高中化学苏教版必修专题7氨与社会可持续发展氮的固定【省一等奖】

专题七氮与社会可持续发展—氮的固定第1课时氮的固定火箭发射的燃料2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)

△H=-1096.7kJ/mol庄稼施用的化肥丰收的田野与快乐的农民(一)氮的存在1.以游离态存在于空气中—氮气(约占空气体积的78%)

2.以化合态存在于多种无机物和有机物—硝酸盐、蛋白质等一、氮气分子的结构和性质(二)氮气分子的结构和性质1.电子式：2.结构式：3.化学性质：通常情况下很不活泼。

4.物理性质：无色无味的气体,难溶于水,

熔沸点低,密度比空气略小。(与空气密度相近,只能用排水法收集N2)N≡NN2＋3H2高温、高压催化剂2NH3（2）与活泼金属反应工业合成氨（合成氨反应）N2+3Mg

Mg3N2点燃（1）与氢气反应（3）与氧气反应5.氮气的化学性质6、氮气的用途：(1)是合成氨、制硝酸的重要原料放电N2+O22NO(3)医学上，用液氮作冷冻剂(2)保护气：焊接金属；灯泡的填充气体；保存粮食、罐头、水果猜猜看：

美丽的闪电除了给我们带来的视觉和听觉上的冲击，还带来了什么？(一)定义将空气中游离态的氮转化为含氮化合物叫作氮的固定。二、氮的固定(二)分类自然固氮：生物固氮—豆科植物的根瘤菌

90%

高能固氮—闪电、火山爆发

10%人工固氮：合成氨

仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌

的作用)根瘤菌

与大豆、蚕豆等豆科植物共生的根瘤菌中存在固氮酶，能在常温常压下把空气中的氮气转变为氨。(三)生物固氮

雷雨是如何将空气中氮气生成肥料的，它的成分是什么

？思考：雷雨发庄稼，闪电有助于生成氮氧化物。雷雨天氮的固定：放电N2NONO2HNO3硝酸盐O2水土壤矿物O2涉及的主要反应：2NO+O2

==2NO23NO2

+H2O==2HNO3

+NON2

+O2

==2NO放电（四）高能固氮N2

＋3H2高温、高压催化剂2NH3该反应有什么特点？如何提高氨的产量？（5）人工固氮——合成氨①为植物生长提供足够的氮肥。②缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。③改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦。20%氮气、氢气（5）人工固氮——合成氨(1)反应原理ΔH=-92.4kJ·mol-1(2)原料:氮气与氢气。(4)合成氨的工艺:③反应为可逆反应,达到平衡时混合气体中氨气约占

,然后分离出氨气后,将未反应的

送回合成塔循环使用。(5)合成氨的意义:(3)条件:高温、高压、催化剂。①在较高温度下将混合气体加压后送入合成塔反应。②反应放出的大量的热可以用来预热原料气,以达到反应所需的温度,节约能源。工业合成氨气示意图:(1)X为氨气，Y为氢气与氮气混合物。(2)高温、高压、催化剂有利于加快反应速率。(3)从反应后的混合气体中分离出氨气，未反应的原料气循环使用有利于提高原料(氮气、氢气)的利用率。氮肥的种类：铵态化肥都来源于NH3硝态化肥：硝酸盐尿素（CO(NH2)2）NH4ClNH4HCO3(NH4)2SO4铵态化肥天才还是魔鬼？哈伯（F.Haber1868—1934）

他因攻克氨的合成这一世界难题，将无数人从饥饿的死亡线上拯救出来；他也因发明大量化学武器并用于战争，使无数人伤残致死；他是诺贝尔化学奖得主受人尊敬，他也是战争魔鬼遭人唾骂。氮肥的生产和使用三、氮的循环１、一氧化氮（NO）（1）物理性质

常温下为无色、无味的气体，微溶于水。在大气中达到一定浓度时有毒，NO使人体中毒的原理与CO相似,都是与血红蛋白结合，使其失去输送氧气的功能。（2）化学性质具有还原性易被氧化故，只能用排水法收集 （3）用途：在生物学方面有独特作用，人体中极少量的NO会促进血管扩张，防止血栓塞等。

＋4＋20-2得4e－失4e－四、氮的常见氧化物及转化2NO+O22NO22、二氧化氮（NO2）（1）物理性质：常温下为红棕色、有刺激性气味的气体，与水反应。在大气中达到一定浓度时有毒。只能用向上排空气法收集（2）化学性质 得2e－失2e－＋4＋5＋2②NO2与NaOH溶液反应①NO2与水反应2NO2＋2NaOH==NaNO2＋NaNO3＋H2O用于NO2的尾气吸收2、如何除去NO中NO2？1、如何收集NO和NO2气体？○

