專題7氮與社會可持續(xù)發(fā)展第一單元氮的固定第1課時氮的固定[學習目標]1.能從分子結(jié)構(gòu)的角度認識氮氣的化學穩(wěn)定性，熟知氮氣與鎂、氧氣、氫氣的化學反應(yīng)及其條件。了解氮的固定。2.能從物質(zhì)類別和氮元素的化合價認識氮氧化物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化課前預習課前預習知識點01氮分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．氮元素的存在既有態(tài)，也有態(tài)，大部分氮元素以態(tài)的氮氣分子形式存在于空氣中。2．氮分子的結(jié)構(gòu)氮氣分子是由兩個氮原子通過共用電子結(jié)合而成，氮氣分子存在。氮氣分子的電子式為，結(jié)構(gòu)式為。3．氮氣的化學性質(zhì)氮氣的化學性質(zhì)穩(wěn)定，通常情況下不易發(fā)生反應(yīng)。在放電或高溫條件下，氮氣可與氧氣化合，化學方程式為。鎂能在氮氣中燃燒，化學方程式為。知識點02氮的固定1．氮的固定的定義及分類將空氣中態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成叫做氮的固定。氮的固定主要有和兩種方式。2．自然固氮（1）生物固氮：自然界中的一些微生物種群（如豆科植物的）將氮氣通過過程轉(zhuǎn)化為。豆科植物的能將空氣中的游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合物形態(tài)的（或）。（2）高能固氮：通過、等途徑產(chǎn)生含氮化合物。（3）“雷雨發(fā)莊稼”涉及的反應(yīng)過程：3．人工固氮——合成氨工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為。合成氨的原料是，該反應(yīng)放出大量的，工業(yè)上用來預熱，合成氨達到平衡時，混合氣體中氨的含量為，分離出氨后，將未反應(yīng)的氮氣和氫氣送回循環(huán)使用。知識點03氮的氧化物1．一氧化氮一氧化氮是一種色、無味、有毒的氣體，微溶于水。NO易被空氣氧化，化學方程式為，實驗室收集NO時，應(yīng)該用法。2．二氧化氮二氧化氮是一種色，有刺激性氣味的氣體，能與水反應(yīng)。NO2與水反應(yīng)的化學方程式為，實驗室收集NO2時，應(yīng)該用法。3．氮氧化物的應(yīng)用大氣中的NO和NO2達到一定濃度時會對人體造成傷害，能引發(fā)。人體中極少量的NO有助于促進血關(guān)擴張，防止。二氧化氮在火箭燃料中用作，在工業(yè)上可用來制造。知識點總結(jié)知識點總結(jié)考點1氮氣與氮的固定一、氮氣1、N2的物理性質(zhì)通常情況下，氮氣是無色、無味的氣體，密度比空氣的稍小，難溶于水。2、氮分子的結(jié)構(gòu)氮氣分子的電子式和結(jié)構(gòu)式分別為eq\o\al(·,·)N??Neq\o\al(·,·)、N≡N。3、N2的化學性質(zhì)氮氣分子是由兩個氮原子通過共用三對電子結(jié)合而成的，氮氣分子中存在氮氮三鍵。破壞氮氣分子中氮原子之間的共價鍵需要很大的能量，所以氮氣分子很穩(wěn)定，通常情況下氮氣與大多數(shù)物質(zhì)很難發(fā)生化學反應(yīng)，但在一定條件下氮氣也可以和一些物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)。氮氣和下列物質(zhì)反應(yīng)的化學方程式。①金屬鎂：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2，氮氣表現(xiàn)氧化性；②氫氣：N2＋3H22NH3，氮氣表現(xiàn)氧化性；③氧氣：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，氮氣表現(xiàn)還原性。二、氮的固定1、含義：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物，簡稱固氮。2、分類（1）自然固氮高能固氮：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO（雷雨發(fā)莊稼）生物固氮：豆科植物根瘤菌可以將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為氨氣。