《氮的循環(huán)》物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化PPT(第一課時自然界中的氮循環(huán)氮的固定)
第一部分內(nèi)容：新課程標(biāo)準(zhǔn)是什么
1.了解氮、氮的氧化物的主要性質(zhì)。
2認(rèn)知氮、氮的氧化物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。
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氮的循環(huán)PPT，第二部分內(nèi)容：新知探究
氮、氮的氧化物
[自學(xué)新教材]
閱讀教材，回答下列問題：
1．在春夏之際，常有雷雨現(xiàn)象，民間有諺語：“雷雨發(fā)莊稼”，即在雷雨過后，植物會生長得更旺盛。
(1)“雷雨發(fā)莊稼”蘊(yùn)含了什么樣的化學(xué)原理？
(2)上述過程中包含了哪些化學(xué)反應(yīng)？
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(yīng)生成硝酸，硝酸被雨水淋灑到土壤中，并與土壤中的礦物質(zhì)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(jìn)了植物的生長。
(2)N2＋O2=====放電2NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O=== 2HNO3＋NO、硝酸＋礦物質(zhì)===硝酸鹽。
2．如圖所示，中間玻璃管中盛有NO。
(1)用一側(cè)針管注入氧氣，觀察到的現(xiàn)象是____________，用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理：_____________________。
(2)再用另一側(cè)針管注入水，觀察到的現(xiàn)象是__________，用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理：__________________。
提示：(1)試管中氣體變?yōu)榧t棕色 2NO＋O2===2NO2
(2)試管中氣體由紅棕色變?yōu)闊o色
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
3．大多數(shù)植物只能吸收化合態(tài)的氮元素，空氣中的氮?dú)獠荒鼙恢参镏苯游铡?/p>
(1)氮?dú)獬Ｓ米鞅Ｗo(hù)氣，原因是___________________；醫(yī)療上可在液氮冷凍麻醉條件下做手術(shù)，原理是____________。
(2)氮的固定指的是將空氣中_________的氮轉(zhuǎn)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(nóng)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(zhì)主要有N2、NO、NO2、HNO3、NH3等，請將它們標(biāo)注在圖中，并用箭頭表示在氮的固定過程中的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
提示：(1)氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑 液氮汽化時吸收大量熱 (2)游離態(tài) 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?dú)馔ㄟ^生物化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為含氮化合物
[落實(shí)新知能]
1．自然界中氮的循環(huán)
2．氮?dú)?/p>
(1)物理性質(zhì)
(2)化學(xué)性質(zhì)
化學(xué)性質(zhì)不活潑，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。但在一定條件下能與下列物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)：
①與氧氣反應(yīng)：N2＋O2=====放電2NO，反應(yīng)中N2表現(xiàn)還原性。
②與氫氣反應(yīng)：N2＋3H2高溫、高壓催化劑2NH3，反應(yīng)中N2表現(xiàn)氧化性。
3．氮的固定
(1)概念：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)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(zhì)對比
反應(yīng)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(zhì)的量之比為1∶2。
(2)NO和NO2對生活的影響
①NO結(jié)合血紅蛋白的能力比CO還強(qiáng)，更容易造成人體缺氧；同時NO作為一種傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”，在擴(kuò)張血管、提高免疫力、增強(qiáng)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(xué)考]
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)氮在自然界中的循環(huán)過程主要生成一些含氮元素的鹽類物質(zhì)，無其他類別物質(zhì)生成( )
(2)實(shí)驗(yàn)室可用排空氣法收集N2( )
(3)N2在通常狀況下與O2反應(yīng)生成NO2( )
(4)合成氨反應(yīng)屬于自然固氮中的高能固氮( )
2．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中錯誤的是( )
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．通常情況下，氮?dú)庠谒械娜芙舛群苄?/p>
D．跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)時，氮?dú)馐茄趸瘎?/p>
3．(2019•北京合格考)下列關(guān)于二氧化氮性質(zhì)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(yīng)
4．下列屬于人工固氮的是( )
A．閃電條件下N2與O2反應(yīng)
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(zhuǎn)化為含氮化合物
氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計算
[難度增一點(diǎn)]
[典例] 現(xiàn)有NO2、O2混合氣體12 mL，通入足量水中，充分反應(yīng)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(diǎn)]
氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)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(dāng)體積比：
VNO2∶VO2＜4∶1 剩余O2＝4∶1 恰好完全反應(yīng)＞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(xué)方程式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
當(dāng)體積比：
V(NO)∶V(O2)＜4∶3 剩余O2＝4∶3 恰好完全反應(yīng)＞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(zhuǎn)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(yīng)轉(zhuǎn)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(dāng)于2N2O5的組成，都與N2O5＋H2O===2HNO3等效。當(dāng)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(shù)比進(jìn)行分析判斷。
n(N)∶n(O)＜2∶5 剩余O2＝2∶5 恰好完全反應(yīng)＞2∶5 剩余NO
3．電子守恒法
NO與O2的混合氣體通入水中發(fā)生反應(yīng)：2NO＋O2=== 2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在反應(yīng)中，存在著NO向NO2轉(zhuǎn)化、NO2向HNO3轉(zhuǎn)化的同時又生成NO的循環(huán)反應(yīng)。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(yīng)中得失電子數(shù)必然相等。
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