【配套K12】高中化学第3章自然界中的元素第2节氮的循环第1课时学案无答案鲁科版必修1

第2节 氮的循环知识·巧学·升华一、氮在自然界中的循环1．氮元素的存在：游离态和化合态。

2．氮的循环二、氮循环中的重要物质及其变化 1．氮气与氮的固定(1)N 2的分子结构：N 2是双原子分子，2个N 原子之间共用3个电子对，使每个N 原子都达到了稳定结构。

2个N 原子之间结合十分牢固，要破坏它，需要很多的能量。

(2)N 2的化学性质通常情况下，N 2化学性质不活泼。

在一定条件下，N 2能跟O 2或H 2反应。

①N 2和O 2的反应：② N 2和H 2的反应“”表示反应同时向正反应方向和逆反应方向进行。

这样的反应被称为可逆反应。

③N 2与Mg 的反应 3Mg+N 2点燃Mg 3N 2(3)植物对氮的吸收和氮的固定 ①通常植物只吸收+4NH 和-3NO②氮的固定：使空气中游离态的氮转化为可利用的含氮化合物的过程叫做氮的固定。

简称固氮。

游离态氮化合态氮，是氮的固定。

如：N 2NH 3，N 2NO 等。

固氮⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧仿生固氮合成氨人工固氮闪电固氮根瘤菌固氮自然固氮 2．氮的氧化物（1）NO 的两面性①NO 是大气污染物：是造成光学烟雾的主要气体之一；NO 还能与血红蛋白结合，使血红蛋白失去运O 2能力。

②NO 是人体内的信使分子：NO 在人体血管系统内具有传送信号的功能，NO 能让体内某部位的信号传送到另一部位，人体离不开少量的NO 。

（2）NO 的合成反应 N 2+O 2放电或高温2NO大多数化合反应是放热反应，但该反应却是吸热反应。

（3）NO 的氧化反应常温下，NO 很容易被空气中的O 2氧化为NO 2 2NO+O 2══2NO 2（无色） （红棕色） （4）NO 2的性质①物理性质：NO 2是红棕色易溶于水的有毒气体，有刺激性气味。

②NO 2溶于水的反应该反应也是歧化反应，NO 2既是氧化剂，又是还原剂。

③NO 2的自身聚合反应 24+N 22-O 42+N 24-O（红棕色） （无色） （5）NO x +O 2+H 2O 的反应 ①2NO+O 22NO 2②3NO 2+H 2O══2HNO 3+NO ①+②×2，消去NO 得： 4NO 2+O 2+2H 2O══4HNO 3①×③+②×2，消去NO 2得 4NO+3O 2+2H 2O══4HNO 3 （6）N 2O 4的氧化作用我国研制的火箭中，使用偏二甲肼（C 2H 8N 2）作燃料，四氧化二氮作氧化剂，反应为3．氨与铵态氮肥 （1）氨的物理性质NH 3是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，且极易溶于水。

第2节 氮的循环1．自然界中氮的循环(1)氮元素的存在：氮是地球上含量丰富的元素，存在形式：一种是以游离态存在于空气中，另一种是以化合态的形式存在于动植物体中、土壤中和水体中。

化合态的氮元素主要以NO －3、NH ＋4的形式存在，在有机物中以蛋白质形式存在。

(2)氮的循环①在自然界中，把空气中的氮气转化为氮的化合物实现氮的循环有两种途径：一是豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转化为硝酸盐等含氮化合物；二是在放电条件下，氮气与氧气结合为氮氧化物，并随雨水进入水体中。

②人类在氮循环方面是通过化学方法把氮气转化为氨，再进一步转化成各种含氮的化合物。

③化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。

【例1】 某生态系统的氮循环如图所示。

(1)哪一类生物能将蛋白质转化为氨( )A ．微生物B ．藻类(2)该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，原因是____________。

