5.2第一课《氮及其化合物》课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

从魔鬼谷开始的探秘之旅 执教者：钟老师 2025-1-14 氮及其化合物 第一课时 氮与氮的固定、及氮肥的功效 知道氮气的性质 知道氮的固定 了解氮的氧化物(NO、NO2)化学性质 了解氨气的化学性质 了解铵盐、硝酸盐的化学性质 自然界中氮元素的存在 氮元素 土壤海洋中硝酸盐和铵盐 动植物蛋白质 空气中的氮气 氮气的性质 人体里蛋白质中的氮元素是从哪儿来的？ 人体里蛋白质中的氮是从外界摄入的，特别是肉类、蛋类物质等。 若溯本求源，则来自大气中的N2 ①游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中, 约占空气的78%（体积分数） ②化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中； 部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 氮气的性质 自然界中氮元素的存在形态 第二周期、第V A族 氮气的性质 熔点：-210℃ 沸点：-196℃ 密度：1.25g/L 颜色 气味 状态 密度 溶解性 无色 无味 气体 密度比空气稍小 难溶于水 液 氮 （1）物理性质 收集氮气时用排水法不用排空气法 图3.6 液氮 氮气结构特点： 由于氮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，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。 N N （2）化学性质 电子式 结构式 氮气的性质 但在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使 N≡N 断裂，也可以和一些物质发生化学反应。 ①金属镁：___________________ ，氮气表现 性； 氧化 ③氢气：_______________________ ，氮气表现 性； ②氧气：_____________________ ，氮气表现 性。 氧化 还原 （2）化学性质 氮气的性质 镁条在空气中燃烧，固体产物有几种？ 三种。 Mg3N2、MgO、C（镁条可以在 CO2 中燃烧） 氮气的性质 ① 工业原料：合成化肥、氨、硝酸等化合物； ② 惰性保护：惰性保护介质、钨丝、速冻食品； ③ 制冷剂/冷冻剂：低温粉碎制冷剂、冷却剂； 氮气的用途 氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护,国内外不乏先例。美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中;中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆也是应用氮气保护法;北京房山云居寺“99石经回藏”也是氮气保护的成功典范。 为什么氮气可以作为保护气? 氮气性质稳定,常温下不与物质发生反应,故可作保护气。 ·科学史话· 思考交流 探秘一.魔鬼谷内的绿草茵茵是如何形成的？ 氮肥:使植物枝叶繁茂 铵态氮肥：NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4Cl 硝态氮肥：KNO3、NH4NO3、 有机氮肥：CO(NH2)2 尿素 氮的固定 空气中有78%的N2,可以作为氮肥吗? 氮气→氮肥 （1）氮的固定:大自然通过闪电释放的能量 将大气中游离态氮转化为氮的化合物的过程。 氮的固定 天/自然固氮：①大气固氮 3NO2+H2O == 2HNO3+NO 2NO+O2 == 2NO2 探秘一 魔鬼谷内的绿草茵茵是如何形成的？ 实践证明：雷雨可使玉米提早抽穗，使大白菜增产丰收，据统计一场大雷雨可制造4~5万吨优质氮肥。 氮的固定 探秘一 魔鬼谷内的绿草茵茵是如何形成的？ 你知道“雷雨发庄稼”背后的原理吗？ 氮的固定 探秘一 魔鬼谷内的绿草茵茵是如何形成的？ （1）天/自然固氮：②生物固氮： 豆科植物根瘤菌将氮气转化为氨。 （2）人工固氮：工业合成氨。 自然固氮和人工固氮都是化学变化 图3.7 根瘤菌固氮 图3.8 合成氨工厂 氮的固定 根瘤菌 氧化物 颜色 气味 毒性 状态 水溶性 收集方法 NO NO2 无色 红棕色 无味 刺激性气味 有毒 有毒 气体 气体 不溶 易溶 （1）物理性质 排水法 向上排空气法 氮的化合物 认识NOx 因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。 氮 探秘三 为什么氮的固定很困难？ 氮的固定 N N 电子式 N N 电子式 N2 结构式 氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。 主要化合价：-3，0，+2，+4，+5 N2 NH3 NO NO2 HNO3 NH3·H2O NO3- HN4+ -3 - 0 - +2 - +4 - +5 - 单质 氢化物 氧化物 酸 碱 盐 氮的化合物 化学仿生学 化学仿生学是一门横跨化学与分子生物学领域的交叉科学，模拟生物体内的化学反应过程、模拟生物体内的物质输送过程，及模拟生物体内的能量转换等是其主要研究内容。化学仿生学的关键技术就是模拟，以生物为原型，模拟其行为以制备某种物质或者模拟某种行为来满足实际需要。例如，科学家研发了一种"人工树叶"来模拟自然界光合作用、合成药物。 氮气和氢气在化工厂合成氨，须在约400~500℃的高温、 2x104 ~ 5x104 kPa 的高压以及催化剂等条件下完成。但是，豆科植物的根瘤菌具有特殊的固氮本领，科学家根据根瘤菌的固氮机理，用化学方法模拟生物固氮，实现在常温、常压的温和条件下固定空气中的氮。近年来，功能高分子材料、人工膜技术、活性酶催化剂的研发取得了许多成果，其中仿蛛丝纤维、生物陶瓷、人工肌肉等已被广泛应用。化学仿生学是在分子水平上模拟生物的功能，也是人们打开科学的奇思妙想之门的钥匙。 链接学科 图3.9 科学家研发"人工树叶" 来生产药物 课后作业 课后查阅化学仿生学在氮循环或其他领域的应用资料，撰写一篇 300 字左右的科普短文，培养自主学习能力和信息整理能力，拓宽化学知识面。 2. 完成教材P97~98相关课后习题，加深对本节课知识的理解和运用， 提高化学学习效果。 THANKS感谢观看 科学的每一项巨大成就， 都是以大胆的幻想为出发点的 —— 杜威 $$