5.2.1氮和氮的固定 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

5.2.1氮和氮的固定 学习不难 就是头冷 氮元素概述 在空气中含量最多的就是氮气 为何大多数农作物不能直接利用吸收氮气而需要施氮肥？ 氮元素是组成蛋白质的重要元素之一 是自然界中所有生命体都不可或缺的元素 氮元素概述 1. 氮元素在周期表的位置 N 氮元素位于元素周期表的第二周期，第VA族 +7 2 5 既不容易得到3个电子 也不容易失去5个电子 一般通过共用电子对与其他原子结合 氮元素概述 2. 氮元素的存在形式 ① 游离态： ② 化合态： 在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中， N2占空气体积分数的4/5 少部分存在于生物的蛋白质中、 以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐 氮气 1. 物理性质 氮气一种无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水 氧气21% 其他成分1% 氮气78% 空气成分示意图 氮气 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 密度：1.25 g/L 氮气在低温加压时可以液化形成液氮，液氮汽化会吸热使温度降低 冷冻治疗 液氮食品 液氮可用作制冷剂 氮气 氧气 其他成分 0.78 0.21 0.01 2. 用途 冷冻治疗 液氮食品 液氮可用作制冷剂 降温手术刀 ——冷刀做手术 焊接保护气 食品保护气 氮气还可以用于做保护气、填充灯泡等 充氮灯泡 一整杯氮气啤酒里面，大约会产生 3000000 个氮气气泡，口感丝滑，能更好的保存啤酒自身风味 氮气 2017年，展文莲因肺癌被宣布临床死亡，后被转移至零下196℃的液氮罐中冷冻保存，是我国本土首例冷冻人 3. 氮气的结构 电子式 结构式 氮分子内两个氮原子间以氮氮三键结合 球棍模型 N  N    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，通常很难与其他物质发生反应 氮气 4. 化学性质 (1) 常温下不活泼，很难与其它物质发生化学反应 N2可作保护气 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。 稀有的书卷保存 ——延缓代谢 氮气 (2) 高温或放电等条件下能与Mg、H2、O2等物质发生化合反应 ①还原性 N2 + O2 2NO 高温或放电 ②氧化性 点燃条件下与 Mg 反应： N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 离子化合物，遇水剧烈反应 N2 与 H2 反应生成 NH3 ： N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 工业合成氨 4. 化学性质 氮气 氮的固定 氮元素是一切动植物的生长都需要的营养元素 大气中含有大量的氮气,但是不能被多数生物直接吸收 多数生物只能吸收含氮元素的化合物 如何将N2转化为含氮化合物， 并能投入工业生产， 一度是困扰化学工作者研究的问题 5. 氮的固定 (1)含义：将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定 氮气 (2)方式： 自然固氮 高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO) 生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮) N2 → NH4+ 人工固氮 工业合成氨 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。 哈伯 (F.Haber，1868-1934) 为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献。由于合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。 人 工 固 氮 合 成 氨 “魔鬼与天使”——第一次世界大战中，哈伯担任化学兵工厂厂长时负责研制、生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之中，造成近百万人伤亡。 课堂练习 【课本】P18 1. 下列关于N2的叙述错误的是（ ） A. N2既可作氧化剂又可作还原剂 B. 在雷雨天，空气中N2与O2可反应生成NO C. 氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D. 1molN2 可与3molH2完全反应生成2mol NH3 D 课堂练习 【课本】P18 8. 根据图5-9简单描述氮在自然界的循环过程，并思考和讨论以下问题 (1)氮在自然界中主要以哪些形式存在？ (2)人体蛋白质中的氮是从哪里来的？ 大部分以氮气的形式存在，少部分以化合物的形式(如硝酸盐、铵盐、蛋白质等)存在 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。 自然界中的氮循环：大气中的氮气 → 植物体中的氮 → 人体中的氮 →尿素排出体外 → 被细菌分解为氮气 课堂练习 【课本】P18 8. 根据图5-9简单描述氮在自然界的循环过程，并思考和讨论以下问题 (3)自然界中有哪些固氮的途径？ ①高能固氮：闪电作用使氮气转化为 氮的氧化物，再转化为硝酸， 以硝酸根的形式渗入土壤； ②生物固氮：自然界中存在多种固氮微生物， 吸收空气中的氮分子，把它们转化为氨或铵根离子 (4)人类的哪些活动参与了氮的循环？ 