NO只能用排水法，○

NO2只能用向上排气法。○

将混合气通过水洗。3、NO2与溴蒸汽如何鉴别？

○

水洗法

○

四氯化碳法

○

AgNO3溶液法[课堂练习]

现给你一集体瓶二氧化氮，将其倒置于水槽中，问集气瓶内会有什么变化？

红棕色气体消失，水位上升，最后水充满集气瓶的2/3，无色气体充满集气瓶的1/3。思考：3NO2

+H2O==2HNO3

+NO

你认为此实验对工业生产硝酸有什么启示？充分利用原料，减少污染物的排放2NO+O2

==2NO23NO2

+H2O==2HNO3

+NO……思考：4NO+3O2+2H2O==4HNO34NO2+O2+2H2O==4HNO31.NO2

或NO2

和NO的混合气体溶于水2.NO2

和O2

的混合气体溶于水3.NO和O2

的混合气体溶于水4.NO2

、NO和O2

的混合气体溶于水氮氧化物溶于水的有关计算例1：将12mLNO2与O2混合气体被水充分吸收后，发现剩余2mL气体，问原混合气体体积各为多少？讨论：（1）若剩余气体为O2，则4NO2+O2+

2H2O===4HNO3ΔV4V1V5V

若剩余气体为O2,则反应的NO2与O2为10mL,V(NO2)=10mL×4/5=8mL,

V(O2)=12mL-8mL=4mL,V(NO2):V(O2)

=8:4=2:1（2）若剩余气体是NO，则3NO2+H2O===2HNO3+NO2mL若剩余气体为NO,则NO2过量为6mL,所以参与反应②的NO2与O2为6mL,V(NO2)=6mL+6mL×4/5=10.8mL,

V(O2)=12mL-10.8mL=1.2mL,V(NO2):V(O2)=10.8:1.2=9:14NO2+O2+

2H2O===4HNO3ΔV4V1V5V

①②例2：将体积为10mL的试管倒置于盛水的水槽中，先向试管中注入一定量的NO，再通入O2，两种气体共为10mL，水面逐渐上升，至余3mL气体时为止。求原混合气体中NO和O2各多少毫升？

根据刚才的分析可以知道，在不知道具体哪个多的情况下有气体剩余，则剩余气体可能是NO；也可能是O2解（1）若剩余气体为NO，则O2完全反应，设O2的体积为x4NO+3O2+2H2O=4HNO3

43x4x/34x/3+x=(10-3)=7mLx=3mLV(NO)=7mL

（2）若剩余气体为O2，则NO完全反应，设NO的体积为y4NO+3O2+2H2O=4HNO3

4

33y/4yy+3y/4=(10-3)=7mLy=4mLV(O2)=6mL总结：(1)若将充满NO2的试管倒扣在水槽中3NO2+H2O=2HNO3+NO

继续向试管中通入氧气水逐渐充满试管①×2+②得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3

结论：红棕色消失，上升试管体积⅔的水2NO+O2==2NO2

①

3NO2+H2O==2HNO3+NO②

(2)若将NO2和O2同时通入水中的反应同理①×2+②×3得：4NO+3O2+2H2O=4HNO3

(3)若是NO与O2呢？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O2。>4:1，NO2过量,剩余气体为NO？。V(NO):V(O2)=4:3，恰好完全反应。无气体剩余。<4:3，O2过量，剩余气体为O2。>4:3，NO过量,剩余气体为NO。4NO2+O2+2H2O=4HNO3

N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O52NO2N2O4无色红棕色无色（NO2和N2O4均无纯净可言）思考：二氧化氮是硝酸的酸酐吗？为什么？[知识拓展]3NO2

+H2O==2HNO3

+NON2O5

+H2O==2HNO3无色笑气红棕色1998年诺贝尔奖获得者伊格纳罗伊格纳罗发现一氧化氮(NO)是人体内保护机体抵抗心血管疾病与其他疾病的信号分子。.

NO

1、起固定氮作用的化学反应是()A．N2与H2在一定条件下反应生成NH3B．硝酸工厂用NH3氧化制NOC．雷雨时空气中的N2转化为NO D．由NH3制碳酸氢铵和硫酸铵2、上世纪80年代后期人们逐渐认识到，NO在人体内起着多方面的重要生理作用。下列关于NO的说法错误的是

()

A．NO是具有刺激性的红棕色气体

B．NO是汽车尾气的有害成分之一

C．NO在人体的血管系统能促进血管扩展

D．NO能够与人体血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒随堂演练A

CA3、将充满NO和NO2的混合气体45mL的试管，倒立于水中，一段时间后，气体的体积为35mL，原混合气体中，NO和NO2的体积比为()A．2:1