课件—氮的固定
合集下载
氮的固定课件高一下学期化学苏教版
专题7 氮与社会可持续发展
第一单元 氮的固定
氮的固定
学习目标
1.了解氮的固定。 2.认识氮氧化物的性质和用途。
核心素养
1.建立认知模型，并能运用模 型解释氮氧化物与水的反应。 2.具有安全意识和严谨求实的 科学态度，认识氮氧化物的 污染。
氮的固定
新课导入
氮的固定
新课导入
空气中含量最多的是氮气，氮是农作物生长必需元素。20世纪初，德国化学家哈伯 首次合成氨，人类进入新的农业时代。
德国化学家弗里茨·哈伯
一、氮分子的结构
氮元素的存在
知识拓展
在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物 体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环 为生物体提供氮元素的呢？
一、氮分子的结构
思考交流
氮元素的常见化合价： +1 +2 +3 +4 +5
视频导学
N2O
N2O5
NO
氮的氧化物
N2O3
NO2
N2O4
二、自然固氮
2．一氧化氮、二氧化氮
(1) NO ①物理性质 无色无味气体，不溶于水，有毒
②化学性质 2NO + O2 === 2NO2 NO不能与O2大量共存
NO能使人中毒，其原理与CO相似
知识巩固
解析 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝 酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。 若有6 mol NO2参与反应，则转移电子4 mol。
当堂训练
第一单元 氮的固定
氮的固定
学习目标
1.了解氮的固定。 2.认识氮氧化物的性质和用途。
核心素养
1.建立认知模型，并能运用模 型解释氮氧化物与水的反应。 2.具有安全意识和严谨求实的 科学态度，认识氮氧化物的 污染。
氮的固定
新课导入
氮的固定
新课导入
空气中含量最多的是氮气，氮是农作物生长必需元素。20世纪初，德国化学家哈伯 首次合成氨，人类进入新的农业时代。
德国化学家弗里茨·哈伯
一、氮分子的结构
氮元素的存在
知识拓展
在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物 体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环 为生物体提供氮元素的呢？
一、氮分子的结构
思考交流
氮元素的常见化合价： +1 +2 +3 +4 +5
视频导学
N2O
N2O5
NO
氮的氧化物
N2O3
NO2
N2O4
二、自然固氮
2．一氧化氮、二氧化氮
(1) NO ①物理性质 无色无味气体，不溶于水，有毒
②化学性质 2NO + O2 === 2NO2 NO不能与O2大量共存
NO能使人中毒，其原理与CO相似
知识巩固
解析 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝 酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。 若有6 mol NO2参与反应，则转移电子4 mol。
当堂训练
高一化学苏教版课件：氮的固定
2.1.1 氮的固定
学习 目标
1.能依据氮分子的微观结构对氮气的性 质预测。 2.通过对比实验，探究NO和NO2的物理 性质和化学性质。 3.认识自然固氮和人工固氮的原理和氮 循环。
氮元素的重要作用
氮元素是生命物质的重要组成元素，含氮化合物在生产、科研领域 有广泛应用。
血红蛋白
农作物生长 必需元素
氮的固定：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物
叫作氮的固定，简称固氮。
氮 氮气
含氮化合物
的
自然固氮
固
人工固氮
定
自然固氮
1.生物固氮： 自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将氮气
通过化2.高能固氮： 通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物。 约占自然固氮的10%。
目的：增大原料转化率
氨气易液化
(5)合成氨的意义: ①为植物生长提供足够的氮肥。 ②缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之 间的矛盾。 ③改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦。
物理性质
化
H2O
学
O2
性
质 O2和H2O
用途
三、氮氧化合物
NO
无色、无味气体、 有毒、微溶于水
不反应
2NO+O2=2NO2
探
究
氮是粮食作物生长必须的的元素，科学家一直在探索将空 气中的氮转化为植物可吸收的含氮物质。 20世纪初，德国化学家哈伯（F. Haber，1868—1934）在 实验室中首次用氮气和氢气合成了氨，从此人类进入了化 肥农业时代，大大提高了粮食产量。
1.反应原理
人工固氮——合成氨
