《氮的循环第二课时》教案3.docx
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《氮的循环第二课时》教案3
《氮的循环第二课时》教案
【教学目标】
1、了解氮循环的基本过程,认识氮循环过程中的重要物质;通过了解生物固氮和人工固氮方式,认识氮气在一定条件下能够与氧气氢气发生反应。
2、掌握一氧化氮和二氧化氮的性质。
了解自然界中形成硝酸的过程。
3、认识氨气的溶解性、氮气与水的反应及氨的还原性。
通过认识铵盐的性质,了解铵态氮肥的生产使用问题。
4、通过了解人类活动对氮循环的影响,知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题,了解如何减少氮氧化物的排放,树立环境保护的意识。
【教学重点】
知识重点:
1、氮的固定方式;
2、N2、NO2、NO、NH3、NH4+、HNO3的性质及应用;
3.人类活动对氮循环的影响。
方法重点:
应用氮循环中的各类物质间的反应关系和氧化还原反应,探讨物质的性质、以及含有相同元素的物质之间的相互转换。
【教学难点】氮循环中的重要物质硝酸及其氧化性。
【教学时间】3课时
【教学过程】
第一课时
【联想·质疑】
闪电是大家非常熟悉的自然现象。
你知道在雷电交加的时候,空气里的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些化学反应?
产生了哪些物质?
这些化学反应和所产生的物质对人类的生产和生活有什么意义?
【板书】一、氮在自然界中的循环
【阅读】
阅读课本内容:
一、氮在自然界中的循环,分析氮在自然界中的循环示意图。
从动植物体,自然界中的雷雨放电、人类的活动三方面分析氮在自然界中的循环。
【设问】
氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面,那么氮循环中的重要物质有哪些并发生怎样的变化呢?
【板书】二、氮循环中的重要物质及其变化
1、氮气与氮的固定
【讲解】
所以在通常状况下,由于氮分子结构稳定,氮气的化学性质不活泼,很难与其它物质发生反应。
但在一定条件下,也可以与氧气、氢气等反应。
【思考】“雷雨发庄稼”包含了什么化学原理?
【引导分析】
空气中氮气在高压电作用下与氧气发生化学反应生成NO,NO与氧气反应转化成NO2,NO2与雨水反应生成HNO3,生成的HNO3随雨浇入土壤,同土壤中的矿物质作用,形成被植物吸收的硝酸盐类,使土壤从空气中吸收养分,使庄稼受益。
有关方程式如下:
【板书】N2+O2
2NO;
2NO+O2=2NO2;
3NO2+H2O=2HNO3+NO
【讲解】
氮循环中的物质有多种氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4等(氧化物中氮元素的化合价为+1、+2、+3、+4、+5)。
其中NO、NO2均为有毒毒气体,是大气污染物。
NO为无色不溶于水的气体,它与人体的血红蛋白结合的能力比CO还强;另外,它在生物学方面有独特的作用。
NO分子作为一种传递神经信息的“信息分子”,在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有及其重要的作用。
1992年,NO分子被世界著名杂志Science评为明星分子。
NO2为红棕色易溶于水的气体。
在通风厨内打开盛NO的集气瓶,会观察到无色气体迅速变为红棕色。
【讨论】
1、植物只能利用化合态的氮,有哪些方式可使空气中的氮气转化为化合态的氮?
2、什么叫氮的固定?
有哪些方式?
【讲解】学生讨论后讲解。
氮的固定是指使空气中的游离态的氮转化为含氮化合物的方法。
氮的固定主要有自然固氮和人工固氮两种方式。
自然固氮有:
高能固氮和生物固氮等。
人工固氮的方式有合成氨和仿生固氮。
NH4+、NO3-是自然界中活化氮氮的主要形态。
氮气是惰性的,只有通过自然固氮和人工固氮两种方式而活化。
【板书】N2+3H22NH3
【讲解】可逆反应是指在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应。
【思考】有人说,“氢气和氧气化合生成水,水可分解为氢气和氧气,所以反应:
H2+O2=2H2O为可逆反应”。
你认为这句话对吗?
