3.2.1《自然界中氮的循环、氮气及氮的氧化物》导学案（学生版）
一、自然界中氮的循环
1．氮的存在形态
氮是地球上含量丰富的一种元素，以______的形式存在于大气中，以________的形式存在于动植物体、土壤和水体中。
2．氮在自然界中的循环
(1)在自然界中豆科植物根部的__________把空气中的氮气转变为__________等含氮的化合物。在放电条件下，空气中少量的______与______化合生成NO，NO和O2迅速生成______并随水进入土壤和水体。
(2)人们通过化学方法把空气中的氮气转化为____，再根据需要进一步转化成各种含氮化合物(如______、______)。
二、氮气
1．物理性质
颜色
状态
气味
水中的溶解性
无色
气体
无味
难溶于水
2．化学性质
N2——
3．氮的固定
(1)概念：使空气中__________的氮转化为____________的过程。
(2)分类
氮的固定
三、氮的氧化物
1．氮的氧化物
化合价
＋1
＋2
＋3
＋4
＋5
对应氧化物
N2O
____
N2O3
______、
N2O4
N2O5
2.NO和NO2
(1)物理性质
物质
性质
NO
NO2
颜色
无色
红棕色
状态
气体
气体
气味
无味
刺激性气味
毒性
有毒
有毒
水溶性
难溶
易溶
(2)相互转化
(3)影响
①NO：是传递神经信息的“信使分子”，但容易与血红蛋白结合而使人体缺氧。
②NO2：能损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用。
知识点1 氮的固定
1．下列属于自然固氮的是( )
A．N2和O2在雷电作用下生成NO
B．某金属化合物将氮气转化为化合态氮
C．在一定条件下使N2、H2合成NH3
D．NO生成NO2
知识点2 氮气的性质
2．氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A．氮气性质稳定，即使在高温下也很难跟其他物质发生反应
B．氮气比空气轻，且不溶于水
C．氮分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定
D．氮气无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
3．下列关于N2的说法中错误的是( )
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气
B．N2＋O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2在空气中约占总质量的
D．在反应：3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂
知识点3 一氧化氮的性质
4．最新研究表明：NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是( )
A．NO是一种红棕色的气体
B．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
C．常温常压下，NO不能与空气中的O2直接化合
D．NO易溶于水，不能用排水法收集
5．在体积为V L的密闭容器中，通入a mol NO和b mol O2，反应后容器内氮原子与氧原子个数之比为( )
A. B. C. D.
知识点4 二氧化氮的性质
6．实验室收集NO、NO2两种气体( )
A．均可用排水法
B．均可用向上排气法
C．NO用向上排气法，NO2用排水法
D．NO用排水法，NO2用向上排气法
7．将盛有N2和NO2(无N2O4)混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中氮气和二氧化氮的体积比是( )
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1
3.2.1《自然界中氮的循环、氮气及氮的氧化物》导学案（教师版）
一、自然界中氮的循环
1．氮的存在形态
氮是地球上含量丰富的一种元素，以______的形式存在于大气中，以________的形式存在于动植物体、土壤和水体中。
2．氮在自然界中的循环
(1)在自然界中豆科植物根部的__________把空气中的氮气转变为__________等含氮的化合物。在放电条件下，空气中少量的______与______化合生成NO，NO和O2迅速生成______并随水进入土壤和水体。
(2)人们通过化学方法把空气中的氮气转化为____，再根据需要进一步转化成各种含氮化合物(如______、______)。
二、氮气
1．物理性质
颜色
状态
气味
水中的溶解性
无色
气体
无味
难溶于水
2．化学性质
N2——
3．氮的固定
(1)概念：使空气中__________的氮转化为____________的过程。
(2)分类
氮的固定
三、氮的氧化物
1．氮的氧化物
化合价
＋1
＋2
＋3
＋4
＋5
对应氧化物
N2O
____
N2O3
______、
N2O4
N2O5
2.NO和NO2
(1)物理性质
物质
性质
NO
NO2
颜色
无色
红棕色
状态
气体
气体
气味
无味
刺激性气味
毒性
有毒
有毒
水溶性
难溶
易溶
(2)相互转化
(3)影响
①NO：是传递神经信息的“信使分子”，但容易与血红蛋白结合而使人体缺氧。
②NO2：能损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用。
知识点1 氮的固定
1．下列属于自然固氮的是( )
A．N2和O2在雷电作用下生成NO
B．某金属化合物将氮气转化为化合态氮
C．在一定条件下使N2、H2合成NH3
D．NO生成NO2
知识点2 氮气的性质
2．氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A．氮气性质稳定，即使在高温下也很难跟其他物质发生反应
B．氮气比空气轻，且不溶于水
C．氮分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定
D．氮气无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
3．下列关于N2的说法中错误的是( )
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气
B．N2＋O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2在空气中约占总质量的
D．在反应：3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂
知识点3 一氧化氮的性质
4．最新研究表明：NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是( )
A．NO是一种红棕色的气体
B．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
C．常温常压下，NO不能与空气中的O2直接化合
D．NO易溶于水，不能用排水法收集
5．在体积为V L的密闭容器中，通入a mol NO和b mol O2，反应后容器内氮原子与氧原子个数之比为( )
