3.3.1 氮的固定 学案-2025-2026学年高一上学期化学鲁科版（2019）必修第一册

必修1 第3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 氮的固定 No.22 班级 姓名 学号 【学习目标】 1、通过氮循环情景认识常见的含氮物质及氮元素化合价，能熟练运用“价—类”二维模型对物质进行分类 2、通过对雷雨固氮路径的探究，体会对实验现象的观察、“价—类”二维模型在物质转化中的作用，并进一步认识N2 、NO 和NO2的化学性质。诊断并发展“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”的核心素养。 3、通过设计人工固氮过程，进一步加深对“价—类”二维模型的应用，提升解决真实问题的能力。 【学习过程】 探究一： 自然界中的氮循环 阅读课本105页自然界中氮循环图，完成下列任务。 【任务一】 自然界中的氮的循环涉及许多氮及其化合物，请你通过自然界中的氮循环图，用化学式表示出含氮物质，并标出氮元素的化合价，总结氮的存在形式。 单质：氮气 氢化物：氨气 氧化物：一氧化氮 、二氧化氮 酸：硝酸 碱：一水合氨 盐：氯化铵 、硝酸钠 【任务二】 请你将这些含氮物质分类整理标记在“价—类”二维图中 探究二：探究闪电固氮路径 【任务一】阅读课本106—107，思考什么是氮的固定？氮的固定有哪些方式？试举例说明生物固氮、闪电固氮？ 【任务二】预测闪电过程中可能发生的反应 N2在闪电和雨水的条件下怎样转化成HNO3 ？ 思考：1、从价态角度看，N2→HNO3化合价怎样变化？需要加氧化剂还是还原剂？ 2、氮气与氧气反应生成了什么物质？该物质与哪种物质反应得到HNO3？ 【任务三】验证闪电过程中可能发生的反应 思考：1、氮气与氧气反应生成了NO2还是NO？ 资料卡： 物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO 无色 气体 无味 有毒 难溶于水 NO2 红棕色 气体 刺激性 有毒 易溶于水 ① ②在高温、放电的条件下， NO比NO2更稳定。 2、从价态角度看，NO2与水反应只生成了硝酸吗？还可能生成什么物质？如何通过实验验证？ 仪器和药品：一小瓶NO2气体、一个医用注射器、蒸馏水 实验步骤 实验现象 实验结论 1、 用注射器取2mL蒸馏水，慢慢注入小瓶中，振荡，观察现象 2、再用注射器抽取约5mL空气慢慢注入小瓶中，观察现象 安全提示：NO和NO2均有毒，实验时，避免气体泄露，注射器使用要注意安全，按照要求的量进行实验。 思考：1、如何通过实验证明生成硝酸？ 2、试写出该反应的方程式 。 【小结】1、在氮的“价—类”二维图中，用“箭头”标明雷雨固氮中物质的转化过程 2、结合闪电固氮的过程，总结NO和NO2的化学性质（用化学方程式表示） 探究三： 设计人工固氮 【资料】每年全球固氮生物可以固定大约2亿吨氮。闪电固定大约900万吨氮。直到20世纪初，细菌与闪电仍是仅有的两种生物体可以利用氮气的方法。富氮的肥料以及炸药的制作基本来源于鸟类粪便形成的矿物（鸟粪石），但供应相当紧张。科学家们开始担心农业生产无法满足迅速增长的世界人口对食物的需求，便采取了模仿自然固氮的方式：培养更多的固氮菌，应用固氮菌改善土质；制造或吸引闪电，如在农田上方立三根长杆，顶端装金属接闪器吸引闪电，改善收成，但是这种做法无法规模化生产，不能用于其他含氮元素物质的合成，且依赖天气，也不安全。科学家想能否利用人工固氮来提高固氮量？ 1、从价态角度看， N2除了生成NO外，还可以转化成什么物质? 2、阅读课本109页化学与技术，了解工业合成氨的发明过程 3、结合雷雨固氮和工业合成氨的转化，总结N2的性质（用化学方程式表示） 【判断】(1)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮 (　　) (2)N2和O2在放电条件下会生成NO2 (　　) (3)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性 (　　) 【课堂总结】通过本节课的学习，你学会了哪些知识和方法？ 【课时评价】 1．下列叙述与氮的固定无关的是(　　) A．工业合成氨 B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物 C．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物 D．电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 2. 运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是(　　) A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO遇空气生成NO2 C．CO2和NO反应生成CO和NO2 D．NO和H2O反应生成H2和NO2 3．下列对NO、NO2的描述中正确的是(　　) A．NO2是酸性氧化物 B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2直接化合而得到 C．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 D．一氧化氮在反应中只能作还原剂 4．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是(　　) A．氧气　　　 B．二氧化氮 C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮 2 学科网（北京）股份有限公司 $$