（2）人工固氮合成氨：N2＋3H22NH3考點2一氧化氮和二氧化氮一、氮氣、一氧化氮、二氧化氮物理性質(zhì)的比較氧化物顏色狀態(tài)氣味水溶性毒性NO無色氣態(tài)無味微溶有毒NO2紅棕色氣態(tài)刺激性氣味易溶有毒N2無色氣態(tài)無味不溶于水無毒二、一氧化氮、二氧化氮的化學性質(zhì)一氧化氮：生成：N2+O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO（不能用排氣法收集）不是酸性氧化物與氧反應(yīng)：2NO+O22NO2體現(xiàn)還原性（一氧化氮是無色氣體，遇到氧氣會迅速變?yōu)榧t棕色氣體，可用此來檢驗有無NO的存在）制取硝酸：4NO+3O2+H2O4HNO3弱氧化性：6NO+4NH35N2+6H2O二氧化氮工業(yè)制硝酸：3NO2+H2O4HNO3+2NO（既體現(xiàn)氧化性，又體現(xiàn)還原性）（2）不是酸性氧化物4NO2+O2+2H2O4HNO3（二氧化氮與水反應(yīng)會制取硝酸會有一氧化氮生成，所以在水充足的情況下，調(diào)整氧氣的用量抵消一氧化氮）反應(yīng)式1：3NO2+H2O4HNO3+2NO反應(yīng)式2：2NO+O22NO2總反應(yīng)式：4NO2+O2+2H2O4HNO3（3）氧化性：①NO2+SO2NO+SO3②可以使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{。（4）自身二聚NO2N2O4（無色氣體）3、NO、NO2的其他性質(zhì)①②4、氮的氧化物溶于水的三種類型（1）只有NO2溶于水剩余氣體為NO。（2）NO2與O2的混合氣體X=V(0<X<4X=4X>4反應(yīng)情況O2過量剩余氣體為O2恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余NO2過量，發(fā)生3NO2+H2O4HNO3+2NO反應(yīng)，剩余氣體為NO。（3）NO與O2混合氣體X=V(NO)0<X<4X=4X>4反應(yīng)情況O2過量剩余氣體為O2。恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余NO過量，剩余氣體為NO。【大招總結(jié)】1、氮的固定必須為將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)含氮物質(zhì)的過程，為氧化還原反應(yīng)。2、氮氣性質(zhì)的“一惰性、兩反應(yīng)”。氮氣化學性質(zhì)很穩(wěn)定，通常狀況下，很難與其他物質(zhì)反應(yīng)，但是在一定條件下也能與氫氣、氧氣等反應(yīng)。3、氮元素是多價態(tài)元素，氮氣中氮元素呈0價，處于中間價態(tài)，故氮氣既有氧化性（與H2反應(yīng)），又有還原性（與O2反應(yīng)）。4．NO和NO2的比較NONO2色、態(tài)、味無色、無味氣體紅棕色、有刺激性氣味氣體溶解性難溶于水毒性有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一與水反應(yīng)不反應(yīng)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO與氧氣反應(yīng)NO＋O2=2NO2不反應(yīng)對環(huán)境的影響NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒，NO、NO2導致光化學煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層5．氮的氧化物氮有多種價態(tài)的氧化物，氮元素從＋1～＋5價都有對應(yīng)的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。典型例題典型例題【例1】下列關(guān)于氮及其化合物的說法正確的是(

)A.實驗中常用排水法收集NOB.久置的濃硝酸會變?yōu)橄∠跛酑.NO與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NOD.稀硝酸與鐵反應(yīng)而濃硝酸不與鐵反應(yīng)【答案】B【解析】A.NO2與水反應(yīng)，不能用排水法收集，只能用向上排空氣法收集，故AB.濃硝酸有揮發(fā)性，久置的濃硝酸會變?yōu)橄∠跛幔蔅正確；C.氮的固定是指游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物，故C錯誤；

