資源簡介

(共54張PPT)
第二節 氮及其化合物
學習目標 素養目標
1.通過分析氮的原子結構,推斷含氮物 質可能的化學特性,理解結構與性質的 關系。 2.通過實驗探究,了解一氧化氮與氧氣 反應、二氧化氮與水反應等性質,感受化學 變化的奇妙。 3.結合化學實驗,了解氨與水、酸或氧 氣的反應,知道氨的催化氧化反應是工業上 制取硝酸的基礎,知道銨鹽是重要的氮肥。 【變化觀念與平衡思想】 能
以工業合成氨、工業制硝酸
的生產原理為載體，應用氧
化還原反應原理，設計含氮
化合物的轉化。
學習目標 素養目標
4.通過對銨鹽性質的學習,了解氨的實 驗室制法,知道銨鹽的檢驗方法,培養學以 致用的理念。 5.結合實驗探究,了解硝酸的主要性 質——不穩定性和強氧化性,知道硝酸是重 要的化工原料。 6.了解酸雨的概念,知道酸雨形成的主 要原因是二氧化硫和二氧化氮進入大氣,知 道酸雨會嚴重危害環境,增強環保意識,培 養社會責任感 【科學探究與創新意識】 能
根據氨、銨根離子的性質和
反應，選擇合適的試劑，設
計檢驗或者制取物質的
方案。
【科學態度與社會責任】 能
理解氮的固定對人類生存的
重要意義,明確合成氨工業對
社會發展的價值
續表
第1課時 氮氣與氮的固定 一氧化氮
和二氧化氮
學習任務一 氮氣與氮的固定
學習任務二 一氧化氮和二氧化氮
學習任務一 氮氣與氮的固定
【新知自主預習】
一、氮元素及在自然界中的存在
1.氮元素的“位—構—性”
二
ⅤA
5
3
5
共用電子對
2.自然界中氮元素的存在形式
氮分子
蛋白質
硝酸鹽
銨鹽
二、氮氣與氮的固定
1.氮氣
（1）分子結構
氮分子的結構式為_______，兩個氮原子間以__________結合，故
的化學性質很穩定，通常情況下難以與其他物質發生化學反應，無
法被大多數生物體直接吸收。
共價三鍵
（2）化學性質
在高溫、放電等條件下， 能與鎂、氧氣、氫氣等物質發生化合反
應，寫出下列反應的化學方程式。
［注意］ 鎂在空氣中燃燒時，與空氣中的、、 均能發生反
應，與生成，與生成 和C。
2.氮的固定
游離態
3.自然界中氮的循環
【情境問題思考】
氮氣是空氣的主要成分之一，
工業上常使用分離液態空氣的方
法來獲得大量氮氣，每年通過液
化空氣生產超過3300萬噸的氮氣。
如圖表示的是氮氣的部分用途。
問題一： 液氮用于醫療手術利用了氮氣的哪些性質
提示：液氮用于醫療手術利用了氮氣沸點低的性質，汽化時吸收大
量的熱，起到冷凍麻醉的作用。
問題二： 利用氮氣作燈泡填充氣和糧食瓜果的保護氣，其依據是什么？
提示：氮氣的化學性質穩定，不易發生反應，利用氮氣作燈泡填充
氣和糧食瓜果的保護氣，可隔絕空氣，防止被氧化變質。
問題三： 元素的非金屬性稍弱于元素，而 的化學性質很穩
定， 的化學性質活潑。試從微觀結構角度分析其原因。
提示：分子中存在，分子中存在，斷裂 需要
的能量遠大于斷裂 需要的能量，因此氮氣的化學性質更穩定。
【知識遷移應用】
例1 [2024·湖南臨澧一中檢測] 下列關于氮氣的性質的說法中，正確
的是( )
A.點燃條件下，在氧氣中燃燒生成
B.點燃時，與金屬反應生成， 作還原劑
C.合成氨反應中， 發生氧化反應
D.氮氣的化學性質穩定，其原因是兩個氮原子之間以共價三鍵結合
√
[解析] 不能在 中燃燒，在高溫或放電條件下，二者反應生成
，A錯誤；
點燃時，與金屬反應生成， 元素由0價降
低到價，則是氧化劑，B錯誤；
合成氨反應中， 元素由0價降低到價，則是氧化劑，發生還
原反應，C錯誤；
分子中存在，較難斷裂，故 的化學性質穩定，D正確。
例2 自然界中氮的循環如圖所示。下列說法中不正確的是( )
A.大氣中的氮氣在根瘤菌作用下轉化為硝酸鹽等屬于自然固氮
B.雷電作用下與 發生化學反應
C.在氮循環過程中不涉及氧化還原反應
D.含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化
√
[解析] 大氣中的 在植物根瘤菌作用下轉化為硝酸鹽，并被植物吸
收,屬于自然固氮，A正確;
雷電作用下與發生化學反應生成 , B正確;
與發生化學反應生成 ,該反應是氧化還原反應,所以在
氮循環過程中涉及氧化還原反應,C錯誤;
