高中化學 第三章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán) 第1課時學案 魯科版必修1.doc

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第1課時　自然界中氮的循環(huán)、氮氣、氮的氧化物 學習目標 重點難點 　　1.了解自然界中的氮循環(huán)； 2．掌握氮氣的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)； 3．掌握一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì) 　　1.認識氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)； 2．通過了解生物固氮和人工固氮的形式，認識N2、NO、NO2的性質(zhì) 一、自然界中氮的循環(huán) 1．氮的存在形態(tài) （1）以______態(tài)的形式存在于大氣中。 （2）以______態(tài)的形式存在于動植物體、土壤和水體中。 2．氮在自然界中的循環(huán) （1）自然循環(huán)：N2銨離子和硝酸鹽植物蛋白、動物蛋白―→氨氣 （2）人類活動的影響：人們通過化學方法把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為____，再根據(jù)需要進一步轉(zhuǎn)化成各種含氮化合物（如______、______）。 二、氮氣 1．物理性質(zhì) 顏色 狀態(tài) 氣味 水中的溶解性 2．化學性質(zhì) 3．氮的固定 （1）概念：使空氣中________的氮轉(zhuǎn)化為____________的過程。 （2）分類 　預習交流 1．什么是可逆反應？ 2．有人說，“氫氣和氧氣化合生成水，水可分解為氫氣和氧氣，所以反應：2H2＋O2===2H2O為可逆反應”。你認為這句話對嗎？ 三、氮的氧化物 1．氮的氧化物 化合價 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 對應氧化物 ____、N2O4 2．NO和NO2 （1）物理性質(zhì) （2）相互轉(zhuǎn)化 ①NO→NO2：__________________ ②NO2→NO：________________________ （3）影響 ①NO：是傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”，但容易與血紅蛋白結(jié)合而使人體缺氧。 ②NO2：能使多種織物退色，損壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用。 預習交流 1．俗語“雷雨發(fā)莊稼”的道理是什么？ 2．實驗室如何收集NO、NO2？為什么？ 答案：一、1.（1）游離?。?）化合 2．（2）氨　氮肥　硝酸 二、1.無色　氣體　無味　難溶于水 2．N2＋O22NO　N2＋3H22NH3 3．（1）游離態(tài)　含氮化合物 （2）高能　生物　合成氨　仿生 預習交流： 1．答案：在相同條件下能同時向正反兩個方向進行的反應稱為可逆反應。 2．答案：不對，因為這兩個反應不是在相同條件下進行的，所以不是可逆反應。 三、1.N2O　NO　N2O3　NO2　N2O5 2．（1）無色　紅棕色　氣體　氣體　無味　刺激性氣味　有毒　有毒　難溶　易溶 （2）2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 預習交流： 1．答案：空氣中氮氣在高壓電作用下與氧氣發(fā)生化學反應生成NO，NO與氧氣反應轉(zhuǎn)化成NO2，NO2與雨水反應生成HNO3，生成的HNO3隨雨水進入土壤，同土壤中的礦物質(zhì)作用，形成被植物吸收的硝酸鹽類，使莊稼受益。 2．答案：收集NO用排水法，收集NO2用向上排空氣法；前者易與氧氣反應，后者易與水反應。 在預習中還有哪些問題需要你在聽課時加以關注？請在下列表格中做個備忘吧！ 我的學困點 我的學疑點 一、NO、NO2的性質(zhì)實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 化學方程式 ________________________________________________________ ______________________ ____________________________________________________ ________________________________________ 1．在持續(xù)通入氧氣的情況下能否使上述試管內(nèi)液面不斷上升，直至試管完全被液體充滿？若能，需要通入多少體積的氧氣？ 2．若試管內(nèi)開始時充滿NO氣體，要使NO盡可能被水吸收，需要通入多少體積的O2? 1.NO2和O2同時通入水中時，其反應是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，總反應為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 2．NO和O2同時通入水中時，其反應是2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，總反應為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。 3．4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上看均相當于2個N2O5，即總反應式都與N2O5＋H2O===2HNO3等效。這不僅是記憶上述1、2兩式的方法，也為上述問題的解決提供了新的思路，即利用混合氣體中的N、O原子個數(shù)比進行分析判斷： 二、氮的氧化物溶于水的計算 如圖所示，將盛滿等體積的NO和NO2混合氣體的試管倒置在水槽中，請回答： （1）試管內(nèi)的現(xiàn)象如何？ （2）液面上升的高度占試管容積的多少？ 將12 mL NO2和O2的混合氣體通入足量的水中，充分反應后剩余氣體2 mL（氣體均在相同狀態(tài)下測定）求原氣體中各氣體的體積是多少？ 1.氮氧化物溶于水的計算有以下三種類型： （1）NO和NO2的混合氣體溶于水時，其反應是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。可利用氣體體積變化的差值進行計算。V剩＝V（NO）原＋V（NO2）。 （2）NO2和O2同時通入水中時，根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3進行計算。 （3）NO和O2同時通入水中時，根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3進行計算。 2．氮氧化物溶于水的產(chǎn)物分析： 氮的氧化物與O2混合通入水中，剩余氣體只可能是NO或O2，不可能是NO2，因為過量的NO2會與水反應生成NO；所得溶液的溶質(zhì)為HNO3。 