A. B. C. D.
知识点4 二氧化氮的性质
6．实验室收集NO、NO2两种气体( )
A．均可用排水法
B．均可用向上排气法
C．NO用向上排气法，NO2用排水法
D．NO用排水法，NO2用向上排气法
7．将盛有N2和NO2(无N2O4)混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中氮气和二氧化氮的体积比是( )
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1
参考答案
基础落实
一、
1．单质 化合态
2．(1)根瘤菌 硝酸盐 氮气 氧气 NO2 (2)氨气 氮肥 硝酸
二、
2．N2＋O22NO N2＋3H22NH3
3．(1)游离态 含氮化合物 (2)高能 生物 合成氨 仿生
三、
1．NO NO2
2．(2)①2NO＋O2===2NO2 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
对点训练
1．A [所谓自然固氮即通过闪电或一些微生物将空气中的N2通过生物化学过程转化为含氮的化合物。]
2．C [N2性质稳定，但高温下可与O2等物质反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因。]
3．C [N2在空气中的体积含量约为，而不是质量含量。]
4．B [NO是一种无色难溶于水的气体，可用排水法收集，常温常压下NO很容易与O2直接化合成NO2。]
5．C
6．D [NO易与空气中的O2反应，NO2与水反应，故前者不能用排气法收集，后者不能用排水法收集。]
7．C [将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与没发生反应的N2为剩余气体。设原气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 体积减少
3 2
x
解得：x＝
故V(N2)＝V－＝
故＝。]
第3章 自然界中的元素
第2节 氮的循环
一、教材分析
（一）知识脉络
氮及其化合物是元素化合物知识的重要组成部分。本节教材通过闪电这一自然现象，激发学生思考自然界中的含氮物质，通过自然界中的氮循环，引出氮循环中的重要物质—氮气、NO、NO2、氨、铵盐、硝酸等，然后通过观察思考、实验探究认识这些重要物质的性质、用途。在学习过程中了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。
（二）知识框架
（三）新教材的主要特点：
从培养学生终身发展所必备的知识和能力出发，重点介绍重要代表物的性质与用途，同时注重培养学生的观察能力和综合分析问题的能力。
二．教学目标
（一）知识与技能目标
1、了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响；
2、通过了解生物固氮和人工固氮形式，认识N2 、NO 、NO2的性质；
3、通过观察思考活动，认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题；
4、通过观察思考活动，认识 HNO3的性质。
（二）过程与方法目标
1、培养学生通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；
2、初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的思想。
（三）情感态度与价值观目标
1、通过介绍合成氨发展的艰辛历程，体会从实验室研究到工业生产的过程，渗透化学与技术关系的教育；
2、通过介绍酸雨，光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解人类活动对氮循环的影响，树立保护环境的意识。
三、重点、难点
（一）知识上重点、难点
重点：氮气、氨、铵盐和硝酸的性质。
难点：硝酸的氧化性。
（二）方法上重点、难点
培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力，并使学生初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的重要性。
四、教学准备
（一）学生准备
1、预习第二节-氮的循环
2、查找氮循环的资料，小组合作画出氮循环图示，写出短文。重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质，它们是如何转化的？
（二）教师准备
1、教学媒体、课件；
2、补充实验。
3.2.1《自然界中氮的循环、氮气及氮的氧化物》教学设计
