新教材化學人教版學案5-2-第1課時氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮

第二節(jié)氮及其化合物氮元素位于元素周期表的第____周期、第____族。氮原子的最外電子層有____個電子，既不容易得到____個電子，也不容易失去____個電子。因此，氮原子一般通過____________與其他原子相互結合構成物質。在自然界里，氮元素主要以________的形式存在于______中，部分氮元素存在于動植物體內的蛋白質中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。氮是自然界各種生物體生命活動不可缺少的重要元素。第1課時氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮核心微網(wǎng)絡素養(yǎng)新目標1.學會并理解氮氣的性質及氮的固定與循環(huán)的意義。2．學會氮的氧化物的性質及對應實驗。3．理解應用氮的氧化物的簡單計算。學業(yè)基礎[預習新知]一、氮氣和氮的固定1．自然界中氮的循環(huán)(1)自然界：①豆科植物根部的________，把氮氣轉變?yōu)開_______等含氮的化合物。②在________條件下，空氣中N2與氧氣化合為氮的氧化物，并隨降雨進入水體和土壤中。③微生物分解動植物中的蛋白質生成小分子的含氮化合物，回到水體和土壤中。(2)人類活動：①將空氣中N2合成________，再進一步轉化為其他含氮化合物，進入水體和土壤中。②____________________________________________所產(chǎn)生的氮氧化物通過大氣進入陸地和海洋。2．氮氣的物理性質顏色密度氣味溶解性____比空氣__________________3.氮氣的化學性質(1)N2與Mg反應：________________(2)N2與O2反應：________________(3)N2與H2的反應：________________4．氮的固定(1)概念：使空氣中eq\o(□,\s\up1(13))________態(tài)的氮轉化為含氮化合物。(2)分類：氮的固定eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(□,\s\up1(14))固氮→占10%,\o(□,\s\up1(15))固氮→占90%)),\o(□,\s\up1(16))固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(□,\s\up1(17)),\o(□,\s\up1(18))固氮))))eq\x(狀元隨筆)空氣的組成與氮循環(huán)空氣是一種混合物，大概的組成情況(體積分數(shù))如下：氮氣：78%；氧氣：21%；稀有氣體：0.94%；二氧化碳：0.03%；其他：0.03%。空氣是自然界中最大的氮元素容器，是氮循環(huán)的最大源泉。二、一氧化氮和二氧化氮1．物理性質NONO2色、態(tài)eq\o(□,\s\up1(19))______色氣體eq\o(□,\s\up1(20))______色氣體氣味eq\o(□,\s\up1(21))______eq\o(□,\s\up1(22))______氣味密度(與空氣相比)略大eq\o(□,\s\up1(23))______溶解性eq\o(□,\s\up1(24))______溶于水與水反應毒性eq\o(□,\s\up1(25))______毒eq\o(□,\s\up1(26))______毒2.化學性質N2eq\o(→,\s\up14(a.O2))NOeq\o(,\s\up14(b.O2),\s\do14(c.H2O))NO2有關反應的化學方程式為：a.eq\o(□,\s\up1(27))____________________；b.eq\o(□,\s\up1(28))____________________；c.eq\o(□,\s\up1(29))____________________。[即學即練]1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)空氣中N2的體積分數(shù)約為78%。()(2)N2在高溫條件下與O2發(fā)生燃燒生成NO。()(3)NO在空氣中易轉化為紅棕色NO2。()(4)NO2與H2O的反應，NO2只作氧化劑。()(5)閃電時氮氣和氧氣化合，生成的氮的化合物被植物吸收的過程，屬于自然固氮。