D.稀硝酸與鐵反應(yīng)，濃硝酸與鐵發(fā)生鈍化，鈍化是化學變化，故D錯誤。【例2】部分含氮物質(zhì)的分類與相應(yīng)氮元素的化合價關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是A.a可經(jīng)催化氧化生成bB.b為紅棕色，可轉(zhuǎn)化為cC.密閉體系中，c存在2ND.d的溶液與Cu反應(yīng)可生成b或c【答案】B【解析】A.根據(jù)圖像，a為NH3，b為NO，NH3可經(jīng)催化氧化生成B.b為NO，為無色氣體，與氧氣反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為c，即NO2，C.+4價的含氮氧化物有NO2、N2O4，密閉體系中，cD.d為硝酸，Cu與稀硝酸溶液反應(yīng)生成NO，與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，【例3】如圖所示是氨催化氧化制備硝酸的實驗裝置，下列有關(guān)敘述正確的是(????)A.燒杯中的紫色石蕊溶液不變色B.圓底燒瓶中的氣體一定為無色C.加熱后，通過三氧化二鉻的氣體由無色變?yōu)榧t棕色D.三氯化二鉻起氧化劑的作用【答案】C【解析】由實驗裝置可知，氨氣被堿石灰干燥后，在大試管中氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO，圓底燒瓶中NO被氧化生成紅棕色NO2，A.硝酸遇石蕊變紅，則燒杯中的紫色石蕊溶液變紅，故A錯誤；B.圓底燒瓶中的氣體可能為紅棕色，故B錯誤；C.加熱后，通過三氯化二鉻的催化作用生成無色NO，NO被氧化生成紅棕色的氣體NOD.氨氣與氧氣在三氯化二鉻的催化作用反應(yīng)生成NO和水，故D錯誤。【例4】含同種元素的A、B、C、D四種物質(zhì)之間可發(fā)生轉(zhuǎn)化：A→B?C→D；其中A是單質(zhì)，B、C是氧化物，D是常見的酸。(1)若A是一種黃色粉末固體，請完成下列問題：①這4種物質(zhì)的化學式分別是A________，B________，C________，D________；②B→C的化學方程式為___________________________________________。(2)若A是一種常見的氣體，請完成下列問題：①這4種物質(zhì)的化學式分別是A________，B________，C________，D________；②C→B的化學方程式為____________________________________________。【答案】①S?S②2SO2(2)①②3N【解析】(1)A是單質(zhì)，且是一種黃色粉末固體，因此A為S，B、C為氧化物，根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系，B為SO2、SO3，D是常見的酸，即D為①根據(jù)上述分析，A、B、C、D分別是S、SO2、SO②B→C的化學方程式為2SO2+(2)D是常見的酸，因此D為硝酸，A為常見的氣體，A為單質(zhì)，則A為N2，B為NO，C為N①A、B、C、D分別是N2、NO、NO2②C→B的化學方程式為3NO2【例5】工業(yè)制HNO3的過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應(yīng)的化學方程式為NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NOA.1:1 B.1:3 C.2:1 D.3:1【答案】B【解析】A.根據(jù)NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+HB.當NO2與NO的體積之比為CD.當NO2與NO的體積之比為2:1或3:1時，發(fā)生反應(yīng)NO+NO2+2NaOH=2NaN故選B。

強化訓練強化訓練1．下列化學用語表示錯誤的是A．HCl的結(jié)構(gòu)式：H—Cl B．質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的氧原子：C．氯化銨的電子式： D．的結(jié)構(gòu)示意圖：2．下列表示正確的是A．甲基的電子式 B．四氯化碳的空間填充模型C．鋁離子的結(jié)構(gòu)示意圖 D．乙醇的球棍模型3．下列說法正確的是A．二氧化硫可漂白紙漿，不可用于殺菌消毒B．Fe是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，鋁熱法冶煉Fe工藝簡單，工業(yè)上被大規(guī)模推廣C．豆科植物根瘤菌可直接吸收空氣中的氮氧化物作肥料，實現(xiàn)氮的固定D．硝酸銨制成的醫(yī)用速冷冰袋利用了硝酸銨溶于水吸熱的性質(zhì)4．鈦有“現(xiàn)代金屬”、“生物金屬”的美稱。鈦與人體骨骼相近，具有良好的生物相容性，能制造股骨頭和各種關(guān)節(jié)，鎂與熔融的四氯化鈦反應(yīng)可制取鈦：2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。下列說法正確的是A．中子數(shù)為14的鎂原子：Mg B．Cl結(jié)構(gòu)示意圖：C．MgCl2的電子式： D．常溫下鈦的化學性質(zhì)穩(wěn)定5．下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法，不正確的是A．雷電作用下發(fā)生了固氮反應(yīng) B．工業(yè)合成氨屬于固氮的方式之一C．