高中化學(xué)蘇教版必修專題7氨與社會可持續(xù)發(fā)展氮的固定【省一等獎(jiǎng)】

專題七氮與社會可持續(xù)發(fā)展—氮的固定第1課時(shí)氮的固定火箭發(fā)射的燃料2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)

△H=-1096.7kJ/mol莊稼施用的化肥豐收的田野與快樂的農(nóng)民(一)氮的存在1.以游離態(tài)存在于空氣中—氮?dú)?約占空氣體積的78%)

2.以化合態(tài)存在于多種無機(jī)物和有機(jī)物—硝酸鹽、蛋白質(zhì)等一、氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)(二)氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.電子式：2.結(jié)構(gòu)式：3.化學(xué)性質(zhì)：通常情況下很不活潑。

4.物理性質(zhì)：無色無味的氣體,難溶于水,

熔沸點(diǎn)低,密度比空氣略小。(與空氣密度相近,只能用排水法收集N2)N≡NN2＋3H2高溫、高壓催化劑2NH3（2）與活潑金屬反應(yīng)工業(yè)合成氨（合成氨反應(yīng)）N2+3Mg

Mg3N2點(diǎn)燃（1）與氫氣反應(yīng)（3）與氧氣反應(yīng)5.氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)6、氮?dú)獾挠猛荆?1)是合成氨、制硝酸的重要原料放電N2+O22NO(3)醫(yī)學(xué)上，用液氮作冷凍劑(2)保護(hù)氣：焊接金屬；燈泡的填充氣體；保存糧食、罐頭、水果猜猜看：

美麗的閃電除了給我們帶來的視覺和聽覺上的沖擊，還帶來了什么？(一)定義將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物叫作氮的固定。二、氮的固定(二)分類自然固氮：生物固氮—豆科植物的根瘤菌

90%

高能固氮—閃電、火山爆發(fā)

10%人工固氮：合成氨

仿生固氮(某些金屬有機(jī)化合物可起到根瘤菌

的作用)根瘤菌

與大豆、蠶豆等豆科植物共生的根瘤菌中存在固氮酶，能在常溫常壓下把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)榘薄?三)生物固氮

雷雨是如何將空氣中氮?dú)馍煞柿系模某煞质鞘裁?/p>

？思考：雷雨發(fā)莊稼，閃電有助于生成氮氧化物。雷雨天氮的固定：放電N2NONO2HNO3硝酸鹽O2水土壤礦物O2涉及的主要反應(yīng)：2NO+O2

==2NO23NO2

+H2O==2HNO3

+NON2

+O2

==2NO放電（四）高能固氮N2

＋3H2高溫、高壓催化劑2NH3該反應(yīng)有什么特點(diǎn)？如何提高氨的產(chǎn)量？（5）人工固氮——合成氨①為植物生長提供足夠的氮肥。②緩解了地球上有限的耕地資源與龐大的糧食需求之間的矛盾。③改變了世界糧食生產(chǎn)的歷史，使人類免受饑荒之苦。20%氮?dú)狻錃猓?）人工固氮——合成氨(1)反應(yīng)原理ΔH=-92.4kJ·mol-1(2)原料:氮?dú)馀c氫氣。(4)合成氨的工藝:③反應(yīng)為可逆反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中氨氣約占

,然后分離出氨氣后,將未反應(yīng)的

送回合成塔循環(huán)使用。(5)合成氨的意義:(3)條件:高溫、高壓、催化劑。①在較高溫度下將混合氣體加壓后送入合成塔反應(yīng)。②反應(yīng)放出的大量的熱可以用來預(yù)熱原料氣,以達(dá)到反應(yīng)所需的溫度,節(jié)約能源。工業(yè)合成氨氣示意圖:(1)X為氨氣，Y為氫氣與氮?dú)饣旌衔铩?2)高溫、高壓、催化劑有利于加快反應(yīng)速率。(3)從反應(yīng)后的混合氣體中分離出氨氣，未反應(yīng)的原料氣循環(huán)使用有利于提高原料(氮?dú)?、氫?的利用率。氮肥的種類：銨態(tài)化肥都來源于NH3硝態(tài)化肥：硝酸鹽尿素（CO(NH2)2）NH4ClNH4HCO3(NH4)2SO4銨態(tài)化肥天才還是魔鬼？哈伯（F.Haber1868—1934）

他因攻克氨的合成這一世界難題，將無數(shù)人從饑餓的死亡線上拯救出來；他也因發(fā)明大量化學(xué)武器并用于戰(zhàn)爭，使無數(shù)人傷殘致死；他是諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主受人尊敬，他也是戰(zhàn)爭魔鬼遭人唾罵。氮肥的生產(chǎn)和使用三、氮的循環(huán)１、一氧化氮（NO）（1）物理性質(zhì)

常溫下為無色、無味的氣體，微溶于水。在大氣中達(dá)到一定濃度時(shí)有毒，NO使人體中毒的原理與CO相似,都是與血紅蛋白結(jié)合，使其失去輸送氧氣的功能。（2）化學(xué)性質(zhì)具有還原性易被氧化故，只能用排水法收集 （3）用途：在生物學(xué)方面有獨(dú)特作用，人體中極少量的NO會促進(jìn)血管擴(kuò)張，防止血栓塞等。