()2．下列變化過程屬于物理變化的是()A．活性炭使紅墨水褪色B．雷雨天氮氣與氧氣化合C．二氧化氮溶于水D．酸雨侵蝕建筑物3．在NO2與水的反應中，水的作用是()A．是還原劑B．既是氧化劑又是還原劑C．是氧化劑D．既不是氧化劑又不是還原劑4．最新病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接的抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述正確的是()A．一氧化氮是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集核心素養(yǎng)目標一氮的循環(huán)與固定[例1]下列反應屬于氮的固定的是()①N2和H2在一定條件下合成NH3②NO2和H2O反應生成HNO3和NO③Mg在N2中燃燒生成Mg3N2④NO被空氣氧化為NO2A．①②B．②③C．①③D．①④eq\x(狀元隨筆)[提升1]關于氮氣的性質說法中，錯誤的是()A．氮在自然界中既以游離態(tài)存在又以化合態(tài)存在B．通常情況下，氮氣性質很不活潑C．可在氧氣中燃燒生成一氧化氮D．大氣、陸地和水體中的氮元素在不停地進行著氮的循環(huán)[核心能力]氮氣和氮的固定示意圖eq\x(狀元隨筆)不同價態(tài)的氮的氧化物氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5對應氮的化合價＋1＋2＋3＋4＋4＋5N2O俗稱笑氣，具有麻醉作用自然界中的氮循環(huán)涉及氮氣及氮的許多化合物，它們的物質類別和其中氮元素的化合價分析如下：①eq\a\vs4\al\co1(N2,0價)eq\o(→,\s\up14(根瘤菌))eq\a\vs4\al\co1(硝酸鹽,＋5價)②eq\a\vs4\al\co1(N2,0價)eq\o(→,\s\up14(放電))eq\a\vs4\al\co1(NO,＋2價)③eq\a\vs4\al\co1(NH\o\al(＋,4)，NO\o\al(－,3),－3價＋5價)→eq\a\vs4\al\co1(氨基酸,－3價)→eq\a\vs4\al\co1(蛋白質,－3價)→eq\a\vs4\al\co1(NH\o\al(＋,4)、NO\o\al(－,3)、NH3,－3＋5－3)目標二氮的氧化物性質及有關計算[例2]按圖進行實驗。試管中裝有12mLNO，然后間歇而又緩慢地通入8mLO2，下列是有關最終狀態(tài)的描述：①試管內氣體呈棕色②試管內氣體呈無色③試管內液面不變④試管內液面上升⑤試管內氣體是O2⑥試管內氣體是NO其中正確的是()A．①③B．②④⑤C．②④⑥D．②③⑤[提升2]在一定條件下，將m體積NO與n體積O2先后通入倒立在水中且盛滿水的容器中，充分反應后，容器內殘留eq\f(m,2)體積的氣體，該氣體與空氣接觸后變?yōu)榧t棕色，則m與n的比值為()A．3:2B．2:3C．8:3D．3:8eq\x(狀元隨筆)當NO2或NO轉化為HNO3時要失去電子，若上述兩種氣體與O2混合通入水中時，O2得電子，且得失電子數(shù)必須相等，這是電子守恒法解答此類題目的依據(jù)。[核心能力]氮氧化物的計算類型1．相關反應原理：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④2．計算類型：①NO2(或NO2與NO的混合氣體)氣體溶于水(反應①)利用氣體體積差法進行計算。V剩＝V(NO)原＋eq\f(1,3)V(NO2)。②NO2與O2的混合氣體溶于水(反應③)。當V(NO2):V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4:1，恰好完全反應,>4:1，NO2過量，剩余NO,<4:1，O2過量，剩余O2))③NO與O2的混合氣體溶于水(反應④)當V(NO):V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4:3，恰好完全反應,>4:3，剩余NO,<4:3，剩余O2))eq\x(狀元隨筆)NO、NO2性質應用：1．NO的收集方法：排水法2．NO2向NO的轉化：通入水中3．NO的檢驗：通入O2變紅棕色或無色氣體遇空氣變紅棕色4．NO2檢驗：通入H2O中變?yōu)闊o色氣體學考評價1．下列關于N2的說法錯誤的是()A．通常情況下N2性質很穩(wěn)定，所以N2可在電焊時作保護氣B．