N2( g)+3H2( g)
生物固氮
高能固氮
“雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”有什么化学
学习 目标
1.能依据氮分子的微观结构对氮气的性 质预测。 2.通过对比实验，探究NO和NO2的物理 性质和化学性质。 3.认识自然固氮和人工固氮的原理和氮 循环。
氮元素的重要作用
氮元素是生命物质的重要组成元素，含氮化合物在生产、科研领域 有广泛应用。
血红蛋白
农作物生长 必需元素
氮的固定：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物
叫作氮的固定，简称固氮。
氮 氮气
含氮化合物
的
自然固氮
固
人工固氮
定
自然固氮
1.生物固氮： 自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将氮气
通过化2.高能固氮： 通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物。 约占自然固氮的10%。
目的：增大原料转化率
氨气易液化
(5)合成氨的意义: ①为植物生长提供足够的氮肥。 ②缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之 间的矛盾。 ③改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦。
物理性质
化
H2O
学
O2
性
质 O2和H2O
用途
三、氮氧化合物
NO
无色、无味气体、 有毒、微溶于水
不反应
2NO+O2=2NO2
探
究
氮是粮食作物生长必须的的元素，科学家一直在探索将空 气中的氮转化为植物可吸收的含氮物质。 20世纪初，德国化学家哈伯（F. Haber，1868—1934）在 实验室中首次用氮气和氢气合成了氨，从此人类进入了化 肥农业时代，大大提高了粮食产量。
1.反应原理
人工固氮——合成氨
N2( g)+3H2( g)
生物固氮
高能固氮
“雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”有什么化学
氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮课件高一下学期化学人教版
气。
(2)N2的化学性质。
在高温、放电等条件下,N2分子获得足够能量,使N≡N断裂,N2
分子能够与其他物质发生反应。
与 N2 反应的物质
化学方程式
Mg
N2+3Mg
O2
N2+O2
H2
N2+3H2
氧化剂
Mg3N2
2NO
2NH3
N2
O2
N2
微训练下列关于N2性质的叙述中错误的是(
)。
A.N2性质很稳定,不支持任何物质的燃烧
问题探究
如图所示,试管中盛装的气体呈红棕色,把试管倒扣在盛有
水的水槽中,
试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内通入氧气后,
可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,试管被液
体充满。
(1)该气体有没有可能是N2和NO2的混合气体?有没有可能
是NO与NO2的混合气体?说明原因。
提示:没有可能。有可能。N2和O2常温下不反应,试管内不
> ∶ ,剩余
典例剖析
【例2】在一定条件下,将充满NO2和O2的试管倒立于水槽
中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体体积的 ,则原混
合气体中NO2和O2的体积之比可能是(
)。
①8∶1 ②7∶3 ③7∶1 ④4∶1
A.①②
B.①③
C.②③
D.②④
答案:C
解析:反应为 4NO2+O2+2H2O
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应,则有3 mol电子发生转
移
答案:A
解析:根据化学方程式可知,NO2既是氧化剂又是还原剂,氧
(2)N2的化学性质。
在高温、放电等条件下,N2分子获得足够能量,使N≡N断裂,N2
分子能够与其他物质发生反应。
与 N2 反应的物质
化学方程式
Mg
N2+3Mg
O2
N2+O2
H2
N2+3H2
氧化剂
Mg3N2
2NO
2NH3
N2
O2
N2
微训练下列关于N2性质的叙述中错误的是(
)。
A.N2性质很稳定,不支持任何物质的燃烧
问题探究
如图所示,试管中盛装的气体呈红棕色,把试管倒扣在盛有
水的水槽中,
试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内通入氧气后,
可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,试管被液
体充满。
(1)该气体有没有可能是N2和NO2的混合气体?有没有可能
是NO与NO2的混合气体?说明原因。
提示:没有可能。有可能。N2和O2常温下不反应,试管内不
> ∶ ,剩余
典例剖析
