《氮的循環》物質的性質與轉化PPT(第一課時自然界中的氮循環氮的固定)
第一部分內容：新課程標準是什么
1.了解氮、氮的氧化物的主要性質。
2認知氮、氮的氧化物在生產中的應用和對生態環境的影響。
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氮的循環PPT，第二部分內容：新知探究
氮、氮的氧化物
[自學新教材]
閱讀教材，回答下列問題：
1．在春夏之際，常有雷雨現象，民間有諺語：“雷雨發莊稼”，即在雷雨過后，植物會生長得更旺盛。
(1)“雷雨發莊稼”蘊含了什么樣的化學原理？
(2)上述過程中包含了哪些化學反應？
提示：(1) 空氣中的N2和O2在放電的條件下生成NO，NO被O2氧化成NO2，NO2在雨水中與水反應生成硝酸，硝酸被雨水淋灑到土壤中，并與土壤中的礦物質作用生成能被植物吸收的硝酸鹽，使土壤從空氣中得到氮元素，促進了植物的生長。
(2)N2＋O2=====放電2NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O=== 2HNO3＋NO、硝酸＋礦物質===硝酸鹽。
2．如圖所示，中間玻璃管中盛有NO。
(1)用一側針管注入氧氣，觀察到的現象是____________，用化學方程式表示其反應原理：_____________________。
(2)再用另一側針管注入水，觀察到的現象是__________，用化學方程式表示其反應原理：__________________。
提示：(1)試管中氣體變為紅棕色 2NO＋O2===2NO2
(2)試管中氣體由紅棕色變為無色
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
3．大多數植物只能吸收化合態的氮元素，空氣中的氮氣不能被植物直接吸收。
(1)氮氣常用作保護氣，原因是___________________；醫療上可在液氮冷凍麻醉條件下做手術，原理是____________。
(2)氮的固定指的是將空氣中_________的氮轉化為_________的過程。
(3)氮的固定主要有__________和__________兩種方法。自然固氮的途徑主要有__________和__________兩種。種植豆科農作物時不需要施加氮肥，原因是______________________
________________________________________。
(4)氮的固定過程中涉及物質主要有N2、NO、NO2、HNO3、NH3等，請將它們標注在圖中，并用箭頭表示在氮的固定過程中的轉化關系。
提示：(1)氮氣的化學性質不活潑 液氮汽化時吸收大量熱 (2)游離態 含氮化合物
(3)自然固氮 人工固氮 高能固氮 生物固氮
豆科植物的根瘤菌能將空氣中的氮氣通過生物化學過程轉化為含氮化合物
[落實新知能]
1．自然界中氮的循環
2．氮氣
(1)物理性質
(2)化學性質
化學性質不活潑，很難與其他物質發生反應。但在一定條件下能與下列物質發生反應：
①與氧氣反應：N2＋O2=====放電2NO，反應中N2表現還原性。
②與氫氣反應：N2＋3H2高溫、高壓催化劑2NH3，反應中N2表現氧化性。
3．氮的固定
(1)概念：將空氣中游離態的氮轉化為含氮化合物的過程。
(2)分類：
氮的固定自然固氮高能固氮占自然固氮總量的10%生物固氮占自然固氮總量的90%人工固氮合成氨仿生固氮
4．NO和NO2
(1)性質對比
反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，NO2既是氧化劑又是還原劑，且氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶2。
(2)NO和NO2對生活的影響
①NO結合血紅蛋白的能力比CO還強，更容易造成人體缺氧；同時NO作為一種傳遞神經信息的“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。
②NO2能使多種織物褪色，損壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用。
[演練新學考]
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)氮在自然界中的循環過程主要生成一些含氮元素的鹽類物質，無其他類別物質生成( )
(2)實驗室可用排空氣法收集N2( )
(3)N2在通常狀況下與O2反應生成NO2( )
(4)合成氨反應屬于自然固氮中的高能固氮( )
2．下列關于氮氣的說法中錯誤的是( )
A．通常情況下，氮氣性質比較穩定
B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮
C．通常情況下，氮氣在水中的溶解度很小
D．跟氫氣在一定條件下發生反應時，氮氣是氧化劑
3．(2019•北京合格考)下列關于二氧化氮性質的描述中，不正確的是 ( )
A．無色氣體
B．有刺激性氣味
C．相同條件下密度比空氣的大
D．能與水反應
4．下列屬于人工固氮的是( )
A．閃電條件下N2與O2反應
B．NH3與HCl直接化合生成NH4Cl
C．在高溫、高壓、催化劑條件下合生成NH3
D．豆科植物根瘤菌將N2轉化為含氮化合物
氮的氧化物與O2、H2O反應的計算
[難度增一點]
[典例] 現有NO2、O2混合氣體12 mL，通入足量水中，充分反應后逸出氣體2 mL(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積是( )
A．2.2 mL B．2.4 mL
C．3 mL D．4 mL
[知能深一點]
氮的氧化物與O2、H2O反應的計算3種方法
1．加合式法
(1)NO2和O2的混合氣體溶于水的計算：
由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，當體積比：
VNO2∶VO2＜4∶1 剩余O2＝4∶1 恰好完全反應＞4∶1 剩余NO2
(2)NO與O2同時通入水中：
2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，總的化學方程式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
當體積比：
V(NO)∶V(O2)＜4∶3 剩余O2＝4∶3 恰好完全反應＞4∶3 剩余NO
(3)NO2、NO、O2的混合氣體通入水中：
①可先將NO和O2轉化為NO2，再按上述各種情況分別處理。
②也可先將NO2和H2O反應轉化為NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情況處理。
2．原子守恒法
4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上均相當于2N2O5的組成，都與N2O5＋H2O===2HNO3等效。當NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中N、O原子個數比進行分析判斷。
n(N)∶n(O)＜2∶5 剩余O2＝2∶5 恰好完全反應＞2∶5 剩余NO
3．電子守恒法
NO與O2的混合氣體通入水中發生反應：2NO＋O2=== 2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在反應中，存在著NO向NO2轉化、NO2向HNO3轉化的同時又生成NO的循環反應。但總體來講，NO→HNO3，N的化合價升高是由于被O2氧化，因此可寫出
在氧化還原反應中得失電子數必然相等。
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