高中化學(xué) 3.2.1 自然界中氮的循環(huán) 氮?dú)?一氧化氮和二氧化氮（探究導(dǎo)學(xué)課型）課件 魯科版必修1.ppt
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第1課時(shí)自然界中氮的循環(huán)氮?dú)庖谎趸投趸?1．了解氮循環(huán)的基本過程，認(rèn)識氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)。2．了解氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)，掌握氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)。3．了解一氧化氮、二氧化氮的物理性質(zhì)，掌握二者的化學(xué)性質(zhì)。4．了解氮的固定的含義及主要形式。,1．氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)與化學(xué)性質(zhì)。2．一氧化氮和二氧化氮的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)。,一、自然界中氮的循環(huán),硝酸鹽,氮的氧化物,NH4+、NO3-和NH3,氨,氮氧化物,二、氮?dú)?．物理性質(zhì),無色,無味,氣體,難溶,2．化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不活潑，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。但在一定條件下能與下列物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)：(1)與氧氣反應(yīng)：______________。(2)與氫氣反應(yīng)：__________________________。(3)可逆反應(yīng)。在______條件下，______向正反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)。,相同,同時(shí),N2+3H22NH3,3．氮的固定(1)定義：使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為_____________的方法。(2)固氮類型。,高能固氮生物固氮合成氨仿生固氮,氮的固定,自然固氮,人工固氮,,,,,,含氮化合物,(3)實(shí)例。N2+O22NO屬于_____固氮，N2+3H22NH3，屬于______固氮，豆科植物的根瘤菌把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物的過程屬于_______固氮(填“人工”或“自然”)。,人工,自然,自然,三、一氧化氮和二氧化氮1．物理性質(zhì),無色氣體,紅棕色氣體,無味,刺激性氣味,難溶,易溶,有毒,有毒,2．相互轉(zhuǎn)化(1)NO→NO2：_______________。(2)NO2→NO：______________________(工業(yè)制HNO3的原理)。3．影響(1)NO。是傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”，但容易與血紅蛋白結(jié)合而使人體缺氧。(2)NO2。能損壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料有腐蝕作用。,2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO,1．食品包裝袋中充入氮?dú)獾脑蚴鞘裁?？提示：N2性質(zhì)穩(wěn)定，利用氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣可防止食品被空氣中的氧氣氧化，以達(dá)到長期保存的目的。2．在NO2與H2O的反應(yīng)中，NO2的作用是什么？提示：NO2與水反應(yīng)中，N的化合價(jià)既升高生成硝酸又降低生成NO，所以NO2既是氧化劑又是還原劑。3．2NO+O2====2NO2屬于氮的固定嗎，為什么？提示：不屬于。氮的固定是把游離態(tài)的氮(即氮?dú)鈫钨|(zhì))轉(zhuǎn)化為化合物的過程，所以上述反應(yīng)不是氮的固定。,一、氮?dú)饧把趸镏g的轉(zhuǎn)化與性質(zhì)在春夏之際，常有雷雨現(xiàn)象，民間有諺語：“雷雨發(fā)莊稼”，即在雷雨過后，植物會生長得更旺盛。,1．認(rèn)識氮氧化合物的化學(xué)性質(zhì)(1)“雷雨發(fā)莊稼”蘊(yùn)含了什么樣的化學(xué)原理？【思路分析】,(1)NO2與雨水反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化成硝酸；(2)土壤中含有礦物質(zhì)。,雷雨,閃電,N2和O2在該條件下反應(yīng)，最終產(chǎn)物為NO2,氮肥,莊稼,,,,,,,提示：空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姷臈l件下生成NO，NO最終轉(zhuǎn)化生成硝酸，硝酸隨雨水落入土壤與其中的礦物質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鹽，為土壤補(bǔ)充了氮肥，所以莊稼生長旺盛。,(2)上述過程中包含了哪些化學(xué)反應(yīng)？【思路分析】在書寫該過程的化學(xué)方程式時(shí)，為防止遺漏可以把該過程分為三個(gè)階段：閃電發(fā)生時(shí)、雨水降落中、雨水落地后，然后寫出每個(gè)階段的化學(xué)方程式。,3NO2+H2O====2HNO3+NO,2NO+O2====2NO2,2．一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)(1)在實(shí)驗(yàn)室中如何收集NO和NO2氣體？【精講點(diǎn)撥】能與空氣中的某種成分反應(yīng)的氣體不能用排空氣法收集；用排液法收集氣體時(shí)，該氣體不能與溶液中的某種成分反應(yīng)。,提示：①NO不溶于水，但能與O2反應(yīng)，2NO+O2====2NO2，故NO不能用排空氣法收集，只能用排水法收集。