【例2】在一定条件下,将充满NO2和O2的试管倒立于水槽
中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体体积的 ,则原混
合气体中NO2和O2的体积之比可能是(
)。
①8∶1 ②7∶3 ③7∶1 ④4∶1
A.①②
B.①③
C.②③
D.②④
答案:C
解析:反应为 4NO2+O2+2H2O
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应,则有3 mol电子发生转
移
答案:A
解析:根据化学方程式可知,NO2既是氧化剂又是还原剂,氧
2022-2023学年苏教版必修第二册 7-1 氮的固定 课件(50张)
二、氮的固定
1．概念 将空气中__游__离__态__的__氮___转化成__含__氮__化__合__物___叫作氮的固定，简称固氮。
2．氮的固定方式
生物 自然界中的一些微生物种群(如豆科植物的根瘤菌)将空气中
自 固氮 的氮气通过___生__物__化__学____过程转化为_含__氮__化__合 ___物___
况 为 O2 气体剩余 ①，只剩
余 NO
Ⅲ.NO 和 O2 的混合气体：NO、O2 的混合气体溶于水时涉及反应④：
x＝VVNOO2
4 0<x<3
x＝43
4 x>3
反应情况
O2 过量，剩
恰好完全 反应，无气
NO 过 量，剩余
余 O2
体剩余 NO
Ⅳ.NO、NO2 和 O2 三种混合气体通入水中
先按 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 计算出生成的 NO 体积，再加上原来混合气体中
然
通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物。主要化学方程式
固 高能 有：
氮 固氮
放电 N2 ＋ O2 ===== 2NO 、 2NO ＋ O2===2NO2 、 3NO2 ＋
___H__2_O_=_=_=_2_H__N_O__3_＋__N_O_________________________________
不反应
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(1)氮的氧化物中属于酸性氧化物的只有 N2O3、N2O5；N2O、NO、NO2、N2O4 都是 不成盐氧化物，不是酸性氧化物。
(2)NO 易与 O2 反应、微溶于水、不与水反应，因此收集 NO 用排水法，不可用排空 气法。NO2 易与水反应，但很难被 O2 氧化，因此收集 NO2，用向上排空气法，不可用排 水法。
课件—氮的固定
雷雨发庄稼的科学依据
N2
NO
NO2
HNO3
硝酸盐
放电
N2 + O2
2NO
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
氮的固定 游离的氮
N2
氮的化合物
NO、NO2 HNO3 硝酸盐
NH3 、铵盐
实验模拟氮的固定
放电 N2 + O2
2NO
2NO + O2 = 2NO2
N2O4 (无色)
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
硝酸
一、硝酸的不稳定性
△或光照
4HNO3
4NO2↑ + O2↑ + 2H2O
二、硝酸的强氧化性
1. 溶解金、铂（王水） 2. 与Cu、Zn、Al的反应
浓硝酸+Cu、Zn、Al
反应后溶液的处理
Cu + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
二、硝酸的强氧化性
3. Cu与稀硝酸反应
二、硝酸的强氧化性
3. Cu与稀硝酸反应 3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
二、硝酸的强氧化性
4. 碳与浓硝酸反应
C + 4HNO3(浓)
△
CO2 + 4NO2↑ + 2H2O
三、硝酸的酸性 HNO3 = H+ + NO3-
毒性 化学 氧化性 性质 还原性
特性
NO 不成盐氧化物
无色、无味、气体
不溶于水 有毒
N2
NO
NO2
HNO3
硝酸盐
放电
N2 + O2
2NO
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
氮的固定 游离的氮
N2
氮的化合物
NO、NO2 HNO3 硝酸盐
NH3 、铵盐
实验模拟氮的固定
放电 N2 + O2
2NO
2NO + O2 = 2NO2
N2O4 (无色)
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
硝酸
一、硝酸的不稳定性
△或光照
4HNO3
4NO2↑ + O2↑ + 2H2O
二、硝酸的强氧化性
1. 溶解金、铂（王水） 2. 与Cu、Zn、Al的反应
浓硝酸+Cu、Zn、Al
反应后溶液的处理
Cu + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
二、硝酸的强氧化性
3. Cu与稀硝酸反应
二、硝酸的强氧化性