由氮循環可知,蛋白質可以分解生成含氮無機物，硝酸鹽等含氮化合物
可以轉化為氨基酸,實現了含氮無機
物與含氮有機化合物的相互轉化,D
正確。
學習任務二 一氧化氮和二氧化氮
【新知自主預習】
一、一氧化氮
1.物理性質
色、態 毒性 水溶性
無色氣體 有毒 不溶于水
2.化學性質
具有較強的還原性，在常溫下與氧氣反應生成 ，化學方程式
為__________________。
二、二氧化氮
1.物理性質
色、態 氣味 毒性 密度 水溶性 特性
______色氣 體 有刺激性氣味 有毒 密度比空氣的 ____ ____溶于 水 ____液
化
紅棕
大
易
易
2.化學性質
（1） 溶于水生成硝酸和一氧化氮，化學方程式為____________
________________。
（2）實驗探究：溶于水［教材實驗
實驗 操作 在一支注射器中充入，吸入 水，用乳膠管和
彈簧夾封住管口，振蕩注射器，觀察現象。打開彈簧夾，快速吸入
空氣后夾住彈簧夾，觀察現象。振蕩注射器，再觀察現象
_________________________________________________________________
實驗 現象 第一次振蕩時，____________；吸入空氣后氣體變為______色，再
振蕩后氣體又變為____色，同時注射器的活塞向內移動
實驗 分析 不溶于水，吸入空氣后，____________________，氣體變為紅
棕色；振蕩后，_________________________，氣體變為無色，同
時氣體總體積減小
無明顯現象
紅棕
無
與反應生成
溶于水生成和
【實驗活動探究】
某實驗小組按如下步驟進行實驗，探究氮氧化物與水的反應，
請結合實驗現象思考以下問題。
實驗步驟 實驗現象
實驗1：將充滿 的試管倒置 于水槽中 __________________________ 試管內水面不斷上升，試管內
無色氣體約為原體積的
實驗步驟 實驗現象
實驗2：在上述實驗1的試管中 再緩緩通入適量 ___________________________ 通入適量 后水充滿試管
續表
問題一: 試分析氣體溶于水，最后試管內無色氣體約為原 體
積的 的原因。
提示:氣體溶于水，發生反應：，
體積與水反應生成1體積， 不溶于水。
問題二: 若與 的混合氣體同時通入水中時反應原理是什么？剩
余氣體的情況如何？
提示:與 的混合氣體同時通入水中，發生反應：
，又與 發生反應：
，綜合可得 ；剩余
氣體可能是或 。
【核心知識講解】
1.和 的性質比較
物理性質 通常為無色、無味的氣體， 不溶于水 通常為紅棕色、有刺激性氣味
的氣體
毒性 有毒（會跟血紅蛋白結合） 有毒
與水反應 不反應（不溶于水）
與氧氣反應 不反應
收集方法 常用排水法 常用向上排空氣法
2.氮的氧化物溶于水的計算
【知識遷移應用】
例3 [2024·江蘇連云港調研] 下列關于和 的說法正確的是
( )
A. 是紅棕色氣體，易溶于水，屬于酸性氧化物
B.和以一定比例混合可以被水完全吸收轉化成
C. 可以采用向上排空氣法進行收集
D.可由和 直接化合得到
√
[解析] 是紅棕色氣體，易溶于水，與水反應產生和 ，
反應前后氮元素化合價發生變化，因此 不屬于酸性氧化物，A錯誤；
二氧化氮、氧氣可以與水反應：，
和按體積比 混合后，可以被水完全吸收轉化為，B正確；
易與空氣中的氧氣反應生成，不可以采用向上排空氣法進行
收集，C錯誤；
和 直接化合得到，與反應產生，因此不可由
和 直接化合得到，D錯誤。
例4 [2024·四川自貢期末] 同溫同壓下，向三支容積相同的試管中分
別充入等體積的兩種氣體，它們是和，和， 和
，并將三支試管均倒置于水槽中，充分反應后，試管中剩余氣
體體積分別為、、 ，下列關系正確的是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 設每種氣體各占 ，①組合發生反應：
，剩余氣體的體積：
；②組合發生反應：
，剩余氣體的體積：
；③組合發生反應：
，剩余氣體的體積：
，則體積： ，故選B。
1.[2024·湖北黃岡中學期中]氮是各種生物體生命活動不可缺少的重