解析：在氮的循环过程中，豆科植物的根瘤菌能将空气中游离态的氮转化为硝酸盐等含氮化合物，从而满足自身营养的需要。

NO －3被吸收后最终可转化为蛋白质，蛋白质被微生物分解成氨、硝酸根、铵根离子，而氨又可被硝化细菌氧化为NO －3。

答案：(1)A(2)豆科植物的根瘤菌能将游离态的氮转化为硝酸盐等含氮的化合物，满足自身营养的需要2．氮气(1)氮气的物理性质纯净的氮气通常状态下是无色的气体，没有味道，没有毒性，密度与空气的密度接近且略小。

氮气在水中的溶解度很小，通常状态下，1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。

当压强为1个大气压时，氮气在－195.8 ℃变为无色液体，在－209.9 ℃变为雪花状固体。

析规律 巧比气体密度：比较两种气体的密度大小时，可利用“同温、同压下，两气体的密度之比等于其相对分子质量之比”，只需比校相对分子质量(或平均相对分子质量)的大小即可。

如N 2的相对分子质量为28，空气的平均相对分子质量为29，故N 2的密度比空气略小。

课时1 自然界中氮的循环目标与素养：1.了解氮及其氧化物的主要性质。

(宏观辨识)2.认识氮及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。

(社会责任)一、自然界中氮的循环1．氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。

2．自然界中氮的循环3．人类活动的影响(1)氮气――――→化学方法氨气→氮肥、硝酸等含氮化合物。

(2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。

二、氮气的性质和氮气的固定 1．物理性质2.化学性质 (1)N 2与O 2反应打雷时或汽车引擎中发生的反应为N 2＋O 2=====放电2NO 。

(2)N 2与H 2的反应①可逆反应：在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应为可逆反应。

可逆反应的化学方程式用“”代替“===”。

②合成氨的化学反应方程式为。

微点拨：(1)氮分子中两个氮原子之间存在很强的作用力，故N 2性质很稳定。

(2)可逆反应必须满足“两同”：①相同条件；②正反方向同时进行。

3．氮的固定(1)定义：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。

(2)分类氮的固定⎩⎪⎨⎪⎧自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧高能固氮生物固氮人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧合成氨仿生固氮三、氮的氧化物 1．氮的氧化物2(1)物理性质①NO →NO 2：2NO ＋O 2===2NO 2。

②NO 2→NO ：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。

微点拨：NO 和NO 2的收集方法 (1)NO 的收集：排水法。

(2)NO 2的收集：向上排空气法。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)化合态的氮元素只显一种价态。

( )(2)N 2在通常状况下与O 2反应生成NO 2。

( ) (3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。

( )(4)2H 2O=====通电2H 2↑＋O 2↑和2H 2＋O 2=====点燃2H 2O 属于可逆反应。

( ) [答案] (1)× (2)× (3)× (4)× 2．下列叙述中与氮的固定无关的是( ) A ．工业合成氨B ．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物C ．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收B[氮的固定过程是使游离态的氮转化为化合态的氮，B项，NH3转化为HNO3不符合要求。

自然界中氮的循环、氮气、氮的氧化物[核心素养发展目标] 1.知道自然界中氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。

2.熟知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。

一、自然界中氮的循环、氮气 1.自然界中氮的循环 (1)氮的存在形态氮元素⎩⎪⎨⎪⎧以单质的形式存在于空气中以化合物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自然循环②人类活动的影响氮气―――→化学方法NH 3―→氮肥、硝酸等含氮化合物。

燃烧产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋，参与氮的循环。

2.氮气 (1)物理性质(2)化学性质①写出下列反应的化学方程式：②可逆反应：在相同条件下，能同时向正、反两个方向进行的反应。

在可逆反应的化学方程式中用“”代替“===”。

(3)氮的固定①概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。

②分类氮的固定⎩⎨⎧自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 高能固氮生物固氮人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧合成氨固氮仿生固氮(1)对氮气性质的理解①通常情况下氮气的化学性质很不活泼，很难和其他物质发生化学反应。

