N2O4

N2O5-30+1+2+3+4+4+5（氮的氧化物均有毒）一氧化氮：无色、无味、难溶于水、有毒（与CO毒性相似）2、氮的氧化物二氧化氮：红棕色、刺激性气味、易溶于水、有毒（1）常见的氮的氧化物NONO23NO2+H2O=2HNO3+NO2NO

+O2=2NO2+4+5+2NO2既作氧化剂又作还原剂，氧化产物是硝酸，还原产物是NO易错细节总结记忆：收集NO只能用

法。收集NO2只能用法。排水向上排空气二、氮循环中的重要物质空气N2

和O2NONO2雨水HNO3NO硝酸盐植物生长揭秘自然在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。你知道这是为什么吗？空气中O2土壤中矿物质闪电空气N2

和O2NONO2雨水HNO3NO硝酸盐植物生长揭秘自然空气中O2土壤中矿物质闪电“一场雷雨一场肥”

N2+O2====2NO放电或高温2NO

+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO雷雨发庄稼练习丛书P68一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约为原体积的多少？2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO上述两个反应可多次循环，综合两式，整理得总反应式4NO＋3O2＋2H2O4HNO3分析：NO和O2的体积比为4:3，等体积混和，剩余O2¼体积，为原混合气体的1/8答案：1/8丛书P68将NO2和O2混和气体同时通入水中发生的反应？迁移2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO①②上述两个反应多次循环，综合①②可得总反应关系式4NO2＋O2＋2H2O4HNO3【典例】用排水法收集12mLNO于试管中，然后向倒立于水槽中的该试管内间歇地通入O2共12mL，下面的说法中，正确的是A.剩余NOB.剩余NO2C.试管中气体为红棕色D.试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几次，

最后剩余无色气体【思路

点拨】解答本题要注意以下两点：【自主解答】选D。向NO中间歇通入O2发生的总反应为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，等体积的NO和O2反应最后剩余O2。NO和NO2的性质比较丛书P68(1)物理性质NONO2颜色_____色_______色状态气体气体气味无味________气味毒性_____毒_____毒水溶性_____溶_____溶无红棕刺激性有有难易二、氮循环中的重要物质对比项目NONO2色味态、毒性水溶性与氧气反应与水反应与氧气、水同时作用氧化性危害及功能无色无味气体、有毒利用其强氧化性损害各种织物、金属和非金属制品；造成光化学烟雾污染,也是酸雨形成的原因之一；排入水中造成水体富营养化。红棕色有刺激性气味气体、有毒易溶于水不反应3NO2+H2O=2HNO3+NO4NO2+O2+2H2O=4HNO36NO2+2NH3==4N2+3H2O不溶于水易与血红蛋白结合导致缺氧而中毒；作为信使分子能够使血管扩张、免疫、增强记忆力等。6NO+4NH3=5N2+6H2O4NO+3O2+2H2O=4HNO3不反应2NO+O2=2NO22.3NO2+H2O=2HNO3+NO反应中， (1)NO2是酸性氧化物吗？(2)n(氧化剂):n(还原剂)=？1.怎样除去NO中的NO2?思考记忆：通过水洗不是1：21．下列关于一氧化氮的叙述正确的是()A．一氧化氮没有毒B．二氧化氮溶于水可制得一氧化氮C．一氧化氮可以由氮气和氧气在高温条件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集【解析】选B。一氧化氮是难溶于水、有毒的气体，可用排水法收集；二氧化氮与水反应可制得一氧化氮和硝酸；氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮，不能在高温条件下直接化合。2、起氮的固定作用的化学反应是（）A、N2和H2在一定条件下生成氨气B、NO遇O2转化成NO2

C、硝酸工厂氧化NH3制取NOD、用NH3制硫酸铵

A3、从N2中氮元素的化合价来说，氮气既有氧化性，又有还原性。下列反应中氮气表现还原性的是（）A、氮气与氢气反应B、氮气跟氧气反应C、氮气跟金属镁反应D、以上反应都不是B4、Ｍurard等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特的功能，近年来在此领域的研究有很大进展，因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学奖及生理学奖。关于NO的下列叙述不正确的是（）A、NO可以是某些含低价氮的物质被氧化的产物B、NO不是酸性氧化物C、NO可以是某些含高价氮的物质被还原的产物D、NO是红棕色气体D5．搭载着“嫦娥二号”卫星的“长征三号”丙运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是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色烟雾。产生红色烟雾的原因是()A．高温下N2遇空气生成NO2B．NO遇空气生成NO2C．CO2遇NO反应生成CO和NO2D．NO和H2O反应生成H2和NO2【解析】选B。根据火箭喷出的大量红色烟雾可推知其应是NO2，而高温下N2与O2不能生成NO2。思考：我国四大发明之一：黑火药其配方中有一主要成份是：硝石（NaNO3KNO3);古人的提取方法是将老墙土浸泡后蒸干而得,试分析其原理。老墙土是经历雷雨多次的淋刷，每次雷雨产生的微量的硝酸与土壤的矿物质反应，产生硝酸钾、硝酸钠，日积月累，硝酸钾、硝酸钠的含量越来越大，所以越老的墙土硝石的含量越多。【典例】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.1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3C.电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2+2O22NO2D.NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物

【易错选项】B放电====【易错剖析】(1)易错选项分析本题易错选B的原因在于抓不住可逆反应的特征，N2与H2的反应属于可逆反应，不能进行彻底，所以1molN2和3molH2不可能完全反应生成2molNH3。(2)其他错误选项分析①错选A项：原因在于不能充分利用结构决定性质的关系分析解决问题。氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间共用三对电子，破坏这种结构时需要很高的能量，所以氮气化学性质不活泼。②错选C项：原因在于知识记忆不准确，N2与O2放电时可生成NO，不能直接生成NO2。【标准答案】D2.氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：2NO2+2NO+4NaOH====4NaNO2+2H2O①,2NO2+2NaOH====NaNO2+NaNO3+H2O②，在反应①中，氧化剂是_____，还原剂是_____。在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_____。(2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方