【安徽】2013版化学复习方略课件：3.2 氮的循环(鲁科版)(共74张PPT)

点击进入相应模块第2节氮的循环………三年9考高考指数:★★★1.了解氮元素及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮单质及其重要化合物对环境的影响。一、氮在自然界中的转化与存在1.氮元素的存在与氮的固定2.氮气(1)物理性质。无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(2)化学性质。①与氧气反应：_____________________导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。②与氢气反应：______________________(工业合成氨反应原理)N2+O2====2NO放电或高温N2+3H22NH3高温、高压催化剂二、氮的氧化物NO和NO2的性质比较性质NONO2颜色状态气味无色无味气体_____色有刺激性气味的气体溶解性难溶于水与水反应毒性有毒(跟血红蛋白结合)有毒与水反应不反应______________________红棕3NO2+H2O====2HNO3+NO性质NONO2与氧气反应_________________________不反应对环境的影响导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层2NO+O2====2NO2三、氨、铵盐1.氨(1)物理性质。无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1∶700)。(2)化学性质。①还原性(如催化氧化)_______________________②与酸(如盐酸)反应反应:_________________现象：_________。应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。③与水反应：____________________，_______________________氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。4NH3+5O24NO+6H2O催化剂△====NH3+HCl====NH4Cl产生白烟NH3+H2ONH3·H2O324NHHONHOH(3)实验室制法。_____________________________________(4)用途。化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。2.铵盐(1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。(2)化学性质——“两大共性”。①不稳定性a.NH4Cl受热分解：______________________Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O△====NH4ClNH3↑+HCl↑△====b.NH4HCO3受热分解：_______________________________②与碱反应铵盐与碱溶液反应的离子方程式：a.在稀溶液中不加热：_______________________b.加热时或浓溶液：___________________________(3)的检验。NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O↑△====432NHOHNHHO432NHOHNHHO△====变蓝4NH四、硝酸1.物理性质硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。2.化学性质——“一通性两特性”(1)不稳定性。①反应：4HNO3====2H2O+4NO2↑+O2↑。②市售浓硝酸呈黄色的原因是：______________________________。③硝酸保存在_____试剂瓶中，置于冷暗处，试剂瓶不能用橡胶塞。(2)强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。①与金属反应：a.与除Au、Pt外大部分金属反应(如Cu)受热或见光硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里棕色稀硝酸与铜反应：_____________________________________浓硝酸与铜反应：_____________________________________b.常温下浓硝酸使Fe、Al_____。②与非金属反应：__________________________________③与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OC+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O△====钝化如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为：___________________________________。3.用途化工原料，用于制硝酸盐、染料、炸药等。23323Fe4HNO3FeNO2HO1.氮气与氧气在放电的条件下可直接生成NO2。()【分析】直接生成的是NO，NO被氧气继续氧化可生成NO2。2.常温下，浓硝酸不能溶解铁和铝是因为浓硝酸与铁和铝不反应。()【分析】常温下，浓硝酸可使铁和铝表面形成致密的氧化膜而钝化，钝化也是化学变化。××3.向未知溶液中加入烧碱溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口未见变蓝色，不能证明溶液中不含。()【分析】因为NH3在水中的溶解度很大，不加热时氨气不一定会逸出，湿润的红色石蕊试纸不一定会变蓝。4.向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸，不会有明显的变化。()【分析】在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，溶液会由浅绿色变为棕黄色。4NH√×3NO5.实验室可用先加热氯化铵固体，再通过盛有碱石灰的干燥管除去氯化氢的方法制备氨气。()【分析】氯化铵受热分解后产生的氨气和氯化氢在遇冷后会重新化合生成氯化铵，最终得不到氨气。×氨气的实验室制法与性质探究1.氨气的实验室制法(1)加热固态铵盐和碱的混合物。(2)浓氨水中加固态碱性物质。装置反应原理浓氨水中存在以下平衡：NH3+H2ONH3·H2O，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使c(OH-)增大，使平衡逆向移动。反应放热，促进NH3·H2O的分解。4NHOH2.