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《氮气和氮氧化物》教案

[核心素养发展目标]1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。

一、氮气与氮的固定

1.氮——重要的非金属元素

(1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族，氮元素的非金属性比氧元素弱，比碳元素强，硝酸的酸性比磷酸强。

(2)氮元素原子最外层有5个电子，氮原子很难得失电子形成离子键，一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。

(3)氮元素在自然界中的存在

①游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中。

②化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。

2.氮气

(1)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，通常情况下很难与其他物质发生化学反应。

(2)写出氮气与下列物质反应的化学方程式：

①金属镁：N2＋3Mgeq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2，氮气表现氧化性；

②氢气：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3，氮气表现氧化性；

③氧气：N2＋O2eq\o(=======,\s\up7(放电或高温))2NO，氮气表现还原性。

3.氮的固定

氮的固定—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程,分类\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(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?)),人工固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨?工业上合成氨?,仿生固氮?某些金属有机化合物,可起到根瘤菌的作用?))))))

(1)氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价()

(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键()

(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气()

(4)白磷(P4)在空气中能自燃而氮气能稳定存在，说明磷元素非金属性比氮元素强()

(5)硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气为自然固氮()

(6)在高温、高压、催化剂条件下，1molN2与3molH2混合可生成2molNH3()

答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×

1.汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物，已成为城市空气的主要污染源。汽油和柴油中基本不含氮元素，那么汽车尾气中的NO是如何产生的？写出有关反应的化学方程式。(忽略空气中二氧化碳)

提示汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在内燃机中高温条件下反应而生成，N2＋O2eq\o(=====,\s\up7(高温))2NO。

2.金属镁在空气(忽略空气中二氧化碳)中燃烧可生成哪些产物？写出有关反应的化学方程式。

提示可生成氧化镁和氮化镁。2Mg＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2MgO,3Mg＋N2eq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2。

3.氮在自然界中的循环如下图所示。

(1)氮在自然界中主要存在形式有哪些？

提示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。

(2)人体里的蛋白质中的氮元素是从哪儿来的？

提示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。

(3)自然界中有哪些固定氮的途径？

提示自然界中固氮主要有自然固氮和人工固氮，自然固氮有高能固氮(雷电作用)、生物固氮(豆科植物)。

(4)氮循环中含氮物质有多种形式的转化，有的对人类生产生活有益，有的则产生负面作用，请举例说明。

提示①对人类有益的有：人工固氮如合成氨，不仅为农作物的生长提供了必需的氮元素，而且为其他化工产品的生产提供了重要的原料。②对人类有害的有：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等；工厂废液、生活废水中的氮元素对水体造成污染。

1.下列关于性质的叙述中错误的是()

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.将空气中的氮气转变成含氮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

答案A

解析活泼金属钠、镁、铝可以在N2中燃烧。

2.下列叙述与氮的固定无关的是()

A.工业上氮气与氢气化合成氨

B.工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物

C.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物