7.1 氮的固定 课件-2025-2026学年高一下学期化学苏教版必修第二册

2026 年预计3.18 亿人面临严重粮食不安全，世粮署计划援助 1.1 亿人需 130 亿美元，资金缺口可能超一半。而中国在通过 “一带一路” 等合作提升发展中国家粮食自给能力，体现我国在国际事务中的大国担当。 你知道吗？ 为解决粮食危机，人类已经学会了“向空气要粮食”！ 专题七第一单元 氮的固定 向空气要粮食 2 一、氮分子的结构、性质和用途 （1）分子式：_________ （2）电子式：_________ 结构式：_________ N2 ︰N⁝⁝N︰ N≡N （1）物理性质： （氮元素的游离态以 N2 分子的形式存在于空气中） 氮气是无色无味的气体，难溶于水， 密度比空气略小，约占空气体积分数的78%。 （2）化学性质： 破坏氮气分子中氮氮三键需要很大能量，所以通常情况下，氮气很稳定，很难与其他物质发生反应，但在一定条件下，氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。 1.结构 2.性质 阅读课本p33-35，思考：“一定条件”分别是哪些条件呢？ ①N2与O2反应的条件有闪电（放电）、火山爆发（高温）； ②N2与H2反应的条件有固氮菌、高温+高压+催化剂 。 一、氮分子的结构、性质和用途 (1)是合成氨、制硝酸的重要原料 (2)保护气：焊接金属；灯泡的填充气体； 保存粮食、罐头、水果。 (3)医学上，用液氮作冷冻剂 自然界中：充足的氮能使植物枝叶茂盛，叶片增大，光合作用增强，促进氨基酸和蛋白质的形成，从而使农作物的产量和产品质量得以提高。 一、氮分子的结构、性质和用途 3.用途 如何使氮气转化成植物养料呢？ 请阅读课本p33图片7-1下方文字寻找答案吧！ 氮的固定 自然固氮 人工固氮 二、氮的固定 1. 定义：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物叫作氮的固定，简称固氮。 2. 方式 生物固氮-豆科植物 高能固氮-闪电、火山爆发 （一）自然固氮之“靠天吃饭”—高能固氮 二、氮的固定 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO 雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，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。 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%。 (一)“靠天吃饭”—高能固氮 “雷雨发庄稼” 阅读课本p34右下角“拓展视野”，结合演示实验，认识一氧化氮和二氧化氮的性质 2.NO和 NO2的性质比较 O2 H2O 化 学 性 质 物理性质 NO2 NO 不反应 不反应 红棕色、刺激性气味气体、易溶于水 无色、无味气体、 微溶于水 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 在生物学方面有独特作用，人体中极少量的NO会促进血管扩张，防止血栓塞等。 在火箭燃料中做氧化剂，在工业上制造硝酸。 2.NO和 NO2的性质比较 用途 特别注意 有毒 有毒 自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）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%； 豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中的游离氮转化为化合物形态的氨（或铵态氮肥）作为自身的养分。 (二)自然固氮之“靠地吃饭”—生物固氮 二、氮的固定 请阅读课本p33下方文字，完成活动四 请阅读课本p34上方拓展视野“固氮酶”相关信息，了解仿生固氮的研究困境 氮是粮食作物生长必须的的元素，科学家一直在探索将空气中的氮转化为植物可吸收的含氮物质。 20世纪初，德国化学家哈伯（F. Haber，1868—1934）在实验室中首次用氮气和氢气合成了氨，从此人类进入了化肥农业时代，大大提高了粮食产量。 现代农业生产需要大量氮肥（含氮化合物），上述途径能满足生产需要吗？ (三)“靠人吃饭”—人工固氮 1.反应原理 ΔH= -92.4 kJ· mol-1 2.原料：氮气与氢气 3.条件：高温、高压、催化剂。 （三）人工固氮——合成氨 该反应放出大量的热，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。 交流讨论 （1）从N2的化学性质分析，为什么工业合成氨采取高温和高压条件? 交流讨论 （2）哈伯和伯施最初合成氨时仅得到8%的NH3，为什么不能使N2和H2全部转化为NH3? 破坏氮气分子中氮氮三键需要很大能量，所以通常情况下，氮气很稳定，很难与其他物质发生反应。 因为N2和H2合成NH3是可逆反应，反应物不会完全反应。 （三）人工固氮——合成氨 【思考】结合所学，尝试完成氮及其化合物的价类二维图 二、氮的固定 按照这些方式“固氮”，空气中的氮气会不会被消耗完呢？ 三、自然界的氮循环 生物固氮-豆科植物 合成氨 高能固氮-闪电、火山爆发 化学模拟固氮-固氮酶 四、归纳总结 17 EVCapture5.0.7软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn N2＋O22NO $