高中化学苏教版（2019）必修第二册 专题七 氮与社会可持续发展 氮的固定——探寻生命体中氮元素的获取 课件（24张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中化学苏教版（2019）必修第二册 专题七 氮与社会可持续发展 氮的固定——探寻生命体中氮元素的获取 课件（24张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-02-01 08:15:26 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
探寻生命体中氮元素的获取
N2
N2又被称为“惰性氮”，化学性质稳定。
化学键 键能(kJ/mol)
N≡N 942
N2
活动一 寻找自然界中的氮元素
动物
植物
N2
摄食
？
大气
活动二 探究自然固氮的途径
土壤
土壤
空气放电实验
实验装置图
材料1：放电可使瞬间温度上升2万度，感应电压达上亿伏，通道内的氮、氧分子被完全电离。通道中的粒子在高温的作用下……，最终形成NO。
【参考文献】 金敏，张其林等.2012.中国区域闪电特征分析及闪电产生 NO 量的估算[J]，大气科学报,35(3):372-379
阅读思考
空气放电原理
N2 + O2 2NO
放电或高温
NO：无色气体,不溶于水
观察思考
空气放电实验
开始 3分钟 5分钟
信 息 提 示
NO2：红棕色气体
NO与NO2的性质探究
NO是否能与O2反应生成NO2
科学猜想
实验设计
实验观察
实验结论
1. 打开开关阀。（阀与针头方向一致为打开状态）
2. 用含NO的注射器抽入约2 mL空气。
3. 关闭开关阀。
1.实验用到了开关阀来防止泄漏，用完及时关闭。
温 馨 提 示
实验设计
NO与NO2的性质探究
NO2是否与水反应
实验观察
实验结论
科学猜想
实验设计
1. 打开开关阀。
2. 继续用注射器抽入约1 ml蒸馏水。（滴有紫色石蕊）3. 关闭开关阀。
1.实验用到了开关阀来防止泄漏，用完及时关闭。
2.实验结束，用针筒吸入少量NaOH溶液，进行尾气处理。
信 息 提 示
NO2与水反应只生成HNO3吗？
材料2：氧化还原反应本质是电子的转移，故氧化还原反应中必然同时存在化合价的升高和降低。
NO与NO2的性质探究
交流讨论
信 息 提 示
农谚“雷雨发庄稼”涉及哪些化学变化？
交流讨论
学以致用
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
归纳总结
矿物质
雨
雷
氮的固定：游离态 化合态
农谚 “ 种豆肥田”
活动二 探究自然固氮的途径
根瘤菌
N2
NH3
动物
植物
摄食
大气
土壤
生物固氮
任务二 生命体如何获得氮元素
雷 电
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
HNO3
NO
NO2
高能固氮
土壤
活动二 探究自然固氮的途径
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
根瘤菌
NH3
生物固氮
活动三 寻找人工固氮的方法
18世纪，人们就发现氨是由氮和氢元素组成的，之后许多化学家投入到N2和H2合成氨的研究中，经历了近100年的漫长探索，人们逐步发现这个反应具有可逆等特征，直到20世纪初，哈伯首先在 550 ℃、1.75×107Pa、用锇Os作为催化剂,得到了氨。
活动三 寻找人工固氮的方法
阅读思考
之后，德国工程师博施又进行了两万多次实验，找到了廉价的催化剂（铁触媒），同时采用加熟铁内衬解决了高压带来的装置易膨胀问题，从而真正地使合成氨从实验室走向生产。
合成氨由实验室投入工厂生产，还需要解决哪些问题？
人工模拟固氮酶
活动三 人工固氮的方法
1977 年，美国加州大学第一个报道了在紫外光照射下，Fe掺杂TiO2产生……可以还原N2形成NH3。
【参考文献】肖瑶等.仿生光电催化固氮，化学进展DOI:10．7536/PC171232
活动三 寻找人工固氮的方法
光催化固氮
目前，科学家在研究常温常压下以水为氢源，用光催化使空气中的氮直接转化为氨。
活动三 人工固氮的方法
中国科学院王文中等报道了碳载 WO3·H2O 具有较高效的光催化固氮作用。2016年，电子科技大学的李小飞等提出了……，有望在常温常压条件下实现还原氮成氨。
【参考文献】肖瑶等.仿生光电催化固氮，化学进展DOI:10．7536/PC171232
活动三 寻找人工固氮的方法
归纳与整理
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
根瘤菌
NH3
生物固氮
人工固氮
排泄物/尸体
细
菌
细菌
自然界氮循环
1. 请将氮循环中涉及的无机含氮物质填入物质类别和主要化合价的关系图中，用箭头表示相互转化的过程，并完成相关反应方程式。
随堂检测
自然界氮循环
单质 氧化物 氢化物 酸 盐
+5
+4
+3
+2
+1
0
-3
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
根瘤菌
NH3
排泄物/尸体
细
菌
细菌
人类活动是否会对氮循环的平衡造成影响？怎样的影响？有无化学方法解决？（可从物质类别和主要化合价关系角度思考）
思 考
归纳与整理
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
根瘤菌
NH3
生物固氮
人工固氮
