1、第3章 自然界中的元素,第2节 氮的循环,第1课时,学习目标,1.了解氮的循环，感受环境与化学的关系。 2.认识氮气的性质，体会结构决定性质。 3.学习并探究氮氧化合物的性质， 培养综合的学科素养。 4.了解氮氧化合物对生产生活的影响，提升学生的社会责任感。,1介绍氮的循环；2展示分类的依据与结果；3结合预习，利用分类观与价态观，对含氮物质性质进行分析，预测氮气可能具有哪些化学性质？试写出方程式。,预习成果汇报：,模型认知,资料卡：N2分子两个氮原子之间共用三对电子NN，每个电子都达稳定结构，要破坏这个牢固地结合需要很高的能量。,宏微结合,、氮气,（1）物理性质：,无色、无气味的气体；难 溶于
2、水；密度比空气稍小。,（2）化学性质 ：,氮气的化学性质很不活泼。,用途,性质,结构,氮的固定,自然固氮,人工固氮,闪电,生物固氮,90%,10%,？,可逆反应：P75,相同条件 同时双向,模型认知,合成氨发展史,德国物理化学家耐斯特误用了一个数据，人工合成氨的研究又一次止步。,法国化学家勒沙特列掺杂了氧气发生了爆炸， 放弃了研究。,德国另一位化学家哈伯知难而进，终于在实验室里合成氨，,获得了1918年诺贝尔化学奖。,德国化工学家博施和他的同事通过两万多次实验，找到铁做催化剂，他也因此获得了1931年诺贝尔化学奖。,科学精神,你 ？,坚持 严谨 知难而进 耐心,【反馈练习1】,【2015北京卷
3、】下列关于自然界中氮循环（如图）的说法不正确的是： A氮元素均被氧化 B工业合成氨属于人工固氮 C含氮无机物和含氮有机物 可相互转化 D碳、氢、氧三种元素也 参与了氮循环,氮的氧化物,活动二： 视频1：观看视频（制取NO，NO与空气），结合课本P76，思考 NO、NO2的物理性质如何？ NO的化学性质如何？,变化平衡,NO：无色、有毒、难溶于水的气体。,氧化氮遇空气立即变为红棕色。,2NO + O2 = 2NO2,NO2：红棕色、有毒、有刺激性气味的气体，易溶于水。,实验创新：,从环保的角度验证NO的性质，如何改进实验？可参考提供仪器 小组讨论后汇报实验方案；,科学探究创新意识,头脑风暴,视频
4、2：观看视频（二氧化氮和水），结合课本P76，思考 1.描述实验现象并根据NO2中氮的化合价预测产物；2.思考如何验证产物？预测现象如何？3.写出NO2与水反应的化学方程式，写出氧化剂还原剂，氧化产物还原产物，标出电子转移。4.结合2、3问思考对工业上生产硝酸有什么启示？,证据推理模型认知,头脑风暴,循环利用 环保 节能,活动三：,知识小结,【反馈练习2】,NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究的热点，NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题。 （1）NO对环境的危害在于_(填以下项目的编号)。
5、A、破坏 臭氧层 B、高温下能使一些金属被氧化 C、造成酸雨 D、与人体血红蛋白结合 （2）NO成为“臭名昭著的明星分子”所包含的哲学原理是 _,学科素养,（1）A、C、D。 （2）量变引起质变。,1.从化学角度解释古代人民的智慧“雷雨发庄稼”，请写出相关化学方程式。 Rec014.avi 2.空气质量日报污染指数包含哪些内容？氮氧化合物对环境有什么影响？ 3.氮氧化合物的来源？人类应如何减少氮氧化合物对环境的影响？ 4.从价态观思考如何利用化学反应将氮氧化物转化为无毒气体？,活动四：,社会责任,1、（2017北京-27）SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。（1
6、）SCR（选择性催化还原）工作原理：反应器中NH3还原NO2的化学方程式：,社会责任,【反馈练习3】,画出N2、NO、NO2、及硝酸的循环转化图，并写出化学方程式：,课堂小结,变化与模型,我在科学方面所做出的任何成绩，都只是由于长期思索，忍耐和勤奋而获得的。达尔文,读书使人充实，讨论使人机智，笔记使人准确读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，科学使人深刻，伦理使人庄重，逻辑修辞使人善辩。凡有所学，皆成性格。培根,攀登科学高峰，就象登山运动员攀登珠穆朗玛峰一样，要克服无数艰难险阻，懦夫和懒汉是不可能享受到胜利的喜悦和幸福的。陈景润,中国梦,谢谢,N2O、NO、 N2O3、 NO2、N2O4、
