3.3.1氮气与氧化物 导学案 2025-2026学年高一上学期化学鲁科版必修第一册

该高中化学导学案围绕氮循环与氮的固定展开，核心知识点包括氮的存在形态、固定方式，氮气及氮氧化物的性质与转化。课堂导入结合“雷雨发庄稼”等自然现象，联系自然固氮与人工固氮实例，搭建从生活现象到化学原理的学习支架，引导学生从物质类别和化合价维度认识氮及其化合物。 资料突出“价-类”二维图绘制与应用，培养化学观念，通过NO₂溶于水等实验探究提升科学探究能力，结合氮循环实际应用及典型计算规律，帮助学生建构元素化合物学习认知模型，发展科学思维与解决实际问题的能力。

自然界中的氮循环 氮的固定 【学习目标】 1、能绘出氮及其化合物“价-类”二维图，学会从物质类别和化合价两个维度预测性质。 2、通过实验探究，掌握氮及其氧化物的物理、化学性质，运用氧化还原反应实现不同价态硫元素间转化。 3、应用“价-类”二维图预测分析、实验推理问题的能力，建构元素化合物学习的认知模型。 一、自然界中的氮循环与氮的固定 导入： 1. 氮的存在形态 游离态：主要以氮分子（N₂）的形式存在于空气中。 化合态：部分在动植物体内的蛋白质中；部分在土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 2. 氮的固定 定义：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。 途径： 自然固氮（生物固氮）： 途径：豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物。 思考：​ 种植豆科植物是否需要大量使用氮肥？ 答案：​ 不需要。豆科植物的根瘤菌能把空气中的游离氮转化为氨或铵态氮肥作为自身的养分。 自然固氮（高能固氮）： 途径：​ 闪电、火山爆发等。 原理：​ 在放电条件下，空气中的氮气与氧气发生反应生成一氧化氮（NO），NO进一步被氧化为二氧化氮（NO₂），NO₂与水反应生成硝酸（HNO₃）。 俗语：​ “雷雨发庄稼”。 人工固氮（工业固氮）： 途径：​ 工业合成氨。 原理：​ N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃（高温、高压、催化剂） 二、氮气（N₂） 颜色 气味 状态 溶解性 密度 密度 无味 气态 难溶于水 比空气略小 2. 化学性质 从 和 角度分析 物质类别角度：1、非金属单质 2、与金属单质反应 3、与碱溶液反应 4、与水反应 从化合价角度：​ 0价（处于中间价态，既有氧化性又有还原性）。 氧化性（与金属反应）： 3Mg + N₂ 点燃Mg₃N₂ 还原性（与非金属反应）： N₂ + O₂ 放电 2NO 氧化性（工业合成氨）： N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃（高温、高压、催化剂） 3. 主要用途 用作保护气（焊接金属、填充灯泡、保存食品）。 合成氨、制硝酸的主要原料。 液氮用作冷冻剂（医学、科技）。 三、氮的氧化物 1. 种类 化合价 +1 +2 +3 +4 +5 对应氧化物 N₂O NO N₂O₃ NO₂ (或N₂O₄) N₂O₅ 注意：​ N₂O₃与N₂O₅属于酸性氧化物。 2. 一氧化氮（NO）与二氧化氮（NO₂）的比较 性质 NO NO₂ 物理性质​ 色味态 无色、无味、气体 毒性 有毒 溶解性 难溶于水 密度 略大于空气 化学性质​ 还原性 2NO + O₂ = 2NO₂（气体由无色变红棕色） 氧化性 6NO + 4NH₃ → 5N₂ + 6H₂O（催化剂、△） 实验探究：NO₂溶于水 实验现象：​ 红棕色气体变为无色，注射器活塞向左移动。 实验结论：​ 3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO 3. “雷雨发庄稼”的化学原理 N₂ + O₂ → 2NO（放电） 2NO + O₂ → 2NO₂ 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO 最终作用：​ 雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，被植物根系吸收。 4. NO、NO₂的危害 中毒（结合血红蛋白，造成人体缺氧）。 腐蚀金属和非金属材料。 使织物褪色。 四、典型计算与规律 1. 尾气处理 NO₂：​ 2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O NO：​ 4NO + 3O₂ + 4NaOH = 4NaNO₃ + 2H₂O NO、NO₂混合：​ NO + NO₂ + 2NaOH = 2NaNO₂ + H₂O 2. 混合气体与水反应规律 NO与O₂混合： 总反应：​ 4NO + 3O₂ + 2H₂O = 4HNO₃ 规律：​ 当V(NO) : V(O₂) = 4 : 3时，恰好完全反应。 NO₂与O₂混合： 总反应：​ 4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃ 规律：​ 当V(NO₂) : V(O₂) = 4 : 1时，恰好完全反应。 3. 反馈训练 将20mL充满NO₂和NO的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体10mL。 (1) 原混合气体的中NO和NO₂的体积。 (2) 向上述剩余气体中通入一定体积的氧气，最终剩余5ml气体。求通入氧气的体积。 提示：​ 利用3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO和4NO + 3O₂ + 2H₂O = 4HNO₃进行计算，注意讨论剩余气体是O₂还是NO。 学科网（北京）股份有限公司 $