整個循環(huán)沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng) D．碳、氫、氧等其他元素也參與了氮循環(huán)6．拉希法制備肼(N2H4)的主要反應(yīng)為NaClO+2NH3=NaCl+N2H4+H2O。下列表示反應(yīng)中相關(guān)微粒的化學用語正確的是A．中子數(shù)為18的氯原子：ClB．N2H4的電子式：C．NH3的空間充填模型：D．Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖：7．下列過程中屬于人工固氮的是A．用氨氣和二氧化碳合成尿素 B．工業(yè)合成氨C．閃電時，氮氣轉(zhuǎn)移為一氧化氮 D．分離液態(tài)空氣制氮氣8．氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環(huán)過程，下列說法不正確的是A．過程①“雷電作用”中發(fā)生的反應(yīng)是N2＋O2=2NO B．過程③“固氮作用”中，氮氣被還原C．⑤中涉及的反應(yīng)可能有2NO＋O2=2NO D．⑥中涉及的反應(yīng)可能有9．化學與生活、生產(chǎn)、科技、環(huán)境等密切相關(guān)。下列說法正確的是A．葡萄酒、果脯中加入適量以起到殺菌、抗氧化的作用B．工業(yè)上制硝酸過程中，氨氣的催化氧化屬于氮的固定C．燃煤中加入可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放D．“華為麒麟980”中芯片的主要成分是二氧化硅10．代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，下列說法正確的是A．溶液中含有個B．(結(jié)構(gòu)式為)分子中含有個鍵C．工業(yè)合成氨時，與足量的反應(yīng)后，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為D．在同溫同壓下，與所含有的原子個數(shù)比為11．下列化學用語正確的是A．乙烯的結(jié)構(gòu)式為 B．次氯酸的電子式為C．乙酸的比例模型為 D．異戊烷的系統(tǒng)命名為2甲基丁烷12．下列化學用語正確的是A．中子數(shù)為18的氯原子：B．NaHCO3的電離方程式：NaHCO3=Na＋+H＋+C．Al3+的結(jié)構(gòu)示意圖：D．H2還原CuO反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移：13．下列化學用語使用正確的是A．是二氧化碳的填充模型B．的名稱為2羥基丁烷C．表示羥基的電子式D．表示碳原子的一種激發(fā)態(tài)14．在有機碳源和微生物作用下，大氣中氮可以實現(xiàn)平衡循環(huán)，過程如圖所示。下列說法正確的是A．圖示所有含氮微粒中N的化合價只有0、+3、+5B．循環(huán)轉(zhuǎn)化過程中NO被甲醇氧化為N2C．溫度越高，N2轉(zhuǎn)化成NH的速率越快D．NH與NO反應(yīng)的離子方程式為：NH+NO=N2↑+2H2O15．下列元素在自然界主要以游離態(tài)存在的是A．Mg B．N C．Cl D．Si16．在密閉容器中投入1molCO（g）和1molH2S（g）發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g）。測得體系中H2的物貭的量與時間的變化關(guān)系如圖所示。回答下列問題：(1)COS的結(jié)構(gòu)與CO2的相似，它的結(jié)構(gòu)式為。(2)C、O、S的簡單氫化物中，沸點最高的是。(3)M點正反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率（填“大于”“小于”或“等于”，下同）。N點正反應(yīng)速率M點逆反應(yīng)速率。(4)上述反應(yīng)在0~5min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為mol·min1。(5)上述反應(yīng)達到平衡時，H2S的轉(zhuǎn)化率為%。混合物中COS的物質(zhì)的量分數(shù)為%。17．現(xiàn)有以下物質(zhì)：①N2②KBr

③MgCl2④H2O⑤CaF2⑥NH4Cl⑦NaOH

⑧CO2⑨HClO(1)既含有共價鍵又含有離子鍵的化合物是；屬于共價化合物的是；屬于離子化合物的是。(2)將物質(zhì)②溶于水，破壞了②中的(填化學鍵類型)，物質(zhì)②熔融狀態(tài)(填“能”或“不能”)導電。(3)請寫出①和⑤的電子式：①，⑤。(4)請用電子式表示④的形成過程。18．2015年8月12日天津港的爆炸事故中，有700t氰化鈉放在現(xiàn)場。NaCN為白色結(jié)晶顆粒(或粉末)，熔點為563