鲁科版高中化学必修第一册第3章第3节第1课时自然界中的氮循环氮气与氮氧化物基础课课件

第1课时自然界中的氮循环氮气与氮氧化物(基础课)第3章物质的性质与转化第3节氮的循环素养目标1．通过了解自然界中氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质，并了解含氮物质的相互转化在生产、生活中的应用及对生态环境的影响。2．通过情境素材和合作探究，了解氮气、一氧化氮和二氧化氮的性质。初高衔接1．空气的主要成分是氮气、氧气，体积分数分别为78%和21%。2．通常状况下，氮气是一种无色、无味的气体，性质非常稳定。3．工业获得氮气的方法：将空气降温、加压液化、分馏。必备知识自主预习一、自然界中的氮循环1．氮元素在自然界中的存在形式：____态和____态。2．自然界中氮的循环游离化合

氨气氮氧化物游离态含氮化合物(2)分类

生物人工2．氮气(1)物理性质颜色状态气味密度溶解性无色气体无味比空气______溶于水稍小难

(2)化学性质氮气的化学性质______，通常很难与其他物质发生反应。①还原性a．实验探究实验装置实验操作现象

硬质玻璃管内充入N2和O2，然后给硬质玻璃管两端的电极上通电，在硬质玻璃管内能产生电火花气体颜色由______________不活泼无色变为红棕色b．结论：在放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO立即被氧化为NO2，化学方程式为_________________、___________________。②氧化性N2和H2反应生成NH3，化学方程式：________________________

。

2NO＋O2===2NO2N2＋3H2判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮。 (

)(2)N2和O2在放电条件下会生成NO2。 (

)(3)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性。 (

)××√三、氮氧化物1．物理性质物质颜色状态气味毒性水溶性NO____气体____有毒__溶于水NO2______气体______有毒__溶于水无色无味难

红棕色刺激性易

实验装置实验操作现象

向充满NO气体的试管中注入O2气体颜色_______________________

向充满NO2气体的试管中注入水气体逐渐减少，颜色________________，得到__色溶液2．化学性质(1)实验探究由无色逐渐变为红棕色由红棕色变为无色无(2)结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，反应的化学方程式为①NO―→NO2：__________________；②NO2―→NO：__________________________。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。 (

)(2)实验室收集NO，既可以用排水法又可以用排空气法。 (

)(3)制NO2时，用水或NaOH溶液吸收尾气。 (

)×××关键能力情境探究氮气在正常情况下是一种安全的气体。通常用来作保护气体，很多电灯泡里都充有氮气，因为这样可以减慢钨丝的氧化速度，使灯泡经久耐用。氮气的化学性质[问题1]

很多电灯泡里都充有氮气，说明什么？提示：N2稳定，高温下不与钨丝反应。[问题2]

氮气性质稳定，是不是不能跟其他物质反应？提示：不是。氮气是非金属单质，氮元素的化合价为0价，属于中间价态，在化学反应中既可以做氧化剂又可以做还原剂，如与H2、Mg反应做氧化剂，与O2反应做还原剂。[问题3]

将1molN2、3molH2充入密闭容器中，在一定条件下反应，能否得到2molNH3？原因是什么？提示：不能。因为合成氨的反应是可逆反应，不能完全进行到底。

3．工业制法：空气中含有大量的氮气，空气是工业制氮气的主要来源，生产方法主要是分离液态空气，并制得液态氧。1．下列关于氮气性质的说法中，错误的是(

)A．通常情况下，氮气性质很不活泼B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂√B

[N2不能在O2中燃烧，与O2在放电条件下反应生成NO，B错；氮气与氢气反应时，氮元素的化合价降低，氮气做氧化剂，D对。]

√

在新疆和青海两地交界处，有一狭长山谷，有时牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻间会电闪雷鸣，狂风大作，人畜常遇雷击，被当地牧民称为“魔鬼谷”。奇怪的是这里草木茂盛，风景格外优美。氮氧化物的性质及溶于水的计算[问题1]

“魔鬼谷”中“草木茂盛”的原因是什么？提示：空气中的氮气在放电条件下与氧气发生反应生成NO，NO与氧气反应转化成NO2，NO2与雨水反应生成HNO3，生成的HNO3随雨水进入土壤，与土壤中的矿物质作用，形成能被植物吸收的硝酸盐，为草木生长提供肥料。[问题2]

NO不溶于水，但是将NO与O2同时通入水中时，气体可以与水发生反应，原理是什么？提示：反应原理为2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，总的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。氮的氧化物的性质及有关计算1．NO和NO2性质的对比