②氮元素有多种变价，N 2中氮元素为0价，处于中间价态，故N 2既有氧化性，又有还原性。

N 2与O 2反应表现还原性，N 2与H 2、Mg 等活泼金属反应表现氧化性。

N 2与Mg 反应：N 2＋3Mg=====点燃Mg 3N 2。

(2)可逆反应的理解①相同条件下正、逆反应同时进行。

②可逆反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。

例1 下列关于N 2性质的叙述中错误的是( ) A.任何物质在氮气中都不能燃烧 B.氮气既具有氧化性，又具有还原性C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮 答案 A解析 活泼金属钠、镁、铝可以在N 2中燃烧。

思维启迪氮气与氧气在放电条件下不能生成二氧化氮，氮气与金属、氢气反应时表现氧化性，氮气与氧气反应时表现还原性。

例2 下列反应起到了固氮作用的是( ) A.工业上N 2与H 2在一定条件下合成NH 3 B.NO 与O 2反应生成NO 2 C.NH 3被O 2氧化成NO 和H 2O D.由NH 3制备化肥NH 4HCO 3 答案 A解析 由定义知，氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物。

第2节 氮的循环第1课时 自然界中氮的循环 氮的氧化物[课标要求]1．通过自然界中氮的循环，了解氮循环的基本过程，认识氮循环中的重要物质。

2．了解氮气的性质，了解氮的固定的相关知识。

3．了解氮的氧化物(一氧化氮和二氧化氮)的物理性质和化学性质，了解自然界中形成硝酸的过程。

1．氮的固定是指使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。

2．工业合成氨反应的特点：高温、高压、催化剂、可逆反应。

3．一氧化氮是无色、无味、有毒、难溶于水的气体，在空气中迅速变 成红棕色。

4．二氧化氮是红棕色、有刺激性气味、有毒、能与水反应的气体。

5．主要的化学方程式：2NO ＋O 2===2NO 23NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NON 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3自然界中氮的循环 氮气1．氮元素的存在及应用(1)氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。

(2)氮原子最外电子层有5个电子，在反应中易得3个 电子，显－3价。

(3)氮元素有多种价态：－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5。

(4)氮元素是一种营养元素，是组成蛋白质的重要元素。

2．自然界中氮的循环 3．人类活动对氮循环的影响(1)氮气―――――――→化学方法氨―→氮肥、硝酸等含氮化合物。

(2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。

4．氮气的物理性质在通常状况下，氮气是一种无色、无味、不溶于水的气体，密度与空气相近，约占空气体积的78%。

[特别提醒]N和CO的相对分子质量相同，与空气接近，故N2、CO的密度与空气2接近，实验室只能用排水法收集。

5．氮气的化学性质(2)工业上常用氮气和氢气反应合成氨，此反应是可逆反应。

[特别提醒](1)氮分子中两个氮原子之间存在很强的作用力，故N2性质很稳定。

(2)可逆反应必须满足“两同”：①相同条件；②正反方向同时进行。

6．氮的固定(1)概念：使空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程。

(2)主要分类①自然固氮：如高能固氮、生物固氮等；②人工固氮：如合成氨、仿生固氮等。

鲁科版必修1：第三章自然界中的元素第二节氮的循环学案第一课时设计人：莱芜四中吕荣海2009.11【学习目标】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。

【重点难点】氮在自然界中的循环氮循环中的重要物质【学法指导】阅读课本和基础训练【自学过程】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氮的氧化物并随水进入土壤和水体2）人们通过化学方法把空气中氮气转化为，再根据需要进一步转化成各种二、氮循环中的重要物质1、氮气及氮的固定1）由于氮分子结构稳定，所以在通常状况下，氮气的，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。

