3.3.1 自然界中的氮循環(huán)　氮氣與氮氧化物課件2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修第一冊

第3章物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化第3節(jié)氮的循環(huán)第1課時自然界中的氮循環(huán)氮氣與氮氧化物新課導(dǎo)入聯(lián)想·質(zhì)疑閃電是大家非常熟悉的自然現(xiàn)象。你知道在電閃雷鳴的時候，空氣里的氮氣、部分含氮化物分別發(fā)生了哪些反應(yīng)嗎？這些反應(yīng)產(chǎn)生了哪些物質(zhì)？這些物質(zhì)對于人類的生產(chǎn)和生活有什么意義？俗語說“雷雨發(fā)莊稼”，這句話隱含著什么原理？這與我們今天學(xué)習(xí)的知識有關(guān)。一、自然界中氮的循環(huán)氮的循環(huán)涉及地球上生物圈的方方面面。知識梳理自然界中的氮循環(huán)涉及許多氮及其化合物。請指出所列化合物的物質(zhì)類別和其中氮元素的化合價。NH3N2NONO2HNO3NH3·H2O

交流·研討在自然界中，大豆、蠶豆等豆科植物根部的根瘤菌能把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}等含氮化合物。植物的根從土壤中吸收的銨根、硝酸根，經(jīng)過復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化過程形成各種氨基酸，氨基酸最后轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)。動物以植物為食物而獲得植物蛋白，并將其轉(zhuǎn)化為動物蛋白。動植物遺體中的蛋白質(zhì)被微生物分解成銨根、硝酸根、氨氣，又回到土壤、大氣和水體中，被植物再次吸收利用。另外，在放電條件下，空氣中少量的氮氣與氧氣化合生成氮氧化物，這些氮氧化物隨降水轉(zhuǎn)化成硝酸等進(jìn)入土壤和水體中。氮氣、氧氣→氮氧化合物→硝酸等→土壤、水體大氣中氮氣→硝酸鹽或含氮化合物→氨基酸→植物蛋白質(zhì)→動物蛋白質(zhì)→銨根、硝酸根、氨氣→大氣、土壤等二、氮循環(huán)中物質(zhì)的性質(zhì)及物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化

1.氮氣、一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)（1）氮氣的性質(zhì)顏色氣味狀態(tài)溶解性密度①物理性質(zhì)無色無味密度比空氣稍小氣體

難溶于水②氮氣的結(jié)構(gòu):NN::::三對共用電子對【思考】氮氣分子中有三對共用電子對，其化學(xué)性質(zhì)如何？氮氣在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，很難與其他物質(zhì)反應(yīng)?！舅伎肌縜.常溫下，氮氣與氧氣反應(yīng)嗎？③化學(xué)性質(zhì)b.放電條件下，氮氣與氧氣反應(yīng)生成了什么物質(zhì)？該反應(yīng)化學(xué)方程式是什么？哪一種物質(zhì)做氧化劑？哪一種物質(zhì)做還原劑？N2+O2NO氮氣做還原劑，氧氣做氧化劑與氧氣反應(yīng)與氫氣反應(yīng)可逆反應(yīng)：相同條件下，同時向正反兩個方向進(jìn)行的反應(yīng)。特征：不能進(jìn)行到底，反應(yīng)物、生成物同時存在N2＋3H2

2NH3

高溫、高壓催化劑（2）一氧化氮的性質(zhì)①物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味溶解性無色氣態(tài)無味難溶于水②化學(xué)性質(zhì)一氧化氮與氧氣反應(yīng)的方程式及現(xiàn)象2NO+O2===2NO2（氣體由無色變?yōu)榧t棕色，可用來檢驗NO存在）一氧化氮是還原劑，氧氣是氧化劑③用途在擴張血管、提高免疫力、增強記憶力等方面有著重要作用（3）二氧化氮的性質(zhì)①物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味溶解性紅棕色氣態(tài)刺激性易溶于水②化學(xué)性質(zhì)3NO2+H2O====2HNO3+NO2NO+O2====2NO2現(xiàn)象：a.紅棕色氣體變?yōu)闊o色氣體；b.集氣瓶中水面上升到原體積的約三分之一處；c.讓集氣瓶內(nèi)無色氣體接觸到空氣，又變成紅棕色；d.向溶液中滴入石蕊試液變成紅色。結(jié)論：二氧化氮能與水反應(yīng)生成無色氣體一氧化氮，同時生成酸性物質(zhì)。涉及到的反應(yīng)：二氧化氮有毒二氧化氮能使多種織物褪色、損壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用?！舅伎肌克渍Z“雷雨發(fā)莊稼”；“一場雷雨一場肥”的原理是什么？O2放電O2N2NONO2HNO3H2O2.氮的固定【思考】①什么是氮的固定？②氮的固定有哪些方式？③生物固氮、閃電固氮、合成氨、仿生固氮你怎么理解？（1）定義：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物（2）方式：氮的固定人工固氮自然固氮閃電固氮：閃電10%生物固氮：豆科植物90%催化劑N2+3H2

2NH3高溫、高壓仿生固氮（常溫常壓）NH3N2NONO2HNO3課堂小結(jié)1．下列關(guān)于氮氣的說法中錯誤的是 （） A．通常情況下，氮氣性質(zhì)比較穩(wěn)定B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．通常情況下，氮氣在水中的溶解度很小D．跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)時，氮氣是氧化劑B當(dāng)堂檢測2．下列關(guān)于二氧化氮性質(zhì)的描述中，不正確的是()A．無色氣體B．有刺激性氣味C．相同條件下密度比空氣的大D．能與水反應(yīng)A3．下列屬于人工固氮的是 (

)A．閃電條件下N2與O2反應(yīng)B．NH3與HCl直接化合生成NH4ClC．在高溫、高壓、催化劑條件下化合生成NH3

D．豆科植物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為含氮化合物C4．在NO2被水吸收的反應(yīng)中，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)和發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量比為 (

)A．3∶1

B．1∶3C．1∶2 D．2∶1C5．實驗室制備氣體后，在收集氣體時，往往根據(jù)氣體的性質(zhì)選擇不同的收集方法，在實驗室制備下列氣體時，只能使用排水法收集的是(

)A．HCl B．CO2

C．NO D．NO2C①②③6．俗話說：“雷雨發(fā)莊稼”，其中涉及到下列變化：N2

NONO2

HNO3(1)上述三步變化中，屬于氮的固定的是_____(填標(biāo)號)。(2)寫出①②③三步反應(yīng)的化學(xué)方程式。①_____________________________________________；②_____________________________________________；③___________________________________