高中 化学 必修 第二册 第五章 化工生产中的重要非金属元素《第二节 第1课时 氮气和氮氧化物》教学设计.docx

第二节氮及其化合物

第1课时氮气和氮氧化物

[学习目标]1.认识氮元素在自然界中的存在形式，了解氮的固定的意义。2.掌握N2的性质。3.掌握NO、NO2的性质及二者的相互转化。4.掌握NO、NO2与O2混合溶于水的计算。

任务一氮气与氮的固定

1．氮元素

(1)氮原子的结构特点

①位：在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族。

②构：最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。

③性：一般通过共价键与其他原子相互结合构成物质。

(2)氮元素在自然界中的存在

①游离态：氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中。

②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中、土壤和海洋里的硝酸盐和铵盐中。

2．氮气的化学性质

[交流研讨1]根据氮原子核外电子排布和氮气分子的结构，推测氮气的化学活性。

提示：由于氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，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，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。在高温、放电等条件下，氮气可以与氧气、氢气、镁等物质发生化合反应。

(1)还原性：N2＋O2eq\o(=====,\s\up7(放电),\s\do5(或高温))2NO。

(2)氧化性

①N2与H2反应：N2＋3H2eq\o(?====?,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3。

②在点燃条件下与金属镁反应：N2＋3Mgeq\o(=====,\s\up7(点燃),\s\do5())Mg3N2。

3．氮的固定

(1)含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。

(2)分类

eq\a\vs4\al(氮,的,固,定)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(自然固氮)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(高能固氮（N2＋O2\o(=====,\s\up7(放电),\s\do5())2NO）),\a\vs4\al(生物固氮（豆科植物根瘤菌固氮）))),\a\vs4\al(\o(\s\up7(人工),\s\do5(固氮)))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(工业合成氨（N2＋3H2\o(?====?,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3）,\a\vs4\al(仿生固氮)))))

4．自然界中氮的循环

[交流研讨2](1)大家在吃薯条等膨化食品时，会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气，请说出该食品级氮气的作用。

提示：主要作用有三个方面：①延长食品的保质期；②可以抵御外界潮气的侵入；③保护食品不被压碎。

(2)通过同学间交流或查阅资料分析液氮用于医疗手术的原理是什么。

提示：液氮挥发，吸收热量，使温度迅速下降，通过极度冷冻将病区细菌迅速杀死，使得病区适宜进行医疗手术。

1．下列关于N2的说法中错误的是()

A．豆科植物的根瘤菌将N2转化为氮的化合物不属于氮的固定

B．N2＋O2eq\o(=====,\s\up7(高温),\s\do5())2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一

C．N2在空气中约占空气总体积的78%

D．在反应3Mg＋N2eq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2中N2作氧化剂

答案：A

解析：A．豆科植物的根瘤菌将空气中的氮转化为化合态的氮，属于生物固氮，A错误；B．汽车中的火花塞在打火过程中能引发氮气和氧气反应生成NO，产生的NO会导致空气污染，B正确；C．氧气约占空气体积的21%，氮气约占空气体积的78%，C正确；D．在反应3Mg＋N2eq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2中，氮由0价变为－3价，氮气是氧化剂，D正确；故选A。

2．氮在自然界中的循环如下图所示。

(1)过程①称为，写出工业合成氨反应的化学方程式：________________________________________________________________________，

该反应中氮气显性（填“氧化”或“还原”，下同）。

(2)过程②中能通过的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，