答案：活動與探究1：答案：試管中的紅棕色氣體逐漸變成無色氣體，同時水會進入試管，最后水充滿整個試管的2/3體積左右　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　無色氣體先變?yōu)榧t棕色氣體，后又變?yōu)闊o色氣體，試管內(nèi)液面繼續(xù)上升　2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 思考與交流： 1．答案：能，NO2與O2以4∶1的體積比混合，與足量的水反應就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO① 2NO＋O2===2NO2② ①2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 故NO2與O2以4∶1的體積比混合，與足量的水反應就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 2．答案：NO與O2以4∶3的體積比混合，與足量的水反應就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 解析：2NO＋O2===2NO2① 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO② ①3＋②2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 故NO與O2以4∶3的體積比混合，與足量的水反應就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 活動與探究2：答案：（1）試管內(nèi)的紅棕色氣體逐漸變成無色氣體，試管內(nèi)液面上升。 （2） 解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV 3 2 試管液面上升的高度為＝＝。 遷移與應用：答案：剩余氣體為O2時，原混合氣體中NO2為8 mL，O2為4 mL；剩余氣體為NO時，原混合氣體中NO2為10.8 mL，O2為1.2 mL。 解析：剩余2 mL氣體可能是O2或NO。 （1）若剩余氣體為O2，根據(jù)化學方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 可知參加反應的NO2的體積為10 mL＝8 mL 參加反應的O2的體積為10 mL＝2 mL 原混合氣體中NO2為8 mL，O2為4 mL。 （2）若剩余氣體為NO，根據(jù)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知剩余NO2的體積為6 mL 根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可以計算出參加反應的O2的體積為6 mL＝1.2 mL，NO2的體積為6 mL＝4.8 mL，故原混合氣體中NO2為10.8 mL，O2為1.2 mL。 1．發(fā)射衛(wèi)星的運載火箭，其推進劑引燃后發(fā)生劇烈反應，產(chǎn)生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅煙，產(chǎn)生紅煙的原因是（　?。?。 A．高溫下氮氣遇空氣生成NO2 B．CO2與NO反應生成CO和NO2 C．NO與空氣生成NO2 D．NO和H2O反應生成H2和NO2 2．如下圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體（可能是混合物），當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來試管中盛裝的氣體不可能是（　?。?。 A．N2與NO2的混合氣體 B．O2與NO2的混合氣體 C．NO與NO2的混合氣體 D．NO2一種氣體 3．標準狀況下，在一不規(guī)則的玻璃容器內(nèi)充滿NO2氣體后，將其倒置于水槽中，假設容器中的物質(zhì)不擴散至容器外，則充分反應后容器中所得溶液的物質(zhì)的量濃度近似為（　　）。 A．1.0 molL－1 B．0.045 molL－1 C．0.020 molL－1 D．0.12 molL－1 4．氮氧化物進入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學煙霧，因此必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。 （1）用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下： 2NO2＋2NO＋4NaOH===4NaNO2＋2H2O① 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O② 在反應①中，氧化劑是________，還原劑是________。 在反應②中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為________。 （2）汽車尾氣中含有CO和NO，消除這兩種物質(zhì)對大氣污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器，使它們發(fā)生反應生成對大氣無污染的物質(zhì)。寫出該反應的化學方程式___________________。 （3）在一定條件下氨氣亦可用來將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。寫出氨氣和二氧化氮在一定條件下反應的化學方程式________________________。 答案：1．C　解析：N2和O2不能直接反應生成NO2，A不正確；NO不能和CO2、H2O反應，B、D選項不正確；NO在空氣中能被氧氣氧化為NO2，NO2是紅棕色氣體。 2．A　解析：如果氣體是N2與NO2的混合氣體，則水不會充滿整個試管，因為N2不溶于水；如果是NO2（或O2和NO2的混合氣體），發(fā)生反應：4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3，水會充滿試管；如果是NO與NO2的混合氣體，通入O2會發(fā)生反應4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3和4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3，而使水充滿試管。 3．B　解析：設容器的體積為V，則充分反應后容器中所得溶液的物質(zhì)的量濃度為：c＝＝ molL－1。 4．答案：（1）NO2　NO　1∶1 （2）2NO＋2CON2＋2CO2 （3）6NO2＋8NH37N2＋12H2O 提示：用最精煉的語言把你當堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領部分寫下來并進行識記。 知識精華 技能要領