3. Cu与稀硝酸反应 3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
二、硝酸的强氧化性
4. 碳与浓硝酸反应
C + 4HNO3(浓)
△
CO2 + 4NO2↑ + 2H2O
三、硝酸的酸性 HNO3 = H+ + NO3-
毒性 化学 氧化性 性质 还原性
特性
NO 不成盐氧化物
无色、无味、气体
不溶于水 有毒
7.1.1 氮的固定
第一单元 氮的固定氮元素的重要作用氮元素是生命物质的重要组成元素，含氮化合物在生产、科研领域有广泛应用。
血红蛋白农作物生长必需元素航天燃料（一）氮元素的存在形式铵盐、硝酸盐、蛋白质一、氮气1.游离态氮气2.化合态(二) 氮气分子的结构和性质1.电子式：2.结构式：N≡NN≡N键能很大，断键较难。
通常情况下很不活泼。
（三）氮气的性质2.化学性质：1.物理性质：无色无味的气体, 难溶于水, 熔沸点低, 密度比空气略小。
(与空气密度相近, 只能用排水法收集N 2)（2）与活泼金属反应工业合成氨（合成氨反应）（1）与氢气反应（3）与氧气反应N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3N 2 + 3Mg Mg 3N 2点燃N 2+O 2 ==== 2NO放电（稳定）（四）氮气的用途：(1)是合成氨、制硝酸的重要原料(2)保护气：焊接金属；灯泡的填充气体；保存粮食、罐头、水果(3)医学上，用液氮作冷冻剂二、氮的固定氮的固定：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物叫作氮的固定，简称固氮。
氮气含氮化合物氮的固定高能固氮生物固氮自然固氮人工固氮豆科植物的根瘤菌含有一种固氮菌，可将游离态的氮转化为化合物形态的氨或铵态氮肥，约占自然固氮的90%通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10%思考：“雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”有什么化学道理？我们来模拟一下雷电环境。
实验现象：开始——5min 无色5min——10min 浅红色10min——15min 红棕色20min——颜色更深整个实验过程涉及氮的两种重要的氧化物——NO和NO22NO+O2==== 2NO2反应非常迅速。
NO2与水反应红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的2/3，无色气体充满试管的 1/3（上部）。
如果通入足量的氧气，一氧化氮都转化为硝酸。
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 实验现象：N 2+O 2 ==== 2NO放电2NO+O 2==== 2NO 23NO 2+H 2O ==== 2HNO 3+NO N 2与O 2NO NO 2HNO 3闪电硝酸盐O 2H 2O 矿物质雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”所涉及的化学反应方程式。
【课件】氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 2023-2024学年下高一化学人教版2019必修第二册
②NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反 应③：
x＝
V（NO2） V（O2）
0<x< 4/1
x＝4/1
x> 4/1
反应情况
O2过量，剩余 恰好完全反应， NO2过量又发生反
气体为O2
无气体剩余
应①，只剩余NO
③NO和O2的混合气体：NO、O2的混合气体溶于水时涉及 反应④：
x＝
(2)如何检验NO气体？ 检验NO气体的方法是向气体中通入O2(或空气)，气体由无 色变为红棕色。
探究实验 一氧化氮和二氧化氮的化学性质
Байду номын сангаас
（1）【实验5-5】
实
验
装
置
实 验 操 作
在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用 乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡 注射器
打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观 察现象，然后再振荡注射器
（2）步骤②中试管内气体的颜色和体积怎样变化，试管内 水位怎样变化？主要发生哪些反应？ 试管内缓慢通入O2时，发生反应：2NO＋O2 2NO2，3NO2 ＋H2O 2HNO3＋NO，因此试管内无色气体变为红棕色， 后又变为无色，气体体积减小，液面不断上升。
氮的氧化物溶于水的计算