＋4＋20-2得4e－失4e－四、氮的常見氧化物及轉(zhuǎn)化2NO+O22NO22、二氧化氮（NO2）（1）物理性質(zhì)：常溫下為紅棕色、有刺激性氣味的氣體，與水反應(yīng)。在大氣中達(dá)到一定濃度時(shí)有毒。只能用向上排空氣法收集（2）化學(xué)性質(zhì) 得2e－失2e－＋4＋5＋2②NO2與NaOH溶液反應(yīng)①NO2與水反應(yīng)2NO2＋2NaOH==NaNO2＋NaNO3＋H2O用于NO2的尾氣吸收2、如何除去NO中NO2？1、如何收集NO和NO2氣體？○

NO只能用排水法，○

NO2只能用向上排氣法。○

將混合氣通過水洗。3、NO2與溴蒸汽如何鑒別？

○

水洗法

○

四氯化碳法

○

AgNO3溶液法[課堂練習(xí)]

現(xiàn)給你一集體瓶二氧化氮，將其倒置于水槽中，問集氣瓶內(nèi)會有什么變化？

紅棕色氣體消失，水位上升，最后水充滿集氣瓶的2/3，無色氣體充滿集氣瓶的1/3。思考：3NO2

+H2O==2HNO3

+NO

你認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)對工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示？充分利用原料，減少污染物的排放2NO+O2

==2NO23NO2

+H2O==2HNO3

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

或NO2

和NO的混合氣體溶于水2.NO2

和O2

的混合氣體溶于水3.NO和O2

的混合氣體溶于水4.NO2

、NO和O2

的混合氣體溶于水氮氧化物溶于水的有關(guān)計(jì)算例1：將12mLNO2與O2混合氣體被水充分吸收后，發(fā)現(xiàn)剩余2mL氣體，問原混合氣體體積各為多少？討論：（1）若剩余氣體為O2，則4NO2+O2+

2H2O===4HNO3ΔV4V1V5V

若剩余氣體為O2,則反應(yīng)的NO2與O2為10mL,V(NO2)=10mL×4/5=8mL,

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

=8:4=2:1（2）若剩余氣體是NO，則3NO2+H2O===2HNO3+NO2mL若剩余氣體為NO,則NO2過量為6mL,所以參與反應(yīng)②的NO2與O2為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：將體積為10mL的試管倒置于盛水的水槽中，先向試管中注入一定量的NO，再通入O2，兩種氣體共為10mL，水面逐漸上升，至余3mL氣體時(shí)為止。求原混合氣體中NO和O2各多少毫升？

根據(jù)剛才的分析可以知道，在不知道具體哪個(gè)多的情況下有氣體剩余，則剩余氣體可能是NO；也可能是O2解（1）若剩余氣體為NO，則O2完全反應(yīng)，設(shè)O2的體積為x4NO+3O2+2H2O=4HNO3

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

（2）若剩余氣體為O2，則NO完全反應(yīng)，設(shè)NO的體積為y4NO+3O2+2H2O=4HNO3

4

33y/4yy+3y/4=(10-3)=7mLy=4mLV(O2)=6mL總結(jié)：(1)若將充滿NO2的試管倒扣在水槽中3NO2+H2O=2HNO3+NO

繼續(xù)向試管中通入氧氣水逐漸充滿試管①×2+②得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3

結(jié)論：紅棕色消失，上升試管體積?的水2NO+O2==2NO2

①

3NO2+H2O==2HNO3+NO②

(2)若將NO2和O2同時(shí)通入水中的反應(yīng)同理①×2+②×3得：4NO+3O2+2H2O=4HNO3

(3)若是NO與O2呢？V(NO2):V(O2)=4:1，恰好完全反應(yīng)。無氣體剩余。<4:1，O2過量，剩余氣體為O2。>4:1，NO2過量,剩余氣體為NO？。V(NO):V(O2)=4:3，恰好完全反應(yīng)。無氣體剩余。<4:3，O2過量，剩余氣體為O2。>4:3，NO過量,剩余氣體為NO。4NO2+O2+2H2O=4HNO3

N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O52NO2N2O4無色紅棕色無色（NO2和N2O4均無純凈可言）思考：二氧化氮是硝酸的酸酐嗎？為什么？[知識拓展]3NO2

+H2O==2HNO3

+NON2O5

+H2O==2HNO3無色笑氣紅棕色1998年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者伊格納羅伊格納羅發(fā)現(xiàn)一氧化氮(NO)是人體內(nèi)保護(hù)機(jī)體抵抗心血管疾病與其他疾病的信號分子。.

NO

1、起固定氮作用的化學(xué)反應(yīng)是()A．N2與H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3B．硝酸工廠用NH3氧化制NOC．雷雨時(shí)空氣中的N2轉(zhuǎn)化為NO D．由NH3制碳酸氫銨和硫酸銨2、上世紀(jì)80年代后期人們逐漸認(rèn)識到，NO在人體內(nèi)起著多方面的重要生理作用。下列關(guān)于NO的說法錯(cuò)誤的是

()

A．NO是具有刺激性的紅棕色氣體

B．NO是汽車尾氣的有害成分之一

C．NO在人體的血管系統(tǒng)能促進(jìn)血管擴(kuò)展

D．NO能夠與人體血紅蛋白結(jié)合，造成人體缺氧中毒隨堂演練A

CA3、將充滿NO和NO2的混合氣體45mL的試管，倒立于水中，一段時(shí)間后，氣體的體積為35mL，原混合氣體中，NO和NO2的體積比為()A．2:1