高中化學必修課程PAGEPAGE1第3章物質的性質與轉化第3節氮的循環第1課時自然界中的氮循環氮氣與氮氧化物學習目標1.了解自然界中的氮循環。2．了解氮的固定及其種類。3．了解氮及其氧化物的主要性質。4．認識氮及其氧化物在生產中的應用和對生態環境的影響。知識梳理一、自然界中的氮循環1．氮的存在氮是一種地球上含量豐富的元素，除了以游離態的形式存在于中外，還以化合態的形式存在于中。2．氮的循環3.氮及其化合物價態和類別的關系[即時訓練]1．氮循環是生態系統物質循環的重要組成部分，如下圖所示，下列說法中不正確的是()A．人類活動對氮的循環起到了主導作用B．硝化和反硝化過程都屬于氧化還原反應C．有機氮與無機氮可相互轉化D．反硝化過程有助于穩定N2在大氣中的含量2．下列關于自然界中氮循環(如下圖)的說法正確的是()A．氮在自然界中存在形式只有游離態B．固氮過程中氮元素均被還原C．只有氮、氧兩種元素參加了氮循環D．植物吸收的無機氮主要是NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)二、氮的固定及氮氣的性質1．氮的固定2．氮氣的性質(1)物理性質顏色密度氣味溶解性比空氣(2)化學性質①N2與O2反應：，其中氮氣表現性。②N2與H2反應：，其中氮氣表現性。該反應是工業上合成氨的主要反應。點撥N2與H2的反應是可逆反應，二者不可能完全反應。[即時訓練]角度一固氮過程的判斷1．下列各項屬于自然固氮的是()A．植物從土壤中吸收含氮肥料B．由合成氨制取氮肥C．豆科植物的根瘤菌將氮氣轉變成硝酸鹽等含氮的化合物D．仿生固氮角度二氮氣的性質2．下列關于氮氣的說法中，錯誤的是()A．通常情況下，氮氣性質比較穩定B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．1molN2與3molH2完全反應生成2molNH3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮氣在化學反應中作氧化劑三、氮的兩種重要氧化物1．不同價態氮的氧化物氧化物N2O3對應氮的化合價＋1＋2＋4＋4＋52．NO和NO2(1)物理性質：氧化物顏色狀態氣味水溶性NO色氣態無味難溶NO2色氣態刺激性氣味易溶(2)相互轉化：①NO→NO2∶，②NO2→NO∶，工業上利用該反應制備硝酸。(3)應用與危害氧化物危害應用NO有毒，與血紅蛋白結合能力強，容易造成人體缺氧可作為傳遞神經的“信使分子”，具有擴展血管、提高免疫力、增強記憶力等作用NO2有毒，能使織物褪色，破壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料有腐蝕作用，另外還能夠形成酸雨雷雨天氣NO2與雨水形成的硝酸降落到地面，與土壤中礦物作用形成硝酸鹽，促進植物生長想一想：1．分別用什么方法收集NO和NO2氣體？2．俗話說：“雷雨發莊稼”，試說出其中的原理，寫出反應方程式。[即時訓練]1．NO是_________色_________溶于水的有毒氣體。易與血液中___________結合，使人中毒，同時微量的NO會促進_________擴張，防止血管栓塞。NO的化學性質主要表現在兩個方面：一是極易與氧氣反應：___________________________；二是與氨氣或NO2發生歸中反應。NO與NH3發生反應生成N2，其化學方程式為____________________________________________________________。2．NO2是_______色，有_________氣味的有毒氣體，_________溶于水。NO2的化學性質主要表現在三方面：一是自身歧化反應，如NO2與H2O反應的化學方程式為_________________________，NO2與NaOH溶液反應的化學方程式為_________________________；二是NO2與NH3、NO之間的歸中反應，如NO2和NH3在一定條件下可反應生成N2的化學方程式為_________________________；NO2和NO可被NaOH溶液吸收；三是NO2具有強氧化性，如NO2與SO2反應的化學方程式為__________________________，還能使濕潤的KI淀粉試紙變藍。[方法技能]常見氮氧化物的吸收和轉化堿液吸收法NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O氨氣轉化法8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(一定條件))7N2＋12H2O4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定條件))5N2＋6H2O催化轉化法2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2學習小結1．參與氮循環的七種含氮物質：NH3、N2、NO、NO2、HNO3、銨鹽和硝酸鹽等。2．氮的兩類固定——自然固氮(雷電固氮、生物固氮)和人工固氮(合成氨、仿生固氮)。3．氮氣通常情況下性質穩定，但在一定條件下也可發生化學反應，既可作氧化劑又可作還原劑。