人工固氮；向土壤中使用含有氨或铵盐的化肥；人的摄取与排泄。 氮气 6. N2的制备 NH4Cl + NaNO2 === N2↑+ NaCl + 2H2O ∆ (1) 实验室制取N2： (归中反应) -3 +3 0 (2)工业制N2： 利用空气中各组分沸点不同，深冷条件下精馏分离液态空气 课堂练习 【导学案】P17 1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1） 将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定。( ) √ （4） 氮气可在氧气中燃烧，生成一氧化氮。( ) × 课堂练习 【导学案】P18 例1 下列关于氮气性质的叙述中，错误的是( ) 。 A A.任何物质在氮气中都不能燃烧 B.氮气既具有氧化性，又具有还原性 C.将空气中的氮气转化成氮的化合物属于氮的固定 D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮 【导学案】P18 例2 下列说法不正确的是( ) 。 D A.工业上用氢气和氮气合成氨属于人工固氮 B.发生闪电时，大气中的氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定 C.氮元素在自然界有游离态和化合态 D.氮气在化学反应中只能作氧化剂 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 18 【导学案】P20 随堂检测 1.氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环 过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( ) 。 D A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是③ C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 D.向海洋排放含的废水，会影响海洋中 的含量 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 19 【固学案】P8. 10.实验室以空气和镁为原料制备 的 装置（夹持和加热装置略去）如图所示。 下列说法正确的是( ) 。 C A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、 溶液 B.若去掉装置C，对产品纯度无影响 C.实验时应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热装置D D.装置 中碱石灰的作用是吸收尾气 课堂练习 CO2 + 2Mg 2MgO + C 点燃 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 20 课堂练习 1．下列关于氮气的性质和用途的叙述中错误的是 (　 ) A．是一种很难溶于水的无色无味气体 B．通常情况下，很难与其他物质发生化学反应 C．从空气中分离出的氮气，可用于填充白炽灯的灯泡 D．从空气中分离出的氮气，不能用于生产氮肥 D 2.下列反应属于氮的固定的是(　　) ①N2和H2在一定条件下合成NH3　②NO2和H2O反应生成HNO3和NO　③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2　④NO被空气氧化为NO2 A．①② B．②③ C．①③ D．①④ C 课堂练习 3.下列关于氮气的说法错误的是(　　) A．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸 B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境 C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气 D．在高温、高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂 D 4.我国科学家实现了用氮气、二氧化碳和水在常温下合成尿素。 该方法属于（ ） A．人工固氮 B．自然固氮 C．大气固氮 D．生物固氮 A 课堂练习 5．下列说法不正确的是(　　　) A．豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮是化学变化 B．汽车尾气中排放的氮氧化合物是由游离态氮转化来的 C．化石燃料燃烧通常不释放出氮氧化合物 D．植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环 C 课堂练习 7.下列关于氮气性质的说法中，错误的是(　　) A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在 B．Mg可以在N2中燃烧生成Mg3N2 C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮 D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环 8.通常情况下，氮气性质不活泼，其原因是(　　) A．氮分子是双原子分子 B．氮元素的非金属性很强 C．氮原子的半径较小 D．氮分子中的化学键很难破坏 C D 课堂练习 9．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是(　　　　) AD A．氮元素均被氧化 B．工业合成氨属于人工固氮 C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D．碳、氢、氧三种元素没有参与氮循环 $