魯科版必修第一冊第3章第3節(jié)第1課時自然界中氮的循環(huán)課件（42張）

第3節(jié)氮的循環(huán)第1課時自然界中氮的循環(huán)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過了解自然界中氮循環(huán)的基本過程,認(rèn)識氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì),并了解含氮物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及對生態(tài)環(huán)境的影響。2.通過對氮氣性質(zhì)的學(xué)習(xí),了解氮的固定的含義與種類。3.通過認(rèn)識雷雨時氮元素的轉(zhuǎn)化途徑,掌握NO、NO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。任務(wù)分項突破課堂小結(jié)提升學(xué)科素養(yǎng)測評任務(wù)分項突破學(xué)習(xí)任務(wù)1自然界中氮的循環(huán)與氮的固定自主梳理1.自然界中的氮循環(huán)(1)氮元素在自然界中的存在形式:

態(tài)和

態(tài)。(2)自然界中氮的循環(huán)。游離化合②化石燃料的燃燒、農(nóng)作物的秸稈燃燒產(chǎn)生的

參與氮的循環(huán)。2.氮氣的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)。顏色狀態(tài)氣味密度溶解性

色氣態(tài)

味與空氣接近

溶于水氨氮氧化物無難無(2)化學(xué)性質(zhì)。通常狀況下,氮氣的化學(xué)性質(zhì)

,很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。①放電條件下與O2反應(yīng):

。②高溫、高壓、催化劑條件下與H2反應(yīng):

。3.氮的固定(1)定義:使空氣中

的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。不活潑游離態(tài)互動探究探究氮氣的性質(zhì)與氮的固定由于氮氣分子內(nèi)兩個氮原子以非常強的作用結(jié)合在一起,我們很難破壞這種作用而讓氮原子與其他元素原子結(jié)合,所以氮氣化學(xué)性質(zhì)不活潑。但如果能提供足夠的能量,氮氣也可以發(fā)生反應(yīng),比如放電條件下與氧氣化合,高溫、高壓、催化劑條件下與氫氣的化合等。問題1:氮氣為什么可以用作保護氣?提示:因為氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑,在通常情況下,氮氣很難與其他物質(zhì)反應(yīng),也不會和食物反應(yīng)而使之變質(zhì)。氮氣本身無毒無害,不會直接對人體產(chǎn)生傷害。問題2:氮氣作為一種非金屬單質(zhì),在化學(xué)反應(yīng)中氮氣只能做氧化劑嗎?提示:不是。氮氣中氮元素為0價,處于中間價態(tài),既有氧化性,又有還原性,因此在化學(xué)反應(yīng)中既可以做氧化劑也可以做還原劑,如與H2、Mg反應(yīng)時N2做氧化劑,與O2反應(yīng)時N2做還原劑。問題3:有經(jīng)驗的農(nóng)民都知道種大豆、花生不用上氮肥,你認(rèn)為有道理嗎?提示:有道理。因為豆科植物的根瘤菌能把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物給植物提供氮肥。問題4:將1molN2、3molH2充入密閉容器中,在一定條件下反應(yīng),能否得到2molNH3?原因是什么?提示:不能。因為合成氨的反應(yīng)是可逆反應(yīng),不能完全進行到底。歸納拓展氮氣的性質(zhì)及工業(yè)制法(1)氮元素有多種變價,N2中氮元素為0價,處于中間價態(tài),故N2既有氧化性,又有還原性。題點一氮的固定1.(2021·遼寧大連期中)將大氣中游離態(tài)的氮(N2)轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫作氮的固定。下列反應(yīng)屬于氮的固定的是(

)題組例練A解析:A.氮單質(zhì)轉(zhuǎn)化成氮的化合物,屬于氮的固定,符合題意;B、C、D都是氮的化合物之間的轉(zhuǎn)化,不符合題意。2.(2022·河北石家莊期末)將氮從游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程稱為固氮。下列屬于自然固氮的是(

)A.汽車尾氣排放過程中會有部分N2轉(zhuǎn)化為氮氧化物B.在高溫、高壓、催化劑的條件下用N2和H2合成NH3C.蛋白質(zhì)在空氣中微生物作用下轉(zhuǎn)化為無機物D.雷雨天里空氣中的N2轉(zhuǎn)化為氮氧化物解析:汽車尾氣排放過程中N2轉(zhuǎn)化為氮氧化物不屬于自然固氮,故A錯誤;在高溫、高壓、催化劑的條件下用N2和H2合成NH3的過程屬于人工固氮,故B錯誤;蛋白質(zhì)在空氣中微生物作用下轉(zhuǎn)化為無機物不屬于固氮過程,故C錯誤;雷雨天里空氣中的N2轉(zhuǎn)化為氮氧化物屬于自然固氮,故D正確。D題點二氮的循環(huán)與氮氣性質(zhì)3.(2022·北京延慶期中)自然界的氮循環(huán)如圖所示。下列說法不正確的是(

