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第3章自然界中的元素第2节氮的循环课时1自然界中氮的循环目标与素养：1.了解氮及其氧化物的主要性质。(宏观辨识)2.认识氮及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。(社会责任)自主预习探新知一、自然界中氮的循环1．氮元素在自然界中的存在形式：态和态。2．自然界中氮的循环化合游离3．人类活动的影响(1)氮气――――→化学方法→氮肥、硝酸等含氮化合物。(2)燃烧反应产生的参与氮的循环。氮氧化物氨气二、氮气的性质和氮气的固定1．物理性质颜色状态气味密度水溶性_____气态_____ρN2ρ空气难溶无色无味＜2.化学性质(1)N2与O2反应打雷时或汽车引擎中发生的反应为。(2)N2与H2的反应①可逆反应：在条件下能同时向进行的反应为可逆反应。可逆反应的化学方程式用“”代替“===”。②合成氨的化学反应方程式为_____________________。N2＋O2=====放电2NO正反两个方向相同微点拨：(1)氮分子中两个氮原子之间存在很强的作用力，故N2性质很稳定。(2)可逆反应必须满足“两同”：①相同条件；②正反方向同时进行。3．氮的固定(1)定义：使空气中的氮转化为含氮化合物的过程。(2)分类氮的固定自然固氮_____固氮生物固氮固氮___________游离态合成氨高能人工仿生固氮三、氮的氧化物1．氮的氧化物氮的化合价＋1＋2＋3＋4＋5对应氧化物N2O____N2O3、N2O4N2O5NO2NO2.NO和NO2(1)物理性质物质颜色状态气味毒性水溶性NO______气态______有毒___溶于水NO2_______气态________有毒___溶于水(2)相互转化①NO→NO2：。②NO2→NO：。无色无味难红棕色刺激性易2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO微点拨：NO和NO2的收集方法(1)NO的收集：排水法。(2)NO2的收集：向上排空气法。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)化合态的氮元素只显一种价态。()(2)N2在通常状况下与O2反应生成NO2。()(3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。()(4)2H2O=====通电2H2↑＋O2↑和2H2＋O2=====点燃2H2O属于可逆反应。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．下列叙述中与氮的固定无关的是()A．工业合成氨B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收B[氮的固定过程是使游离态的氮转化为化合态的氮，B项，NH3转化为HNO3不符合要求。]3．NO2与水的反应可表示为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，关于此反应的下列说法中正确的是()A．氮元素的化合价没有发生变化B．NO2只是氧化剂C．NO2只是还原剂D．NO2既是氧化剂，又是还原剂[答案]D核心突破攻重难对氮气性质的理解1.通常情况下氮气的化学性质很不活泼，很难和其他物质发生化学反应。2．氮元素有多种变价，N2中氮元素为0价，处于中间价态，故N2既有氧化性，又有还原性。N2与O2反应表现还原性，N2与H2、Mg等活泼金属反应表现氧化性。N2与Mg反应：N2＋3Mg=====点燃Mg3N2。【典例1】下列关于N2性质的叙述中错误的是()A．任何物质在氮气中都不能燃烧B．氮气既具有氧化性，又具有还原性C．将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D．氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮A[活泼金属如钠、镁、铝等可以在N2中燃烧。]1．下列反应起到了固氮作用的是()A．工业上N2与H2在一定条件下合成NH3B．NO与O2反应生成NO2C．NH3被O2氧化成NO和H2OD．由NH3制备化肥NH4HCO3A[由定义知，氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物。]2．下列关于氮气性质的说法中，错误的是()A．通常情况下，氮气性质很不活泼B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂B[N2不能在O2中燃烧，与O2在放电时反应生成NO，B错；氮气与氢气反应时，氮元素的化合价降低，氮气作氧化剂，D对。]NO、NO2性质的对比物质NONO2色、态、味、毒性无色、无味、有毒气体红棕色、有刺激性气味、有毒气体水溶性不溶于水易溶于水与氧气反应2NO＋O2===2NO2不反应与水反应不反应3NO2＋2H2O===2HNO3＋NO(自身氧化还原)与氧气、水同时作用4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34NO2＋O2＋2H2O===4HNO3氧化性6NO＋4NH3=====催化剂5N2＋6H2O6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O(NO2能将I－氧化为I2，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝)【典例2】下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是()A．氮的氧化物都是酸性氧化物B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2对应的同价酸是HNO3D．只能用排水法收集NO[答案]DNO、NO2均不属于酸性氧化物。酸性氧化物是能够与碱反应生成盐和水的氧化物，而且生成的盐是该氧化物同价态的含氧酸所对应的盐。NO不能与碱反应，NO2与NaOH溶液的反应为2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。1．下列关于NO和NO2的说法中正确的是()A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物B．NO2可由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化D[A项，NO2不是酸性氧化物；B项，在高温或放电条件下，N2和O2直接化合生成NO；C项，NO易与空气中的氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集，NO2能与水反应，不能用排水法收集；D项，NO和氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO。]2．将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1C[气体体积缩小，是由NO2溶于水引起的：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，假设气体总体积为1L，NO2的体积为xL，则N2的体积为(1－x)L，则：13x＋(1－x)＝0.5，x＝34，N2与NO2的体积比为14∶34＝1∶3。C正确。]当堂达标提素养1．下列有关氮气的叙述中，错误的是()A．工业上，氮气常用作焊接金属的保护气B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NOC．氮气既可作氧化剂又可作还原剂D．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3D[N2与H2的反应属于可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应生成2molNH3，故D项错误；因氮气的化学性质很不活泼，常用作焊接金属的保护气；N2中的氮元素为0价，处于中间价态，故N2既可作氧化剂，又可作还原剂。]2．下列对氮的氧化物的叙述中，正确的是()A．氮的氧化物都是无色气体B．氮的氧化物都难溶于水C．氮的氧化物都是酸性氧化物D．氮的氧化物都是大气污染物D[NO2是红棕色，A不正确；NO2易溶于水，B不正确；NO不是酸性氧化物，C不正确；氮的氧化物均是大气污染物，D正确。]3．运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是()A．高温下N2遇空气生成NO2B．NO遇空气生成NO2C．CO2遇NO反应生成CO和NO2D．NO和H2O反应生成H2和NO2B[根据火箭喷出的大量红色烟雾可推知其应是NO2，而高温下N2与O2不能生成NO2。]4．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的()A.14B.34C.18D.38C[由于NO和O2等体积，故二者等物质的量，当二者溶于水时，发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34mol3mol设初始时NO和O2的物质的量均为4mol，则4molNO反应掉3molO2，还剩余1molO2，则剩余O2为原气体的18。]5．目前，汽车尾气已成为许多大城市空气的主要污染源。汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物。(1)汽车燃料中一般不含氮元素，尾气中所含的NO是如何产生的？说明原因并写出有关反应的化学方程式：____________________________________________________。(2)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是：在汽车的排气管上装一个催化转化装置，使NO与CO反应，生成CO2和N2。反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________。(3)下列措施中，能减少或控制汽车尾气污染有效且可行的是________。①制定严格的汽车尾气排放标准，并严格执行②开发清洁能源汽车，如氢能汽车、太阳能汽车等③市民出行戴防护面具④市民大量移居城市郊区[答案](1)空气中的N2与O2在放电条件下产生NO：N2＋O2=====放电2NO(2)2NO＋2CO=====催化剂N2＋2CO2(3)①②