氮的固定課件高一下學(xué)期化學(xué)

2019蘇教版專題七

氮與社會可持續(xù)發(fā)展7.1氮的固定學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能依據(jù)氮分子的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測其化學(xué)性質(zhì)。2.認(rèn)識人工固氮的化學(xué)原理和社會價值。3.體會化學(xué)科學(xué)在解決人類社會面臨的糧食危機(jī)中所發(fā)揮的重要作用。(78%)氮氣氧氣(21%)空氣的成分(按體積)

空氣的組成穩(wěn)定，其總體積中約78%是氮氣，約21%是氧氣。氮氣可能具有怎樣的性質(zhì)？一、氮分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、氮分子的結(jié)構(gòu)1、分子式：_________2、電子式：_________結(jié)構(gòu)式：_________N2破壞氮氣分子中氮原子之間的共價鍵需要很大的能量，所以氮氣分子很穩(wěn)定。氮氣分子是由兩個氮原子通過共用三對電子結(jié)合而成的，氮氣分子中存在氮氮三鍵。N+725氮在元素周期表中的位置第二周期第ⅤA族2、物理性質(zhì)無色無味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小，收集氮氣用排水法。3、化學(xué)性質(zhì)

高溫或放電等特殊條件下，氮氣分子獲得了足夠多的能量，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成含氮化合物。(1)與氧氣反應(yīng)：N2＋O2====2NO。放電(2)與氫氣反應(yīng)：N2＋3H22NH3(工業(yè)合成氨)。(3)與活潑金屬反應(yīng)：4、氮氣的應(yīng)用在常壓下，液氮的溫度為-196℃

充入氮氣可以排除氧氣，防止鎢絲被氧化，延長燈泡的使用壽命。理解應(yīng)用下列關(guān)于氮氣的用途，敘述錯誤的是（）A.在燈泡中充入氮氣以延長使用壽命B.焊接金屬時常用氮氣作保護(hù)氣C.用氮氣作火箭的燃料D.用氮氣生產(chǎn)氨氣制造氮肥焊接金屬作保護(hù)氣C氮——植物生長的守護(hù)神植物缺氮癥狀：

葉片黃化，植株瘦弱

充足的氮能使植物枝葉茂盛，葉片增大，光合作用增強(qiáng)，促進(jìn)氨基酸和蛋白質(zhì)的形成，從而使農(nóng)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量得以提高。

氮是糧食作物生長必需的元素，怎樣將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為植物可吸收的含氮物質(zhì)？氮的固定：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物自然固氮人工固氮生物固氮高能固氮二、自然固氮的兩種方式1、生物固氮

自然界中的一些微生物種群（如豆科植物的根瘤菌）將空氣中的氮氣通過生物化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為含氮化合物，約占自然固氮的90%；思考：種植豆科植物是否需要大量的使用氮肥？

豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空氣中的游離氮轉(zhuǎn)化為化合物形態(tài)的氨（或銨態(tài)氮肥）作為自身的養(yǎng)分。拓展視野

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)根瘤菌中存在固氮酶。固氮酶的分子很大，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，它是由二氮酶和二氮還原酶兩種蛋白質(zhì)組成的。這兩種蛋白質(zhì)對氧非常敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致固氮酶的失活。固氮酶如此怕氧氣，所以整個研究過程必須在嚴(yán)格無氧氣的條件下進(jìn)行，這無疑給研究增加了難度。所以，時至今日，化學(xué)模擬生物固氮仍在探索之中。理解應(yīng)用

生物固氮是指（）

A.生物從土壤中吸收含氮養(yǎng)料

B.將含氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锏鞍踪|(zhì)

C.土壤中的硝酸鹽被細(xì)菌分解轉(zhuǎn)化為氮氣

D.豆科植物根瘤菌將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)楹衔顳

自然界中并不是所有種類的植物都可以像豆科植物那樣能利用根瘤自行固氮。在人類合成氮肥之前，大部分植物對化合態(tài)氮元素的需求，除動物糞便等有機(jī)肥在微生物作用下進(jìn)入土壤中的成分外，主要依賴于閃電條件下大氣中氮元素的轉(zhuǎn)化。

