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1、第2节氮的循环 第1课时氮气及其氧化物,一、自然界中氮的循环 氮气以_态存在于大气中，以_态存在于动植物体 内、土壤中和水体中。,游离,化合,二、氮循环中的重要物质及转化 （一）氮气 1.氮气的物理性质,2.氮气的化学性质 氮气的化学性质_（填“活泼”或“不活泼”）。 （1）N2与O2反应:_。 （2）N2与H2反应（工业合成氨的反应）: _。 可逆反应:在_下，能同时向_进行的反 应，方程式中用_表示。,不活泼,N2+O2 2NO,N2+3H2 2NH3,相同条件,正反两个方向,3.氮的固定 （1）定义:将_叫做氮 的固定，简称_。,空气中游离态的氮转化为含氮化合物,固氮,（2）分类:,（二
2、）氮的氧化物 1.氮的氧化物（氮有多种价态的氧化物） 其中_、_分别是HNO2（亚硝酸）和HNO3的酸酐。,N2O3,N2O5,2.NO和NO2 （1）物理性质:,（2）化学性质: 一氧化氮与氧气的反应:_； 二氧化氮与水的反应:_。,2NO+O2 2NO2,3NO2+H2O 2HNO3+NO,【思考】NO的收集方法:_。 NO2的收集方法:_。 （3）NO、NO2与人类的关系？ NO:_ _ _ _； NO2:_ _ _。,排水法,向上排空气法,少量的NO在生物体内许多组织中存在，有扩张血管、,提高免疫、增强记忆力的功能，被称为传递神经信息的,“信使分子”，NO与血红蛋白结合的能力比一氧化碳
3、还,强，使人因缺氧而中毒,空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素，也是形成,酸雨的成分之一；NO2能使多种织物退色，损坏多种织物和,尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用,1.关于氮气的性质的说法中，错误的是( ) A.通常情况下，氮气性质很不活泼 B.可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C.氮气的化学性质比较稳定，其原因是两原子间结合非常牢固 D.跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂,B,2.下列变化中，属于氮的固定的是( ) A.植物从土壤中吸收含氮的养料 B.豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气，使之转化成植物蛋白质 C.工业上将氨转化成硝酸及其他氮的化合物 D.从空气中分离出氮气,B,3.
4、下列反应，氮元素只被还原的是( ) A.N2+O2 2NO B.2NO2 N2O4 C.3NO2+H2O 2HNO3+NO D.N2+3H2 2NH3,D,探究一 自然界中氮的循环 1.存在及应用 (1)氮元素在自然界中的存在形式:_和_。,游离态,化合态,(3)氮元素是一种营养元素，是组成蛋白质的重要元素。 2.自然界中氮的循环,3.人类活动的影响 (1)氮气合成氨氨氮肥、硝酸等含氮化合物。 (2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。,【对点训练1】氮的循环在自然界的元素循环中具有重要意义，有些氮的转化是从氮气到氮的化合物，有些转化是从氮的一种化合物到氮的另一种化合物。下列过程中，不是以游离
5、态的氮为原料最终产生含氮化合物的是( ) A.工业合成氨 B.动物尸体腐烂 C.豆科植物的根瘤菌固氮 D.盛夏时节，雷雨肥田，植物茂盛,B,探究二氮气 从元素化合价分析氮气具有既有氧化性又有还原性（填“氧化性”“还原性”或“既有氧化性又有还原性”），从分类的角度分析氮气可能具有的性质:与金属单质反应，与某些非金属单质反应。,1.化学性质 （1）与非金属单质反应 _。（表现了氧化性） 应用:工业上制氨气 可逆反应:在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应。 _。（表现了还原性） （2）与金属反应 镁条可以在N2中燃烧，化学方程式:_。（表现了氧化性）,N2+H2 2NH3,N2+O2 2NO,
6、3Mg+N2 Mg3N2,2.氮的固定 (1)定义:使游离氮转化为_的过程。 (2)分类: 说明:高能固氮指N2在雷电作用下生成NO；生物固氮指植物根瘤菌把N2转化成 、 。,含氮化合物,3.氮气的用途 (1)化学性质稳定做粮食、瓜果、焊接金属的保护气。 (2)不燃烧、不支持燃烧灭火。 (3)与H2反应生成氨气制造硝酸、氮肥的原料。 (4)液态温度低、性质稳定、无毒做冷冻麻醉剂。,4.工业制法 空气中含有大量的氮气，空气是工业制氮气的主要原料，生产方法主要是分离液态空气，并制得液氧。,（1）实验室收集N2的方法是什么？为什么？ 答案:只能用排水法收集，不能用排空气法。N2的密度与空气接近，实验
7、室只能用排水法收集。,（2）从分子结构的角度解释氮气的性质为什么很稳定？对反应条件的要求是什么? 答案:氮分子中两个氮原子之间共用三对电子，每个原子都达到了稳定结构，存在很强的作用力，要破坏这种牢固的结构，需要很高的能量，故N2性质常温下很稳定。但是在高能放电或高温、高压、催化剂等条件下也可以反应。 （3）氮气不燃烧、不支持燃烧，可以灭火，是否任何物质都不能在氮气中燃烧？ 答案:氮气不支持燃烧是相对的，可以支持金属镁的燃烧:3Mg+N2 Mg3N2，生成淡黄色的氮化镁。,（4）2H2O 2H2+O2和2H2+O2 2H2O是否属于可逆反应？ CO2+H2O H2CO3和H2CO3 CO2+H2