4.一氧化氮和二氧化氮的轉化關系NOeq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2O))NO2。當堂檢測1．下列反應屬于氮的固定的是()A．氮氣的液化 B．工業由氨制備氮肥C．Mg在N2中燃燒生成Mg3N2 D．植物從土壤中吸收氮元素2．下列反應必須加入氧化劑且一步反應就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④3．下列關于NO的說法中，錯誤的是()A．NO是無色氣體B．NO是汽車尾氣的有害成分之一C．可以用向上排空氣法收集NOD．NO在一定條件下也可做氧化劑4．下列說法中，正確的是()A．NO2能與水反應生成硝酸，故NO2為酸性氧化物B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解C．NO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得無色溶液的是NO2，得橙色溶液的為溴蒸氣D．在NO2與水的反應中氧化劑與還原劑的質量比為1∶25．用大試管收集一試管NO2氣體，倒扣在盛水的水槽里，試管內產生的現象為________________________________________________________；再往試管里通入適量氧氣，試管內又產生的現象為_____________________________________________。產生上述現象的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

參考[答案]知識梳理一、1.大氣動植物體、土壤和水體[即時訓練]1.【[答案]】A【[解析]】A．對氮的循環起到主導作用的是自然因素，人類活動只是在一定程度上影響氮的循環，故A錯誤；B．由圖可知，硝化和反硝化過程都涉及到了化合價的變化，故都屬于氧化還原反應，故B正確；C．氨化過程是動植物蛋白轉化為氨氣或銨根離子，即有機氮轉化為無機氮的過程，故C正確；D．固氮過程消耗了大氣中的氮氣，反硝化過程中生成了氮氣，故反硝化過程有助于穩定N2在大氣中的含量，故D正確。2.【[答案]】D【[解析]】A．氮在自然界中有游離態，如氮氣，有化合態如銨鹽、硝酸鹽等，故A錯誤；B．固氮過程中生成的含氮化合物已有硝酸鹽，也有氨和銨鹽，化合價有的升高也有的降低，所以氮元素有的被氧化，有的被還原，故B錯誤；C．如雷電作用下氮氣與氧氣反應生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸，所以氮的循環過程中氮、氫、氧等都參與循環，故C錯誤；D．植物從土壤和水體中吸收的無機氮主要是NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)兩種形式，故D正確。二、1.2．(1)無略小無難溶于水(2)①N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電),\s\do5())2NO還原②N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3氧化[即時訓練]1.【[答案]】C【[解析]】A、B兩項是化合態氮之間的轉化，不屬于氮的固定。D屬于人工固氮。C屬于自然固氮。2.【[答案]】A【[解析]】N2不能在O2中燃燒，與O2在放電時反應生成NO，B錯誤；N2與H2的反應是可逆反應，1molN2與3molH2不可能完全反應生成2molNH3，C錯誤；氮氣中氮元素的化合價為零價，在化學反應中既可升高也可降低，既可作氧化劑也可作還原劑，D項錯誤。三、1.N2ONO+3NO2N2O4N2O52.(1)無紅棕(2)①2NO＋O2=2NO2②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO想一想：1.【提示】NO容易和空氣中的O2反應，只能用排水法收集，NO2與H2O反應，只能用向上排空氣法收集。2.【提示】NO容易和空氣中的O2反應，只能用排水法收集，NO2與H2O反應，只能用向上排空氣法收集。[即時訓練]1.【[答案]】無難血紅蛋白血管2NO＋O2=2NO24NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定條件),\s\do5())5N2＋6H2O2.【[答案]】紅棕刺激性易3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(一定條件),\s\do5())7N2＋12H2ONO2＋SO2=SO3＋NO當堂檢測1.【[答案]】C2.【[答案]】C【[解析]】①不能一步完成，②③與H2O反應即可，但H2O不是氧化劑，⑤加入的H2是還原劑。3.【[答案]】C【[解析]】NO易與空氣中的氧氣反應，不能用向上排空氣法收集，NO中N元素處于中間價態，既有氧化性，又有還原性。4.【[答案]】D【[解析]】A項前后無因果關系，故A項錯誤；除去O2中混有的NO2，將混合氣體通過水，NO2溶解的同時又生成新的雜質NO且NO又能與O2反應，故B項錯誤；N