写出下列反应的化学方程式并注明反应的条件：错误！未找到引用源。

N2和O 2，错误！未找到引用源。

N2和H2，此反应是工业上的反应原理。

2）可逆反应指有人说，“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？说明理由3）氮的固定是指。

氮的固定主要有和两种方式。

自然固氮有：和等。

人工固氮的方式有和。

2、NO和NO2主要性质1）氮循环中的物质有多种氧化物，如等(氧化物中氮元素的化合价为＋1、＋2、＋3、＋4、＋5)。

其中NO 、NO2均为毒气体，是大气污染物。

NO为色溶于水的气体，在常温下能与氧气反应：。

它与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。

NO2为色溶于水的气体，与水反应的方程式：在通风厨内打开盛NO的集气瓶，观察到的现象为。

第2节氮的循环（第一课时教学设计）【教材分析】氮及其化合物是高中化学教学的重要内容，是学生在中学阶段所学习的元素化合物知识的重要组成部分。

《普通高中化学课程标准》要求：能通过实验了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

我们知道，氮是维持高等动植物生命活动的必须元素，因此，氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面，人类活动也在逐渐地影响到氮的循环。

所以，教材对氮气和氮的化合物的性质传授不是孤立的，而是以“氮的循环”作为载体和线索，把我们要学习的物质置于“氮的循环”这个大的背景下，这样既有利于学生掌握氮及其化合物的性质，又有利于学生认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

本节是“自然界中的元素”中“氮的循环”中的第一课时，教材内容包括三个方面：一是自然界中氮的循环，二是氮的固定，三是氮循环中的重要物质——N2、NO和NO2的性质。

本节课教学过程设计，首先是充分利用各种媒体资源，有课本、资料《世纪金榜》、视频等，并进行有机融合。

其次是使学生进一步明确学习、研究元素及其化合物的方法和基本思路。

第三是通过阅读，着重培养学生搜集信息、处理信息能力。

第四是通过对“雷电发庄稼”这一自然现象的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。

第五是通过对教材的教学内容进行整合和概括，突出学习重点，并培养学生归纳总结能力。

【教学目标】1、知识与技能目标⑴．了解自然界中氮循环的途径、形式及所涉及的物质；⑵．了解生物固氮和人工固氮形式，认识N2、NO 、NO2的性质；2、过程与方法目标⑴．使学生进一步明确学习、研究元素及其化合物的方法和基本思路；⑵．培养学生搜集信息、处理信息的能力；⑶．培养学生探究、观察、总结、分析问题的能力。

3、情感态度与价值观目标⑴．了解人类活动对氮循环的影响，树立保护环境的意识；⑵．培养学生敢于质疑的精神。

三、教学重点、难点知识与技能的难点重点：N2、NO和NO2的性质。

过程与方法的重点：通过实验探究分析解决问题的能力。

第2节氮的循环本节分析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。

本节教材内容知识框架教材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。

课时分配：共2课时第1课时自然界中的氮循环氮气、一氧化氮和二氧化氮整体构思教学目标1．课标要求(1)掌握氮气的化学性质(与氧气、氢气的反应)(2)了解一氧化氮、二氧化氮的物理性质(3)掌握一氧化氮与氧气的反应，二氧化氮与水的反应(4)认识氮循环对维持生态平衡的作用2．三维目标(1)知识与技能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。

(2)过程与方法①培养学生搜集信息、处理信息的能力；②培养学生探究、观察、总结、分析问题的能力。

(3)情感态度与价值观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。

教学分析1．教材分析本节教材是以氮元素在自然界存在的形式为背景，引发学生联想自然界中的“闪电”现象，让学生带着“闪电时，空气中的氮气发生了哪些化学变化？变化过程产生的物质对人类的生活与生产有什么意义？”等质疑进入自然界中氮循环的学习，并以氮循环中N2、NO、NO2、HNO3、NH3、铵盐等重要的物质的性质及相互转化为核心知识，同时联系环境保护问题，让学生初步了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。

教材采用了“从自然界→化学→社会→实验室→社会生活”教学脉络，进一步拓宽了学生认识元素与物质的视野，为今后构建重要的元素及物质的知识网络奠定重要基础。

第3章第二节氮的循环（第一课时）【学习目标】1.了解自然界中氮的循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。

