2023-2024學(xué)年蘇教版必修第二冊(cè) 專(zhuān)題7　第1單元　氮的固定 課件（36張）

專(zhuān)題7氮與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展第一單元氮的固定內(nèi)容索引學(xué)習(xí)目標(biāo)活動(dòng)方案課堂反饋學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能依據(jù)氮分子的微觀(guān)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)其性質(zhì)。2.掌握N2、NO、NO2的重要性質(zhì)，通過(guò)比較NO和NO2的性質(zhì)，學(xué)會(huì)類(lèi)比的科學(xué)方法。3.了解氮的固定的含義和方法，認(rèn)識(shí)人工固氮的化學(xué)原理和社會(huì)價(jià)值。4.體會(huì)化學(xué)科學(xué)在解決人類(lèi)社會(huì)問(wèn)題中所發(fā)揮的作用?；顒?dòng)方案1905年，哈伯赴美國(guó)考察回國(guó)后，采用高壓放電固氮，實(shí)驗(yàn)歷時(shí)一年效果不盡如人意。后來(lái)從法國(guó)化學(xué)家用高溫、高壓合成氨發(fā)生爆炸的消息中獲得啟示，他也毅然采用該法進(jìn)行試驗(yàn)，這體現(xiàn)了他的果斷和勇氣。在歷經(jīng)無(wú)數(shù)次失敗后，1909年7月2日，哈伯在實(shí)驗(yàn)室采用620℃、200個(gè)大氣壓和用金屬鐵作催化劑的條件下，人工固氮成功，解決了人類(lèi)人口增長(zhǎng)與糧食短缺的矛盾，為人類(lèi)的發(fā)展作出卓越的貢獻(xiàn)?；顒?dòng)一：哈伯是天使還是魔鬼第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，德國(guó)為了征服歐洲，要求哈伯全力研制最新式的化學(xué)武器。1915年4月21日夜間，德軍在長(zhǎng)達(dá)6千米的戰(zhàn)線(xiàn)上秘密安放了數(shù)以千計(jì)的氯氣罐。第二天下午5時(shí)，德軍借助有利的風(fēng)速以突襲的方式將氯氣吹放至法軍陣地。剎那間，在6000米寬的正面形成2米高的黃色氣體幕墻滾滾向前推進(jìn)，縱深到達(dá)10～15公里，對(duì)手毫無(wú)防范，致使5000多人死亡，15000多人中毒致傷，這次戰(zhàn)役后，哈伯受到德皇嘉獎(jiǎng)，但同時(shí)遭到各國(guó)科學(xué)家的強(qiáng)烈譴責(zé)。從哈伯首次合成氨開(kāi)始，人類(lèi)進(jìn)入化肥發(fā)展的時(shí)代，化學(xué)家是如何利用空氣中的氮?dú)赓Y源造福人類(lèi)的？有什么意義？【答案】

氮?dú)馀c氫氣在一定條件下反應(yīng)生成氨氣，制造化肥，大大提高了糧食的產(chǎn)量，緩解了糧食危機(jī)。在自然界中，絕大部分氮元素以游離態(tài)的氮?dú)夥肿有问酱嬖谟诳諝庵小?shí)驗(yàn)證明，在通常情況下，氮?dú)馀c大多數(shù)物質(zhì)很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，說(shuō)明氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑。1.下表中的數(shù)據(jù)為使1mol該物質(zhì)分解為原子需要的能量，化學(xué)上稱(chēng)之為鍵能。活動(dòng)二：認(rèn)識(shí)氮?dú)獾姆€(wěn)定性物質(zhì)H2N2O2Cl2鍵能/(kJ·mol－1)436.3941.7497.3241.7從化學(xué)鍵的角度分析，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)為什么穩(wěn)定？【答案】

氮?dú)夥肿又写嬖诘I，電子式、結(jié)構(gòu)式分別為∶N??N∶、N≡N，破壞氮?dú)夥肿又械又g的共價(jià)鍵需要很高的能量，所以氮?dú)夥肿雍芊€(wěn)定。2.通常情況下，氮?dú)夂茈y與其他物質(zhì)發(fā)生化合反應(yīng)。但在一定條件下，氮?dú)庖部梢院鸵恍┪镔|(zhì)發(fā)生化合反應(yīng)。寫(xiě)出上述氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。1.閱讀教材，氮元素對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有什么重要作用？什么叫氮的固定，主要包括哪幾種？【答案】

充足的氮元素能使植物枝葉茂盛，葉片增大，光合作用增強(qiáng)，促進(jìn)氨基酸和蛋白質(zhì)的形成，從而使農(nóng)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量得以提高。將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物叫作氮的固定，簡(jiǎn)稱(chēng)固氮。氮的固定主要有自然固氮和人工固氮兩種方式?；顒?dòng)三：認(rèn)識(shí)自然固氮2.閱讀教材，了解自然固氮的途徑。【答案】