【复习】 1、碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质；
2、C、CO、CO2；碳酸盐、碳酸氢盐的相互转化。
【联想·质疑】闪电时空气中会发生哪些化学反应？这些反应和生成的物质对人类的生产生活有什么影响？
【提问】上次课后给大家布置了一项任务：查找氮循环的资料，小组合作画出氮循环图示，写出短文。重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质，它们是如何转化的？下面，请各小组准备交流。
【小组交流】选取二个小组作为代表在课堂上交流，其他小组的成果课后以科技小报的形式展示或收录到成长档案袋中。
【点评评价】教师点评并做好表现性评价
【过渡】在氮循环中涉及到了较多重要的含氮元素的物质及其变化，下面我们一起来探讨这些物质的性质及转化。（N2、氮的氧化物、氨、氨盐、HNO3）
【自主学习一】p73氮在自然界中的循环
分析下图并讨论：氮在自然界中是怎样循环的？
【自主学习二】p74①氮气物理性质和化学性质；②什么是氮的固定呢？以及固氮形式有几种是什么？
【归纳】
1、氮气的物理性质
状态：气体
颜色：无色
气味：无味
密度：比空气密度略小
溶解性：难溶于水
2、氮气的化学性质（稳定，很难与其他物质反应）
【板书】1、氮气与氮的固定。
【讲述】 氮气是由氮原子构成的双原子分子，两个氮原子间共用三对电子，使每个原子都达到稳定结构。要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。故常温下，氮气的化学性质不活泼，很难与其它的物质发生反应。但在一定的条件下，氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。
【演示实验】 在一个空矿泉水塑料瓶距瓶底10cm处，对称地钻两个小孔，
然后放在感应圈上，将感应圈的两根极针通过小孔插入瓶中，使
两根极针成一条直线，且针尖之间相距0.5cm（如图），接通电源，
观察实验现象。待矿泉水瓶中产生红棕色气体后，加入蒸馏水，振荡，用蓝色石蕊试纸检验产生的溶液。
【结论】 在放电或高温的条件下，空气中的氮气能与氧气发生反应，生成一氧化氮，一氧化氮在空气中很不稳定，易被氧化成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸。
【板书】
N2+O2 2NO (有毒、无色、难溶于水)
2NO+O2=2NO2 （有毒、红棕色、与水反应）
3NO2+H2O=2HNO3+NO
<讨论>1、现给你一试管二氧化氮，其它药品和仪器自选，根据上述反应，请你设计实验，要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。
2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？（从原料的充分利用，减少污染物的排放等方面考虑。）
【过渡】植物只能利用化合态的氮，除了闪电等自然方法外，能否用人工的方法把空气中的氮气转化为植物可吸收的含氮化合物呢？通过大量实验研究，科学家们发现在一定条件下，氮气和氢气可以直接化合生成氨。
【板书】 N2+3H2 2NH3 （可逆反应）
【讲述】像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“ ”代替“=”。
人们把像这样使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。综上所述：
【板书】
氮的固定
【指导阅读】 阅读P74 -氨的合成。
【自主学习三】 p76①氮的氧化物有哪些及化合价；②NO和NO2性质
(二)、氮的氧化物
【课堂小结】 学生自己概括·整合。
【课堂练习】
1、一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约为原体积的多少？
【迁移】将NO2和O2混和气体同时通入水中发生的反应？
【牛刀小试】
1、说法不正确的是（ ）
A、一氧化氮能与人体内的血红蛋白结合。
B、一氧化氮有刺激性的气味。
C、二氧化氮可用来造硝酸
D、一氧化氮是红棕色气体
2、起固氮作用的反应是（ ）
A、N2和H2在一定条件下合成NH3
B、NO与O2反应生成NO2
C、NH3催化氧化生成NO
D、由NH3制硝酸铵
3、将20mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体10mL，求原混合气体的中NO和NO2的体积。
4、一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约占原气体总体积的（ ）
A.1/4 B.3/4 C.1/8 D.3/8
