高中化学 32 氮的循环 教案1 鲁科版必修1.docx
《高中化学 32 氮的循环 教案1 鲁科版必修1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 32 氮的循环 教案1 鲁科版必修1.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高中化学32氮的循环教案1鲁科版必修1
1
一.本周教学内容：
第3章第2节氮的循环
二.教学目的
1.能简要说明氮循环的基本过程，知道固氮的本质以及生物固氮和人工固氮这两种固氮形式。
2.了解氮循环过程中的重要物质以及人类活动对氮循环和环境的影响（知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题）
3.能列举含氮元素的单质及其化合物了解氮气、氨气、铵盐及硝酸的主要物理性质和化学性质，知道NH
的检验方法和氨气的实验室制法，能书写相关反应的化学方程式。
三.教学重点、难点氮气、氨、铵盐和硝酸的性质
四.知识分析
空气中的主要物质？
植物生长需要的主要元素？
（一）氮在自然界中的循环和存在形式
1.氮元素在自然界中的存在形式
自然界中氮元素存在的形式一种是游离态，如N2，一种是化合态，如铵盐、硝酸盐、氨、蛋白质等。
2.氮在自然界中的循环
（1）氮在自然界中的循环的基本过程
自然界里，空气的氮气转化为植物可以直接吸收含氮化合物的两种主要形式，豆科植物的根瘤菌把N2转化为硝酸盐；闪电使少量N2与O2化合生成NO，随之变为硝酸随降水进入土壤和水体。
植物的根从土壤中吸收铵盐、硝酸盐，经过复杂的生物转化，形成了各种氨基酸，氨基酸最后变成蛋白质。
动物以植物为食而获得植物蛋白，并将其转化为动物蛋白，动物遗体中的蛋白质被微生物分子分解成铵离子、硝酸根和氨，又回到了土壤和水体中，被植物再次吸收利用。
（2）氮循环的重要意义
由于存在着氮元素的循环，其他生命元素的循环，以及水的循环，地球的生命才生生不息，生机勃勃。
（二）氮循环的重要物质及其变化
1.氮气
（1）物理性质
无色无味的难溶于水的气体；密度比空气小，在空气中约占总体积的78%，占其它质量的75%。
（2）分子结构
两个氮原子之间的强烈作用，要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。
常温下，N2的化学性质很不活泼，但在高温、放电、点燃等条件下能与O2、Mg、H2等反应。
（3）化学性质
①与O2反应：
N2+O2＝2NO②与H2反应：
N2+3H2＝2NH3
③与Mg的反应：
N2+3Mg＝Mg3N2
温馨提示：
●由于N2的化学性质不活泼，所以N2与其它物质的反应，需特别注意标明条件。
●N2和O2反应后，“最初产物”是NO，而不是NO2。
●一般情况下，N2不能燃烧，也不助燃，但Mg条却可以在N2中燃烧。
（4）用途：
a.保护气b.液氮作深度冷冻剂c.合成氨等
思考：
相同质量的镁条分别在O2、N2和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量m1，m2，m3由大到小的顺序是
（解答：
m1>m3>m2）
重要补充：
①氮的固定
概念：
使空气中游离的氮转变为含氮化合物的方法。
分类：
自然固氮和人工固氮
②可逆反应
概念：
在相同条件下，能同时正反两个方向进行的反应，为可逆反应，化学方程式中用“
”代替“＝”。
特点：
相同条件下，相反方向的两个化学反应；与化学反应有关的各种物质共存，如N2+3H2
2NH3反应体系中就存在N2、H2、NH3分子。
2、氮的氧化物—NO、NO2的重要性质
（1）物理性质
NO：
无色无味难溶于水的气体有毒
NO2：
红棕色有刺激性气味的气体有毒
（2）化学性质
2NO+O2＝2NO26NO+4NH3＝5N2+6H2O
3NO2+H2O＝2HNO3＋NO6NO2+8NH3＝7N2+12H2O
（3）计算中用到的两个重要化学方程式
4NO+3O2+2H2O＝4HNO3；4NO2+O2+2H2O＝4HNO3
思考：
①NO有毒，为什么在1992年被世界著名学术期刊《科学》（Seience，美国）评为明星分子？
②NO2为什么能使多种织物退色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用？
③实验室如何收集NO、NO2？
为什么？
解答：
①NO作为一种神经系统的信使分子，在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有着及其重要的作用。
②NO2溶于水生成了硝酸，使织物退色、腐蚀材料。
③收集NO用排水法，收集NO2用向上排空气法；前者易与氧气反应，后者易与水反应
3、氮的氢化物——NH3
（1）分子结构
立体结构（三角锥形）
