第04讲氮的固定（原卷版）.docx

第04讲氮的固定

模块一思维导图串知识

模块二基础知识全梳理（吃透教材）

模块三教材习题学解题

模块四核心考点精准练（6大考点）

模块五小试牛刀过关测

1.能根据氮分子的微观结构预测其化学性质。熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。

2.通过对氮的固定概念、原理和分类的学习，认识人工固氮的化学原理和化学价值，了解物质的变化是有条件的。

3.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.

第1课时氮的固定

一、氮元素的存在

1．氮的原子结构

（1）氮的原子结构

原子结构示意图：。氮元素位于周期表第二周期、第=5\*ROMANVA族。氮原子最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其它原子相互结合构成物质。

（2）常见的化合价

氮元素常见有＋1、＋2、＋3、＋4、＋5、－3价。

2．氮元素的存在

（1）游离态：在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中（约占空气总体积的78%）。?

（2）化合态：部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。

二．氮气

1．物理性质

色态

气味

密度

溶解性

毒性

无色气体

无味

比空气的略小

难溶

无毒

2．N2分子的结构

（1）氮气分子的电子式为，结构式为N≡N。

（2）氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成，氮气分子存在氮氮三键。

3．化学性质

（1）常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。

原因：氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，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，通常难以与其它物质反应。

（2）与氧气反应：在放电条件或高温下氮气跟氧气化合生成一氧化氮N2＋O2eq\o(=====,\s\up7(放电或高温))2NO，体现N2具有还原性。

（3）与活泼金属（如镁）反应：镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2eq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2，体现N2具有氧化性。

（4）与非金属（如氢气）反应：人工合成氨N2＋3H22NH3，体现N2具有氧化性。

三．氮的固定

1．概念：将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定。

高能固氮（约占10%

高能固氮（约占10%）：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物。

N2＋O2eq\o(=====,\s\up7(放电或高温))2NO

生物固氮（约占90%）：自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将氮

气通过化学过程转化为含氮化合物（氨或铵态氮肥）。

自然固氮

自然固氮

人工固氮

合成氨：

合成氨：N2＋3H22NH3)

仿生固氮

【温馨提示】①氮的固定必须为将游离态N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。

②氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下也能与氢气、氧气等反应。

②氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2反应)，又有还原性(与O2反应)。

3．氮的循环

（1）自然界中氮的循环

（2）自然界中氮的循环原理

大自然通过闪电、火山爆发等释放的能量将氮气转化为含氮的化合物，或通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，从而实现自然固氮。

第2课时氮的氧化物

一、人工固氮

1．原理：N2+3H22NH3。

2．原料：合成氨的原料是氮气和氢气。

3．特点：

（1）该反应放出大量的热，工业上用来预热原料气；

（2）该反应可逆，合成氨达到平衡时，混合气体中氨的含量为20%左右，分离出氨后，将未反应的氮气和氢气送回合成塔循环使用。

4．意义：合成氨工业的成功，为植物生长提供足够的氮肥，在很大程度上缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾，改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦。

二、氮的氧化物

1．氮的氧化物类型

其氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5共有六种，其中N2O5是HNO3的酸酐，N2O3是HNO2的酸酐（氮的氧化物都有毒）。

2．二氧化氮和一氧化氮

（1）NO和NO2的性质比较

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

与水反应

不反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO（既体现氧化性，又体现还原性）

与氧气反应

NO＋O2===2NO2（一氧化氮是无色气体，遇到氧气会迅速变为红棕色气体，可用此来检验有无NO的存在），不能用排气法收集。

不反应

对环境的影响

NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、