7.1 氮的固定-【导与练】2022-2023学年新教材高中化学必修第二册同步全程学习全书word（苏教版2019）

第一单元　氮的固定 学习目标 课程标准 学业评价 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其氧化物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识氮及其氧化物的多样性。 3.了解通过化学反应可以探索物质性质,实现物质转化。 1.能依据氮分子的微观结构预测其性质,认识人工固氮的化学原理和社会价值。 2.体会化学科学在解决人类社会问题中所发挥的重要作用。 素养解读:(教师备用) 1.科学探究与创新意识:通过雷电固氮、NO和NO2的性质实验,认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动,运用化学实验进行性质验证,善于发现问题,敢于质疑,敢于创新,促进“科学探究与创新意识”化学核心素养的发展。 2.科学态度与社会责任:通过自然界中的氮循环,认识氮循环中的物质及其相互转化在生产、生活中的应用和对生态环境的影响,增强社会责任意识,具有节约资源、保护环境的可持续发展意识,从自身做起,形成简约适度、绿色低碳的生活方式。 知识点一　氮分子的结构与性质 1.物理性质 颜色状态 气味 密度 溶解性 毒性 无色气体 无味 比空气 的略小 难溶 无毒 2.结构与化学性质 (1)氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的,氮气分子的电子式:∶N︙︙N∶,结构式为N≡N。 (2)破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量,所以氮气分子很稳定。在高温或放电等特殊条件下,也能与一些金属或非金属单质发生反应,生成含氮化合物。 1.结构决定性质,性质决定用途,是研究物质性质,应用物质性质的重要理论。氮气分子中的氮氮三键的特殊结构,决定了氮气分子非常稳定,化学性质不活泼,很难与其他物质发生反应,进而决定了氮气常用作保护气等用途。 2.氮气的化学性质 (1)与活泼金属Mg反应:N2+3MgMg3N2。 (2)与非金属氧气反应:N2+O22NO。 1.(2022·山东济宁月考)下列关于氮气的说法中错误的是(　C　) A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气 B.N2+O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C.N2在空气中占的质量比约为 D.在反应3Mg+N2Mg3N2中,N2作氧化剂 解析:N2很稳定,常用作保护气;在高温下N2与O2产生NO,且NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染;N2在空气中的体积含量约为;N2与金属、H2反应时作氧化剂。 2.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去): 下列说法正确的是(　C　) A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B.若去掉装置C,对产品纯度无影响 C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气 解析:要制备氮化镁,需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A错误;若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B错误;实验时应先加热C,通入一段时间空气除去氧气,然后再加热D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,D错误。 知识点二　自然固氮 1.氮的固定 将空气中游离态的氮转化成含氮化合物,简称固氮。 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% 2.高能固氮的实例——“雷雨发庄稼”的原理 N2+O22NO、2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO。雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐,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。 [想一想] NO与O2的体积满足怎样的比例,同时通入水中才能使NO完全转化成HNO3? 提示:由2NO+O22NO2 、3NO2+H2O2HNO3+NO可知,将两个化学方程式调整化学计量数,然后叠加消去二氧化氮可得4NO+3O2+2H2O4HNO3,所以当 V(NO)∶V(O2)≤4∶3时,同时通入水中才能使NO完全转化成HNO3。 1.NO、NO2性质的比较 性质 一氧化氮 二氧化氮 物理性质 颜色 无色 红棕色 状态 气体 气体 气味 无味 刺激性气味 密度 比空气略大 比空气大 溶解性 难溶于水 与水反应 毒性 有毒 有毒 化学性质 与氧气反应: 2NO+O2 2NO2 与水反应: 3NO2+H2O 2HNO3+NO 2.氮氧化物和氧气、水的反应与计算 (1)反应原理。 ①3NO2+H2O2HNO3+NO ②2NO+O22NO2 由化学方程式①×2+②