专题7 第1单元 氮的固定（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学必修第二册【精讲精练】苏教版

第一单元　氮的固定 学习目标 核心素养 1．了解氮的原子结构及N2的化学性质。 2．了解氮的固定类型。 3．了解NO、NO2的化学性质与转化关系。 1．宏观辨识与微观探析 从物质的类别、氮的原子结构角度认识N2、NO、NO2的主要性质，形成结构决定“性质”的观念。 2．科学态度与社会责任 通过人工固氮的认识、知道氮的循环过程及人工固氮对人类文明发展的影响。 知识点一　氮气分子的结构与性质 1．氮气的电子式____，结构式__N≡N__。 2．氮气分子很稳定，通常情况下，化学性质__不活泼__，难与其他物质发生反应，但在一定条件下，也能与某些物质反应。 (1)与H2反应：　N2＋3H22NH3　； (2)与O2反应：　N2＋O22NO　； (3)与Mg反应：　N2＋3MgMg3N2　。 [思考探究] 1．氮是活泼的非金属元素，为什么通常情况下氮气的化学性质稳定？ 提示　氮气的结构式为N≡N，由于氮气分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以N2在通常情况下的性质稳定，一般难以与其他物质发生化学反应。 2．如何体会N2的化学性质不活泼，比较稳定？ 提示　从N2参与的化学反应看，反应条件高，反应困难。 [归纳提升] N2分子中因含N≡N而稳定，通常在高温或高压条件下才能发生化学反应。 1．下列有关氮气的叙述中，错误的是(　　) A．镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁 B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO C．氮气既可作氧化剂又可作还原剂 D．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 解析　N2、H2合成氨的反应是可逆反应，1 mol N2与3 mol H2不能完全反应，故生成NH3的量小于2 mol，D选项错误。 答案　D 2．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，其原因是两原子间的结合比较牢固 D．跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂 解析　由于N2分子内两个氮原子间的共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多能量，故N2的性质很不活泼，选项A、C正确；N2与H2合成氨的反应中，N2作氧化剂，H2作还原剂，选项D正确；N2化学性质稳定，与O2在点燃的条件下不反应，在放电或高温条件下才与O2反应生成NO，B选项错误。 答案　B 知识点二　氮的固定 1．概念 将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫作氮的固定，简称固氮。 2．方法 3．自然界的氮循环 [思考探究] 1．写出“雷雨发庄稼”涉及反应的化学方程式。 提示　N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 2．从N2的化学性质分析，为什么工业合成氨采取高温和高压条件？ 提示　N2的化学性质稳定，不易断裂N≡N参与化学反应。 3．哈伯和伯施最初合成氨时仅得到8%的NH3，为什么不能使N2和H2全部转化为NH3? 提示　该反应为可逆反应。 4．从化学反应速率和化学平衡角度分析，合成氨工业的温度越高越好吗？ 提示　不是，温度高、化学反应速率大，而N2＋3H22NH3的平衡将向左移动，生成的NH3将减少，并且催化剂的活性也和温度有关。故要采取合适的温度。 [归纳提升] 现代工业合成氨的适宜条件 (1)温度550 ℃左右。 (2)压强20 MPa～50 MPa。 (3)催化剂：铁触媒。此外通常采用N2和H2的物质的量为1∶2.8的投料比，并不断地补充原料气(N2和H2)，并及时将生成的氨分离出来。 1．下列过程属于人工固氮的是(　　) A．工业合成氨 B．硝酸工厂用NH3氧化制NO C．雷雨时空气中的N2转化为NO D．由NH3制碳铵(NH4HCO3) 解析　A项，工业合成氨是采用人工方法将氮气转化为氨，属于人工固氮；B项，由NH3氧化制NO，是由化合态的氮制化合态的氮，不属于固氮；C项，雷雨时空气中的N2转化为NO，属于自然固氮；D项，由NH3制碳铵，是由化合态的氮制化合态的氮，不属于固氮。 答案　A 2．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如图所示。下列说法中，不正确的是(　　) A．固氮过程中，发生了氧化还原反应 B．硝化过程需要有氧化剂参与 C．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量 D．同化过程，氮元素从有机物转移至无机物 解析　固氮过程中，氮气中0价的氮部分化合价升高生成硝酸根离子和亚硝酸根离子，还有部分化合价降低生成－3价的氨，所以固氮过程中，发生了氧化还原反应，故A正确；由图可知，硝化过程中氮的化合价由－3价升高为＋5价和＋3价，发生氧化反应，所以硝化过程需要有氧化剂参与，故B正确；反硝化过程生成氮气，向大气提供氮气，