②NO2密度比空氣大且不與空氣發(fā)生反應(yīng)，但能與水反應(yīng)，3NO2+H2O====2HNO3+NO，故NO2不能用排水法收集，只能用向上排空氣法收集。,(2)NO和CO均為無色無味的有毒氣體，若兩個(gè)集氣瓶中分別盛有上述兩種氣體，如何較快的鑒別？【思路分析】這兩種氣體均無色無味有毒且均不溶于水，所以不能采用物理方法進(jìn)行鑒別；在采用化學(xué)方法鑒別時(shí)應(yīng)利用NO的特性——接觸空氣立即變?yōu)榧t棕色。提示：通常情況下，CO不與氧氣反應(yīng)，而NO能夠與氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO2。所以，在通風(fēng)櫥中打開集氣瓶塞，瓶口呈現(xiàn)紅棕色的是NO。,1．常溫下呈現(xiàn)紅棕色的物質(zhì)(1)溴是惟一一種常溫下呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)，液態(tài)溴的顏色呈深紅棕色。(2)NO2呈紅棕色，該信息可做推斷題的突破口。2．氮的氧化物的毒性NO和NO2都有毒，是大氣污染物。NO使人中毒的原理與CO相似，通過呼吸道被人體吸入后與血紅蛋白結(jié)合生成一氧化氮血紅蛋白。,【典題訓(xùn)練】如圖是化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用裝置之一,若氣體從右管進(jìn)入，可用來收集的無色氣體是()A．NOB．NO2C．COD．SO2【解題指南】解答該類題時(shí)應(yīng)注意：(1)觀察氣體的進(jìn)入方向，由此判斷所收集氣體的密度與空氣密度的關(guān)系；(2)注意題干中的條件，如有無“無色氣體”這樣的限制條件。,【解析】選D。NO易與空氣中的氧氣反應(yīng)，所以NO不能用排空氣法收集；CO的密度與空氣密度相差不大，通過排空氣法難以收集到純凈的CO氣體；若氣體從右管進(jìn)入可知該氣體比空氣的密度大且是無色氣體，故只有SO2符合。,二、氮的氧化物與O2的混合物溶于水的相關(guān)計(jì)算NO和NO2是兩種重要的氮的氧化物，是工業(yè)制取硝酸的中間產(chǎn)物。最大程度地吸收氮的氧化物可以充分利用原料，并減少污染物的排放。結(jié)合NO和NO2的性質(zhì)探究以下問題。,1．把一支充滿NO2氣體的試管倒置在水槽中充分反應(yīng)后，水能否充滿試管？【思路分析】由NO2與水反應(yīng)方程式可知，水不可能充滿整個(gè)試管，剩余1/3體積的NO。提示：不能。NO2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NO2+H2O====2HNO3+NO，由此可知最后水只能充滿整個(gè)試管的2/3。,2．若要使NO2與O2的混合氣體完全溶于水生成硝酸，必須按什么樣的體積比混合？【思路分析】3NO2+H2O====2HNO3+NO和2NO+O2====2NO2這兩個(gè)反應(yīng)是循環(huán)發(fā)生的，采用方程式加和的方法，加和后方程式右邊不剩余任何氣體，左邊只剩余NO2和O2。提示：整理以下反應(yīng)3NO2+H2O====2HNO3+NO①2NO+O2====2NO2②由方程式①2+②得：4NO2+O2+2H2O====4HNO3，即當(dāng)NO2和O2的體積比為4∶1時(shí)可完全溶于水生成硝酸。,3．向一支充有10mLNO的試管中通入多少O2才能使水充滿整個(gè)試管？【思路分析】該題也應(yīng)采用方程式加和的方法，使方程式加和后右邊不剩余任何氣體，左邊只剩余NO和O2。提示：已知2NO+O2====2NO2①3NO2+H2O====2HNO3+NO②由方程式①3+②2得：4NO+3O2+2H2O====4HNO3，即當(dāng)NO和O2的體積比為4∶3時(shí)水可以充滿試管，需通入7．5mLO2。,氮氧化合物溶于水的計(jì)算類型(1)NO2與O2的混合氣體溶于水，如果V(NO2)∶V(O2)＝x，則有以下三種情況：,NO,無氣體剩余,O2,(2)NO與O2的混合氣體溶于水，如果V(NO)∶V(O2)＝x，則有以下三種情況：,NO,無氣體剩余,O2,【典題訓(xùn)練】將盛有N2和NO2的混合氣體的試管倒立于水中經(jīng)過足夠時(shí)間后，氣體體積減少為原來的一半，則原混合氣體中N2和NO2的體積比是__________。,【解析】設(shè)N2和NO2的體積分別為a和b，且由題干知最終剩余的氣體是N2和NO。根據(jù)反應(yīng)列如下關(guān)系：3NO2+H2O====2HNO3+NObb/3由氣體體積減少為原來的一半可知：b/3+a=(a+b)/2解得：a∶b=1∶3答案：1∶3,【互動探究】假設(shè)上述反應(yīng)是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下進(jìn)行的，反應(yīng)后試管中的溶質(zhì)不擴(kuò)散，當(dāng)反應(yīng)完全結(jié)束后試管中剩余溶液中溶質(zhì)的濃度是多少？提示：最終溶液中的溶質(zhì)是HNO3，假設(shè)N2的體積是VL，則NO2的體積是3VL，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，生成HNO3的物質(zhì)的量是V/11．2mol；生成硝酸溶液的體積是試管體積的一半，即2VL，所以硝酸的濃度為,【變式備選】在常溫常壓下，a、b、c三支相同的試管中，分別裝有等體積混合后的兩種氣體。a試管內(nèi)是NO2和NO，b試管內(nèi)是NO和O2，c試管內(nèi)是NO2和O2。將三支試管倒立于裝有足量水的水槽中，試管內(nèi)水面上升的高度分別為h1、h2、h3，則高度關(guān)系是____________。,【解析】水面上升高度越小，說明試管中剩余的氣體越多。設(shè)試管中兩種氣體的物質(zhì)的量均為4mol，則有，a中反應(yīng)為3NO2+H2O====2HNO3+NO，所以剩余氣體為4mol＋mol＝mol；b中反應(yīng)為4NO+3O2+2H2O====4HNO3，剩余氣體為1mol，c中反應(yīng)為4NO2+O2+2H2O====4HNO3，剩余氣體為3mol，故高度關(guān)系為h1下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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