第三章 第三节 第1课时 自然界中的氮循环　氮循环中物质的性质及物质之间的转化-2021-2022学年新教材高中化学必修第一册【创新教程】五维课堂同步教师用书（鲁科版）

第三节　氮的循环 第1课时　自然界中的氮循环　氮循环中物质的性质及物质之间的转化 学业水平目标 学科核心素养 1.能列举、描述、辨识氮气、一氧化氮、二氧化氮的重要物理性质、化学性质及实验现象 2.能进行NO、NO2、O2溶于水的简单计算 1.通过NO、NO2、O2溶于水的简单计算的学习培养学生证据推理与模型认知水平 2.通过氮的循环的学习，让学生理解变化观念与平衡思想 [知识梳理] 1．自然界中的氮循环 (1)氮元素在自然界中的存在形式：　游离　态和　化合　态。 (2)自然界中氮的循环 (3)人类活动对自然界氮循环的影响 ①氮气　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。 2．氮的固定 (1)氮的固定及类型 ①定义：使空气中　游离态　的氮转化为　含氮化合物　的过程。 ②固氮类型 氮的固定 (2)氮气的性质 ①物理性质 颜色 气味 状态 水溶性 　无色　 　无味　 　气体　 　难溶　于水 ②化学性质 化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。但在一定条件下能与下列物质发生反应： a．与氧气反应：　N2＋O22NO　， b．与氢气反应： ③可逆反应 在　相同　条件下，同时向　正反　两个方向进行的反应属于可逆反应。 (3)一氧化氮和二氧化氮 ①NO、NO2的物理性质 名称 一氧化氮 二氧化氮 颜色、状态 　无色气体　 　红棕色气体　 气味 无味 　刺激性气味　 溶解性 　难溶　于水 　易溶　于水 毒性 　有毒　 　有毒　 ②NO、NO2的化学性质 a．NO与O2反应：　2NO＋O2===2NO2　，颜色由　无色　变为　红棕色　。 b．NO2与H2O反应：　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　，工业上利用这一原理制　硝酸　。 (4)氮的固定中氮及其化合物的转化关系 ①体现的性质 将N2转化为含N的氧化物或NH3，实现了N元素化合价的升高或降低，体现了N2的　还原性和氧化性　。 ②转化关系 [预习质检] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)化合态的氮元素只显一种价态。( × ) (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)NO在空气中易转化为红棕色NO2。( √ ) (5)NO2与H2O的反应，NO2只作氧化剂。( × ) 2．下列叙述中与氮的固定无关的是(　　) A．工业合成氨 B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物 C．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 D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 解析：B　[氮的固定过程是使游离态的氮转化为含氮化合物的过程，B项，NH3转化为HNO3和其他氮的氧化物与氮的固定无关。] 3．宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体，从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红色物质，产生红色的原因是(　　) A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO与空气反应生成NO2 C．CO2遇NO反应生成NO2 D．NO遇H2O反应生成NO2 解析：B　[根据原高温气体均为无色，但现场却能看到红色可推知，是因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。] 氮气的性质、用途 [问题探究] (1)氮气为什么可以用作保护气？ 提示：因为氮气的化学性质稳定，在通常情况下，氮气不容易与其他物质反应，也不会和食物反应而使之变质。氮气本身无毒无害，不会直接对人体产生伤害。 (2)实验室可以通过向下排空气法收集氮气吗？ 提示：不能。由于氮气的密度与空气的接近，所以既不能用向上排空气法也不能用向下排空气法收集，应用排水法收集。 (3)在化学反应中氮气只做氧化剂吗？ 提示：不是。氮气是非金属单质，在化学反应中既可以做氧化剂也可以做还原剂，如与H2、Mg反应时N2做氧化剂，与O2反应时N2做还原剂。 [深化拓展] 氮气的性质及工业制法 (1)氮气的密度与空气的接近，只能用排水法收集。 (2)在高温、高压、放电等条件下，N2能与H2、O2、Mg等发生化学反应。 ①氮气与氢气反应：N2＋3H22NH3，该反应是工业合成氨的原理。 ②氮气与氧气反应：N2＋O22NO。 ③氮气与镁反应：3Mg＋N2Mg3N2。 (3)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来源，生产方法主要是分离液态空气，并制得液态氧。 [方法规律]氮元素的存在与氮的固定 ([典例剖析] [例1]　下列有关氮气的说法正确的是(　　) A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，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