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第五章
化工生产中的重要非金属元素
——氮及其化合物
向空气要氮肥
环节一：我们需要氮肥
历年世界人口与谷物产量的增长情况
N是一切动植物生长都需的营养元素
谷物产量
人口数量
问题：氮元素在自然界的存在形式有哪些？
N2
NO3-
NH3
NH4+
蛋白质
核酸
环节一：我们需要氮肥
问题1：植物生长在一个缺乏氮元素的世界中吗？
N2
NO3-
NH3
NH4+
蛋白质
核酸
硝态氮肥
铵态氮肥
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
活动1：设计空气制备硝态氮肥的路线
问题1：植物生长在一个缺乏氮元素的世界中吗？
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
氢化物
氧化物
N2
NO
NO2
HNO3
NO3-
类别
化合价
单质
酸
盐
+2
+4
+5
+3
+1
0
-3
NH3
NH4+
活动1：设计空气制备硝态氮肥的路线
硝态氮肥
铵态氮肥
无色气体
红棕色气体
1、氮元素位于元素周期表的第二周期VA族
2、氮元素的
常见的化合价-3,0，+1，+2，+3,+4,+5
电子式 结构式
3、氮气元素的
写出N元素在元素周期表的位置、原子结构示意图及氮气的电子式
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
实验探究1：N2 和 O2 反应
①观察到什么现象？
资料卡片
1.直流电源弧焰温度4000K-8000K
2.温度高于150℃时，NO2 开始分解，到650℃时完全分解为NO和 O2
N2+ O2 2NO
放电或高温
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
实验探究2、NO，NO2溶于水
实验操作
①打开二通阀，0.5ml H2O注入NO中，观察实验现象及刻度的变化
实验现象
①颜色无明显变化，盛有NO的注射器刻度增大
实验结论
①NO不溶于水
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
实验操作
②打开二通，1ml O2 快速注入NO中，观察实验现象
实验现象
②注射器内产生红棕色气体，一段时间后红棕色消失，注射器右移（刻度变小）
实验涉及到的方程式
2NO+O2= 2NO2
实验探究2、NO，NO2溶于水
环节二：探寻空气制备硝态氮肥的可能途径
实验操作
③注入0.5ml紫色石蕊中，观察实验现象
实验现象
③溶液颜色变红
实验涉及到的方程式
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？
实验探究2、NO，NO2溶于水
问题1：植物生长在一个缺乏氮元素的世界中吗？
环节三：探寻空气制备铵态氮肥的可能途径
氢化物
氧化物
N2
NO
NO2
HNO3
NO3-
类别
化合价
单质
酸
盐
+2
+4
+5
+3
+1
0
-3
NH3
NH4+
氧化
硝态氮肥
铵态氮肥
O2
O2
H2O
金属矿物质
还原
问题：你能解释雷雨发庄稼的原理吗？
环节三：探寻空气制备铵态氮肥的可能途径
科学史话
1909德国化学家哈伯实验研究发现，在500~600℃、17.5 MPa~20.0 MPa和锇为催化剂的条件下，氮气和氢气反应后氨含量可超过6%
1918年博施推动了合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的，
2007 年，德国化学家格哈德·埃特尔发现了合成氨的作用机理
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，很大程度上解决了人类温饱问题。三位科学家也因此获得诺贝尔奖。
问题1：植物生长在一个缺乏氮元素的世界中吗？
氢化物
氧化物
N2
NO
NO2
HNO3
NO3-
类别
化合价
单质
酸
盐
+2
+4
+5
+3
+1
0
-3
NH3
NH4+
氧化
硝态氮肥
铵态氮肥
O2
O2
H2O
金属矿物质
还原
环节三：探寻空气制备铵态氮肥的可能途径
环节三：探寻空气制备铵态氮肥的可能途径
实验探究3、氨气转化为铵盐实验
实验操作
用棉签分别蘸取少量的浓盐酸与浓氨水后放入小
塑料袋中，并盖上盖，观察实验现象
问题1：植物生长在一个缺乏氮元素的世界中吗？
环节三：探寻空气制备铵态氮肥的可能途径
氢化物
氧化物
N2
NO
NO2
HNO3
NO3-
类别
化合价
单质
酸
盐
+2
+4
+5
+3
+1
0
-3
NH3
NH4+
氧化
硝态氮肥
铵态氮肥
O2
O2
H2O
金属矿物质
还原
酸
氮的固定：是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程
《污水综合排放标准》规定：氮标准限值范围为0.02mg/L~0.02mg/L
环节四：合理施用氮肥
问题1：氮肥的使用可能带来的问题？
《污水综合排放标准》规定：氮标准限值范围为0.02mg/L~0.02mg/L
环节四：合理施用氮肥
问题2:某厂产生的氨氮废水中的氮元素多以NH4 +和NH3·H2O存在，设计该废水的处理方案
从类别角度
从价态角度
问题1：植物生长在一个缺乏氮元素的世界中吗？
氢化物
氧化物
N2
NO
NO2
HNO3
NO3-
类别
化合价
单质
酸
盐
+2
+4
+5
+3
+1
0
-3
NH3
NH4+
硝态氮肥
铵态氮肥
自然固氮
人工固氮
自然固氮
人工固氮
脱氮菌
环节五：氮肥的发展前景
硝化细菌
《污水综合排放标准》规定：氮标准限值范围为0.02mg/L~0.02mg/L
环节四：合理施用氮肥
问题2:某厂产生的氨氮废水中的氮元素多以NH4 +和NH3·H2O存在，设计该废水的处理方案
从类别角度
从价态角度
从自然界氮循环角度
环节五：氮肥的发展前景
问题:化肥的未来发展前景方向又是什么？
环节五：氮肥的发展前景
问题:化肥的未来发展前景方向又是什么？
直至2020年12月9日，中国科学院王二涛研究员带领的研究团队刻苦攻关了八年，揭开了生物固氮的世纪谜题，宣告化学氮肥或将被取代。10日零时在国际顶尖学术期刊《自然》予以发表。
小结
(回收）
()
（无害物质）
NH3
氧化剂
微生物
类别
雷雨发庄稼
制铵态氮肥
生态
生产
生活
含氮废水的处理方案
作业
①查阅资料，氮肥的未来发展前景如何？形成小论文
②思考并查阅资料，有何途径可减少氮的氧化物及盐的环境的污染
感谢你的聆听！！！

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