8 专题7 第一单元　氮的固定（教师用书）-2022-2023学年新教材高中化学必修第二册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（苏教版2020）

第一单元　氮的固定 [素养发展目标]　1.能依据氮分子的微观结构预测其化学性质。2.认识人工固氮的化学原理和社会价值。3.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化。4.体会化学科学在解决人类社会面临的粮食危机中所发挥的重要作用。 一、氮分子的结构 1．氮元素的存在 在自然界中，氮元素既有游离态，也有化合态，但绝大部分氮元素以游离态的氮气分子形式存在于空气中。 2．氮气 (1)氮分子的结构 氮气分子的电子式和结构式分别为、N≡N。 (2)氮气的物理性质 颜色 气味 溶解性 密度 无色 无味 难溶于水 比空气的稍小 (3)化学性质 ①稳定性 通常状况下，氮气的化学性质不活泼，它很难与其他物质发生反应。 ②N2与O2的反应(表现出还原性) 闪电时或汽车引擎中发生的反应为N2＋O22NO。 ③N2与H2的反应(表现出氧化性) 化学方程式为N2＋3H22NH3。 ④N2与Mg的反应(表现出氧化性) 化学方程式为N2＋3MgMg3N2。 【即学即练】 1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×” (1)空气中N2的体积分数约为78%(　　) (2)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(　　) (3)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键(　　) (4)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性(　　) (5)N2在高温条件与O2发生燃烧生成NO(　　) 答案：　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 二、自然固氮 1．氮的固定 将空气中游离态的氮转化成______________叫做氮的固定，简称________。 自然固氮 生物固氮：自然界中的一些微生物种群将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的90% 高能固氮：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% 学生用书↓第35页 2．高能固氮的实例——“雷雨发庄稼” (1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理：________________________________。 雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成____________，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。 (2)一氧化氮和二氧化氮的性质 ①物理性质： 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO ____色 气态 ____ ____ ____溶 NO2 ____色 气态 ____气味 ____ ____溶 提示：　1.含氮化合物　固氮　 2．(1) N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　硝酸盐　(2)①无　无味 　有毒　微　红棕　有刺激性　有毒　易 ②化学性质 a．NO→NO2：2NO＋O2===2NO2(NO表现还原性)。 b．NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(NO2既表现氧化性，又表现还原性)。 c．危害：大气中NO和NO2达到一定浓度时都会对人体造成伤害，能引发上呼吸道及肺部疾病。 应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。 【即学即练】 2．下列关于氮的氧化物的叙述正确的是(　　) A．氮的氧化物只有NO、NO2 B．氮的氧化物均为红棕色气体 C．氮的氧化物均有毒 D．氮的氧化物在空气中能稳定存在 C　[氮的氧化物包括NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，A项错误；NO、N2O4等均为无色气体，B项错误；氮的氧化物均有毒，C项正确；NO在空气中易被O2氧化为NO2，D项错误。] 三、人工固氮——合成氨 1．合成氨 (1)合成氨的反应原理(用化学方程式表示)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol －1 (2)工业操作流程 合成氨的原料是氮气和氢气，在较高温度下将混合气体加压后送到合成塔中进行反应。该反应放出大量的热，工业上往往用来预热原料气，以达到反应所需的温度，节约能源。合成氨达到平衡时，混合气体中氨的含量为20%左右，从中分离出氨后，将未反应的氮气、氢气送回合成塔循环使用。 (3)合成氨的意义 为植物生长提供足够的氮肥，有效帮助解决粮食短缺问题。 2．自然界中的氮循环 【即学即练】 3．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(　　) A．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环 B．含氮的无机物和含氮的有机物可以相互转化 C．仿生固氮和根瘤菌固氮均为自然固氮 D．氮元素有的发生氧化反应，有的发生还原反应 C　[仿生固氮是模仿生物将大气中的氮固定，非自然固氮，故C错误。] 学生用书↓第36页