高中化学必修1学案1：3.3.1 自然界中的氮循环　氮气与氮氧化物

高中化学必修课程PAGEPAGE1第3章物质的性质与转化第3节氮的循环第1课时自然界中的氮循环氮气与氮氧化物学习目标1.了解自然界中的氮循环。2．了解氮的固定及其种类。3．了解氮及其氧化物的主要性质。4．认识氮及其氧化物在生产中的应用和对生态环境的影响。知识梳理一、自然界中的氮循环1．氮的存在氮是一种地球上含量丰富的元素，除了以游离态的形式存在于中外，还以化合态的形式存在于中。2．氮的循环3.氮及其化合物价态和类别的关系[即时训练]1．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，如下图所示，下列说法中不正确的是()A．人类活动对氮的循环起到了主导作用B．硝化和反硝化过程都属于氧化还原反应C．有机氮与无机氮可相互转化D．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量2．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法正确的是()A．氮在自然界中存在形式只有游离态B．固氮过程中氮元素均被还原C．只有氮、氧两种元素参加了氮循环D．植物吸收的无机氮主要是NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)二、氮的固定及氮气的性质1．氮的固定2．氮气的性质(1)物理性质颜色密度气味溶解性比空气(2)化学性质①N2与O2反应：，其中氮气表现性。②N2与H2反应：，其中氮气表现性。该反应是工业上合成氨的主要反应。点拨N2与H2的反应是可逆反应，二者不可能完全反应。[即时训练]角度一固氮过程的判断1．下列各项属于自然固氮的是()A．植物从土壤中吸收含氮肥料B．由合成氨制取氮肥C．豆科植物的根瘤菌将氮气转变成硝酸盐等含氮的化合物D．仿生固氮角度二氮气的性质2．下列关于氮气的说法中，错误的是()A．通常情况下，氮气性质比较稳定B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮C．1molN2与3molH2完全反应生成2molNH3D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中作氧化剂三、氮的两种重要氧化物1．不同价态氮的氧化物氧化物N2O3对应氮的化合价＋1＋2＋4＋4＋52．NO和NO2(1)物理性质：氧化物颜色状态气味水溶性NO色气态无味难溶NO2色气态刺激性气味易溶(2)相互转化：①NO→NO2∶，②NO2→NO∶，工业上利用该反应制备硝酸。(3)应用与危害氧化物危害应用NO有毒，与血红蛋白结合能力强，容易造成人体缺氧可作为传递神经的“信使分子”，具有扩展血管、提高免疫力、增强记忆力等作用NO2有毒，能使织物褪色，破坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用，另外还能够形成酸雨雷雨天气NO2与雨水形成的硝酸降落到地面，与土壤中矿物作用形成硝酸盐，促进植物生长想一想：1．分别用什么方法收集NO和NO2气体？2．俗话说：“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应方程式。[即时训练]1．NO是_________色_________溶于水的有毒气体。易与血液中___________结合，使人中毒，同时微量的NO会促进_________扩张，防止血管栓塞。NO的化学性质主要表现在两个方面：一是极易与氧气反应：___________________________；二是与氨气或NO2发生归中反应。NO与NH3发生反应生成N2，其化学方程式为____________________________________________________________。2．NO2是_______色，有_________气味的有毒气体，_________溶于水。NO2的化学性质主要表现在三方面：一是自身歧化反应，如NO2与H2O反应的化学方程式为_________________________，NO2与NaOH溶液反应的化学方程式为_________________________；二是NO2与NH3、NO之间的归中反应，如NO2和NH3在一定条件下可反应生成N2的化学方程式为_________________________；NO2和NO可被NaOH溶液吸收；三是NO2具有强氧化性，如NO2与SO2反应的化学方程式为__________________________，还能使湿润的KI淀粉试纸变蓝。[方法技能]常见氮氧化物的吸收和转化碱液吸收法NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O氨气转化法8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(一定条件))7N2＋12H2O4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O催化转化法2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2学习小结1．参与氮循环的七种含氮物质：NH3、N2、NO、NO2、HNO3、铵盐和硝酸盐等。2．氮的两类固定——自然固氮(雷电固氮、生物固氮)和人工固氮(合成氨、仿生固氮)。