1862年,人们发现了固氮生物的存在。1866年,俄国学者 M.C.Bopo HHH最先发现发现豆科植物与微生物根瘤菌共生形成根瘤后，可以将空气中N2固定的现象。
【参考文献】 娄志义. 2005. 生物固氮研究的大事记[J] ,生物学教学，30(4)
活动二 探究N2转化为可被生物体吸收氮的途径
阅读思考
探寻生命体中氮元素的获取
N2
N2又被称为“惰性氮”，化学性质稳定。
化学键 键能(kJ/mol)
N≡N 942
N2
活动一 寻找自然界中的氮元素
动物
植物
N2
摄食
？
大气
活动二 探究自然固氮的途径
土壤
土壤
空气放电实验
实验装置图
材料1：放电可使瞬间温度上升2万度，感应电压达上亿伏，通道内的氮、氧分子被完全电离。通道中的粒子在高温的作用下……，最终形成NO。
【参考文献】 金敏，张其林等.2012.中国区域闪电特征分析及闪电产生 NO 量的估算[J]，大气科学报,35(3):372-379
阅读思考
空气放电原理
N2 + O2 2NO
放电或高温
NO：无色气体,不溶于水
观察思考
空气放电实验
开始 3分钟 5分钟
信 息 提 示
NO2：红棕色气体
NO与NO2的性质探究
NO是否能与O2反应生成NO2
科学猜想
实验设计
实验观察
实验结论
1. 打开开关阀。（阀与针头方向一致为打开状态）
2. 用含NO的注射器抽入约2 mL空气。
3. 关闭开关阀。
1.实验用到了开关阀来防止泄漏，用完及时关闭。
温 馨 提 示
实验设计
NO与NO2的性质探究
NO2是否与水反应
实验观察
实验结论
科学猜想
实验设计
1. 打开开关阀。
2. 继续用注射器抽入约1 ml蒸馏水。（滴有紫色石蕊）3. 关闭开关阀。
1.实验用到了开关阀来防止泄漏，用完及时关闭。
2.实验结束，用针筒吸入少量NaOH溶液，进行尾气处理。
信 息 提 示
NO2与水反应只生成HNO3吗？
材料2：氧化还原反应本质是电子的转移，故氧化还原反应中必然同时存在化合价的升高和降低。
NO与NO2的性质探究
交流讨论
信 息 提 示
农谚“雷雨发庄稼”涉及哪些化学变化？
交流讨论
学以致用
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
归纳总结
矿物质
雨
雷
氮的固定：游离态 化合态
农谚 “ 种豆肥田”
活动二 探究自然固氮的途径
根瘤菌
N2
NH3
动物
植物
摄食
大气
土壤
生物固氮
任务二 生命体如何获得氮元素
雷 电
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
HNO3
NO
NO2
高能固氮
土壤
活动二 探究自然固氮的途径
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
根瘤菌
NH3
生物固氮
活动三 寻找人工固氮的方法
18世纪，人们就发现氨是由氮和氢元素组成的，之后许多化学家投入到N2和H2合成氨的研究中，经历了近100年的漫长探索，人们逐步发现这个反应具有可逆等特征，直到20世纪初，哈伯首先在 550 ℃、1.75×107Pa、用锇Os作为催化剂,得到了氨。
活动三 寻找人工固氮的方法
阅读思考
之后，德国工程师博施又进行了两万多次实验，找到了廉价的催化剂（铁触媒），同时采用加熟铁内衬解决了高压带来的装置易膨胀问题，从而真正地使合成氨从实验室走向生产。
合成氨由实验室投入工厂生产，还需要解决哪些问题？
人工模拟固氮酶
活动三 人工固氮的方法
1977 年，美国加州大学第一个报道了在紫外光照射下，Fe掺杂TiO2产生……可以还原N2形成NH3。
【参考文献】肖瑶等.仿生光电催化固氮，化学进展DOI:10．7536/PC171232
活动三 寻找人工固氮的方法
光催化固氮
目前，科学家在研究常温常压下以水为氢源，用光催化使空气中的氮直接转化为氨。
活动三 人工固氮的方法
中国科学院王文中等报道了碳载 WO3·H2O 具有较高效的光催化固氮作用。2016年，电子科技大学的李小飞等提出了……，有望在常温常压条件下实现还原氮成氨。
【参考文献】肖瑶等.仿生光电催化固氮，化学进展DOI:10．7536/PC171232
活动三 寻找人工固氮的方法
归纳与整理
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
根瘤菌
NH3
生物固氮
人工固氮
排泄物/尸体
细
菌
细菌
自然界氮循环
1. 请将氮循环中涉及的无机含氮物质填入物质类别和主要化合价的关系图中，用箭头表示相互转化的过程，并完成相关反应方程式。
随堂检测
自然界氮循环
单质 氧化物 氢化物 酸 盐
+5
+4
+3
+2
+1
0
-3
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
根瘤菌
NH3
排泄物/尸体
细
菌
细菌
人类活动是否会对氮循环的平衡造成影响？怎样的影响？有无化学方法解决？（可从物质类别和主要化合价关系角度思考）
思 考
归纳与整理
HNO3
N2
NO
NO2
O2
O2
H2O
放电/高温
矿物质
动物
植物
摄食
土壤
土壤
大气
高能固氮
根瘤菌
NH3
生物固氮
人工固氮
1862年,人们发现了固氮生物的存在。1866年,俄国学者 M.C.Bopo HHH最先发现发现豆科植物与微生物根瘤菌共生形成根瘤后，可以将空气中N2固定的现象。
【参考文献】 娄志义. 2005. 生物固氮研究的大事记[J] ,生物学教学，30(4)
活动二 探究N2转化为可被生物体吸收氮的途径
阅读思考