高中化學(xué) 第三章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán) 第1課時(shí)學(xué)案 魯科版必修1.doc

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第1課時(shí)　自然界中氮的循環(huán)、氮?dú)?、氮的氧化? 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn) 　　1.了解自然界中的氮循環(huán)； 2．掌握氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)及性質(zhì)； 3．掌握一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì) 　　1.認(rèn)識氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)； 2．通過了解生物固氮和人工固氮的形式，認(rèn)識N2、NO、NO2的性質(zhì) 一、自然界中氮的循環(huán) 1．氮的存在形態(tài) （1）以______態(tài)的形式存在于大氣中。 （2）以______態(tài)的形式存在于動植物體、土壤和水體中。 2．氮在自然界中的循環(huán) （1）自然循環(huán)：N2銨離子和硝酸鹽植物蛋白、動物蛋白―→氨氣 （2）人類活動的影響：人們通過化學(xué)方法把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為____，再根據(jù)需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成各種含氮化合物（如______、______）。 二、氮?dú)? 1．物理性質(zhì) 顏色 狀態(tài) 氣味 水中的溶解性 2．化學(xué)性質(zhì) 3．氮的固定 （1）概念：使空氣中________的氮轉(zhuǎn)化為____________的過程。 （2）分類 　預(yù)習(xí)交流 1．什么是可逆反應(yīng)？ 2．有人說，“氫氣和氧氣化合生成水，水可分解為氫氣和氧氣，所以反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O為可逆反應(yīng)”。你認(rèn)為這句話對嗎？ 三、氮的氧化物 1．氮的氧化物 化合價(jià) ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 對應(yīng)氧化物 ____、N2O4 2．NO和NO2 （1）物理性質(zhì) （2）相互轉(zhuǎn)化 ①NO→NO2：__________________ ②NO2→NO：________________________ （3）影響 ①NO：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。 ②NO2：能使多種織物退色，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。 預(yù)習(xí)交流 1．俗語“雷雨發(fā)莊稼”的道理是什么？ 2．實(shí)驗(yàn)室如何收集NO、NO2？為什么？ 答案：一、1.（1）游離?。?）化合 2．（2）氨　氮肥　硝酸 二、1.無色　氣體　無味　難溶于水 2．N2＋O22NO　N2＋3H22NH3 3．（1）游離態(tài)　含氮化合物 （2）高能　生物　合成氨　仿生 預(yù)習(xí)交流： 1．答案：在相同條件下能同時(shí)向正反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。 2．答案：不對，因?yàn)檫@兩個(gè)反應(yīng)不是在相同條件下進(jìn)行的，所以不是可逆反應(yīng)。 三、1.N2O　NO　N2O3　NO2　N2O5 2．（1）無色　紅棕色　氣體　氣體　無味　刺激性氣味　有毒　有毒　難溶　易溶 （2）2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 預(yù)習(xí)交流： 1．答案：空氣中氮?dú)庠诟邏弘娮饔孟屡c氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成NO，NO與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成NO2，NO2與雨水反應(yīng)生成HNO3，生成的HNO3隨雨水進(jìn)入土壤，同土壤中的礦物質(zhì)作用，形成被植物吸收的硝酸鹽類，使莊稼受益。 2．答案：收集NO用排水法，收集NO2用向上排空氣法；前者易與氧氣反應(yīng)，后者易與水反應(yīng)。 在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！ 我的學(xué)困點(diǎn) 我的學(xué)疑點(diǎn) 一、NO、NO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 化學(xué)方程式 ________________________________________________________ ______________________ ____________________________________________________ ________________________________________ 1．在持續(xù)通入氧氣的情況下能否使上述試管內(nèi)液面不斷上升，直至試管完全被液體充滿？若能，需要通入多少體積的氧氣？ 2．若試管內(nèi)開始時(shí)充滿NO氣體，要使NO盡可能被水吸收，需要通入多少體積的O2? 1.NO2和O2同時(shí)通入水中時(shí)，其反應(yīng)是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，總反應(yīng)為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 2．NO和O2同時(shí)通入水中時(shí)，其反應(yīng)是2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，總反應(yīng)為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。 3．4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上看均相當(dāng)于2個(gè)N2O5，即總反應(yīng)式都與N2O5＋H2O===2HNO3等效。這不僅是記憶上述1、2兩式的方法，也為上述問題的解決提供了新的思路，即利用混合氣體中的N、O原子個(gè)數(shù)比進(jìn)行分析判斷： 二、氮的氧化物溶于水的計(jì)算 如圖所示，將盛滿等體積的NO和NO2混合氣體的試管倒置在水槽中，請回答： （1）試管內(nèi)的現(xiàn)象如何？ （2）液面上升的高度占試管容積的多少？ 將12 mL NO2和O2的混合氣體通入足量的水中，充分反應(yīng)后剩余氣體2 mL（氣體均在相同狀態(tài)下測定）求原氣體中各氣體的體積是多少？ 1.氮氧化物溶于水的計(jì)算有以下三種類型： （1）NO和NO2的混合氣體溶于水時(shí)，其反應(yīng)是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO?？衫脷怏w體積變化的差值進(jìn)行計(jì)算。V剩＝V（NO）原＋V（NO2）。 （2）NO2和O2同時(shí)通入水中時(shí)，根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3進(jìn)行計(jì)算。 （3）NO和O2同時(shí)通入水中時(shí)，根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3進(jìn)行計(jì)算。 2．氮氧化物溶于水的產(chǎn)物分析： 氮的氧化物與O2混合通入水中，剩余氣體只可能是NO或O2，不可能是NO2，因?yàn)檫^量的NO2會與水反應(yīng)生成NO；所得溶液的溶質(zhì)為HNO3。 答案：活動與探究1：答案：試管中的紅棕色氣體逐漸變成無色氣體，同時(shí)水會進(jìn)入試管，最后水充滿整個(gè)試管的2/3體積左右　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　無色氣體先變?yōu)榧t棕色氣體，后又變?yōu)闊o色氣體，試管內(nèi)液面繼續(xù)上升　2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 思考與交流： 1．答案：能，NO2與O2以4∶1的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO① 2NO＋O2===2NO2② ①2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 故NO2與O2以4∶1的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 2．答案：NO與O2以4∶3的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 解析：2NO＋O2===2NO2① 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO② ①3＋②2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 故NO與O2以4∶3的體積比混合，與足量的水反應(yīng)就可以完全轉(zhuǎn)變成硝酸。 活動與探究2：答案：（1）試管內(nèi)的紅棕色氣體逐漸變成無色氣體，試管內(nèi)液面上升。 （2） 解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV 3 2 試管液面上升的高度為＝＝。 遷移與應(yīng)用：答案：剩余氣體為O2時(shí)，原混合氣體中NO2為8 mL，O2為4 mL；剩余氣體為NO時(shí)，原混合氣體中NO2為10.8 mL，O2為1.2 mL。 解析：剩余2 mL氣體可能是O2或NO。 （1）若剩余氣體為O2，根據(jù)化學(xué)方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 可知參加反應(yīng)的NO2的體積為10 mL＝8 mL 參加反應(yīng)的O2的體積為10 mL＝2 mL 原混合氣體中NO2為8 mL，O2為4 mL。 （2）若剩余氣體為NO，根據(jù)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知剩余NO2的體積為6 mL 根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可以計(jì)算出參加反應(yīng)的O2的體積為6 mL＝1.2 mL，NO2的體積為6 mL＝4.8 mL，故原混合氣體中NO2為10.8 mL，O2為1.2 mL。 1．發(fā)射衛(wèi)星的運(yùn)載火箭，其推進(jìn)劑引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅煙，產(chǎn)生紅煙的原因是（　?。?。 A．高溫下氮?dú)庥隹諝馍蒒O2 B．CO2與NO反應(yīng)生成CO和NO2 C．NO與空氣生成NO2 D．NO和H2O反應(yīng)生成H2和NO2 2．如下圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體（可能是混合物），當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來試管中盛裝的氣體不可能是（　?。? A．N2與NO2的混合氣體 B．O2與NO2的混合氣體 C．NO與NO2的混合氣體 D．NO2一種氣體 3．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在一不規(guī)則的玻璃容器內(nèi)充滿NO2氣體后，將其倒置于水槽中，假設(shè)容器中的物質(zhì)不擴(kuò)散至容器外，則充分反應(yīng)后容器中所得溶液的物質(zhì)的量濃度近似為（　?。?。 A．1.0 molL－1 B．0.045 molL－1 C．0.020 molL－1 D．0.12 molL－1 4．氮氧化物進(jìn)入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧，因此必須對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。 （1）用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下： 2NO2＋2NO＋4NaOH===4NaNO2＋2H2O① 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O② 在反應(yīng)①中，氧化劑是________，還原劑是________。 在反應(yīng)②中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為________。 （2）汽車尾氣中含有CO和NO，消除這兩種物質(zhì)對大氣污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器，使它們發(fā)生反應(yīng)生成對大氣無污染的物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________。 （3）在一定條件下氨氣亦可用來將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。寫出氨氣和二氧化氮在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。 答案：1．C　解析：N2和O2不能直接反應(yīng)生成NO2，A不正確；NO不能和CO2、H2O反應(yīng)，B、D選項(xiàng)不正確；NO在空氣中能被氧氣氧化為NO2，NO2是紅棕色氣體。 2．A　解析：如果氣體是N2與NO2的混合氣體，則水不會充滿整個(gè)試管，因?yàn)镹2不溶于水；如果是NO2（或O2和NO2的混合氣體），發(fā)生反應(yīng)：4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3，水會充滿試管；如果是NO與NO2的混合氣體，通入O2會發(fā)生反應(yīng)4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3和4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3，而使水充滿試管。 3．B　解析：設(shè)容器的體積為V，則充分反應(yīng)后容器中所得溶液的物質(zhì)的量濃度為：c＝＝ molL－1。 4．答案：（1）NO2　NO　1∶1 （2）2NO＋2CON2＋2CO2 （3）6NO2＋8NH37N2＋12H2O 提示：用最精煉的語言把你當(dāng)堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來并進(jìn)行識記。 知識精華 技能要領(lǐng)