反應N2＋O2eq\o(=,\s\up14(高溫))2NO是汽車尾氣造成污染的主要原因之一C．N2的質量約占空氣總質量的eq\f(4,5)D．在反應3Mg＋N2eq\o(=,\s\up14(點燃))Mg3N2中，N2作氧化劑2．氮氣能大量存在于空氣中的根本原因是()A．氮氣性質穩(wěn)定，即使在高溫下也不與其他物質發(fā)生反應B．氮氣比空氣輕且不溶于水C．氮氣分子中兩個氮原子結合很牢固，分子結構穩(wěn)定D．氮氣既無氧化性，也無還原性，不與其他物質反應3．下列關于NO的說法正確的是()A．NO是酸性氧化物B．NO只能通過人工合成C．NO是大氣污染物，會形成酸雨D．NO可以用向上排空氣法收集4．對3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反應的下列說法正確的是()A．氧化劑與還原劑的質量比為1:2B．氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質的量之比為1:2C．NO2是氧化劑，H2O是還原劑D．在反應中若有6molNO2參與反應時，有3mol電子發(fā)生轉移5.某研究小組借助如圖儀器裝置收集NO氣體，正確的操作是()A．從①口進氣，用排水法集氣B．從①口進氣，用排氣法集氣C．從②口進氣，用排水法集氣D．從②口進氣，用排氣法集氣練后感悟“萬能瓶”的用途(1)洗氣瓶：A進B出，如用飽和NaHCO3溶液除去CO2氣體中的HCl氣體。(2)貯氣瓶：廣口瓶中盛滿液體，B進A出，如Cl2可用排飽和食鹽水貯存。(3)集氣瓶：若A進B出，可收集密度比空氣大的氣體，如CO2；若B進A出，可收集密度比空氣小的氣體，如H2。(4)安全瓶：在氣體的制取與性質驗證實驗中連接該裝置(瓶中不盛放任何物質)，可有效地防止倒吸，起到安全瓶的作用(此時廣口瓶中A管長度同B管)。eq\x(請完成課時作業(yè)3)第二節(jié)氮及其化合物二ⅤA535共用電子對氮分子空氣第1課時氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮學業(yè)基礎[預習新知]根瘤菌硝酸鹽放電氨化石燃料燃燒、森林和農(nóng)作物的枝葉燃燒無小無難溶于水N2＋3Mgeq\o(=,\s\up15(點燃))Mg3N2N2＋O2eq\o(=,\s\up15(放電或高溫))2NON2＋3H2eq\o(,\s\up15(高溫、高壓),\s\do14(催化劑))2NH3游離高能生物人工合成氨仿生無紅棕無味有刺激性大不有有N2＋O2eq\o(=,\s\up15(放電或高溫))2NO2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO[即學即練]1．答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√2．答案：A3．答案：D4．解析：NO是無色氣體，不溶于水，在放電的條件下N2與O2化合生成NO。答案：C核心素養(yǎng)[例1]解析：氮的固定是將游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氮。答案：C[提升1]解析：通常情況下氮氣的性質很不活潑，在放電或高溫條件下，能跟氧氣反應。答案：C[例2]解析：由反應4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可得，剩余氣體應為NO，體積為eq\f(4,3)mL，試管內液面上升。答案：C[提升2]解析：由題意可知，容器內eq\f(m,2)體積的氣體為NO。解法Ⅰ(化學方程式法)：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343m－eq\f(m,2)n(m－eq\f(m,2))n＝43，解得mn＝83。解法Ⅱ(得失電子守恒法)：從整個反應過程看，NO與O2混合后溶于水是氧化還原過程，故得失電子數(shù)相等，在該過程中，eq\o(N,\s\up6(＋2))O→Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3，NO失電子，eq\o(O,\s\up6(0))2→HNeq\o(O,\s\up6(－2))3，O2得電子，則有(m－eq\f(m,2))×3＝n×2×2，解得mn＝83。解法Ⅲ(原子守恒法)：由題意知反應后所得溶液為HNO3溶液，而總反應式與N2O5＋H2O=2HNO3等效，據(jù)此可知參加反應的NO和O2