高中化学鲁科版必修1第2节 氮的循环说课课件ppt

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第1课时　自然界中氮的循环、氮气和氮的氧化物
一、氮在自然界中的循环1.自然循环2.人类活动的影响(1)通过化学方法把空气中的氮气转化成氨,再转化成其他含氮化合物(如氮肥、硝酸等)。(2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。
二、氮气1.物理性质
2.化学性质N2化学性质稳定,通常很难与其他物质发生反应,在一定条件下能与O2或H2等物质反应。
3.氮的固定(1)定义:游离态的氮转化为含氮化合物。(2)分类:氮的固定主要有自然固氮和人工固氮。
三、氮的氧化物1.氮的氧化物的种类
2.NO和NO2(1)物理性质。
1.氮是组成生物体的基本元素之一,氮的循环涉及生物圈的各个领域,以下关于氮被生物体吸收的叙述正确的是(　　)A.氮气在大气中的含量可达78%,可以直接被生物体吸收B.所有植物都有根瘤菌,可以将氮气转化为硝酸盐,进而被植物利用C.动植物死亡后,遗体中的蛋白质被微生物分解,又回到土壤和水体中,再次被植物吸收D.所有动物只能通过进食植物才能获得氮元素解析：氮元素的循环充斥着整个生物圈,但是氮气不能直接被生物体吸收,必须转化为硝酸盐或铵盐,才能被吸收,因此选项A错误而选项C正确;并不是所有的植物根部都有根瘤菌,只有豆科类植物才有根瘤菌,而有一些动物并不进食植物,而是靠肉类为食物,所以选项B、D均错。答案：C
2.下列属于自然固氮的是(　　)A.N2和O2在雷电作用下生成NOB.某金属化合物将氮气转化为化合态的氮C.在一定条件下使N2、H2合成NH3D.NO与O2反应生成NO2解析：所谓自然固氮即通过闪电或一些微生物将空气中的N2转化为含氮的化合物的过程。答案：A
3.电闪雷鸣是人们司空见惯的自然现象,地球上每年平均发生31 560余次闪电。(1)每当雷电交加之际,空气中可能发生如下反应:①　。 ②　。 ③　。 (2)由此说明闪电对人类生活有何益处:    　。 
解析：蚕豆、大豆等豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌,闪电时能把空气中的氮气转变成氮的化合物作为养料吸收,是植物生长发育的基本条件之一,推动着自然界周而复始的氮循环,保持着生态平衡,使生命得以延续。
(2)闪电时可把空气中的氮(N2)转化为氮氧化物(“固氮”反应),氮氧化物溶于水形成硝酸落到地面上后可发生反应,形成硝酸盐有利于植物生长
NO与NO2的性质比较
(1)实验室制取NO能用排空气法收集吗?请说明理由。(2)实验室如何收集NO2?探究提示(1)不能。NO能与空气中的O2反应生成NO2,应用排水法收集NO。(2)由于NO2易溶于水且与水反应,故不能用排水法收集NO2。因NO2密度比空气的大,故可用向上排空气法收集NO2。
一氧化氮和二氧化氮是氮的氧化物,二者性质对比如下:
【例题1】 研究发现许多生物体组织中存在少量NO,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,成为当前生命科学的研究热点。 (1)NO在大气层中可发生反应:NO+O3→NO2+O,NO2+O→NO+O2,从反应过程中看,NO是一种　　　　剂,从最终结果看NO是一种　　　　剂。 (2)若使NO转化为无毒气体,据氧化还原反应原理,可选用NH3消除NO对环境的污染,该反应的化学方程式为　。 
解析：(1)将两个反应相加得总反应为2O3 3O2。在反应过程中,NO在第一个反应中以反应物参与反应,又在第二个反应中以生成物出现,总反应中NO的质量及性质都没有改变,符合催化剂的定义,所以NO是催化剂。但是在第一个反应中,NO被氧化成NO2,作还原剂。(2)NH3中氮元素显-3价,具有还原性,NO中氮元素显+2价,具有氧化性,从理论上说,二者能够发生氧化还原反应,发生化合价“归中”反应,都变成无毒的N2,NH3中的氢元素和NO中的氧元素结合成水。
答案：(1)还原　催化(2)4NH3+6NO 5N2+6H2O
规律方法点拨氮氧化物的转化是氮元素循环中的重要环节,只有熟练掌握NO和NO2的组成、性质及转化方程式才能顺利解决此类问题。
跟踪训练1最新研究表明:NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况,缓解病情。病毒学研究同时证实,NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是(　　)A.NO是一种红棕色的气体B.含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等C.常温常压下,NO不能与空气中的O2直接化合D.NO易溶于水,不能用排水法收集解析：NO是一种无色难溶于水的气体,可用排水法收集,常温常压下NO很容易与O2直接化合成NO2。答案：B
氮氧化物溶于水的计算
标准状况下,将盛有NO2和O2体积比为4∶1的混合气体的试管倒扣于水槽中充分反应,试管内无气体剩余,所得溶液中溶质的物质的量浓度是多少?
2.氮的氧化物与氧气混合后溶于水的情况分析(1)NO2和O2的混合气体溶于水(足量)时,情况分析见下表:
(2)NO和O2同时通入水(足量)中时,情况分析见下表:
有关NO、NO2、O2的混合气体与足量H2O反应后剩余气体的问题,因NO2能与H2O反应,NO能与O2反应,所以剩余的气体只可能为NO、O2中的一种,绝对不会剩余NO2。
【例题2】向倒扣于水中且盛有12 mL NO的试管中通入一定量的O2,充分反应后剩余气体体积为2 mL,则通入的O2的体积为　　　　mL(气体体积均在相同条件下测得)。 
解析：通入O2后,NO与O2反应转化为NO2,NO2立即与水反应生成HNO3和NO,因此最后剩余的2 mL气体不可能为NO2,可能为NO,也可能为O2,故应分两种情况讨论。若2 mL气体为O2,则
跟踪训练2将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL气体,则原混合气体中O2的体积可能是(　　)A.2 mLB.2.4 mLC.3.6 mLD.4 mL
1.氮气能大量存在于空气中的根本原因是(　　)A.氮气性质稳定,即使在高温下也很难跟其他物质发生反应B.氮气比空气轻,且不溶于水C.氮分子中两个氮原子结合很牢固,分子结构稳定D.氮气无氧化性,也无还原性,不与其他物质反应解析:N2性质稳定,但高温下可与O2等物质反应,在反应中表现出氧化性或还原性;氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因。答案:C
解析：由游离态转化为化合态是氮的固定。答案：D
3.实验室收集NO、NO2两种气体(　　)A.均可用排水法B.均可用向上排空气法C.NO用向上排空气法,NO2用排水法D.NO用排水法,NO2用向上排空气法解析：NO易与空气中的O2反应,NO2能与水反应,故NO不能用排空气法收集,NO2不能用排水法收集。答案：D
4.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升。经过多次重复后,试管内完全被充满,原来试管中盛装的气体是(　　)A.可能是N2和NO2的混合气体B.一定是NO2气体C.可能是NO与NO2的混合气体D.不可能是NO2一种气体