【高中化学】氮及其化合物（第1课时） 高一化学同步备课系列（人教版2019必修第二册）.pptx

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1、第二节氮及其化合物第1课时第五章化工生产中的重要非金属元素知识导航21本节重点本节难点氮气的性质及用途氮气与氮的固定新课导入农谚有云：“种豆子不上肥，连种几年地更肥”空气中氮元素丰富，但大多数的植物不能直接利用，豆科植物与根瘤菌共生可以将氮气转化成植物需要的氮素营养，同时固定的氮素也会释放到土壤中，从而被其他植物利用。那么，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？知识梳理游离态：主要以的形式存在于空气中。化合态：部分存在于动植物体内的中；部分存在于土壤、海洋里的中。l氮气与氮的固定n氮元素在自然界中的存在氮分子蛋白质硝酸盐和铵盐(78%)氮气氧气(21%)空气的成分(按体积)知识梳理n

2、元素周期表中的位置l氮气与氮的固定氮元素位于元素周期表中：第二周期A族知识梳理n氮原子得失电子情况l氮气与氮的固定氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。氮原子结构示意图N+725知识梳理观察实验桌上的氮气，总结氮气的物理性质探究一氮气l氮气与氮的固定知识梳理n氮气氮气l氮气与氮的固定氮气的物理性质颜色状态密度气味无色气体密度比空气大无味溶解性难溶于水收集氮气时用排水法不用排空法知识梳理氮气在空气中的体积分数为78%，化学性质稳定，这是为什么呢？(从化学键的角度分析)知识梳理氮分子内两个氮原子间以_结合，

3、断开该化学键需要_的能量，所以氮气的化学性质很_，通常情况下_与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。氮气的稳定性l氮气与氮的固定氮气共价三键(NN)较多稳定很难分子结构n氮气知识梳理用途l化学性质不活泼保护气焊接金属时用氮气作保护气灯泡中充氮气以延长使用寿命食品包装中充氮气以防腐l氮气与氮的固定n氮气氮气的用途知识梳理l液氮制造低温用途医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能氮气的用途l氮气与氮的固定n氮气知识梳理l化肥和化工原料氮肥硝酸用途氮气的用途l氮气与氮的固定n氮气知识梳理l氮气与氮的固定在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使N

4、N断裂，氮气能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应，氮气分子中氮元素化合价为0，是氮元素的中间价态，在一定条件下能表现出氧化性或还原性。n氮气氧化性还原性+金属镁N23MgMg3N2点燃-30+氢气(工业合成氨)N23H22NH3高温、高压催化剂-30+氧气N2O22NO放电或高温+20知识梳理l氮气与氮的固定n氮气的固定p概念游离态的氮氮的化合物p分类01自然固氮雷电/大气/高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)合成氨(工业上合成氨)仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)02人工固氮氮的固定典例精讲请同学们回顾所学内容，判断下列问题的对与错问题1氮元

5、素有多种化合价，其最高正价为5价()氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键()氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气()白磷(P4)在空气中能自燃而氮气能稳定存在，说明磷元素非金属性比氮元素强()硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气为自然固氮()在高温、高压、催化剂条件下，1molN2与3molH2混合可生成2molNH3()问题2问题3问题4问题5问题6知识梳理观察氮在自然界中的循环，回答相关问题探究二l氮气与氮的固定知识梳理l大部分以氮气的形式存在，少部分以化合物的形式(如硝酸盐、铵盐、蛋白质等)存在氮在自然界中主要存在形式有哪些？思考1知识梳理人体里的蛋白质中的氮元素是从哪儿

6、来的？思考2l人体里蛋白质中的氮是从外界摄入的，特别是肉类、蛋类物质等。若溯本求源，则来自大气中的N2知识梳理自然界中有哪些固定氮的途径？思考3l自然界中固氮主要有自然固氮和人工固氮，自然固氮有高能固氮(雷电作用)、生物固氮(豆科植物)知识梳理氮循环中，有的对人类生产生活有益，有的则产生负面作用，请举例说明。思考4l有益：人工固氮如合成氨，为农作物的生长提供了必需的氮元素等l有害：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等典例精讲【例1】下列关于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

7、气在一定条件下反应生成一氧化氮【例2】下列叙述与氮的固定无关的是()A.工业上氮气与氢气化合成氨B.工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物C.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物D.电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收AB拓展延伸仿生化学模拟生物固氮酶为了实现碳达峰、碳中和的国家目标，迫切需要开发绿色合成氨新技术，进而推动氨能源和“氨经济”发展。因此，开展仿生化学模拟生物固氮酶，实现温和条件下催化氮气合成氨具有重大的科学意义和产业需求。无论是在工业合成氨还是在生物固氮酶固氮过程中，铁氮化物(FeN)均被认为氮气还原转化为氨气的关键中间体。近年来，基于

8、理论计算研究推测，活泼的氮化物中间体的生成与氢化还原放氨，可能是通过多个铁中心的协同作用而得以实现的，但是迄今为止仍然缺乏可靠的实验证据。随堂演练1.氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义，有些氮的转化是从氮气转化为含氮的化合物，有的转化发生在含氮的化合物之间。下列过程中，以游离态的氮为原料，最终产生含氮的化合物的是()A.汽车尾气中的氮氧化物形成酸雨B.硝化细菌的硝化过程C.动物尸体腐烂D.豆科植物的根瘤菌固氮D2下列反应属于氮的固定的是()A2NO+O2=2NO2B3NO2+H2O=2HNO3+NOCNH3+HCl=NH4ClDN2+3H22NH3高温、高压催化剂D随堂演练3海洋生物参

9、与氮循环过程如图所示(其它含氮物质不参与反应)。下列说法错误的是()A以上六种含氮微粒，共呈现了氮的五种价态B反应和若生成等质量的N2，反应转移的电子数多C反应中若N2H4与O2反应，则N2H4作还原剂D反应中只有1个非氧化还原反应B随堂演练4下列转化属于工业固氮的是()ABCDA随堂演练5氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题：(1)下列属于氮的固定的是_(填序号)。工业上N2和H2合成NH3N2和O2放电条件下生成NONH3催化氧化生成NO写出反应的化学方程式_。(2)治理NO污染通常是在氧化剂作用下，将NO氧化成溶解度高的NO2，然后用水或碱液吸收脱氮。下列物质可以用于氧化NO的是

10、_(填序号)。ANaCl溶液BK2Cr2O7溶液CNa2CO3溶液DKMnO4溶液NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，写出该反应的离子方程式：_。BD4NH3+5O24NO+6H2O加热催化剂2NO+3ClO-+2OH-2NO3-+3Cl-+H2O随堂演练目前处理柴油车尾气中NOx和PM2.5等的方法之一，是用车用尿素CO(NH2)2溶液在选择性催化还原系统中将NOx无害化处理，写出该系统无害化处理NO的化学方程式：_。(3)CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下：过程I为_过程(填“吸热”或“放热”)。该反应中氧化产物为_，当生成1molN2时，转移电子_mol。吸热CO242CO(NH2)2+6NO5N2+2CO2+4H2O课堂小结氮气氮的固定概念分类物理性质化学性质氮的循环第二节氮及其化合物第1课时