自然固氮的途徑主要有兩種：一種是生物固氮，即自然界中的一些微生物種群(如豆科植物的根瘤菌)將空氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)生物化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為含氮化合物；另一種是高能固氮，即通過(guò)閃電、火山爆發(fā)等途徑產(chǎn)生含氮化合物。3.閱讀分析下列材料：在我國(guó)青海與新疆交界的昆侖山脈，有一條長(zhǎng)約一百公里、寬約三十公里的大谷地被人們稱(chēng)為“魔鬼谷”。偶有誤入者，常因遭雷擊而絕少生還。幾百年來(lái)，這里被牧民視為禁地。但經(jīng)勘察證實(shí)，這一谷地地層中有一百多個(gè)鐵礦脈等巖體，容易引來(lái)雷電云層中的電荷，形成炸雷。雷電一旦遇上地面突出物體，就會(huì)產(chǎn)生尖端放電現(xiàn)象，因而牧場(chǎng)上的人和畜群就成了雷電轟擊的目標(biāo)。但這一谷地內(nèi)的牧草生長(zhǎng)茂盛。電閃雷鳴是自然界中司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象，閃電在給人類(lèi)造成一些破壞的同時(shí)，也給土地帶來(lái)了豐富的氮肥，所以民間有句俗語(yǔ)叫“雷雨發(fā)莊稼”(如圖所示)。閃電有助于生成氮氧化物魔鬼谷中牧草生長(zhǎng)茂盛、“雷雨發(fā)莊稼”都包含了哪些化學(xué)原理？【答案】

“雷雨發(fā)莊稼”是因?yàn)樵诜烹姉l件下，空氣中的氮?dú)馀c氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成一氧化氮，一氧化氮在空氣中很不穩(wěn)定，易被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸。雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中硝酸根離子被植物根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料。【歸納總結(jié)】

NO和NO2性質(zhì)的比較

NONO2物理性質(zhì)無(wú)色、不溶于水的氣體紅棕色、有刺激性氣味、易溶于水的氣體、易液化，密度比空氣的大化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)不反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO與O2反應(yīng)2NO＋O2===2NO2不反應(yīng)與堿反應(yīng)不反應(yīng)2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

(1)實(shí)驗(yàn)室若制取NO、NO2應(yīng)該怎樣收集？【答案】

NO可以用排水法收集，NO2可以用向上排空氣法收集。(2)已知：NO不與NaOH溶液反應(yīng)，2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。若NO、NO2的混合氣體能被NaOH溶液完全吸收，混合氣體中NO、NO2的物質(zhì)的量需滿(mǎn)足什么條件？【答案】

n(NO2)≥n(NO)1.合成氨的反應(yīng)兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

哈伯和博施等化學(xué)家經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的失敗和不懈努力，最終用鋨作催化劑在1.75×107Pa、550℃的條件下以氮?dú)夂蜌錃鉃樵?，得到濃度?%的氨，為合成氨的工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。此后，他們又經(jīng)過(guò)數(shù)千次實(shí)驗(yàn)的嘗試，改變反應(yīng)條件，并尋找到廉價(jià)易得的多種含鐵化合物組成的催化劑，于1913年建立了世界上第一座合成氨廠(chǎng)。哈伯和博施也因此在1918年和1931年分別榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?；顒?dòng)四：學(xué)習(xí)人工固氮——合成氨工業(yè)合成氨采用的兩種氣體原料是什么？寫(xiě)出合成氨的化學(xué)方程式。工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)所得混合氣中氨的含量只占20%左右，為什么？分離出氨氣后的未反應(yīng)的物質(zhì)應(yīng)該怎樣處理？2.了解自然界中氮循環(huán)的重要性。觀(guān)察上圖，被固定的氮最終是怎樣進(jìn)入大氣的？【答案】

最終被固定的氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、硝酸鹽，再被細(xì)菌分解生成氮?dú)饣氐酱髿庵小Ｕn堂反饋245137681.(2021·揚(yáng)州高一下期末)下列過(guò)程不屬于氮的固定的是(

)A.氫氣與氮?dú)夂铣砂盉.氨和二氧化碳合成CO(NH2)2C.雷雨天時(shí)，氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NOD.大豆根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為銨態(tài)氮肥【解析】