（2）物理性质
无色、有刺激性气味的气体，标况下密度为0.771g·L－1，比空气轻，极易溶于水（1:
700），且快速溶解，易液化得液氨，液氨气化时要吸收大量的热，使物质的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂。
关于喷泉实验：
①氨气能形成喷泉的本质原因是氨极易溶于水。
②用教材中的装置进行喷泉实验，引发水上喷的操作是挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶。
该实验的原理是，少量水进入烧瓶时，氨迅速溶解，瓶内压强迅速降低，水在外界大气压作用下，压入烧瓶。
如果把胶头滴管去掉，如何引发水上喷？
③氨溶解于水不是简单的溶解过程，有化学反应，生成碱性物质。
（3）化学性质
①氨与水的反应NH3+H2O
NH3·H2O
说明：
●氨的溶解中更重要的是生成了NH3·H2O，但溶质为NH3
●氨的水溶液显弱碱性，NH3·H2O
NH4++OH—
●氨水易挥发，要密封保存，对许多金属有腐蚀作用，不能用金属容器盛装。
●氨水的密度小于水的密度，且质量分数越大，密度越小。
●氨水的成分：
NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH—H+
②氨与HCl反应
NH3+HCl＝NH4Cl
练习：
写出NH3与硝酸、硫酸、磷酸的化学方程式
解答：
NH3+HNO3＝NH4NO3；2NH3+H2SO4＝（NH4）2SO4；3NH3+H3PO4＝（NH4）3PO4）
③氨与某些盐溶液的反应
FeCl3+3NH3·H2O＝Fe（OH）3↓+3NH4Cl；MgCl2+2NH3·H2O＝Mg（OH）2↓+2NH4Cl
④氨的还原性
a.氨与O2的反应
催化氧化：
4NH3+5O2＝4NO+6H2O；与纯O2反应：
4NH3+3O2＝2N2+6H2O
b.与Cl2反应
①氨气不足（Cl2过量）2NH3+3Cl2＝N2+6HCl
②氨气足量8NH3+3Cl2＝N2+6NH4Cl
c.与CuO的反应2NH3+3CuO＝3Cu+N2+3H2O（可用于制N2）
小结：
●NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，可用于氨气的检验
●氨水与液氨为不同物质，氨水为混合物，液氨为纯净物;NH3为非电解质，而NH3·H2O为弱电解质。
●与浓氨水靠近，能产生白烟现象的物质：
①挥发性酸如浓HNO3、浓HCl②酸性气体HCl、HBr、HI、H2S等；③Cl2。
但浓H2SO4、浓H3PO4因难挥发而无此现象。
●NH3可在纯氧中燃烧，不是在空气中燃烧，故NH3不属于可燃烧气体。
4.铵盐的主要性质
（1）概念：
由铵根离子和酸根离子组成的盐
（2）物理性质：
都是无色晶体，都易溶于水
（3）化学性质
①受热易分解
a.热不稳定酸的铵盐为NH3和酸的分解产物NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O
（对热不稳定酸：
H2CO3、H2SO3、H2SiO3）
b.挥发性酸对应的铵盐的分解产物是NH3和相应的酸NH4Cl
NH3↑+HCl↑
（挥发性酸：
HCl、HBr、H2S、HI）
c.高沸点酸的铵盐的分解产物为NH3和相应的酸（NH4）3PO4
3NH3↑+H3PO4
d.氧化性酸的铵盐的分解产物随温度而异2NH4NO3
2N2↑+O2↑+4H2O
②与碱反应NH4Cl+NaOH
NaCl+NH3↑+H2O
（4）NH4+的检测：
在未知溶液中加入强碱并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明原溶液中含NH4+
思考：
①铵盐都能受热分解，能不能用此种方法检验NH4+的存在？
②铵盐与浓碱溶液，铵盐与稀碱溶液反应并加热，铵盐与稀碱溶液反应不加热的离子方程式有何不同？
解答：
①不能。
②生成氨气、生成氨气、生成一水合氨。
5.硝酸的重要性质
（1）物理性质：
纯HNO3是无色，易挥发（沸点83℃），有刺激性气味的液体。
易溶于水密度比水大，常用的浓HNO3质量分数为69%，98%的硝酸称“发烟硝酸”）
（2）化学性质
①酸的通性
②特性
a.不稳定性：
4HNO3
4NO2+O2+2H2O并且越多越易分解
b.强氧化性：
浓硝酸可以与不活泼金属如铜、银等以及碳、磷等非金属反应。
说明：
①浓、稀HNO3均有强氧化性②氧化性：
浓HNO3>稀HNO3
③金属与硝酸反应不产生H2，而是与浓硝酸反应生成NO2，与稀HNO3生成NO
4HNO3（浓）+Cu＝Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
