化學(xué)肥料中的主角(一)

高一化學(xué)

5.4化學(xué)肥料中的主角(zhǔjié)㈠

氮氣和固氮李桂伯liguibo@126.com精品資料教學(xué)目標(biāo)⒈知識與技能⑴知道固氮的途徑，掌握大氣固氮和工業(yè)固氮的原理⑵理解氮分子的結(jié)構(gòu)式，理解氮氣的化學(xué)性質(zhì)，知道氮氣的用途⒉過程與方法⑴通過對固氮原理、方法的學(xué)習(xí)，提高利用已有知識（氧化還原反應(yīng)）分析解決問題的能力,認(rèn)識通過實驗探究解決問題的科學(xué)方法⒊情感態(tài)度與價值觀⑴知道自然界中的氮循環(huán)和硫循環(huán)，樹立人和自然共同生存、共同發(fā)展，和諧與共的生態(tài)文明(wénmíng)觀念⑵增強綠色化學(xué)的理念教學(xué)重點和難點⒈教學(xué)重點⑴氮氣的化學(xué)性質(zhì)，氮分子結(jié)構(gòu)對氮氣性質(zhì)的影響⒉教學(xué)難點⑴氮分子結(jié)構(gòu)對氮氣性質(zhì)的影響教學(xué)方法：講授法精品資料5.4化學(xué)肥料(huàxuéféiliào)中的主角一、氮氣(dànqì)/記在P20上⒈氮氣的物理性質(zhì)：純凈的氮氣是一種無色、無味的氣體，密度比空氣稍小，難溶于水。氮氣占空氣體積78%。工業(yè)用的氮氣，通常是采用分離液態(tài)空氣制得。利用液態(tài)空氣中液態(tài)氮的沸點比液態(tài)氧的沸點低，使氮氣分離出來。⒉氮氣的分子結(jié)構(gòu)：練習(xí)：寫出氮氣(N2)分子的電子式和結(jié)構(gòu)式。氮分子中兩個氮原子共用三對電子，形成氮氮叁鍵。由于N≡N的鍵能很大(946

kJ/mol)(H2：430

kJ/mol，O2：497.3

kJ/mol)，難以被破壞，所以氮分子很穩(wěn)定。精品資料⒊氮氣(dànqì)的化學(xué)性質(zhì)：P20/-5⑴氮氣與氫氣(qīnɡqì)反應(yīng)：由于氮分子很穩(wěn)定，在通常情況下，氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑，很難跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。工業(yè)上利用高溫、高壓及催化劑，用H2和N2合成NH3。這是工業(yè)合成氨的原理：⑵氮氣與氧氣反應(yīng)：在放電條件下，N2和O2可直接化合生成無色的一氧化氮氣體(NO)。精品資料⒊氮氣的化學(xué)性質(zhì)：

⑴氮氣與氫氣反應(yīng)；

⑵氮氣與氧氣反應(yīng)；

⑶氮氣與活潑(huópo)金屬反應(yīng)：二、重要(zhòngyào)的氮氧化物：在高溫時，氮氣能跟鈉、鎂、鈣、鋇等活潑金屬化合。如：鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂(Mg3N2)。氮氣跟氧氣在不同條件下化合，能生成不同的氧化物，其中最重要的是NO和NO2，還有一氧化二氮(N2O)、三氧二化氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)、五氧化二氮(N2O5)等等。精品資料⒈一氧化氮(NO)的性質(zhì)(xìngzhì)：/記在P20上⒉二氧化氮(NO2)的性質(zhì)(xìngzhì)：一氧化氮是一種無色、無味的有毒氣體。NO極易被氧化，在常溫時與空氣接觸，即能被氧氣氧化成NO2。

NO是人體內(nèi)最重要的信號(使)分子，在心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)乃至全身，發(fā)揮傳輸生理信號的重要作用。1992年被美國Science雜志評選為明星分子。一氧化氮是一種不成鹽氧化物，不能跟酸或堿反應(yīng)，生成鹽。二氧化氮是一種紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體。能溶于水，并與水反應(yīng)生成HNO3和NO。精品資料我們知道植物的生長，氮是不可缺少的營養(yǎng)元素，每年全世界的植物要從土壤中吸收大量的氮，雖然空氣中有78%的氮氣(dànqì)，但是絕大部分植物無法直接吸收游離態(tài)的氮元素。這就需要將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變成氮的化合物，我們將這個過程稱為“氮的固定”，簡稱固氮。討論：含氮元素的化合物通常是以NO3－或NH4＋的形式被植物吸收，將氮元素從游離態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)，以化學(xué)反應(yīng)(fǎnyìng)類型的角度來分析，這個過程應(yīng)屬于什么反應(yīng)(fǎnyìng)?氮氣表現(xiàn)出怎樣的性質(zhì)呢？三、固氮P21/4