)A.工業(yè)合成氨屬于人工固氮B.雷電作用下N2與O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C.在氮循環(huán)過程中不涉及氧化還原反應(yīng)D.含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉(zhuǎn)化C解析:工業(yè)合成氨是在高溫、高壓、催化劑作用下,將N2與H2化合生成NH3,屬于人工固氮,A正確;在雷電作用下,空氣中的N2與O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成NO氣體,B正確;在氮循環(huán)過程中,將N2轉(zhuǎn)化為NO、NO2、HNO3,以及根瘤菌固氮,都屬于氧化還原反應(yīng),C不正確;在根瘤菌作用下,植物可將N2轉(zhuǎn)化為含氮化合物,并進一步轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì),實現(xiàn)含氮無機物向含氮有機化合物的轉(zhuǎn)化,動、植物遺體在土壤中微生物的作用下轉(zhuǎn)化為氨,實現(xiàn)了含氮有機化合物向含氮無機物的轉(zhuǎn)化,D正確。4.(2021·北京第五中學(xué)期中)下列關(guān)于氮氣的性質(zhì),敘述錯誤的是(

)A.氮氣在通常條件下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定B.氮氣在高溫、放電等條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C.氮氣在化學(xué)反應(yīng)中只能做氧化劑D.氮氣在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程中分子遭到破壞C解析:氮氣分子結(jié)構(gòu)牢固,難斷裂,在通常條件下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,故A正確;氮氣在高溫、放電等條件下可與氧氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng),故B正確;氮氣與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮,在化學(xué)反應(yīng)中做還原劑,故C錯誤;氮氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是氮原子的重新組合,必須先破壞氮氣分子,故D正確。學(xué)習(xí)任務(wù)2氮的氧化物自主梳理1.氮的氧化物氮的化合價+1+2+3+4+5對應(yīng)氧化物N2O

.N2O3

、N2O4N2O5NONO22.NO和NO2(1)物理性質(zhì)。物質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性水溶性NO

.氣態(tài)

.有毒

溶于水NO2

.氣態(tài)

.有毒

溶于水無色無味難紅棕色刺激性易(2)化學(xué)性質(zhì)。①實驗探究。實驗裝置實驗操作現(xiàn)象向充滿NO氣體的試管中注入O2氣體顏色

.

.向充滿NO2氣體的試管中注入水氣體逐漸減少,顏色

.

,得到

色溶液由無色逐漸變?yōu)榧t棕色由紅棕色變?yōu)闊o色無②結(jié)論:在一定條件下,NO與NO2可以相互轉(zhuǎn)化。NO→NO2:

;NO2→NO:

。(3)NO對生物體的影響。①結(jié)合血紅蛋白的能力比CO還強,更容易造成人體缺氧。②一種傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”,在擴張血管、提高免疫力、增強記憶力等方面有著重要的作用。(4)NO2對生活用品的影響。①能使多種織物褪色,損壞多種織物和尼龍制品。②對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用?；犹骄刻骄?

NO、NO2的性質(zhì)在工業(yè)合成氨發(fā)明以前,農(nóng)業(yè)糧食如何實現(xiàn)高產(chǎn)、增產(chǎn)一直很難有大的突破。根本的問題在于沒有高效的固氮方法,但有經(jīng)驗的農(nóng)民都熟知一句諺語“雷雨發(fā)莊稼,一場雷雨一場肥”。本來這只是一個多年相傳下來的經(jīng)驗,但已被現(xiàn)代化學(xué)證實了其說法的科學(xué)性。問題1:為什么雷雨能發(fā)莊稼?試用學(xué)過的化學(xué)知識進行解釋。問題2:對“雷雨發(fā)莊稼”過程中涉及到的含氮物質(zhì)的性質(zhì)你有何結(jié)論?提示:因為需要放電時才能發(fā)生氮氣與氧氣的反應(yīng),體現(xiàn)了氮氣化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性;NO極易被氧化;NO2易與水反應(yīng)。問題3:雷雨發(fā)莊稼的原理屬于哪種固氮方式?提示:屬于自然固氮中的高能固氮。探究2