8HNO3（稀）+3Cu＝3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
小知识：
●常温下浓HNO3可使铁、铝表面形成致密的氧化物膜而钝化，（浓H2SO4也有此性质）因此可用铁、铝容器盛放浓H2SO4、HNO3。
●氧化性酸和酸的氧化性：
酸的氧化性是指H+的氧化性；氧化性酸是酸根离子中心原子获得电子的性质。
思考：
①分别将盛有浓HCl，浓H2SO4，浓HNO3的烧杯置于空气中，其中质量增加的是，质量减少的是，原因分别是。
②浓HNO3为什么常是黄色？
浓HNO3如何保存？
解答：
①浓H2SO4；浓HCl、浓HNO3；浓H2SO4有吸水性，吸收空气中的水蒸气；浓HCl、浓HNO3都有挥发性。
②浓硝酸易分解产生NO2，NO2溶于水显黄色；浓硝酸通常保存在棕色瓶中，置于冷暗处。
【典型例题】
例1.下列过程属于人工固氮的是（）
A.分离液态空气制氮气B.闪电时N2转化为NO
C.合成氨D.豆科作物根瘤菌将N2转化为NH3
答案：
C
解析：
该题目考查氮的固定知识，将空气中游离态的氮转化为化合物的方法，统称为氮的固定，分为自然固氮和人工固氮，B、D属于自然固氮，C属于人工固氮。
点评：
本题属于基本概念应用题
例2.采用不同的分类方法，可将非金属氧化物分为不同的类别。
例如，从某种意义讲P2O5、SO2、SO3、CO2、Cl2O7等归为一类，则下列氧化物中与它们同属一类的是（）
A.COB.NOC.N2O5D.NO2
答案：
C
解析：
本题考查了基本概念。
题目中所给氧化物都是酸酐，而所给选项中CO、NO、NO2都是不成盐氧化物，只有N2O5是硝酸的酸酐。
点评：
解答本题关键是从题干中准确分析、判断、归纳出几种物质的共同规律，分析选项时，明确非金属氧化物可能是酸性氧化物，也可能不是。
结合平时积累的知识解决问题。
例3.有关氨的性质的叙述中正确的是（）
A.氨不能在空气中燃烧
B.氨水呈碱性
C.氨气和酸相遇能产生白色烟雾
D.在反应NH3+H+＝NH4+中，氨失去电子被氧化
答案：
AB
解析：
氨只能在纯氧中燃烧，不能在空气中燃烧，A正确；因为NH3·H2O＝NH4++OH-，故氨水呈碱性，并视为一元弱碱，B正确；氨气只有与挥发性酸相遇才能生成白烟，C错；反应NH3+H+＝NH4+为非氧化还原反应，D错。
综上分析，本题答案为A、B。
点评：
氨是一种重要的物质，学习中应全面掌握氨的重要性质。
例4.为了测定某铜银合金的成分，将30.0g合金溶于80mL13.5mol·L-1的浓HNO3中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72L（标准状况），并测得溶液中c（H+）＝1mol·L-1。
假设反应后溶液的体积仍为80mL，试计算：
（1）被还原的HNO3的物质的量；
（2）合金中银的质量分数。
答案：
（1）0.3mol
（2）36%
解析：
（1）HNO3被还原生成NO或NO2气体，因此产生的气体的物质的量即是被还原的HNO3的物质的量。
n＝6.72L/22.4L·mol-1＝0.3mol
（2）反应后溶液中c（H+）＝1mol·L-1，说明硝酸过量。
参加反应的HNO3为（13.5mol·L-1-1mol·L-1）×0.08L＝1mol，
设合金中Cu的物质的量为x，Ag的物质的量为y则得：
解得：
x＝0.3moly＝0.1mol
则合金中银的质量分数为：
（0.1mol×108g/mol）/30.0g＝36%
点评：
本题是硝酸的性质、氧化还原反应、混合物的计算等多方面综合题，解决此类问题，既要准确掌握相关基础知识，还要准确分析化学过程，灵活选择解题方法。
属要求较高的题目。
【模拟试题】
一、选择题（每题有1或2个正确答案）
1.铜粉放入稀硫酸中，加热后无现象，当加入一点钠盐后，铜粉质量减少，新加入的盐可能是下列中的（）
A.氯化物B.硫酸盐C.硝酸盐D.磷酸盐
2.通常状况下能共存，且能用浓硫酸干燥的一组气体是（）
A.H2、O2、N2B.O2、NO、NO2C.H2、N2、NH3D.NH3、HCl、NO2
3.下列关于硝酸的叙述正确的是（ ）
A.稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
B.铜与浓硝酸和稀硝酸都能反应生成二氧化氮
C.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
D.稀硝酸与活泼金属反应放出氢气，而浓硝酸则使金属钝化
4.NH4HCO3在试管中加热，使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠的干燥管，足量浓H2SO4的洗气瓶，最后得到的气体是（）
A.NH3B.O2C.H2OD.CO2