【阅读】化学与技术:
氨的合成。
【例题】雷雨天气,雷鸣电闪是日常生活中司空见惯的现象。
假设某次雷电放出能量约为1.5×107kJ。
在闪电过程中,空气中的氮气和氧气直接化合,已知1mol氧气和1mol氮气化合时要吸收180.74kJ的能量,闪电时有1/1000的能量用于这一反应。
回答:
(1)此次闪电所产生的NO的物质的量有多大?
(2)此次雷雨闪电的生成物相当于给土壤施了多少尿素化肥?
(3)雷雨中常会有微量的HNO3为农作物所利用,用化学方程式解释HNO3形成过程
。
【解析】
(1)依题意可知,闪电放出的能量为1.5×107kJ,1molO2与1molN2化合生成2molNO并吸收180.74kJ能量,因此,此次闪电生成的NO物质的量:
=166mol。
(2)由于2molNO能生成lmolCO(NH2)2(氮原子守恒),则尿素的总物质的量为166×1/2mol,尿素的总质量m=4.98kg。
此次雷雨闪电相当于给土壤施了4.98kg化肥。
(3)空气中氮气在高压电作用下与氧气发生化学反应生成NO,NO与氧气反应转化成NO2,NO2与雨水反应生成HNO3,生成的HNO3随雨浇入土壤,同土壤中的矿物质作用,形成被植物吸收的硝酸盐类,使土壤从空气中吸收养分,使庄稼受益。
[答案]
(1)166mol
(2)4.98kg
(3)N2+O2
2NO;2NO+O2=2NO2;3NO2+H2O=2HNO3+NO
【随堂练习】
1.下列说法不正确的是
A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在。
B.氮元素是构成生命的基本元素
C.大气、陆地和水体中的氮元素在不停的进行着氮的循环。
D.仿生固氮是一种自然固氮
2.生物固氮是指
A.植物从土壤中吸收含氮养料
B.豆科植物的根瘤菌将氮气转变为氮的化合物作为养料吸收
C.将氮转变为硝酸及其它氮的化合物
D.反硝化细菌将硝酸转变为氮气放出
3.下列变化中不属于氮的固定的是
A.工业上合成氨B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮
C.豆科作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨D.由氨制备碳酸氢铵和硫酸铵
4.关于NO的下列叙述不正确的是
A.NO不溶于水,是一种大气污染物B.NO是一种红棕色的有毒气体
C.NO结合血红蛋白的能力比CO还强D.NO与氧气反应生成NO2,体现其还原性
5.发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体从火箭尾部喷出。
引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟,产生红烟的原因是
A.高温下氮气遇空气生成NO2B.CO2与NO反应生成CO和CO2
C.NO与空气生成NO2D.NO和H2O反应生成H2和NO2
6.现有等体积混合而成的四组气体:
①NO2+NO、②NO2+O2、③HCl+N2、④NO+N2,将其分别通入体积相同的试管并立即倒立在足量的水中,试管内水面上升的高度分别为H1、H2、H3和H4,其中高度关系是
A.H2>H3>H1>H4 B.H3>H2>H1>H4
C.H1=H2=H3=H4 D.H1>H2>H3>H4
7.一氧化氮是大气污染物之一。
目前,有一种治理方法在400℃左右、有催化剂存在的情况下,用氨将一氧化氮还原为氮气和水。
该反应的化学方程式为,氧化剂为,还原剂为,氧化产物与还原产物的质量比为。
8.实验室合成氨装置如图所示,试回答:
装置甲的作用是:
①________,②________,从乙处导出的气体是_____,检验产物的简单化学方法是_________________。
9.一种气态氮的氧化物112mL(标准状况),质量为0.38g,其组成里含氧63.16%,其化学式是。
10.将一收集满15mLNO2气体的试管倒立于水槽中,可观察到哪些现象?
反应后剩余什么气体?
其体积为多少?
第二课时
【思考】
1、氨的喷泉实验说明了什么?
产生喷泉的条件是什么?