NO、NO2溶于水的計算在學(xué)習(xí)了氮氧化物以后,為了能更清晰地觀察NO和NO2的相互轉(zhuǎn)化,某化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計如下實驗裝置。按圖組裝好實驗裝置,并檢查裝置氣密性,實驗前用排水法收集半瓶NO氣體。問題4:打開止水夾,推動針筒活塞,使O2進入燒瓶。觀察并解釋看到的現(xiàn)象。問題5:然后輕輕搖動燒瓶,燒瓶中觀察到什么現(xiàn)象?解釋出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因。問題6:若最后燒瓶中充滿了水,則原燒瓶中NO與通入氧氣的體積之比為多少(同溫同壓下)?用化學(xué)方程式說明。歸納拓展氮氧化物溶于水的計算(2)氮的氧化物與氧氣混合后溶于水的情況分析。①NO2和O2的混合氣體溶于水(足量)時,情況分析見下表:②NO和O2同時通入水(足量)中時,情況分析見下表:氣體比例剩余氣體情況V(NO)∶V(O2)=4∶3時恰好反應(yīng),無氣體剩余V(NO)∶V(O2)<4∶3時剩余氧氣V(NO)∶V(O2)>4∶3時剩余NO題組例練題點一氮氧化物的性質(zhì)1.(2021·河北滄州聯(lián)考)一氧化氮廣泛分布于生物體內(nèi)各組織中,特別是神經(jīng)組織中,它是一種新型生物信使分子。下列關(guān)于NO的敘述中正確的是(

)A.NO是酸性氧化物,它與水反應(yīng)生成亞硝酸(HNO2)B.NO是一種無色氣體,是造成光化學(xué)煙霧的因素之一C.因為NO在人體內(nèi)起著多方面的重要生理作用,所以NO對人體無害D.常溫常壓下,NO不能與空氣中的氧氣直接化合B解析:NO不與水、堿溶液反應(yīng),不屬于酸性氧化物,故A錯誤;NO為無色、無味、有毒的氣體,且NO是造成光化學(xué)煙霧的因素之一,故B正確;雖然NO在人體內(nèi)起著多方面的重要生理作用,但NO是有毒氣體,NO會與血紅蛋白結(jié)合,導(dǎo)致血紅蛋白失去運輸氧氣的能力,對人體有害,故C錯誤;常溫常壓下,NO能夠與空氣中的氧氣直接化合生成二氧化氮氣體,故D錯誤。2.(2022·北京昌平區(qū)期末)下列關(guān)于NO2性質(zhì)的描述中,不正確的是(

)A.紅棕色氣體 B.能與水反應(yīng)C.有刺激性氣味 D.只具有氧化性D解析:二氧化氮為紅棕色氣體,故A正確;NO2與水發(fā)生反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮,故B正確;NO2易溶于水、有刺激性氣味,故C正確;NO2中氮元素化合價為+4價,屬于氮元素的中間價態(tài),既具有氧化性,也具有還原性,故D錯誤。題點二氮氧化物溶于水的計算3.如圖所示,當(dāng)向試管內(nèi)通入17.5mLO2時,最后試管中液面仍在原來的位置,則原試管中NO的體積為(

)A.10mL B.12mL C.14mLD.8mLAD課堂小結(jié)提升【知識整合】【易錯提醒】1.誤認(rèn)為氮氣參與化學(xué)反應(yīng)只能做氧化劑,其實氮氣與氧氣反應(yīng)時,氮氣做還原劑。2.誤認(rèn)為氮的固定是氮氣轉(zhuǎn)化為氨氣,其實氮氣轉(zhuǎn)化為氧化物也屬于氮的固定。3.誤認(rèn)為NO2是酸性氧化物。其實不然,由于NO2與水反應(yīng)還生成NO,所以NO2不是酸性氧化物。4.NO并非對人體無益。例如具有傳遞神經(jīng)信息、擴張血管、提高免疫力等作用。5.誤認(rèn)為NO2與O2的混合氣體溶于水,剩余氣體要么是O2,要么是NO2。其實剩余氣體只能是O2或NO。學(xué)科素養(yǎng)測評氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物,包括多種化合物。除一氧化二氮及二氧化氮以外,其他氮氧化物均不穩(wěn)定,遇光、熱變成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又變?yōu)槎趸?。因?環(huán)境中接觸的主要為一氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮為主。氮氧化物對環(huán)境的損害作用極大,它既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一,也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗O3的一個重要因子。因此加大對氮氧化物的治理是環(huán)境保護的重要舉措。(1)在一定條件下氨氣可用來將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。寫出氨氣和二氧化氮在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式:

,該反應(yīng)中氧化劑是

,還原劑是

。

氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物,包括多種化合物。除一氧化二氮及二氧化氮以外,其他氮氧化物均不穩(wěn)定,遇光、熱變成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又變?yōu)槎趸?。因?環(huán)境中接觸的主要為一氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮為主。氮氧化物對環(huán)境的損害作用極大,它既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一,也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗O3的一個重要因子。因此加大對氮氧化物的治理是環(huán)境保護的重要舉措。(2)汽車尾氣中含有CO和NO,消除這兩種物質(zhì)對大氣污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器,使它們發(fā)生反應(yīng)生成對大氣無污染的氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

氮氧