在放電條件下，空氣中的氮氣與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成一氧化氮。一氧化氮在空氣中很不穩(wěn)定，易被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮。請你根據(jù)以上描述寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。通過閃電、火山爆發(fā)等途徑產(chǎn)生含氮化合物，約占自然固氮的10%。2、高能固氮

雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長所需的養(yǎng)料。(1)N2＋O2====2NO放電(2)2NO＋O2=2NO2(3)2NO2+H2O=2HNO3+

NO+2+4+5NO2既作氧化劑又作還原劑。“雷雨發(fā)莊稼”物理性質(zhì)物質(zhì)顏色、狀態(tài)氣味毒性水溶性NO無色氣體無味有毒____溶于水NO2_____色氣體___________________溶于水紅棕有刺激性氣味有毒不易

化學(xué)性質(zhì)(1)在常溫下，NO很容易與O2反應(yīng)，化學(xué)方程式為_____________________。(2)NO2溶于水時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。2NO＋O2=2NO2

3NO2＋H2O=2HNO3＋NO

一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)對比只能用排水法收集只能用向上排空氣法收集×

理解應(yīng)用1、(雙選)病毒學(xué)研究證實，一氧化氮對SARS(重癥急性呼吸綜合征)病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是(

)A．一氧化氮是一種無色氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集AC

大氣中NO和NO2達(dá)到一定濃度時都會對人體造成傷害，能引發(fā)上呼吸道及肺部疾病。人體中極少量的NO有助于促進(jìn)血管擴(kuò)張，防止血管栓塞。一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用和醫(yī)學(xué)前景，受到人們的普遍重視。理解應(yīng)用2、對3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反應(yīng)的下列說法正確的是（

）A.氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶2B.氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C.NO2是氧化劑，H2O是還原劑D.在反應(yīng)中若有6molNO2參與反應(yīng)時，有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移A二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來制造硝酸。三、人工固氮——合成氨

僅靠自然界的生物固氮和高能固氮，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氮元素的需求，世界各國越來越迫切需要發(fā)展氮肥工業(yè)。人工固氮技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大的成就之一，化學(xué)家通過化學(xué)反應(yīng)制得了植物可吸收的含氮化合物，為人類解決糧食短缺問題作出了巨大貢獻(xiàn)。1molN2與3molH2完全反應(yīng)能否生成2molNH3？放出92.4kJ的熱量？N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1德國科學(xué)家哈伯和博施哈伯（1868—1934）理解應(yīng)用下列反應(yīng)中，不屬于氮的固定的是（）A.N2和H2在一定條件下合成NH3B.豆科植物把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮C.雷電時，空氣中的N2與O2反應(yīng)生成NOD.由NH3制碳酸氫銨D將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物氮元素在自然界中的循環(huán)大氣中的氮自然固氮雷電作用豆科植物的根瘤菌固氮（大氣：N2及少量的NH3、NO、NO2）產(chǎn)生NO氮元素在自然界中的循環(huán)人工固氮大氣中的氮自然固氮雷電作用豆科植物的根瘤菌固氮化肥生產(chǎn)產(chǎn)生NO（大氣：N2及少量的NH3、NO、NO2）氮元素在自然界中的循環(huán)人工固氮大氣中的氮硝酸鹽自然固氮雷電作用豆科植物的根瘤菌固氮化肥生產(chǎn)產(chǎn)生NO（大氣：N2及少量的NH3、NO、NO2）氮元素在自然界中的循環(huán)人工固氮大氣中的氮氨或銨鹽亞硝酸鹽硝酸鹽自然固氮雷電作用豆科植物的根瘤菌固氮化肥生產(chǎn)產(chǎn)生NO（大氣