5.在一定条件下，将等体积的NO和O2的混和气体置于试管中，并将试管倒立于水槽的水中，充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的（）
A.1/4B.3/4C.1/8D.3/8
6.下列反应中硝酸既表现氧化性又表现酸性的是（）
A.H2SO3与稀HNO3反应
B.铁和热的浓HNO3
C.Ag和稀硝酸共热
D.Fe（OH）3和稀HNO3
7.在Fe、Cu的混合物中，加入一定量的稀HNO3并微热。
充分反应后剩余金属ag。
再向其中加入一定量的稀盐酸并加热，充分振荡后还剩金属bg，则（）
A.a可能等于bB.a一定等于b
C.a可能小于bD.a一定大于b
8.在一定条件下，将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内，充分反应后，容器内残留m/2体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为（）
A.3:
2B.2:
3C.8:
3D.3:
8
9.用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。
下列不易区分真伪的方法是（）
A.测定密度B.放入硝酸中C.放入盐酸中D.观察外观
10.某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只有单一的还原产物。
当参加反应的金属与被还原的HNO3的物质的量之比为2：
1时，还原产物是（ ）
A.NO2B.NOC.N2OD.N2
二、填空题
11.有一瓶无色混和气体，是由HCl、O2、NH3、NO、CO2、N2中的某些气体组成。
①把混和气体通过浓硫酸后，气体体积明显减小；②剩余气体通过碱石灰后，气体体积又明显减小；③最后，剩余气体接触空气时，立即变为红棕色。
由此可见，原混和气体中，一定含有________________，一定不含__________________（提示:
NH3可与H2SO4反应而被吸收，而干燥时与CO2不反应）。
12.在硝酸生成过程中所排放出来的废气中含有NO和NO2，它们污染环境。
现在氨通过催化还原法将它们转化为无毒气体___________直接排入空气中。
写出有关的反应方程式：
______________。
假设NO和NO2物质的量之比恰好为1:
1，则两者的混合物相当于一种酸酐。
写出由烧碱溶液吸收这种酸酐的化学方程式_____________。
13.根据你学习的有关氨的知识，完成下面的问题。
（1）合成氨对化学工业具有重要意义。
写出氨的两种重要用途_________；__________。
（2）实验室制备氨气，下列方法中最适宜选用的是______________。
①固态氯化氨加热分解
②固体氢氧化钠中滴加浓氨水
③氯化氨溶液与氢氧化钠溶液共热
④固态氯化氨与氢氧化钙混和加热
三、计算题
14.将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混和气体在标准状况下的体积为11.2L，请回答：
（1）NO的体积为_________L，NO2的体积为____________L；
（2）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_________mol/l；
（3）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30％的双氧水____________g。
请做完之后再看答案！
【试题答案】
一、选择题
1.C2.A3.C4.B5.C6.BC7.D8.C9.D10.C
二、填空题
11.NH3CO2NO；O2HCl
12.N2；6NO2+8NH37N2+12H2O
6NO+4NH35N2+6H2O；
NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O
13.
（1）制化肥制硝酸（液氨作制冷剂）
（2）②④
三、计算题：
14.
（1）5.85.4
（2）（aV·10-3+0.5）/0.14
（3）57.8
【励志故事】
人生最好的教育
一个还在上中学的女孩，因为母亲得了重病，为了减轻家庭负担，就希望利用暑假时间打工挣点钱。
她来到一家公司应聘，那家公司看了她的简历没怎么考虑就拒绝了她。
女孩收回自己的材料，用手掌撑了一下椅子站起来，觉得手被扎了一下。
低头一看原来椅子上有一颗钉子露出了头。
她见桌子上有一条镇纸石，于是拿起来用它将钉子敲平，然后转身离去。
可是几分钟后，公司经理却派人将她追了回来。
她被聘用了。
一个在爱中长大的人，他最好的回报也是爱。
当爱促使一个人去做他很难做到的事情时，这足以证明爱的力量！
而在一件很细小的、与自己无关的事情上也能体现出对别人体贴和关心的人，他所受到的爱的教育无疑是成功的。
升级会员 