NONO2色、态、味、毒性无色、无味红棕色、有刺激性气味有毒气体水溶性难溶易溶且与水反应与氧气反应2NO＋O2===2NO2—

NONO2与水反应—3NO2＋H2O===2HNO3＋NO与氧气、水同时作用4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34NO2＋O2＋2H2O===4HNO3氧化性有氧化性，但通常情况下表现出还原性能氧化S2-、I－、Fe2+等离子，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝对环境的影响有毒，为大气污染物

[教材交流·研讨]根据氮及其化合物的“价—类”二维图和氧化还原“归中”反应规律，分别写出NO、NO2与NH3反应生成无毒物质的化学方程式：

_______________________________、______________________________。6NO＋4NH3===5N2＋6H2O6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O1．研究发现，人体内自身产生的NO能促进全身血液循环，预防动脉粥样硬化，恢复血管柔软性和弹性。下列有关NO的叙述正确的是(

)A．NO能溶于水，不能用排水法收集B．NO暴露在空气中，气体由无色变为红棕色，发生的是物理变化C．“雷雨发庄稼”涉及NO，生成NO的过程属于自然固氮D．由信息可知，人可吸入大量NO，有利于身体健康√C

[NO难溶于水，能用排水法收集，A项错误；NO在空气中能与O2反应，由无色变为红棕色，发生的是化学变化，B项错误；“雷雨发庄稼”涉及在放电条件下，N2与O2反应生成NO的过程，氮元素由游离态转化为化合态，属于自然固氮，C项正确；NO有毒，人不可吸入大量NO，否则对身体健康不利，D项错误。]2．下列对NO、NO2的描述正确的是(

)A．NO是酸性氧化物B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2直接化合而得到C．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D．一氧化氮在反应中只能做还原剂√C

[NO不与碱反应，不是酸性氧化物，故A项错误；NO2与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，N2与O2在放电的条件下反应生成NO，故B项错误；NO与O2发生反应：2NO＋O2===2NO2，NO2与H2O反应生成NO，光化学烟雾主要是由NOx引起的，故C项正确；NO中氮的化合价为＋2价，既可升高又可降低，既可做氧化剂又可做还原剂，故D项错误。]

√

易错警示NO、NO2均不属于酸性氧化物。酸性氧化物是能够与碱反应生成盐和水的氧化物，而且生成的盐是该氧化物同价态的含氧酸所对应的盐。NO不能与碱反应，NO2与NaOH溶液的反应为2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。但由于生成的不是相应的盐，因此二氧化氮也不是酸性氧化物。学习效果随堂评估1．氮气能大量存在于空气中的根本原因是(

)A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应B．氮气比空气轻且不溶于水C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应√243题号1C

[N2性质稳定，但高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。]243题号152．下列叙述与氮的固定无关的是(

)A．工业合成氨B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物C．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物D．电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收23题号14√B

[氮的固定是指将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。]3．关于NO2与水的反应，下列说法正确的是(

)A．氮元素的化合价不发生变化B．NO2只是氧化剂C．NO2只是还原剂D．NO2既是氧化剂，又是还原剂23题号41√D

[NO2与H2O的反应中，氮元素既有化合价升高，又有化合价降低。]4．目前，汽车尾气已成为许多大城市空气的主要污染源之一。汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物。(1)汽车燃料中一般不含氮，尾气中所含的NO产生的原因是_____________________________________________________________________，化学方程式为____________________________。243题号15空气中的N2和O2在电火花作用下或在内燃机燃烧产生的高温条件下反应产生NO

(2)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是：在汽车的排气管上装上一个催化转化装置，使NO和CO反应，生成CO2和N2，反应的化学方程式为______________________________。(3)下列措施中，能有效减少或控制汽车尾气污染且可行的是________(填序号)。①制定严格的尾气排放标准，并严格执行②开发清洁能源，如氢能汽车、太阳能汽车等③市民出行戴防毒面具④市民大量移居城市郊区243题号15

①②

243题号1课时分层作业(二十)自然界中的氮循环氮气与氮氧化物题号135246879101112131415(选择题只有一个选项符合题目要求)1．下列关于N2性质的叙述错误的是(

)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√A

[活泼金属镁等可以在N2中燃烧。]2．实验室收集NO、NO2两种气体，下列收集方法正确的是(

)A．均可用排水法B．均可用向上排空气法C．NO用向上排空气法，NO2用排水法D．NO用排水法，NO2用向上排空气法题号135246879101112131415√D

[NO2气体能与水反应产生硝酸和NO，不能用排水法收集；NO能与O2反应产生NO2，所以NO用排水法收集，NO2用向上排空气法收集，D项正确。]3．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是(

