专题7 氮与社会可持续发展 学案-2025-2026学年高一下学期化学苏教版必修第二册

该高中化学导学案以“氮与社会可持续发展”为核心，围绕氮气、氮的固定、氮的氧化物及含氮化工原料等内容，构建“性质-制备-应用-环境影响”的递进式学习路径，通过课时关联与任务驱动，帮助学生系统掌握氮及其化合物的转化规律与实际应用。 亮点在于“氮的循环与可持续发展”主题探究设计，结合“雷雨发庄稼”原理分析、氮肥合理使用方案讨论及氮氧化物无害化处理实验等任务，培养学生科学思维与科学态度，同时通过对比表格、实验装置图等工具辅助深度学习，为教师实施单元复习提供结构化教学支持。

专题7 氮与社会可持续发展 高一化学专题7 氮与社会可持续发展 姓名 班级 考点2 氮的固定 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 一、氮的固定 考点1 氮气的性质与用途 1.位-构-性 元素位置 原子结构 元素性质 第三周期 第VA族 不容易得失电子，一般通过共用电子对与其他原子结合 主要化合价：_______________________ 氮元素的存在形式 游离态 以 N2 分子的形式存在于空气中 化合态 动植物体内的蛋白质中，以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中 N2的结构式与电子式：电子式： 结构式 2.性质与用途 （1）物理性质：N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水。 （2）化学性质：常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。但N2在高温、放电等条件下，N2获得足够的能量，使N≡N断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应 ①3Mg＋N2Mg3N2；②N2+3H22NH3（工业合成氨）；③N2＋O22NO。 (3)用途：制冷剂；保护气、冷藏食品；制氨气、硝酸、化肥、炸药 1.固氮方式 (1) 概念 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。 (2)分类： ①自然固氮： a．高能固氮：大自然通过闪电或火山爆发等途径产生含氮的化合物 （如N2＋O22NO）。 b．生物固氮：通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨（或铵态氮肥）。 ②人工固氮： a．工业合成氨。热化学方程式：N2(g)+3H2(g)2NH3 (g) b．仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 2.自然界中的氮循环 “雷雨发庄稼”涉及的反应过程（化学方程式）： N2＋O22NO、 2NO＋O2=2NO2、 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO 考点3 氮的氧化物 1．氮的氧化物类型 （1）氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物。 化合价 +1 +2 +3 +4 +5 氧化物 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 （2） 其中，只有N2O3、N2O5属于酸性氧化物。 N2O5 是HNO3的酸酐，N2O3是HNO2的酸酐。 （3） 氮的氧化物的性质 性质 NO NO2 色、态、味 无色、无味气体 红棕色、有刺激性气味气体 溶解性 难溶于水 毒性 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 收集方法 排水法收集 向上排空气法收集 与氧气反应 NO＋O2 = 2NO2 不反应 与水反应 不反应 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO 与碱反应 不反应;与NO2混合时反应：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O 对环境的影响 NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层 氮的氧化物溶于水的计算规律: 4NO2＋O2＋2H2O = 4HNO3 (4∶1) 4NO＋3O2＋2H2O = 4HNO3 (4∶3) 二、重要的含氮化工原料 考点1 氨气的性质与用途 1.结构特点与物理性质 电子式 结构式 密度 色味态 水溶性 比空气 无色有刺激性气味气体 极易溶于水 (常温1∶700) 液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，因此液态氨在工业上常作制冷剂。 2.化学性质 (1) 与水的反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－ ①氨气溶于水，大部分和水反应生成NH3·H2O NH3·H2O很不稳定，受热易分解为氨气和水：NH3·H2ONH3↑＋H2O ②NH3·H2O可以小部分电离成NH4+和OH- 氨水具有弱碱性，能使酚酞溶液变红色(或使湿润的红色石蕊试纸变蓝色)。 氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH4＋、OH－、H＋(极少量) 【特别提醒】 （1）NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，在推断题中作为解题突破口。 （2）氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。 (2)与酸的反应： 本质：NH3＋H＋ = NH4 + 浓盐酸（或浓硝酸）与浓氨水反应，有大量白烟生成。用于NH3与挥发性酸的互相检验。 ②与硫酸反应：2NH3+H2SO4 = (NH4)2SO4 在实验室可以用硫酸来吸收氨气尾气，但不能用浓硫酸干燥氨气 (3) 与盐溶液的反应 过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O = Al(OH)3↓＋3NH4+ (4) NH3的还原性 a．催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O (工业制备硝酸的重要反应之一)。 b．被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。 c．被氯气氧化：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。 (检查Cl2管道是否发生泄漏) d. 4NH3＋6NO = 5N2＋6H2O(除NO毒气) 3.喷泉实验 ①原理: ②常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表： 气体 HCl NH3 CO2、SO2、Cl2、H2S NO2＋O2 吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 浓NaOH溶液 水 ③常见装置 考点2 硝酸的性质 1.物理性质 颜色 气味 状态 沸点 密度 挥发性 溶解性 无色 刺激性 液体 83℃ 1.42g·cm-3 易挥发，在空气中形成白雾 能与水以任意比互溶。 注意：开瓶瓶口有白雾。硝酸具有腐蚀性和挥发性，浓度越大氧化性越强，使用时须注意防护和通风！常用的浓硝酸质量分数为69%；质量分数98%以上的为发烟硝酸 2.化学性质 (1) 酸性 ①与指示剂反应：浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性)； 稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为红色,但硝酸与金属反应一般不产生H2。 ②与碱性氧化物（如CaO）反应：CaO+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O。 ③与碱[如Ca(OH)2]反应：Ca(OH)2+2HNO3=Ca(NO3)2+2H2O。 ④与某些盐反应，硝酸与CaCO3反应的化学方程式为：CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O (2) 不稳定性 见光或受热易分解，化学方程式为：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。 ①保存方法：硝酸密封贮存棕色细口瓶，并置于冷暗处。 见光易分解的物质 ：氯水、AgNO3、AgBr、AgI等 ②工业浓硝酸显黄色原因：因溶有少量NO2略显黄色） ③去除黄色方法：向硝酸缓慢通入O2， 能消除黄色原理:4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 （4） 强氧化性： ①能与金属反应： a.除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属且一般 　不放出氢气。 金属单质+HNO3(浓)　→　高价硝酸盐 + NO2↑+ H2O 金属单质+HNO3(稀)　→　高价硝酸盐 + NO↑+ H2O b.常温下，Fe、Al在浓硝酸中因表面形成致密的氧化膜而 钝化，所以可以用铁质或铝质容器盛放浓硝酸。 c.硝酸无论浓稀都表现出强氧化性，又表现出酸性； d.硝酸的浓度越大，其氧化性越强。 浓硝酸、稀硝酸分别与Cu的反应 化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O， 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 （硝酸与金属反应时，硝酸表现为酸性（有金属盐生成）和强氧化性） ②硝酸与非金属的反应：（如C、S、P）等在加热条件下反应，非金属单质被氧化成最高价氧化物或含氧酸。 C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O（该反应中，硝酸表现为强氧化性） ③与其他还原性物质反应：如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO32－等均能被HNO3氧化。 硝酸与Fe2+、SO反应的离子方程式： 3Fe2++4H++NO=3Fe3++NO↑+2H2O、3SO+2H++2NO=3SO+2NO↑+H2O 3FeO +10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO↑+ 5H2O 注意：在中性或碱性条件下 NO3-不具有氧化性，如硝酸钠无，硝酸有 3．硝酸的用途 硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、燃料、塑料、炸药、硝酸盐等。 为了吸收更充分，往往同时通入O2 考点4 浓硝酸、浓硫酸、浓盐酸性质对比： 酸通性 H+ 氧化性 强氧化性 热稳定性 挥发性 吸水性 脱水性 盐酸 硫酸 硝酸 考点5 硝酸与金属反应的相关计算 二、含氮化合物的合理使用 考点1 铵盐 1.概念：通常把由铵根离子与酸根离子形成的离子化合物称为铵盐。 2.物理性质：铵盐多为无色、易溶于水的晶体。