3.3.1.自然界中氮的循环和氮气 课件 2023-2024学年高一上学期化学鲁科版（2019）必修第一册

化学必修一 第三章 物质的性质与转化 第3节氮的循环 第1课时自然界中的氮循环、氮的单质及氧化物 核心素养发展目标 1.科学态度与社会责任：通过自然界中的氮循环,了解氮循环的基本过程,能例举自然固氮与人工固氮的过程,知道人工固氮对社会发展的重要意义。 2.宏观辨识与微观探析：认识氮循环过程中重要的含有氮元素的物质,能够对含有氮元素的物质进行分类。 3.科学探究与创新意识：认识氮气、一氧化氮、二氧化氮的物理性质、化学性质以及典型的实验现象,能书写主要反应的化学方程式,知道它们的主要应用;建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法。 学业目标 1.知道自然界中氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。 2.知道氮气在一定条件下能够与氧气、氢气发生反应，了解氮的固定的相关知识。 3.熟知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。 氮元素 游离态: N2 化合态: 氮的氧化物、氨（NH3）、铵盐（NH4+）、硝酸盐（NO3-）、 蛋白质等 联想·质疑 闪电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在电闪雷鸣的时候，空气里的氮气、部分含氮化物分别发生了哪些反应吗？这些反应产生了哪些物质？这些物质对于人类的生产和生活有什么意义？俗语说“雷雨发庄稼” “一场雷雨一场肥”，这隐含着什么原理？ 氮元素在地球上的存在： 1、氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。 一、自然界中氮的循环 2．自然界中氮的循环 氮氧化合物 3、人类活动的影响 ①氮气 → 含氮化合物(如 、 等)； ②燃烧产生的 参与氮的循环。 NH3 铵盐 硝酸 氮氧化合物 交流·研讨 自然界中的氮循环涉及哪些含氮物质？ 指出所列化合物的物质类别和其中氮元素的化合价。 二、氮循环中物质的性质及物质之间的转化 (2)分类 (1)含义：将空气中 的氮转化为 的过程。 游离态 含氮化合物 1.氮的固定 氮 的 固 定 N2＋O2 2NO 注意：①含氮化合物之间的转化不属于氮的固定。 ②固氮反应一定属于氧化还原反应。 观察·思考 模拟闪电固氮，认识氮及其化合物的性质 气体颜色由无色变为红棕色 2NO + O2= 2 NO2 N2＋O2 2NO 实验操作 实验现象 化学方程式 ①放电条件下N2和O2的反应 观察·思考 模拟闪电固氮，认识氮及其化合物的性质 实验操作： 实验现象： 化学方程式： ②NO2和H2O的反应 NO2和H2O的反应 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 红棕色气体变为无色；集气瓶中水面上升，但未充满集气瓶；集气瓶内无色气体接触到空气变成红棕色。 ①稳定性：氮气的化学性质不活泼，通常很难与其他物质发生反应。 (1)物理性质 2．氮气 (2)化学性质 用作：保护气（焊接金属、金属热处理、大规模集成电路、保存粮食等） N2是无色无味气体，密度与空气接近，难溶于水。 ②氧化性、还原性： N2＋O2 2NO N2＋3H2 2NH3 N2＋3Mg Mg3N2 还原性 氧化性 氧化性 可逆反应 2、氮气的实验室制法：(固液加热制气体) 氮气的密度与空气的接近,只能用排水法收集。 深化拓展 氮气工业制法 1、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。 NH4Cl + NaNO2 N2↑ + NaCl + 2H2O 先挥发 后挥发 氮及其化合物之间的转化关系 思考1：俗话说“雷雨发庄稼”，结合这个实验说出其中的原理，写出反应的化学方程式。 雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸盐，NO3－可被植物吸收。N2＋O2 2NO 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 思考2：将1 mol N2和3 mol H2充入密闭容器中，在一定条件下反应,能否得到2 mol NH3？原因是什么？ 不能。因为合成氨的反应是可逆反应,不能完全进行到底。 (1)N2性质非常稳定，因此可以作为很多物质的保护气( ) (2)豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮( ) (3)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮( ) (4)N2和O2在放电条件下会生成