（1）相关反应原理 3NO2＋H2O 2HNO3＋NO① 2NO＋O2 2NO2② 由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O 4HNO3③ 由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3④ （2）氮的氧化物溶于水的三种类型 ①NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①：剩余气体为 NO
新课导入 氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护，国内外不 乏先例。美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中；北京房 山云居寺“99石经回藏”也是氮气保护的成功典范。
氮的固定(课件)高一化学(苏教版2019必修第二册)
课堂练习
NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又
有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现__还__原__性，化学方程式为__2_N_O__＋__O_2_=_=_=_2_N__O_2； 在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为_4_N_H__3＋__6_N__O_ _=一_=_=定_=_=条_=_件=__=_5_N_2_＋__6_H_2_O_。 (2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为_3_N__O_2_＋__H__2O____ _=_=_=_2_H__N_O__3＋__N__O_，氧化剂和还原剂的物质的量之比为__1_∶__2___，NO2与
··N⋮⋮N·· N≡N
1、氮气分子中存在 氮氮三键 。 2、破坏氮气分子中氮氮三键需要很大能量，所以氮气分子 很 稳定，通常情况下氮气与大多数物质很难发生化学反应。
01 氮的固定
在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。
镁
N2＋3M g=点==燃==M g3N2
01 氮的固定
氢气 氧气
高温 高压
＋ 放电
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根 离子被植物的根系吸 收，转化为植物生长所需的养料。
02 一氧化氮和二氧化氮
物质 NO
颜色 _无__色__
NO2 _红__棕__色__
状态 气体
气味 _无__味__
毒性 水溶性 有毒 _不__溶于水
03 合成氨和氮循环
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就-德国科学家哈伯和博施
N2(g)＋3H2(g)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
红棕色、刺激性气味、气体
物理 色味态 性质 溶解性 毒性
化学 氧化性 性质 还原性 特性
不溶于水
易溶于水，与水反应
有毒
2NO+2CO=2CO2+N2 2NO + O2 = 2NO2
有毒
NO2+SO2=NO+SO3
可使高锰酸钾溶液褪色
2NO2 N 2 O4
NO的中毒机理 和CO类似
氮的固定
雷雨发庄稼的科学依据
N2
NO N2 + O2
NO2 放电
HNO3 2NO
硝酸盐
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
氮的固定
游离的氮
N2
氮的化合物
NO、NO2
HNO3 硝酸盐 NH3 、铵盐
实验模拟氮的固定
N2 + O2
放电
2NO
2NO + O2 = 2NO2
课后作业
1. 认真完成自学反馈
2. 认真查找资料，交流解决问题 3. 认真提出疑惑质疑，汇总上交
二、硝酸的强氧化性
3. Cu与稀硝酸反应
二、硝酸的强氧化性
3. Cu与稀硝酸反应
3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
二、硝酸的强氧化性
4. 碳与浓硝酸反应 C + 4HNO3(浓)
△
CO2 + 4NO2↑ + 2H2O
三、硝酸的酸性
HNO3 = H+ + NO3-
(红棕色)
(无色)
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
硝
酸
一、硝酸的不稳定性
4HNO3
△或光照
4NO2↑ + O2↑ + 2H2O
二、硝酸的强氧化性
1. 溶解金、铂（王水）
2. 与Cu、Zn、Al的反应
浓硝酸+Cu、Zn、Al
反应后溶液的处理
Cu + 4HNO3(浓) ==
Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
氮的固定方式
雷电固氮
自然固氮 生物固氮
人工固氮
工业合成氨
高温高压 催化剂
N2 + 3H2
2NH3
氮氧化物的性质——NO、NO2
NO、NO2的性质实验
氮气化学性质小结性质
-3
0
+2
NH3
体现氧化性
N2
体现还原性
NO
氮氧化物的性质小结
NO 物质分类 不成盐氧化物