固氮的過程是利用N2可以被氧化或被還原這兩條途徑來實現(xiàn)。自然界的固氮主要有三個途徑：生物固氮、大氣固氮和工業(yè)固氮。精品資料⒈生物固氮：P21⒉大氣(dàqì)固氮－雷電固氮：大豆、蠶豆等豆科植物依靠根部的根瘤菌中存在固氮酶，能在常溫常壓下把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變(zhuǎnbiàn)為氨。模擬生物固氮正是目前科學(xué)研究的前沿。大氣固氮原理：

全世界每年的雷電固氮量大約有4～5億噸。但遺憾的是由于時間、地域的局限，這些氮元素不可能按照植物的需要及時地被吸收。⒊工業(yè)固氮：工業(yè)產(chǎn)生的NH3大部分用于化肥的生產(chǎn)，而正是由于化肥的使用才使人類真正擺脫了靠天吃飯的束縛。精品資料小結(jié)(xiǎojié)⑴氮氣與氫氣(qīnɡqì)反應(yīng)：純凈的氮氣是一種無色、無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。氮氣占空氣體積78%。

氮分子中是氮氮叁鍵(N≡N)，鍵能很大，所以氮分子很穩(wěn)定，很難跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。⑵氮氣與氧氣反應(yīng)：⑶氮氣與活潑金屬反應(yīng)：自然固氮的三途徑：生物固氮、大氣固氮和工業(yè)固氮。作業(yè)：化學(xué)練習(xí)部分P11精品資料練習(xí)(liànxí)：⒈氮原子的結(jié)構(gòu)示意圖為＿＿＿＿，氮原子的電子式是＿＿＿，氮分子的結(jié)構(gòu)式是＿＿＿＿。氮氣在很多情況下可用作保護氣的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⒉氮的固定是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，包括＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿三種，進行氮固定的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⒊下列制氮氣的方法中，不合理的是（）A.分離液態(tài)空氣B.加熱氨分解C.將熱空氣通過(tōngguò)熱的銅網(wǎng)D.鎂在空氣中燃燒⒋含氧酸分子脫去水分子后所剩下的部分稱為該酸的酸酐。氮是可變化合價最多的元素，它的正化合價有＋1、＋2、＋3、＋4、＋5，寫出其所有的氧化物的分子式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中為硝酸酸酐的是＿＿＿，亞硝酸(HNO2)的酸酐是＿＿＿；硫酸的酸酐＿＿＿＿，磷酸的酸酐＿＿＿＿。N≡N氮氮叁鍵，氮氣很穩(wěn)定把氮氣轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮生物固氮大氣固氮工業(yè)固氮農(nóng)作物需吸收氮元素，但絕大多數(shù)只能吸收化合態(tài)的氮BDN2ONON2O3NO2N2O5N2O5N2O3SO3P2O5小結(jié)精品資料⒌實驗室常用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)與NH4Cl溶液反應(yīng)制取干燥、純凈的N2。反應(yīng)方程式為NaNO2+NH4Cl→NaCl+2H2O+N2↑，實驗室裝置(zhuāngzhì)如圖，試回答：⑴裝置A部分(bùfen)的分液漏斗與蒸餾燒瓶間連接的導(dǎo)管所起的作用是（）

A.防止NaNO2飽和溶液蒸發(fā)B.保證實驗裝置不漏氣C.使NaNO2飽和溶液容易滴下⑵從理論上講，本實驗無須裝置B也可達到實驗要求，你認(rèn)為設(shè)計者選用裝置B的目的應(yīng)該是＿＿＿＿＿＿＿＿。C除去N2中的雜質(zhì)氣體，如水蒸氣、NH3。下半題小結(jié)精品資料⑶實驗(shíyàn)前必須進行的一個操作步驟是＿＿＿＿＿＿，加熱片刻后，即應(yīng)移動酒精燈以防反應(yīng)物沖出，說明該反應(yīng)是＿＿＿＿＿＿。⑷實驗(shíyàn)過程中，必須待反應(yīng)進行一段時間后才可收集氮氣，目的是＿＿＿＿＿＿＿＿。收集氮氣最適宜(shìyí)的方法是（）

A.用排空氣法收集在集氣瓶中

B.用排水法收集在集氣瓶中

C.直接收集在球膽或空癟的塑料袋中檢查氣密性放熱反應(yīng)趕盡空氣C返回小結(jié)精品資料⒍在160mL未知濃度的稀硫酸中，加入0.400mol/LBaCl2溶液100mL，生成白色(báisè)沉淀，反應(yīng)后硫酸有剩余，尚需加入48mL2.00mol/L