3．氮气通常情况下性质稳定，但在一定条件下也可发生化学反应，既可作氧化剂又可作还原剂。4.一氧化氮和二氧化氮的转化关系NOeq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2O))NO2。当堂检测1．下列反应属于氮的固定的是()A．氮气的液化 B．工业由氨制备氮肥C．Mg在N2中燃烧生成Mg3N2 D．植物从土壤中吸收氮元素2．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④3．下列关于NO的说法中，错误的是()A．NO是无色气体B．NO是汽车尾气的有害成分之一C．可以用向上排空气法收集NOD．NO在一定条件下也可做氧化剂4．下列说法中，正确的是()A．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解C．NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气D．在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶25．用大试管收集一试管NO2气体，倒扣在盛水的水槽里，试管内产生的现象为________________________________________________________；再往试管里通入适量氧气，试管内又产生的现象为_____________________________________________。产生上述现象的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

参考[答案]知识梳理一、1.大气动植物体、土壤和水体[即时训练]1.【[答案]】A【[解析]】A．对氮的循环起到主导作用的是自然因素，人类活动只是在一定程度上影响氮的循环，故A错误；B．由图可知，硝化和反硝化过程都涉及到了化合价的变化，故都属于氧化还原反应，故B正确；C．氨化过程是动植物蛋白转化为氨气或铵根离子，即有机氮转化为无机氮的过程，故C正确；D．固氮过程消耗了大气中的氮气，反硝化过程中生成了氮气，故反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量，故D正确。2.【[答案]】D【[解析]】A．氮在自然界中有游离态，如氮气，有化合态如铵盐、硝酸盐等，故A错误；B．固氮过程中生成的含氮化合物已有硝酸盐，也有氨和铵盐，化合价有的升高也有的降低，所以氮元素有的被氧化，有的被还原，故B错误；C．如雷电作用下氮气与氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，所以氮的循环过程中氮、氢、氧等都参与循环，故C错误；D．植物从土壤和水体中吸收的无机氮主要是NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)两种形式，故D正确。二、1.2．(1)无略小无难溶于水(2)①N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电),\s\do5())2NO还原②N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3氧化[即时训练]1.【[答案]】C【[解析]】A、B两项是化合态氮之间的转化，不属于氮的固定。D属于人工固氮。C属于自然固氮。2.【[答案]】A【[解析]】N2不能在O2中燃烧，与O2在放电时反应生成NO，B错误；N2与H2的反应是可逆反应，1molN2与3molH2不可能完全反应生成2molNH3，C错误；氮气中氮元素的化合价为零价，在化学反应中既可升高也可降低，既可作氧化剂也可作还原剂，D项错误。三、1.N2ONO+3NO2N2O4N2O52.(1)无红棕(2)①2NO＋O2=2NO2②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO想一想：1.【提示】NO容易和空气中的O2反应，只能用排水法收集，NO2与H2O反应，只能用向上排空气法收集。2.【提示】NO容易和空气中的O2反应，只能用排水法收集，NO2与H2O反应，只能用向上排空气法收集。[即时训练]1.【[答案]】无难血红蛋白血管2NO＋O2=2NO24NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定条件),\s\do5())5N2＋6H2O2.【[答案]】红棕刺激性易3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(一定条件),\s\do5())7N2＋12H2ONO2＋SO2=SO3＋NO当堂检测1.【[答案]】C2.【[答案]】C【[解析]】①不能一步完成，②③与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂，⑤加入的H2是还原剂。3.【[答案]】C【[解析]】NO易与空气中的氧气反应，不能用向上排空气法收集，NO中N元素处于中间价态，既有氧化性，又有还原性。4.【[答案]】D【[解析]】A项前后无因果关系，故A项错误；除去O2中混有的NO2，将混合气体通过水，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO且NO又能与O2反应，故B项错误；N