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
（氮气的性质，氮的固定）
（酸雨、光化学烟雾、富营养化）
（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、教学重点、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。
五、教学方法
实验引导，学生观察、归纳。
六、课时安排
三课时
七、教学过程
第一课时
【联想·质疑】俗语说“一场雷雨，一场肥”雷电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在雷电交加的时候，
空气中发生哪些化学反应？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？我们通过本节课来了解。
【板书】第二节 氮的循环
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、人类的活动三方面解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 1、氮气与氮的固定
【讲解】氮气是氮循环中的重要物质也是我们熟悉的一种物质，在大气中含量很多约占总体积的4／5,它具有怎样的化学性质呢？请同学们讨论，作出预测。 氮的化学性质
1）与金属反应 3Mg+N2
Mg3N2
高温、高压
2)与非金属反应(H2、O2 ) N2+ 3H2
2NH3 催化剂
N2+O2 放电 2NO； 2NO+O2＝2NO2 ；
【讲解】在实验中我们观察到两种氮的氧化物NO、NO2。它们也是氮循环中的重要物质，下面我们探究一下它们的性质。
【探究】展示集气瓶中的NO，NO2 气体，利用气体完成下列探究：
【讲解】其实氮有多种氧化物如(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，近几年我国一些大型城市的雾霾天气就与其有关，汽车尾气排放是主要的氮氧化物污染源。在晴朗的天气里，由于石油和煤的燃烧，汽车尾气和硝酸工厂的废气中含有一定量的NO和NO2，NO2和其他大气污染物在紫外线照射下，会发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾。
请同学们看图片。光化学烟雾具有特殊的气味，刺激眼睛和呼吸系统，伤害植物，并降低大气能见度形成雾霾。当然面对当前严重的空气污染我们也在利用掌握的化学知识积极的
治理，例如利用2 N2+2CO2反应减少汽车尾气的排放。另外NO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,这一过程我们制的了硝酸。化学研究有时是一把双刃剑既有好的一面又有坏的一面，我们要做的是成为一位舞剑高手，在舞出炫丽舞姿时避免割伤自己。请同学们思考“魔鬼谷”形成的原因。 【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，形成能被植物吸收的硝酸盐类，土壤从空气中吸收养分，使庄稼受益。有关方程式如下：
N2+O2 放电 2NO； 2NO+O2＝2NO2 ；
3NO2+H2O＝2HNO3+NO
【讨论】
1、植物只能利用化合态的氮，怎样可使空气中的氮气转化为化合态的氮？ 2、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(N 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。 【阅读】化学与技术：氨的合成。
【小结】请同学们回顾我们本节课共同学习的知识，你有哪些收获？
八、板书设计
第二节 氮的循环
一． 氮在自然界中的循环 二．氮循环中的重要物质 1.氮气与氮的固定
【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1.5×10kJ。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 7
【解析】（1）依题意可知，闪电放出的能量为1.5×107kJ，1mol O2与1mol N2化合生成2mol NO并吸收180.74kJ能量，因此，此次闪电生成的NO物质的量：
2⨯1.5⨯107⨯1/1000
n=mol＝166mol。
180.74
（2）由于2mol NO能生成lmol CO(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 放电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NO2 B．CO2与NO反应生成CO和CO2 C．NO与空气生成NO2 D．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？
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
（氮气的性质，氮的固定）
（酸雨、光化学烟雾、富营养化）
（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、教学重点、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。
五、教学方法
实验引导，学生观察、归纳。
六、课时安排
三课时
七、教学过程
第一课时
【联想·质疑】俗语说“一场雷雨，一场肥”雷电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在雷电交加的时候，
空气中发生哪些化学反应？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？我们通过本节课来了解。
【板书】第二节 氮的循环
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、人类的活动三方面解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 1、氮气与氮的固定
【讲解】氮气是氮循环中的重要物质也是我们熟悉的一种物质，在大气中含量很多约占总体积的4／5,它具有怎样的化学性质呢？请同学们讨论，作出预测。 氮的化学性质
1）与金属反应 3Mg+N2
Mg3N2
高温、高压
2)与非金属反应(H2、O2 ) N2+ 3H2
2NH3 催化剂
N2+O2 放电 2NO； 2NO+O2＝2NO2 ；
【讲解】在实验中我们观察到两种氮的氧化物NO、NO2。它们也是氮循环中的重要物质，下面我们探究一下它们的性质。
【探究】展示集气瓶中的NO，NO2 气体，利用气体完成下列探究：
【讲解】其实氮有多种氧化物如(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，近几年我国一些大型城市的雾霾天气就与其有关，汽车尾气排放是主要的氮氧化物污染源。在晴朗的天气里，由于石油和煤的燃烧，汽车尾气和硝酸工厂的废气中含有一定量的NO和NO2，NO2和其他大气污染物在紫外线照射下，会发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾。
请同学们看图片。光化学烟雾具有特殊的气味，刺激眼睛和呼吸系统，伤害植物，并降低大气能见度形成雾霾。当然面对当前严重的空气污染我们也在利用掌握的化学知识积极的
治理，例如利用2 N2+2CO2反应减少汽车尾气的排放。另外NO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,这一过程我们制的了硝酸。化学研究有时是一把双刃剑既有好的一面又有坏的一面，我们要做的是成为一位舞剑高手，在舞出炫丽舞姿时避免割伤自己。请同学们思考“魔鬼谷”形成的原因。 【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，形成能被植物吸收的硝酸盐类，土壤从空气中吸收养分，使庄稼受益。有关方程式如下：
N2+O2 放电 2NO； 2NO+O2＝2NO2 ；
3NO2+H2O＝2HNO3+NO
【讨论】
1、植物只能利用化合态的氮，怎样可使空气中的氮气转化为化合态的氮？ 2、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(N 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。 【阅读】化学与技术：氨的合成。
【小结】请同学们回顾我们本节课共同学习的知识，你有哪些收获？
八、板书设计
第二节 氮的循环
一． 氮在自然界中的循环 二．氮循环中的重要物质 1.氮气与氮的固定
【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1.5×10kJ。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 7
【解析】（1）依题意可知，闪电放出的能量为1.5×107kJ，1mol O2与1mol N2化合生成2mol NO并吸收180.74kJ能量，因此，此次闪电生成的NO物质的量：
2⨯1.5⨯107⨯1/1000
n=mol＝166mol。
180.74
（2）由于2mol NO能生成lmol CO(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 放电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NO2 B．CO2与NO反应生成CO和CO2 C．NO与空气生成NO2 D．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？