要元素，下列過程不屬于氮的固定的是( )
A.在一定條件下由氨氣和二氧化碳合成尿素
B.雷雨閃電時，大氣中產生了一氧化氮
C.豆科農作物的根瘤菌使空氣中的氮轉化為氨
D.工業利用和 合成氨
√
[解析] 氮的固定是將游離態的氮轉化成氮的化合物，氨氣和二氧化
碳合成尿素不屬于氮的固定，A符合題意；
雷雨閃電時，大氣中產生一氧化氮： ，屬于氮的固定，
B不符合題意；
豆科農作物的根瘤菌使空氣中的氮轉化為氨，將游離態的氮轉化成化合
態的氮，屬于氮的固定，C不符合題意；
工業合成氨是將氫氣與氮氣在高溫、高壓、催化劑的條件下合成氨氣，
屬于氮的固定，D不符合題意。
2.下列對和 的描述正確的是( )
A.與水的反應中， 既是氧化劑又是還原劑
B. 是紅棕色氣體，可用排空氣法收集
C. 難溶于水，可用排水法收集
D.從元素化合價角度看， 只有還原性
√
[解析] 與水發生反應： ，氮元素由
價變為價和價，則 既是氧化劑又是還原劑，A項正確；
是無色氣體，易與反應生成 ，不能用排空氣法收集，只
能采用排水法收集，B項錯誤；
易溶于水，不可用排水法收集，C項錯誤；
中氮元素顯價，處于中間價態，則 既有氧化性又
有還原性，D項錯誤。
3.[2024·安徽蚌埠期末]下圖是自然界中的氮
循環過程，下列有關敘述錯誤的是( )
A.反應①②及工業合成氨均屬于氮的固定
B.反應③的化學方程式為
C.反應④中，生成 ，至少需要提
供
D.過程中參與循環的元素有氮元素，還有
氫元素和氧元素
√
[解析] 氮的固定是將游離態的氮轉化為氮的化合物的過程，反應①
②及工業合成氨都是將 轉化為氮的化合物的過程，均屬于氮的固
定，A正確；
反應③為與、 反應生成硝酸： ，
B正確；
反應④為在硝化細菌作用下氨氣與氧氣反應生成 ，由得失電子數
目守恒可知，生成失去 電子，
至少需要提供 ，C錯誤；
自然界中的氮循環過程中參與循環的元素有氮元素，還有氫元素和氧
元素，D正確。
4.[2024·山東菏澤期末]燃油汽車行駛中會產生、 等多種污染物。
汽車發動機及催化轉化器中發生的部分化學反應如圖所示。以下判
斷錯誤的是( )
A.甲是空氣中體積分數最大的成分
B.乙是引起溫室效應的氣體之一
C.反應①在常溫下容易發生
D.反應②中 是氧化劑
√
[解析] 甲和氧氣反應生成一氧化氮，一氧化氮和一氧化碳反應生成
甲和乙，再根據元素守恒，則甲為氮氣、乙為二氧化碳。氮氣是空
氣中體積分數最大的成分，A正確；
乙是二氧化碳，則乙是引起溫室效應的氣體之一，B正確；
由于氮氣分子中含有氮氮三鍵，因此反應①在常溫下不容易發生，在
高溫或放電條件下發生，C錯誤；
一氧化碳和一氧化氮反應生成氮氣和二氧化碳，一氧化氮中氮元素化
合價降低，因此反應②中 是氧化劑，D正確。
5.(1)把盛滿NO2和O2的混合氣體的試管倒立于水中。
①若一段時間后水上升且充滿試管,則原混合氣體中NO2和O2的體
積比是　　　　,若假設生成的溶質不向外擴散,且為常溫常壓(Vm=
24.5 L·mol-1),則所得溶液的物質的量濃度應為　　　 　。(保留
兩位有效數字)
②若一段時間后上升的水只升到試管容積的一半,則剩余的氣體為
　　　(用化學式表示)。原混合氣體中,NO2和O2的體積比是　　　。
4∶1
0.033 mol·L-1
O2
2∶3　
[解析] ①若一段時間后水上升且充滿試管,說明二氧化氮和氧氣恰好
反應,根據方程式4NO2+O2+2H2O = 4HNO3可知,原混合氣體中NO2和
O2的體積比為4∶1;設試管容積為V L,則試管中氣體的總物質的量為
= mol,根據反應可知生成HNO3的物質的量為
mol×= mol,則所得溶液中HNO3的濃度為≈0.033 mol·L-1。
[解析] ②若一段時間后上升的水只升到試管容積的一半,根據反應
3NO2+H2=2HNO3+NO可知,若剩余NO,則原混合物中與水反應生成NO
的NO2體積為原先總體積的×3=>1,不成立,則剩余的氣體只能為O2。
設試管容積為V L,則反應4NO2+O2+2H2O=4HNO3中消耗的NO2的體積
為V L×=V L,原混合氣體中含有氧氣的體積為V L,原混合氣體中,
NO2和O2的體積比是V L∶V L=2∶3。
