(讲义)专题7 第1单元 基础课时7 氮的固定-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(苏教版2019)

第一单元　氮的固定 基础课时7　氮的固定 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．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，发展科学态度和社会责任的核心素养。 知识点　氮的固定 1．氮分子的结构 (1)氮元素的存在： (2)氮气的化学性质很不活泼，因为氮气分子中存在氮氮三键。N2的电子式为，结构式为N≡N。 (3)氮气分子在高温或放电等特殊条件下，获得足够多的能量，能生成含氮化合物。 2．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” 利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理 N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物作用生成硝酸盐，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。 3．NO和NO2的性质 (1)一氧化氮：一氧化氮是无色、无味的气体，微溶于水，在常温下很容易与氧气化合，生成二氧化氮，化学方程式为2NO＋O2===2NO2。 (2)二氧化氮：二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的气体，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，主要用N2H4和NO2作燃料，化学反应方程式为2N2H4＋2NO23N2＋4H2O。 (3)毒性：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。 4．人工固氮——合成氨 (1)原料：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。 (2)原理：N2＋3H22NH3。 (3)社会价值：人工固氮使人类进入了化肥农业时代，大大提高了粮食产量。 (4)合成氨中原料气的循环使用：合成氨的反应放出大量的热，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。 5．自然界的氮循环 　判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化。 (√) (2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的。 (√) (3)氮元素有负化合价、正化合价和零价，因而常温下，N2既能与氧气反应，又能与H2反应。 (×) (4)在实验室里NO和NO2均用排水法收集。 (×) 探究氮气的性质与作用 氮气是一种无色无味的气体，是空气的主要成分。在标准大气压下，冷却至－195.8 ℃时，气态氮变成没有颜色的液体，冷却至－209.8 ℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼，常被用来制作防腐剂。但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。 [问题1]　请你根据上图推测：氮气为什么可以用作粮食瓜果的保护气？ 提示：氮气性质稳定，可以减慢粮食瓜果被氧气氧化变质的速率。 [问题2]　与同学交流或查阅资料，分析液氮用于医疗手术的原理是什么。 提示：液氮挥发吸收热量，使温度迅速下降。通过极速冷冻将病区细胞迅速杀死，使病区恢复正常。 [问题3]　合成氨反应是最重要的人工固氮途径，写出反应的化学方程式，并分析反应中的氧化剂、还原剂。 提示：N2＋3H22NH3，氧化剂是氮气，还原剂是氢气。 氮气的结构与性质 1．下列关于氮气的说法中错误的是(　　) 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在空气中约占的质量比为 D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂 C　[N2性质很稳定，常用作保护气；但在高温或放电条件下N2与O2反应产生的NO易被氧化为NO2，此为汽车尾气会造成环境污染的主要元素之一；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。] 2．自然界中氮的循环如图所示。下列说法中，不正确的是(　　) A．工业合成氨属于人工固氮 B．在氮的循环中不涉及氧化还原反应 C．雷电作用下N2与O2发生了化学反应 D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 B　[工业合成氨是将N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，A正确；氮的循环中铵盐或铵变化为亚硝酸盐的过程中氮元素被还原，氮气转化为氧化物发生氧化反应，涉及氧化还原反应， B错误；雷电作用下发生的一个反应为N2＋O22NO, C正确；氮