怎样才能保证喷泉实验的成功?
2、草木灰是很好的钾肥,但为什么不能与铵态氮肥混合使用呢?
【板书】2、氨与铵态氮肥
(1)氨
【观察思考】演示实验:
氨的喷泉实验。
【归纳】板书:
氨的物理性质。
氨是氮循环中的重要物质,是无色有刺激性气味的气体,比空气轻,在常温、常压下1体积水可溶解700体积的氨。
氨溶于水可用下列过程表示:
NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-,
所得溶液称氨水,呈弱碱性性。
【思考】喷泉是一种常见的自然现象,其产生原因是存在内外压强差。
1、喷泉实验成功的关键是什么?
2、氨的喷泉实验说明了什么?
【引导分析】
喷泉实验成功的关键是:
装置气密性好且干燥;气体要收集满
氨的喷泉实验体现了氨具有下列性质:
氨极易溶与水,溶液呈碱性。
【讨论】氨气、液氨、氨水、一水合氨是不是一回事?
它们之间有哪些区别?
【板书】氨的化学性质:
与水反应。
NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-,
【观察思考】演示实验:
用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒,观察现象。
【引导分析】
与酸反应:
氨与酸反应生成相应的铵盐。
用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒,可观察到冒白烟,反应化学方程式为NH3+HCl=NH4Cl,利用此方法可检验氨气的存在。
NH3与盐酸、硫酸、硝酸反应的实质均可用离子方程式表示为NH3+H+=NH4+
【思考】根据氨中氮元素的化合价为-3,推断氨具有什么性?
【引导分析】氨中氮元素的化合价为-3,所以氨具有还原性。
氨的催化氧化反应:
,这是工业上制备硝酸的基础。
【板书】氨的用途。
【阅读】氨的用途由学生阅读后总结,指出氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
【板书】
(2)铵盐的性质
【讲述】氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
化学氮肥主要包括氨态氮肥、硝态氮肥和有机态氮肥——尿素[CO(NH2)2]
【观察思考】演示实验:
铵盐的性质
1、加热氯化铵固体的实验。
2、加热碳酸氢铵固体的实验。
3、氯化铵固体与氢氧化钠溶液反应的实验。
【归纳】铵盐都是晶体,都易溶于水。
铵盐的主要化学性质有:
受热容易分解。
如:
NH4ClNH3↑+HCl↑;
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O通入石灰水中,变浑浊。
铵盐与碱共热都能生成氨气,如:
NH
+OH-NH3↑+H2O
利用该性质可检验NH
的存在。
因此铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合使用。
【思考】利用铵盐与碱共热都能生成氨气,实验室中如何制取氨气?
【板书】氨气的实验室制法:
(发生装置与氧气的相同)
【边讲边板书】实验室中可以用熟石灰和氯化铵固体共热制NH3。
反应的化学方程式:
2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O
用向下排空气法收集NH3,用湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口,观察到试纸变蓝色,证明氨气已收集满,用碱石灰来干燥NH3。
【思考】干燥氨气为什么不用浓硫酸?
【阅读】资料在线:
尿素和复合化肥。
【例题】一种盐X和NaOH溶液反应,生成一种有刺激性气味的气体Y,将Y经一系列氧化,再溶于水可得一种酸Z,再将Y和Z反应又可生成X,则盐X是()。
A.NH4NO3B.NH4ClC.(NH4)2SO4D.(NH4)3PO4
【解析】由以下转化关系:
NH4NO3NH3NONO2HNO3NH4NO3
(X)(Y)(Z)(X)
可知X是NH4NO3
【答案】A
【随堂练习】
1.有关氨的性质叙述中正确的是
A.氨具有还原性B.氨极易溶于水,氨水显碱性
C.氨气和酸相遇都能产生白烟D.在反应NH3+H+=NH4+中,氨失去电子被氧化
2.氨水中存在的粒子有
①NH3 ②NH3·H2O ③H2O ④OH- ⑤NH
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- 关 键 词:
- 氮的循环第二课时 循环 第二 课时 教案