7.1.1氮的固定 课件【新教材】2020-2021学年苏教版（2019）高一化学必修二（含视频）

专题七 氮与社会可持续发展 第一单元 氮的固定 氮元素的重要作用 氮元素是生命物质的重要组成元素，含氮化合物在生产、科研领域有广泛应用。 血红蛋白 农作物生长必需元素 航天燃料 （一）氮元素的存在形式 铵盐、硝酸盐、蛋白质 一、氮气 1.游离态 氮气 2.化合态 (二) 氮气分子的结构和性质 1.电子式： 2.结构式： N≡N N≡N键能很大，断键较难。 通常情况下很不活泼。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 4 （三）氮气的性质 2.化学性质： 1.物理性质： 无色无味的气体, 难溶于水, 熔沸点低, 密度比空气略小。 (与空气密度相近, 只能用排水法收集N2) （2）与活泼金属反应 工业合成氨 （合成氨反应） （1）与氢气反应 （3）与氧气反应 N2＋3H2 高温、高压 催化剂 2NH3 N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 N2+O2 ==== 2NO 放电 （稳定） 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 （四）氮气的用途： (1)是合成氨、制硝酸的重要原料 (3)医学上，用液氮作冷冻剂 (2)保护气：焊接金属；灯泡的填充气体；保存粮食、罐头、水果 二、氮的固定 氮的固定：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物叫作氮的固定，简称固氮。 氮气 含氮化合物 氮的固定 高能固氮 生物固氮 自然固氮 人工固氮 豆科植物的根瘤菌含有一种固氮菌，可将游离态的氮转化为化合物形态的氨或铵态氮肥，约占自然固氮的90% 通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10% 思考：“雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”有什么化学道理？我们来模拟一下雷电环境。 实验现象： 开始——5min 无色 5min——10min 浅红色 10min——15min 红棕色 20min——颜色更深 整个实验过程涉及氮的两种 重要的氧化物——NO和NO2 2NO+O2==== 2NO2 反应非常迅速。 NO2与水反应 红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的2/3，无色气体充满试管的 1/3（上部）。 如果通入足量的氧气，一氧化氮都转化为硝酸。 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 实验现象： N2+O2 ==== 2NO 放电 2NO+O2==== 2NO2 3NO2+H2O ==== 2HNO3+NO N2与O2 NO NO2 HNO3 闪电 硝酸盐 O2 H2O 矿物质 雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”所涉及的化学反应方程式。 在新疆和青海两省交界处，有一狭长山谷，有时牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻间会电闪雷鸣，狂风大作,人畜常遇雷击而倒毙，被当地牧民称为“魔鬼谷”。奇怪的是这里草木茂盛。 现在你能解释这个现象了吧！ 思考：现在农业生产需要大量氮肥（含氮化合物），上述途径能满足生产需要吗？ 人工固氮： N2+3H2 2NH3 2.人工固氮——合成氨 (1)反应原理 ΔH= -92.4 kJ· mol-1 (2)原料：氮气与氢气 (3)条件：高温、高压、催化剂。 ②反应放出的大量的热可以用来预热原料气，以达到反应所需的温度,节约能源。 (4)合成氨的工艺: ③反应为可逆反应，达到平衡时混合气体中氨气约占 20%，然后分离出氨气后，将未反应的氮气、氢气 送回合成塔循环使用。 ①在较高温度下将混合气体加压后送入合成塔反应。 氨气易液化 目的：加快反应速率 目的：增大原料转化率 2.人工固氮——合成氨 ①为植物生长提供足够的氮肥。 ②缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。 ③改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦。 (5)合成氨的意义: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 不反应 不反应 红棕色、刺激性气味气体、有毒、易溶于水 无色、无味气体、 有毒、微溶于水 O2和H2O O2 H2O 化 学 性 质 物理性质 NO2 NO 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 三、氮氧化物的性质 用途 在生物学方面有独特作用，人体中极少量的NO会促进血管扩张，防止血栓塞等。 在火箭燃料中做氧化剂，在工业上制造硝酸。 思考：如何收集NO、 NO2气体？ NO只能用排水法收集 NO2只能用排空气法收集 $