)题号135246879101112131415A．氮元素均被氧化B．工业合成氨属于人工固氮C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化D．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环题号135246879101112131415√A

[合成氨反应中，氮元素的化合价降低被还原，A项错误；工业合成氨属于人工固氮，B项正确；硝酸盐转化为蛋白质经动物消化使蛋白质转化为氨气和铵盐，实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化，并且碳、氢、氧三种元素也参加了氮的循环，C项、D项正确。]

题号135246879101112131415√B

[①CO和O2在光照条件下不反应，且均难溶于水，不符合题意；②在O2存在的条件下，NO2可与水发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，生成物溶于水且气体分子数减少，符合题意；③N2和H2在光照条件下不反应，且均难溶于水，不符合题意；④NO2与水反应，使气体的物质的量减小，符合题意。]题号1352468791011121314155．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是(

)①NO2→NO

②NO2→HNO3

③N2→NO2

④N2→NO

⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④题号135246879101112131415√C

[题中涉及的转化有：

④N2→NO需要加入氧化剂O2且能通过一步反应完成。二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，二氧化氮既做氧化剂又做还原剂，N2不能通过一步反应生成NO2，⑤N2→NH3需要加入还原剂。]题号1352468791011121314156．将充满NO2和O2的量筒倒立于盛有水的水槽中，经过一段时间后，水上升到量筒容积的一半处停止，则剩余气体的成分是(

)A．NO2 B．NOC．O2 D．NO或O2题号135246879101112131415√

题号1352468791011121314157．把少量NO2气体通入足量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量Na2O2颗粒的干燥管，最后收集到的气体是(

)A．O2 B．NO2C．NO2和O2 D．NO2和NO题号135246879101112131415√C

[少量NO2气体通入足量小苏打溶液中，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑，逸出的气体是NO、CO2，NO和CO2的物质的量之比为1∶2，同时还有少量水蒸气逸出；再使逸出的气体通过装有足量Na2O2颗粒的干燥管，发生反应Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，生成的O2再与NO反应生成NO2，且O2有剩余。]题号1352468791011121314158．某氮的氧化物是大气污染物之一，在一定温度和有催化剂存在条件下，该氧化物与氨气(NH3)反应只生成氮气和水，若生成的氮气和水的物质的量之比为5∶6，该氧化物的化学式为(

)A．NO B．N2O3C．NO2 D．N2O5题号135246879101112131415√

题号1352468791011121314159．氮元素是地球上含量丰富的一种元素，氮单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：(1)二氧化氮溶于水时与水反应生成硝酸和一氧化氮，请写出该反应的化学方程式：

________________________________。题号1352468791011121314153NO2＋H2O===2HNO3＋NO(2)下列有关氮元素的说法正确的是_________(填字母)。A．氮气因为其化学性质不活泼，可以作保护气，比如充填食品包装，充填电灯泡，保存贵重书画等B．医学上常用液氮作冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性

C．氮、磷、钾是植物生长必需的营养元素D．用NO2与水反应制取硝酸时，水做还原剂题号135246879101112131415AC(3)豆科植物种植时不需施加氮肥的原因是_____________________________________________________________________。(4)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气与二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：________________________________。题号135246879101112131415豆科植物的根瘤菌能够把空气中的氮气转化为含氮化合物，供自身生长使用

8NH3＋6NO2

题号135246879101112131415√D

[根据题给化学方程式分析。肼中N的化合价为－2价，反应后化合价升高，表现还原性，A项正确；N2O4中氮元素反应后化合价降低，N2O4是氧化剂，发生还原反应，B项正确；8.4gN2的物质的量是0.3mol，则每生成8.4gN2时转移0.8mol电子，C项正确；氧化产物与还原产物的物质的量之比是2∶1，质量之比也是2∶1，D项错误。]题号13524687910111213141511．将装有50mLNO2和NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是(

)A．5∶3 B．3∶5C．3∶2 D．2∶3题号135246879101112131415√

题号13524687910111213141512．已知HNO2在低温下较稳定，酸性比醋酸略强，既有氧化性又有还原性，其氧化产物、还原产物与溶液pH的关系如下表。下列有关说法错误的是(

)题号135246879101112131415pH范围＞7＜7产物NO、N2O、N2中的一种

题号135246879101112131415√√

题号13524687910111213141513．在容积为672mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是(

)A．总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3B．总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3C．生成硝酸的物质的量浓度约为0.030mol·L-1D．生成硝酸的物质的量浓度约为0.045mol·L-1题号135246879101112131415√√

题号135246879101112131415

题号13524687910111213141514．氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。(1)NOx能形成酸雨，写