3.3.1 自然界中的氮循環(huán)　氮?dú)馀c氮氧化物2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修1

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第3章物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化第3節(jié)氮的循環(huán)第1課時(shí)自然界中的氮循環(huán)氮?dú)馀c氮氧化物學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解自然界中的氮循環(huán)。2．了解氮的固定及其種類。3．了解氮及其氧化物的主要性質(zhì)。4．認(rèn)識(shí)氮及其氧化物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。知識(shí)梳理一、自然界中的氮循環(huán)1．氮的存在氮是一種地球上含量豐富的元素，除了以游離態(tài)的形式存在于中外，還以化合態(tài)的形式存在于中。2．氮的循環(huán)3.氮及其化合物價(jià)態(tài)和類別的關(guān)系[即時(shí)訓(xùn)練]1．氮循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，如下圖所示，下列說(shuō)法中不正確的是()A．人類活動(dòng)對(duì)氮的循環(huán)起到了主導(dǎo)作用B．硝化和反硝化過(guò)程都屬于氧化還原反應(yīng)C．有機(jī)氮與無(wú)機(jī)氮可相互轉(zhuǎn)化D．反硝化過(guò)程有助于穩(wěn)定N2在大氣中的含量2．下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如下圖)的說(shuō)法正確的是()A．氮在自然界中存在形式只有游離態(tài)B．固氮過(guò)程中氮元素均被還原C．只有氮、氧兩種元素參加了氮循環(huán)D．植物吸收的無(wú)機(jī)氮主要是NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)二、氮的固定及氮?dú)獾男再|(zhì)1．氮的固定2．氮?dú)獾男再|(zhì)(1)物理性質(zhì)顏色密度氣味溶解性比空氣(2)化學(xué)性質(zhì)①N2與O2反應(yīng)：，其中氮?dú)獗憩F(xiàn)性。②N2與H2反應(yīng)：，其中氮?dú)獗憩F(xiàn)性。該反應(yīng)是工業(yè)上合成氨的主要反應(yīng)。點(diǎn)撥N2與H2的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，二者不可能完全反應(yīng)。[即時(shí)訓(xùn)練]角度一固氮過(guò)程的判斷1．下列各項(xiàng)屬于自然固氮的是()A．植物從土壤中吸收含氮肥料B．由合成氨制取氮肥C．豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)變成硝酸鹽等含氮的化合物D．仿生固氮角度二氮?dú)獾男再|(zhì)2．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)比較穩(wěn)定B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．1molN2與3molH2完全反應(yīng)生成2molNH3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中作氧化劑三、氮的兩種重要氧化物1．不同價(jià)態(tài)氮的氧化物氧化物N2O3對(duì)應(yīng)氮的化合價(jià)＋1＋2＋4＋4＋52．NO和NO2(1)物理性質(zhì)：氧化物顏色狀態(tài)氣味水溶性NO色氣態(tài)無(wú)味難溶NO2色氣態(tài)刺激性氣味易溶(2)相互轉(zhuǎn)化：①NO→NO2∶，②NO2→NO∶，工業(yè)上利用該反應(yīng)制備硝酸。(3)應(yīng)用與危害氧化物危害應(yīng)用NO有毒，與血紅蛋白結(jié)合能力強(qiáng)，容易造成人體缺氧可作為傳遞神經(jīng)的“信使分子”，具有擴(kuò)展血管、提高免疫力、增強(qiáng)記憶力等作用NO2有毒，能使織物褪色，破壞多種織物和尼龍制品，對(duì)金屬和非金屬材料有腐蝕作用，另外還能夠形成酸雨雷雨天氣NO2與雨水形成的硝酸降落到地面，與土壤中礦物作用形成硝酸鹽，促進(jìn)植物生長(zhǎng)想一想：1．分別用什么方法收集NO和NO2氣體？2．俗話說(shuō)：“雷雨發(fā)莊稼”，試說(shuō)出其中的原理，寫出反應(yīng)方程式。[即時(shí)訓(xùn)練]1．NO是_________色_________溶于水的有毒氣體。易與血液中___________結(jié)合，使人中毒，同時(shí)微量的NO會(huì)促進(jìn)_________擴(kuò)張，防止血管栓塞。NO的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是極易與氧氣反應(yīng)：___________________________；二是與氨氣或NO2發(fā)生歸中反應(yīng)。NO與NH3發(fā)生反應(yīng)生成N2，其化學(xué)方程式為____________________________________________________________。2．NO2是_______色，有_________氣味的有毒氣體，_________溶于水。NO2的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)在三方面：一是自身歧化反應(yīng)，如NO2與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________，NO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________；二是NO2與NH3、NO之間的歸中反應(yīng)，如NO2和NH3在一定條件下可反應(yīng)生成N2的化學(xué)方程式為_________________________；NO2和NO可被NaOH溶液吸收；三是NO2具有強(qiáng)氧化性，如NO2與SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________，還能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)。[方法技能]常見氮氧化物的吸收和轉(zhuǎn)化堿液吸收法NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O氨氣轉(zhuǎn)化法8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(一定條件))7N2＋12H2O4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定條件))5N2＋6H2O催化轉(zhuǎn)化法2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2學(xué)習(xí)小結(jié)1．