(2)二氧化氮和氨氣在一定條件下充分反應,得到非常穩定的產物,其化
學方程式為6NO2+8NH3 7N2+12H2O,若20 mL NO2和NH3的混合
氣體在一定條件下發生上述反應,已知實際參加反應的NO2比NH3少
2 mL,則原混合氣體中NO2和NH3的物質的量之比可能為　　　　。　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.3∶4 B.3∶2 C.1∶2 D.3∶7
BD
[解析]實際參加反應的NO2比NH3少2 mL,由6NO2+8NH3 7N2+
12H2O可知,參加反應的NO2、NH3的體積分別為6 mL、8 mL,故剩余
氣體為20 mL-6 mL-8 mL=6 mL,若剩余氣體為NO2,則V(NO2)=6 mL+
6 mL=12 mL,相同條件下,物質的量之比等于體積之比,故n(NO2)∶n(NH3)
=V(NO2)∶V(NH3)=12 mL∶8 mL=3∶2;若剩余氣體為NH3,
則V(NH3)=8 mL+6 mL=14 mL,相同條件下,物質的量之比等于體積之比,
故n(NO2)∶n(NH3)=V(NO2)∶V(NH3)=6 mL∶14 mL=3∶7,正確答案為BD。
1.氮循環是全球生物地球化學循環的重要組成部分，大氣與土壤中氮
元素的轉化如圖所示，下列說法不正確的是( )
A.將 轉化為化合物的過程稱為氮的固定
B.無機物與有機物中的氮元素可相互轉化
C.硝化細菌將轉化為可能需要 參與
D.在硝化細菌、反硝化細菌作用下氮元素均發生氧化反應
√
[解析] 將大氣中的氮轉化為氮的化合物的過程稱為氮的固定，A正確；
可以轉化為動植物體中的氮元素，動植物體中的蛋白質和
氨基酸又可轉化為 ，故無機物與有機物中的氮元素可相互轉化，
B正確；
過程中 元素化合價升高，發生氧化反應，故可
能需要參與，C正確；
在硝化細菌作用下，被氧化生成 ，
在反硝化細菌作用下，則被還原生成 ，
D錯誤。
2.將、和 混合氣體通入過量水中，
剩余氣體體積為( )
A. B. C. D.
√
[解析] 根據化學方程式計算：
假設和氧氣的反應中 不足，則
故剩余的體積為 ，假設成立。
3.自然界中存在很多物質循環過程。下圖
是自然界中氮循環示意圖，請回答下列問
題：
（1）自然界中的固氮和人工固氮的共同
將游離態的氮轉化為化合態的氮或將氮氣轉化為氮的化合物
[解析] 將氮元素由游離態轉化為化合態的過程稱為氮的固定，因此
自然界中的固氮和人工固氮的共同點是將游離態的氮轉化為化合態
的氮或將氮氣轉化為氮的化合物。
點是_______________________________________________________。
（2）硝化細菌可以將氨氧化成亞硝酸，請配平該反應：
______ ______ 。
其中還原產物為____________。
2
3
2
2
和
[解析] 根據反應可知氮元素的化合價從中的價升高到
中的價，失去6個電子，氧元素的化合價從 中的0價降低到
和中的 價，得到2個電子，根據得失電子守恒可知配平
后的化學方程式為 ，氧氣是氧化劑，
則還原產物為和 。
（3）氮循環是生態系統物質循環的重要組成部分，人類活動影響了
氮循環中的物質轉化。下列說法中正確的是______。
A.工業合成氨屬于人工固氮過程
B.硝化過程中氮元素被還原
C.含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化
D.反硝化過程有助于穩定 在大氣中的含量
√
√
√
[解析] 人工固氮是人為條件下將氮氣轉化為氮的化合物的過程，所
以工業上用氮氣和氫氣合成氨屬于人工固氮過程，A正確；
硝化過程中氨、銨根離子中氮元素的化合價由價變化為、
中的 價、價，元素的化合價升高，失電子被氧化，B錯誤；
、經同化作用變為動植物蛋白中的 元素，動植物蛋白經氨化
作用轉化為氨或銨根離子，故含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化，
C正確；
反硝化過程生成氮氣，向大氣中提供氮氣，即反硝化過程有
助于彌補人工固氮對氮循環造成的影響，D正確。

展開更多......

收起↑