铵盐是农业上常用的化肥，对铵盐性质的研究，是科学、高效使用氮肥的前提和基础。 3．化学性质 （1）不稳定性：如NH4Cl、NH4HCO3受热分解。 化学方程式：NH4ClNH3↑＋HCl 、NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑。 注意：并不是所有的铵盐都受热生成NH3 ： 2NH4NO3 2N2↑＋O2↑＋4H2O （2）与碱的反应：反应介质不同，产物不同。 ①碱溶液反应（如NaOH溶液与铵盐反应）离子方程式(加热)： NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O。 ②固体反应（如NH4Cl与NaOH反应）化学方程式：NH4Cl＋NaOH NH3↑＋NaCl＋H2O。 ③稀溶液反应（如铵盐与强碱反应）离子方程式(不加热)：NH＋OH－===NH3·H2O。 考点2 氨气的实验室制备 ①实验室制氨气：_____________________________________。 ②净化：用碱石灰干燥。不能用P2O5、浓H2SO4、CaCl2干燥。 ③收集方法： a．向上排空气法和排四氯化碳液体法； b．试管口堵棉花的作用：防止氨气和空气发生对流，提高氨气的收集速率和纯度；吸收多余的氨气，防止污染空气。 c．验满方法：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色。 或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生 ④尾气处理：棉花用水或稀硫酸浸湿，注意防倒吸。常见防倒吸装置： 4.铵根离子的检验 原理： NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O 实验室快速制取氨气的方法 （1）浓氨水直接加热：氨气在水中的溶解度下降，同时NH3·H2O受热分解，产生氨气。反应方程式为：NH3·H2ONH3↑＋H2O 。 （2）向浓氨水中加NaOH或CaO或碱石灰，NaOH等具有吸水性，使氨气从氨水中挥发出来。 考点3 氮及其化合物的相互转化 考点4 常见氮肥及其使用 1.概念 是指以氮(N)为主要成分，施于土壤可提供植物氮素营养的肥料 2.分类 ①铵态氮肥：主要成分含______；易溶于水，受热易分解，能与碱反应。 低温保存，深施盖土，避免受热；不可以跟碱性物质（如草木灰等）混合使用。 ②硝态氮肥：主要成分含______；NO3-不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附，在潮湿的土壤中流动性大，容易被植物吸收。 硝态氮肥包括硝酸钠、硝酸钙等。硝态氮肥在土壤湿度大的情况下，硝酸根经微生物作用可还原成气体（NO、N2O 、N2）逸出，这种反硝化作用导致硝态氮肥的损失。 ③有机态氮肥：主要成分含有尿素[CO(NH2)2]；中性肥料，适用于各种土壤和作物 是目前使用量最大、含氮量最高的一种氮肥。 工业上用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素，反应方程式：CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O 施用尿素后，土壤中的微生物将其吸收，使其水解成碳酸铵或碳酸氢铵，缓慢释放氨气被作物吸收利用 3.合理使用氮肥 (1) 考虑因素 土壤酸碱性、作物营养状况、化肥本身性质 (2) 对环境的影响 ①长期使用化肥的土壤，容易酸化、板结。 ②雨水冲刷使肥料离开土壤，进入溪水、河水和湖泊。造成水体富营养化，产生水体污染等 (3) 发展方向 开发更多绿色的化肥，更科学、合理地使用化肥，同时修复被污染的土壤。在坚持优先保护环境的前提下，力求达到农作物的丰收，是我们未来努力的方向。 考点5 氮氧化物的无害化处理 1.氮氧化物（NOx）的来源 (1) 人为来源 化石燃料的燃烧 工业生产硝酸排放的废气 机动车辆排放的尾气 氮肥的过量使用等 (2)自然来源 N2＋O22NO 2.氮氧化物（NOx）的危害 (1) 硝酸型酸雨： N2＋O22NO，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO （雷雨发庄稼） (2)臭氧层空洞 (3) 光化学烟雾 ①汽车尾气排放的NO被空气中的氧气氧化为NO2：2NO＋O2===2NO2。 ②在日光照射下，NO2与O2经过复杂的反应生成臭氧。 ③臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称它为光化学烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，对人体健康、植物生长等都有很大的危害。 3.氮氧化物（NOx）的无害化处理 (1) 减少氮氧化物的产生 ①开发新能源，减少使用化石燃料 ②绿色出行 (2)减少氮氧化物的排放 ①生产硝酸排放的废气的处理 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O、NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O； 在催化剂作用下，用甲烷、氨气、氢气等还原剂将其还原成无毒的氮气。化学方程式：6NO＋4NH35N2＋6H2O、CH4＋4NO2N2＋CO2＋2H2O、4H2＋2NO2N2＋4H2O。 ②机动车辆排放的尾气的处理 a.安装汽车尾气净化装置，将NOx转化为中性的、无污染的氮气2CO＋2NO2CO2＋N2。 b.以甲醇、液化气代替汽油 c.使用以液化天然气（LNG）或高效燃料电池作为动力的新型环保汽车。 $