參與氮循環(huán)的七種含氮物質(zhì)：NH3、N2、NO、NO2、HNO3、銨鹽和硝酸鹽等。2．氮的兩類固定——自然固氮(雷電固氮、生物固氮)和人工固氮(合成氨、仿生固氮)。3．氮?dú)馔ǔＧ闆r下性質(zhì)穩(wěn)定，但在一定條件下也可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，既可作氧化劑又可作還原劑。4.一氧化氮和二氧化氮的轉(zhuǎn)化關(guān)系NOeq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2O))NO2。當(dāng)堂檢測(cè)1．下列反應(yīng)屬于氮的固定的是()A．氮?dú)獾囊夯?B．工業(yè)由氨制備氮肥C．Mg在N2中燃燒生成Mg3N2 D．植物從土壤中吸收氮元素2．下列反應(yīng)必須加入氧化劑且一步反應(yīng)就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④3．下列關(guān)于NO的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．NO是無(wú)色氣體B．NO是汽車尾氣的有害成分之一C．可以用向上排空氣法收集NOD．NO在一定條件下也可做氧化劑4．下列說(shuō)法中，正確的是()A．NO2能與水反應(yīng)生成硝酸，故NO2為酸性氧化物B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過(guò)水，將NO2溶解C．NO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得無(wú)色溶液的是NO2，得橙色溶液的為溴蒸氣D．在NO2與水的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶25．用大試管收集一試管NO2氣體，倒扣在盛水的水槽里，試管內(nèi)產(chǎn)生的現(xiàn)象為________________________________________________________；再往試管里通入適量氧氣，試管內(nèi)又產(chǎn)生的現(xiàn)象為_____________________________________________。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

參考答案知識(shí)梳理一、1.大氣動(dòng)植物體、土壤和水體[即時(shí)訓(xùn)練]1.【答案】A【解析】A．對(duì)氮的循環(huán)起到主導(dǎo)作用的是自然因素，人類活動(dòng)只是在一定程度上影響氮的循環(huán)，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知，硝化和反硝化過(guò)程都涉及到了化合價(jià)的變化，故都屬于氧化還原反應(yīng)，故B正確；C．氨化過(guò)程是動(dòng)植物蛋白轉(zhuǎn)化為氨氣或銨根離子，即有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮的過(guò)程，故C正確；D．固氮過(guò)程消耗了大氣中的氮?dú)?，反硝化過(guò)程中生成了氮?dú)?，故反硝化過(guò)程有助于穩(wěn)定N2在大氣中的含量，故D正確。2.【答案】D【解析】A．氮在自然界中有游離態(tài)，如氮?dú)?，有化合態(tài)如銨鹽、硝酸鹽等，故A錯(cuò)誤；B．固氮過(guò)程中生成的含氮化合物已有硝酸鹽，也有氨和銨鹽，化合價(jià)有的升高也有的降低，所以氮元素有的被氧化，有的被還原，故B錯(cuò)誤；C．如雷電作用下氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，所以氮的循環(huán)過(guò)程中氮、氫、氧等都參與循環(huán)，故C錯(cuò)誤；D．植物從土壤和水體中吸收的無(wú)機(jī)氮主要是NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)兩種形式，故D正確。二、1.2．(1)無(wú)略小無(wú)難溶于水(2)①N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電),\s\do5())2NO還原②N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3氧化[即時(shí)訓(xùn)練]1.【答案】C【解析】A、B兩項(xiàng)是化合態(tài)氮之間的轉(zhuǎn)化，不屬于氮的固定。D屬于人工固氮。C屬于自然固氮。2.【答案】A【解析】N2不能在O2中燃燒，與O2在放電時(shí)反應(yīng)生成NO，B錯(cuò)誤；N2與H2的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1molN2與3molH2不可能完全反應(yīng)生成2molNH3，C錯(cuò)誤；氮?dú)庵械氐幕蟽r(jià)為零價(jià)，在化學(xué)反應(yīng)中既可升高也可降低，既可作氧化劑也可作還原劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、1.N2ONO+3NO2N2O4N2O52.(1)無(wú)紅棕(2)①2NO＋O2=2NO2②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO想一想：1.【提示】NO容易和空氣中的O2反應(yīng)，只能用排水法收集，NO2與H2O反應(yīng)，只能用向上排空氣法收集。2.【提示】NO容易和空氣中的O2反應(yīng)，只能用排水法收集，NO2與H2O反應(yīng)，只能用向上排空氣法收集。[即時(shí)訓(xùn)練]1.【答案】無(wú)難血紅蛋白血管2NO＋O2=2NO24NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定條件),\s\do5())5N2＋6H2O2.【答案】紅棕刺激性易3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(一定條件),\s\do5())7N2＋12H2ONO2＋SO2=SO3＋NO當(dāng)堂檢測(cè)1.【答案】C2.【答案】C【解析】①不能一步完成，②③與H2O反應(yīng)即可，但H2O不是氧化劑，⑤加入的H2是還原劑。3.【答案】C【解析】NO易與空氣中的氧氣反應(yīng)，不能用向上排空氣法收集，NO中N元素處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性。4.【答案】D【解析】A項(xiàng)前后無(wú)因果關(guān)系，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；除去O2中混有的NO2，將混合氣體通過(guò)水，NO2溶解的同時(shí)又生成新的雜質(zhì)NO且NO又能與O2反應(yīng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；N