氮的固定指N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮。【答案】

B245137682.(2021·宿遷沭陽(yáng)期中)下列關(guān)于氮?dú)獾恼f(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.氮?dú)庠谕ǔＧ闆r下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸B.液氮可用于醫(yī)學(xué)和高科技領(lǐng)域，制造低溫環(huán)境C.利用氮?dú)獾姆€(wěn)定性，工業(yè)上用來(lái)替代稀有氣體作焊接金屬的保護(hù)氣D.在高溫、高壓、催化劑條件下與氫氣反應(yīng)時(shí)，氮?dú)庾鬟€原劑【答案】

D24537683.下列關(guān)于NO和NO2的敘述正確的是(

)A.NO是一種紅棕色氣體B.常溫常壓下，NO不能與空氣中的氧氣直接化合C.含等質(zhì)量的氧元素的NO和CO的物質(zhì)的量相等D.NO2可用排水法收集1【解析】

NO是一種無(wú)色氣體，A錯(cuò)誤；一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，B錯(cuò)誤；含等質(zhì)量氧元素時(shí)，氧原子的物質(zhì)的量相同，則一氧化氮與一氧化碳的物質(zhì)的量相同，C正確；二氧化氮遇水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，不能用排水法收集NO2，D錯(cuò)誤。【答案】

C24537684.隨著我國(guó)汽車(chē)年銷(xiāo)量的大幅增加，空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車(chē)尾氣凈化裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過(guò)程如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(

)124537681【答案】

D24537685.大氣與生態(tài)圈的氮循環(huán)如下圖所示，下列敘述不正確的是(

)1A.④維持大氣中氮元素含量穩(wěn)定B.①是野生植物生長(zhǎng)所需氮元素的重要來(lái)源C.⑤為硝化過(guò)程、④為反硝化過(guò)程，都是氮元素的還原反應(yīng)過(guò)程D.②是氮肥工業(yè)基礎(chǔ)，科學(xué)家努力將固氮變化條件趨近于生物固氮24537681【解析】

④為土壤中的硝酸鹽被細(xì)菌分解轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓獨(dú)夥祷卮髿庵?，維持大氣中氮元素含量穩(wěn)定，A正確；①是在放電條件下，空氣中的氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成氮氧化物，是野生植物生長(zhǎng)所需氮元素的重要來(lái)源，B正確；⑤為氨或銨鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過(guò)程，氮元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯(cuò)誤；②是合成氨的反應(yīng)，屬于工業(yè)固氮，是氮肥工業(yè)基礎(chǔ)，由于需要高溫、高壓和催化劑的條件，為解決耗能多的問(wèn)題，科學(xué)家努力將固氮變化條件趨近于生物固氮，D正確?！敬鸢浮?/p>

C24537686.(2021·南通高一下期末)氮的氧化物性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)如下：1步驟1：在一支50mL的注射器中充入20mL無(wú)色氣體NO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，如圖所示。振蕩注射器，無(wú)明顯現(xiàn)象。步驟2：打開(kāi)彈簧夾，快速吸入少量O2后夾上彈簧夾，氣體變成紅棕色。步驟3：振蕩注射器，氣體又變?yōu)闊o(wú)色，溶液仍無(wú)色。2453768下列說(shuō)法不正確的是(

)A.步驟1說(shuō)明NO難溶于水B.步驟2中紅棕色氣體是NO2C.步驟3中發(fā)生反應(yīng)的氧化劑和還原劑的質(zhì)量之比為2∶1D.重復(fù)步驟2、步驟3多次，可使NO充分轉(zhuǎn)化1【解析】

NO不溶于水，不與水反應(yīng)，A正確；步驟2中發(fā)生反應(yīng)2NO＋O2===2NO2，NO2顯紅棕色，B正確；步驟3中發(fā)生反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化劑、還原劑均為NO2，物質(zhì)的量之比為1∶2，質(zhì)量之比也為1∶2，C錯(cuò)誤；重復(fù)步驟2、步驟3多次，發(fā)生總反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，D正確?！敬鸢浮?/p>

C24537687.(2022·江蘇百校聯(lián)考)利用某分子篩作催化劑，NH3可脫除工廠(chǎng)廢氣中的NO、NO2(脫硝)，反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)1A.NO、NO2都能溶于水B.反應(yīng)①②中均有電子轉(zhuǎn)移C.M包含的物質(zhì)為H2O和N2D.反應(yīng)④每生成0.1molN2，有0.2molH＋生成24537681【答案】

C24537688.為了有效實(shí)現(xiàn)NO和NO2的相互轉(zhuǎn)化，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。按圖組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，并檢查裝置氣密性，實(shí)驗(yàn)前用排水法收集半燒瓶NO氣體。1(1)打開(kāi)止水夾，推動(dòng)注射器活塞，使O2進(jìn)入燒瓶。關(guān)上止水夾，首先觀(guān)察到燒瓶中的現(xiàn)象是______________________________，產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。(2)輕輕晃動(dòng)燒瓶，觀(guān)察