2.认识氮气的性质，了解氮的固定的相关知识。

3.了解氮的两种氧化物：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。

4.了解人类活动对氮循环和环境的影响。

【重点难点】氮气的性质【预习案】1、氮元素在自然界中的存在形态？2、植物只能吸收哪种形态的氮？3、什么是氮的固定？4、请从植物体、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中是如何被固定的？5、氮的固定的方式有哪些？【预习自测】1、下列不属于氮的固定的是（）A.分离空气得到氮气B.根瘤菌将空气中的氮气转化为硝酸盐C.工业合成氨D.空气中的氮气和氧气在放电的条件下反应生成一氧化氮2、下列气体不会造成环境污染的是（）A．二氧化氮 B．氮气 C．一氧化碳 D．一氧化氮【探究案】【探究点一】氮循环中的重要物质【问题1】自然界中的氮循环涉及到许多含氮物质，找出它们，写出它们的化学式，标出其中氮元素的化合价，将它们一并标注到下面坐标轴上。

【问题2】氮气有哪些化学性质？写出化学方程式。

【问题3】氮的氧化物的性质【问题4】用网络图表示出NH3、N2、NO、NO2、HNO3间的转化关系。

【探究点二】人类活动对氮循环和环境的影响【问题5】人类活动造成的与氮循环有关的环境问题有哪些？【问题6】什么是光化学烟雾？大气中氮氧化物的主要来源有哪些？【问题7】如何减少人类活动对氮循环的影响？【小结】【堂堂清】1、什么是氮的固定？氮的固定的方式有哪些？2、氮气有哪些化学性质？写出化学方程式。

3、氮的氧化物的性质。

4、氮及氮的化合物之间的转化关系（课本上相关化学方程式）。

【训练案】1、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2、在.NO2被水吸收反应中，发生氧化反应和还原反应的物质，其质量比为（）A.3:1B.1:3C.1:2D.2:1★3、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∶14、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5、近年来，光化学烟雾污染问题已经被人们广泛关注。

〖第1课时 氮气与氮的氧化物〗之小船创作[学习目标] 1.能依据元素化合价列举、描述、辨识含氮元素的典型物质——N 2、NO 、NO 2重要的物理性质和化学性质及其实验现象，能用化学方程式正确表示典型物质的主要性质。

2.能从元素化合价的角度，依据氧化还原反应原理预测N 2、NO 、NO 2的性质及物质间的转化，设计实验进行初步验证，并能分析解释有关实验现象。

3.能分别根据N 2、NO 、NO 2的性质分析生产、生活以及环境中的某些问题和对社会发展的价值及对环境的影响。

1.自然界中氮的循环(1)自然循环(2)人类活动的影响①化肥厂：□01N 2→NH 3→氮肥、硝酸等含氮化合物。

②化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧产生的□02氮氧化物。

(3)氮在自然界中的存在形态有□03游离态和化合态。

2．氮气(1)氮气的物理性质通常状况下，氮气是无色、无味、无毒的气体；密度比空气的稍小；难溶于水。

(2)氮气的化学性质 氮气分子的□04结构稳定，通常状况下，氮气的化学性质□05不活泼，但在一定条件下能与某些物质发生反应。

写出下列反应的方程式： ①与O 2反应：□06N 2＋O 2=====放电2NO 。

②与H 2反应：□07N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3。

(3)氮的固定①定义：使□08游离态的氮转化为含氮化合物叫做氮的固定，简称固氮。

②氮的固定的分类3．NO 和NO 2的性质比较一、氮气及氮在自然界中的循环[交流研讨]1．会种地的农民说种大豆不用上氮肥，你认为有道理吗？提示：有道理；因为豆科植物的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物给植物提供氮肥。

2．白炽灯泡中为什么要充入N2?提示：N2稳定，高温下不与钨丝反应，能延长灯泡的寿命。

[点拨提升]1．由氮气(N2)转化为含氮的化合物叫做氮的固定；由含氮的化合物转化为新的含氮的化合物，不是氮的固定。

2．镁在空气中燃烧的产物除MgO外，还有Mg3N2。