氨气的性质探究(1)氨气的催化氧化实验探究。装置作用或现象A提供氨气和氧气B使氨气被催化氧化，红热状态的铂铑合金丝更加红热C吸收剩余的氨气和生成的水蒸气D看到有红棕色的气体产生(2)氨气的溶解性实验。①喷泉实验的基本原理“减小内部压强法”气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够的压强差(负压)，则打开止水夹后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。②常见形成喷泉的气体与液体的两类组合a.NH3、HCl、SO2、NO2与水组合能形成喷泉。b.酸性气体与NaOH溶液组合能形成喷泉。【高考警示钟】(1)实验室用其他方法制取少量氨气时的注意事项①加热浓氨水法，也可以快速制取少量氨气，但纯度较低。②碳酸铵或碳酸氢铵受热分解法，但需要用碱石灰除去同时产生的CO2和H2O。(2)干燥氨气不能用浓硫酸和无水氯化钙。(3)吸收氨气时要注意防止倒吸。【典例1】某同学用下列装置(固定及夹持装置、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气制取的实验探究。回答下列问题：(1)若用装置①制取NH3，其反应的化学方程式为______________________________________________________________；若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是______(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是_________________________________________________________________。(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂是__________，分液漏斗中装的试剂是________，收集装置应选择_________(填装置序号)。【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)根据试剂的状态选取实验装置。(2)收集NH3要考虑其密度及水溶性。【解析】(1)装置①适用于“固+固”加热制取气体，制取NH3时试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与NH3反应，也不溶解NH3且该试剂不易挥发才行。(2)装置②是“固+液”反应，不需加热的装置，制取NH3时，可用浓氨水和碱石灰作用。答案：(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O③、⑦氨气难溶于该试剂，且该试剂不易挥发，不与氨气反应(2)CaO(或NaOH或碱石灰)浓氨水(或浓NH4Cl溶液)⑥△====硝酸与金属的反应1.一般规律金属+HNO3硝酸盐+还原产物+H2O(1)HNO3还原产物不是H2，浓硝酸还原产物为NO2，稀硝酸还原产物为NO，实际反应中浓硝酸与过量金属反应时开始产生NO2，后来产生NO。(2)HNO3与Fe反应时，HNO3过量，氧化产物为Fe3+，Fe过量，氧化产物为Fe2+。2.两种守恒(1)原子守恒：n(HNO3)=n(N)被还原+n(N)未被还原。(2)电子得失守恒：金属失去电子的总数等于硝酸得到电子的总数。【高考警示钟】(1)注意分析隐含的硝酸向稀硫酸中加入NaNO3等硝酸盐，向Fe(NO3)2等硝酸盐溶液中加入盐酸等的混合溶液中均存在隐含的硝酸。(2)在分析离子共存问题时，要注意隐含的硝酸：①若为酸性溶液，只要有存在，等离子就不能在该溶液中大量共存。②在与铝反应产生氢气的溶液中，不可能大量存在H+和因为硝酸与铝反应不产生氢气。3NO2223SIFeSO、、、3NO，(3)在制备气体和检验离子时，慎选硝酸①实验室制取H2S、SO2、HI等气体时，不能选硝酸。②检验时，排除的干扰不能选稀硝酸。24SO23SO【拓展延伸】氮的氧化物溶于水的计算规律(1)化学方程式法。利用基本反应2NO+O2====2NO2①3NO2+H2O====2HNO3+NO②加和得到总反应：4NO+3O2+2H2O====4HNO3③4NO2+O2+2H2O====4HNO3④然后把握终态，利用总反应进行计算。(2)原子个数比法。4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，即③④两种情况中的反应式都与N2O5+H2O====2HNO3等效。因此可以利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断。2∶5,剩余O2；N∶O=2∶5，恰好完全反应；2∶5，剩余NO。(3)电子守恒法。当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O2得电子，且得失电子数必然相等。【典例2】(2012·亳州模拟)将16g铜与100mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为5.6L。请回答：(1)求混合气体中NO2和NO的体积分别为________、________。(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入120mL5mol·L-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀，则原有硝酸的物质的量浓度为__________________。【解题指南】解答本题时注意以下三点：(1)明确物质的转化过程。(2)铜与硝酸的反应为氧化还原反应，应满足得失电子守恒。(3)物质反应过程中应满足元素守恒。【解析】(1)设反应中产生NO和NO2的体积分别为x、y则x+y=5.6L①据得失电子守恒可得(x/22.4L·mol-1)×3+(y/22.4L·mol-1)×1=(16g/64g·mol-1)×2②则由①式和②式可解得：x=2.8L，y=2.8L所以混合气体中NO2和NO的体积各为2.8L。(2)根据题意可得知反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3,设原硝酸的物质的量浓度为c则由反应前后氮元素守恒可得：硝酸中氮元素的物质的量=NaNO3中氮元素的物质的量+NO2和NO中氮元素的物质的量则0.1L×c=10-3L/mL×120mL×5mol·L-1+5.6L/22.4L·mol-1可解得c=8.5mol·L-1即原硝酸的物质的量浓度为8.5mol·L-1。答案：(1)2.8L2.8L(2)8.5mol·L-1【技巧点拨】守恒法的灵活应用在进行有关硝酸与金属反应的计算时，由于反应方程式较复杂，且可能存在随着硝酸浓度的改变，还原产物发生变化的情况，故采用守恒法或关系式法计算。常用的守恒关系有：原子守恒，得失电子守恒