2024_2025学年高中化学第3章自然界中的元素第2节第1课时自然界中氮的循环氮气氮的氧化物学案鲁科版必修1.docxVIP

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自然界中氮的循环、氮气、氮的氧化物

[核心素养发展目标]1.知道自然界中氮循环的基本过程，相识氮循环过程中的重要物质。2.熟知一氧化氮和二氧化氮的性质，了解自然界中形成硝酸的过程。

一、自然界中氮的循环、氮气

1.自然界中氮的循环

(1)氮的存在形态

氮元素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(以单质的形式存在于空气中,以化合物的形式存在于动植物体、土壤和水体中))

(2)氮在自然界中的循环

①自然循环

②人类活动的影响

氮气eq\o(―――→,\s\up7(化学方法))NH3―→氮肥、硝酸等含氮化合物。

燃烧产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋，参与氮的循环。

2.氮气

(1)物理性质

颜色

状态

密度

气味

水中的溶解性

无色

气态

比空气小

无

难溶于水

(2)化学性质

①写出下列反应的化学方程式：

②可逆反应：在相同条件下，能同时向正、反两个方向进行的反应。在可逆反应的化学方程式中用“”代替“===”。

(3)氮的固定

①概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。

②分类

氮的固定eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高能固氮,生物固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨固氮,仿生固氮))))

(1)对氮气性质的理解

①通常状况下氮气的化学性质很不活泼，很难和其他物质发生化学反应。

②氮元素有多种变价，N2中氮元素为0价，处于中间价态，故N2既有氧化性，又有还原性。

N2与O2反应表现还原性，N2与H2、Mg等活泼金属反应表现氧化性。N2与Mg反应：N2＋3Mgeq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2。

(2)可逆反应的理解

①相同条件下正、逆反应同时进行。

②可逆反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。

例1下列关于N2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.氮气与氧气在肯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。

思维启迪

氮气与氧气在放电条件下不能生成二氧化氮，氮气与金属、氢气反应时表现氧化性，氮气与氧气反应时表现还原性。

例2下列反应起到了固氮作用的是()

A.工业上N2与H2在肯定条件下合成NH3

B.NO与O2反应生成NO2

C.NH3被O2氧化成NO和H2O

D.由NH3制备化肥NH4HCO3

答案A

解析由定义知，氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物。

易错警示

化合态的氮转化为化合态的氮不是氮的固定。

二、一氧化氮和二氧化氮

1.氮的氧化物的种类

化合价

＋1

＋2

＋3

＋4

＋5

对应氧化物

N2O

NO

N2O3

NO2、N2O4

N2O5

2.NO和NO2的性质比较

物质

NO

NO2

色、态、毒性

无色、无味、有毒气体

红棕色、有刺激性气味、有毒气体

水溶性

不溶于水

易溶于水

与氧气反应

2NO＋O2===2NO2(还原性)

不反应

与水反应

不反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(自身氧化还原)

相互转化

2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

3.NO2性质试验探究

试验装置图

试验步骤

现象

反应方程式

(1)将盛有NO2的试管倒置在水中

①水进入试管，液面渐渐上升；②红棕色气体渐渐变为无色；③试管内液面上升至试管容积的eq\f(2,3)处

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

(2)向试管中通入少量O2

①无色气体变为红棕色后又变为无色；

②试管内液面上升

2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

(3)持续通入少量O2，直至试管内充溢水

①无色气体变为红棕色；②液面渐渐上升，气体体积渐渐缩小，最终试管内充溢液体

合并反应后为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

(1)水汲取NO2制硝酸的原理：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

(2)氮的氧化物(NO、NO2)与O2、H2O反应的有关计算

a.有关化学方程式

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3②

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3③

2NO＋O2===2NO2④

b.不同状况及剩余气体的体积

气体

反应

剩余气体

剩余气体的量

NO2

①

NO

eq\f(1,3)V(NO2)

NO2＋NO

①

NO

V(NO)原＋eq\f