2018年高中化学第三章自然界中的元素第2节氮的循环学案鲁科版必

第3章第3节硫的转化

【本讲教育信息】

一. 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

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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

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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＝2NO ②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

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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+3H22NH3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＋NO 6NO2+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：① NO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。

② NO2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

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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

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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8 NH3+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HCl ②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5

(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?NaC …… 此处隐藏：3767字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……