13第3章 第3节 氮的循环（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学必修第一册【精讲精练】鲁科版

第3节　氮的循环 第1课时　自然界中的氮循环、氮气和氮的氧化物 [学习目标] 1．了解氮循环的基本过程，知道固氮的本质及方式。 2．了解氮循环过程中的重要物质以及人类活动对氮循环的影响。 3．掌握一氧化氮和二氧化氮的性质，了解自然界中形成硝酸的过程。 知识点一　自然界中的氮循环、氮气 一、氮在自然界中的循环 1．氮的自然循环 2．人类活动的影响 (1)通过化学方法把空气中的氮气转化成__氨__，再转化成其他含氮化合物(如__氮肥__、__硝酸__等)。 (2)燃烧反应产生的__氮氧化物__参与氮的循环。 二、氮气的性质和氮的固定 1．N2的性质 (1)物理性质 颜色 状态 气味 密度 水溶性 __无__色 气体 无味 与空气相近 __难__溶于水 (2)化学性质 氮气化学性质稳定，通常很难与其他物质发生反应，在一定条件下能与氧气、氢气等物质反应。 ①与氧气反应：　N2＋O22NO　(表现还原性)。 ②与氢气反应：　N2＋3H22NH3　(表现氧化性)。 2．氮的固定 (1)定义：使空气中__游离态__的氮转化为__含氮化合物__的过程。 (2)分类 [思考探究] 1．氮的非金属性较强，为什么氮气很稳定？ 提示　N2中存在氮氮三键，破坏它需要很高的能量，所以N2很稳定。 2．将1 mol N2和3 mol H2充入密闭容器中，在一定条件下，能否得到2 mol NH3，为什么？ 提示　不能。因为合成氨反应是可逆反应，不能进行到底。 3．N2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。 4．在化学反应中N2只能做氧化剂吗？试举例说明。 提示　N2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，N2与H2、Mg反应时，N2做氧化剂，而与O2反应时，N2做还原剂。 [归纳总结] 1．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。 2．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。 [特别提醒] 氮元素的存在与氮的固定 1．下列关于氮气性质的说法中，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．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小 D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂 解析　N2不能在O2中燃烧，与O2在放电条件下反应生成NO，B错；氮气与氢气反应时，氮元素的化合价降低，氮气做氧化剂，D对。 答案　B 2．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，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H2体现还原性 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＋2O22NO2 解析　A项，氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间的作用力比较强，破坏这种作用力时需要很高的能量；B项，液氮汽化时需要吸收大量的能量，使周围环境温度降低，与其化学性质的不活泼性无关；C项，反应的化学方程式为N2＋3H22NH3，反应中氢元素化合价升高，氢气做氧化剂；D项，N2和O2在放电条件下生成NO，不能直接生成NO2。 答案　C 知识点二　氮的氧化物 1．氮的氧化物的种类 化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 对应氧化物 N2O NO N2O3 __NO2__、N2O4 N2O5 2.从氮元素价态的角度分析 NO中氮元素的价态为＋2价，NO2中氮元素的价态为＋4价，预测两者都既有__氧化__性，又有__还原__性。 3．NO和NO2的性质实验探究 (1)NO与O2混合 如图，向盛有NO的试管中注入氧气，观察到：__无色气体变为红棕色__，反应的方程式为2NO＋O2===2NO2，实验室收集NO的方法是__排水法收集__。 (2)氮的氧化物溶于水 实验操作 实验现象 结论及方程式 把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2 水面不断上升，最后试管内无色气体仍为原NO2体积的，通入适量O2后液面上升，最后试管全部充满液体 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2，最终NO2和O2共同溶于水 把充满NO的试管倒立于水槽中，再通入O2 未通O2时，液面不上升，通入O2，液面慢慢上升，最终充满试管 NO不能溶于水，先与O2反