7、N2O5,2、氮的氧化物,+1 +2 +3 +4 +4 +5,(1)一氧化氮：,无色、有毒、难溶于水的气体。,氧化氮遇空气立即变为红棕色。,2NO + O2 = 2NO2,在新疆和青海两省交界处，有一狭长山谷，有时牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻间会电闪雷鸣，狂风大作,人畜常遇雷击而倒毙，被当地牧民称为“魔鬼谷”。 奇怪的是这里草木茂盛，你知道其中的原因吗？,(2)二氧化氮：,红棕色、有毒、有刺激性气味的气体，易溶于水。,3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO,NO2既是氧化剂又是还原剂,2NO2 N2O4,4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3,4NO + 3O2 +
8、2 H2O =4HNO3,氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常见的氮氧化物有一氧化氮(NO，无色)、二氧化氮(NO2，红棕色)、一氧化二氮(N2O)、五氧化二氮(N2O5)等，其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。 氮氧化物(NOx)种类很多，包括一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、三氧化二氮(N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N2O5)等多种化合物， 但主要是NO和NO2，它们是常见的大气污染物。 N2O3和N2O5都是酸性氧化物，N2O3的对应酸是亚硝酸(HNO2)
9、，N2O3亚硝酸的酸酐;N2O5的对应酸是硝酸，N2O5是硝酸的酸酐。NO、N2O、N2O4和NO2都不是酸性氧化物。 天然排放的NOx,主要来自土壤和海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程。 人为活动排放的NO，大部分来自化石燃料的燃烧过程，如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程;也来自生产、使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。据80年代初估计，全世界每年由于人类活动向大气排放的NOx约5300万吨。NOx对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3的一个重要因子。 在高温燃烧条件下，NOx主要以NO的形式
10、存在，最初排放的NOx中NO约占95%。 但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOx普遍以NO2的形式存在。空气中的NO和NO2通过光化学反应，相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时，NO2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分-硝酸(HNO3)。在有催化剂存在时，如加上合适的气象条件，N02转变成硝酸的速度加快。特别是当NO2与SO2同时存在时，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。 此外，NOx还可以因飞行器在平流层中排放废气，逐渐积累，而使其浓度增大。NOx再与平流层内的O3发生反应生成NO与O2，N0与O3进一步反应生成NO2和O2，从而打破O3平衡，
11、使O3浓度降低，导致O3层的耗损。,诺贝尔在一百多年前制造安全炸药时，曾把硝酸甘油作为主要原料之一。当时他患有严重的心绞痛，医生让他服用含“硝酸甘油”的药，却遭到他的激烈反对，在弥留之际，他曾这样说：“医生给我开的药竟是硝酸甘油，这难道不是对我一生巨大的讽刺吗？” 其实这并非讽刺。科学家在后来的研究中发现：硝酸甘油能舒张血管平滑肌，从而扩张血管。他们认为，肯定有一种叫做“内皮细胞舒张因子”的东西，如果找到它，就能打开人体机理奥秘的一片新天地，从而找到更有效的方式治疗心肌梗死等病。 1980年，美国科学家Furchgott 在一项研究中发现了一种小分子物质，具有使血管平滑肌松弛的作用，后来被命名
12、为血管内皮细胞舒张因子（endothelium-derived relaxing factor, EDRF）是一种不稳定的生物自由基。众所周知，硝酸甘油是治疗心胶痛的药物，多年来人们一直希望从分子水平上弄清楚其治疗机理。 1986年，这一百年谜团终于被伊格纳罗（Louis J. Ignarro）博士和其他两位药理学家佛契哥特（Robert F. Furchgott）及穆拉德（Ferid Murad）破译，它不是猜测已久的蛋白质类大分子，而是简简单单的一氧化氮！顿时，一氧化氮摇身变成了明星分子。伊格纳罗（LouisJ.Ignarro）博士和其他两位研究者因发现有关一氧化氮在心血管系统中具有独特信号分子作用而于1998年获得诺贝尔医学奖。一,