8、O是否属于可逆反应？ 答案:可逆反应必须满足“两同”:相同条件；正反方向同时进行。2H2O 2H2+O2和2H2+O2 2H2O不是可逆反应，因为反应的条件不同；CO2+H2O H2CO3和 H2CO3 CO2+H2O是可逆反应，因为在相同的条件下，同时进行。,【对点训练2】判断正误。 (1)实验室可用排空气法收集N2。( ) (2)N2在通常状况下与O2反应生成NO2。( ) (3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。( ) (4)任何物质在N2中都不能燃烧。( ) (5)N2与H2反应时，N2作氧化剂；N2与O2反应时，N2作还原 剂。( ) （6）游离态氮转化成化合态氮时，氮元素被氧化。
9、( ) （7）等质量的N2和CO所含分子数目相同。( ) (8)22.4 L N2所含的电子数为2NA。( ),探究三氮的氧化物 1.NO和NO2的性质及其转化,（1）请写出NO2与H2O反应的离子方程式，并指出反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比以及电子转移的数目。 答案:离子方程式:3NO2+H2O 2H+ +NO 氧化剂:NO2，还原剂:NO2 n（氧化剂）n(还原剂)=12；转移电子数目2NA,（2）NO和NO2的尾气处理:用NaOH溶液吸收。 化学方程式:NO+NO2+2NaOH _； 2NO2+2NaOH _。,2NaNO2+H2O,NaNO2+NaNO3+H2O,（3）NO和NO2
10、的功与过 来源:空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。 功:少量的NO在生物体内许多组织中存在，有扩张血管、提高免疫、增强记忆力的功能，被称为传递神经信息的“信使分子”。 NO2和水反应可以转化成硝酸制成重要的工业原料。 过:氮的氧化物都是大气污染物，NO与血红蛋白结合的能力比一氧化碳还强，使人因缺氧而中毒。,空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素，也是形成酸雨的成分之一。 NO2能使多种织物退色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属、非金属材料都有腐蚀作用。 常见气体的收集方法 (1)排水法收集:NO、H2、O2、N2。 (2)向下排空气法收集:H2、CH4、NH3。
11、(3)向上排空气法收集:Cl2、NO2、CO2、O2。,（1）如何除去NO中的NO2？ 答案:洗气法，将混合气体通过盛有水的洗气瓶，NO2溶于水和水反应生成NO从而除去NO2。 （2）放电条件下，N2和过量氧气反应的产物是什么？NO2能不能由单质直接化合而成？ 答案:放电条件下N2和O2反应的产物是NO，NO与过量的氧气反应生成NO2;NO2不能由单质直接化合而成。,（3）农谚“雷雨发庄稼”是何道理？写出该过程中的化学 方程式。 答案:原理： (氮肥) 化学方程式:N2+O2 2NO，2NO+O2 2NO2， 3NO2+H2O 2HNO3+NO，HNO3 硝酸盐(氮肥)。,【对点训练3】下列关
12、于NO、NO2的描述正确的是( ) A.NO2与H2O反应生成HNO3，所以HNO3的酸酐是NO2 B.氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性 C.NO、NO2在一定条件下可以相互转化，且二者都是大气污染物 D.NO、NO2互为同素异形体，且NO是汽车尾气的有害成分之一,C,2.氮的氧化物的计算 类型:（1）NO2和NO（或N2）的混合气体溶于水的计算 反应:3NO2+H2O 2HNO3+NO （2）NO2和O2的混合气体溶于水的计算 反应:4NO2+O2+2H2O 4HNO3 （3）NO和O2的混合气体溶于水的计算 反应:4NO+3O2+2H2O 4HNO3,【对点训练4】(双选)将50 mL的
13、试管充满NO2和O2的混合气体，倒立于水中，充分反应后，试管内还有10 mL无色气体，由此判断原混合气体中NO2和O2的体积分别是( ) A.20 mL、30 mL B.32 mL、18 mL C.40 mL、10 mL D.46 mL、4 mL,BD,解析:(1)若剩余10 mL气体为O2,V(NO2)40 mL 32 mL 原混合气体中V(NO2)32 mL V(O2)=50 mL-32 mL18 mL。 (2)若剩余10 mL气体为NO，说明NO2过量 V(O2)=20 mL 4 mL V(NO2)50 mL-4 mL46 mL。,1.下列有关氮气的说法正确的是( ) A.氮气是由氮原子
14、构成的双原子分子，所以化学性质不活泼 B.医学上常用液氮做冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性 C.H2与N2在一定条件下反应生成NH3，反应中N2体现氧化性 D.电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中可能发生的反应有N2+2O2 2NO2,C,2.下列关于氮气及氮的氧化物的叙述正确的是( ) A.1 mol N2含有7NA个电子 B.氮气跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂 C.氮的氧化物都是无色气体 D.氮的氧化物都难溶于水,B,3.下列气体不能用排水法收集的是( ) A.N2 B.H2 C.NO D.NO2 4.在NO2被水吸收的反应中，发生还原反应和氧化反应的物质的质量比为( ) A.31 B.13 C.12 D.21,D,C,5.将充有20 mL N2和NO2气体的试管倒立在水槽中，充分反
