化学肥料中的主角(一)

高一化学5.4化学肥料中的主角㈠氮气和固氮李桂伯[e-mail]5.4化学肥料中的主角一、氮气/记在P20上⒈氮气的物理性质：纯净的氮气是一种无色、无味的气体，密度比空气稍小，难溶于水。氮气占空气体积78%。工业用的氮气，通常是采用分离液态空气制得。利用液态空气中液态氮的沸点比液态氧的沸点低，使氮气分离出来。⒉氮气的分子结构：练习：写出氮气(N2)分子的电子式和结构式。NNNN氮分子中两个氮原子共用三对电子，形成氮氮叁键。由于N≡N的键能很大(946kJ/mol)(H2：430kJ/mol，O2：497.3kJ/mol)，难以被破坏，所以氮分子很稳定。⒊氮气的化学性质：P20/-5⑴氮气与氢气反应：由于氮分子很稳定，在通常情况下，氮气的化学性质不活泼，很难跟其他物质发生化学反应。工业上利用高温、高压及催化剂，用H2和N2合成NH3。这是工业合成氨的原理：22332FeNHNH高温、高压⑵氮气与氧气反应：在放电条件下，N2和O2可直接化合生成无色的一氧化氮气体(NO)。222NONO放电2222NOONO⒊氮气的化学性质：⑴氮气与氢气反应；⑵氮气与氧气反应；⑶氮气与活泼金属反应：二、重要的氮氧化物：在高温时，氮气能跟钠、镁、钙、钡等活泼金属化合。如：镁在氮气中燃烧生成氮化镁(Mg3N2)。2323NMgMgN点燃3222363()2MgNHOMgOHNH氮气跟氧气在不同条件下化合，能生成不同的氧化物，其中最重要的是NO和NO2，还有一氧化二氮(N2O)、三氧二化氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)、五氧化二氮(N2O5)等等。⒈一氧化氮(NO)的性质：/记在P20上⒉二氧化氮(NO2)的性质：一氧化氮是一种无色、无味的有毒气体。NO极易被氧化，在常温时与空气接触，即能被氧气氧化成NO2。2222NOONONO是人体内最重要的信号(使)分子，在心血管系统、神经系统、免疫系统乃至全身，发挥传输生理信号的重要作用。1992年被美国Science杂志评选为明星分子。一氧化氮是一种不成盐氧化物，不能跟酸或碱反应，生成盐。二氧化氮是一种红棕色、有刺激性气味的有毒气体。能溶于水，并与水反应生成HNO3和NO。22332NOHOHNONO我们知道植物的生长，氮是不可缺少的营养元素，每年全世界的植物要从土壤中吸收大量的氮，虽然空气中有78%的氮气，但是绝大部分植物无法直接吸收游离态的氮元素。这就需要将游离态的氮转变成氮的化合物，我们将这个过程称为“氮的固定”，简称固氮。讨论：含氮元素的化合物通常是以NO3－或NH4＋的形式被植物吸收，将氮元素从游离态转变为化合态，以化学反应类型的角度来分析，这个过程应属于什么反应?氮气表现出怎样的性质呢？三、固氮P21/4固氮的过程是利用N2可以被氧化或被还原这两条途径来实现。自然界的固氮主要有三个途径：生物固氮、大气固氮和工业固氮。⒈生物固氮：P21⒉大气固氮－雷电固氮：大豆、蚕豆等豆科植物依靠根部的根瘤菌中存在固氮酶，能在常温常压下把空气中的氮气转变为氨。模拟生物固氮正是目前科学研究的前沿。大气固氮原理：222NONO放电2222NOONO22332NOHOHNONO全世界每年的雷电固氮量大约有4～5亿吨。但遗憾的是由于时间、地域的局限，这些氮元素不可能按照植物的需要及时地被吸收。⒊工业固氮：22332NHNH高温、高压催化剂工业产生的NH3大部分用于化肥的生产，而正是由于化肥的使用才使人类真正摆脱了靠天吃饭的束缚。小结⑴氮气与氢气反应：纯净的氮气是一种无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。氮气占空气体积78%。氮分子中是氮氮叁键(N≡N)，键能很大，所以氮分子很稳定，很难跟其他物质发生化学反应。22332FeNHNH高温、高压⑵氮气与氧气反应：222NONO放电⑶氮气与活泼金属反应：2323NMgMgN点燃自然固氮的三途径：生物固氮、大气固氮和工业固氮。222NONO放电2222NOONO22332NOHOHNONO22332NHNH高温、高压催化剂作业：化学练习部分P11练习：⒈氮原子的结构示意图为＿＿＿＿，氮原子的电子式是＿＿＿，氮分子的结构式是＿＿＿＿。氮气在很多情况下可用作保护气的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⒉氮的固定是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，包括＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿三种，进行氮固定的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⒊下列制氮气的方法中，不合理的是（）A.分离液态空气B.加热氨分解C.将热空气通过热的铜网D.镁在空气中燃烧⒋含氧酸分子脱去水分子后所剩下的部分称为该酸的酸酐。氮是可变化合价最多的元素，它的正化合价有＋1、＋2、＋3、＋4、＋5，写出其所有的氧化物的分子式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中为硝酸酸酐的是＿＿＿，亚硝酸(HNO2)的酸酐是＿＿＿；硫酸的酸酐＿＿＿＿，磷酸的酸酐＿＿＿＿。NN≡N氮氮叁键，氮气很稳定把氮气转化为化合态氮生物固氮大气固氮工业固氮农作物需吸收氮元素，但绝大多数只能吸收化合态的氮BDN2ONON2O3NO2N2O5N2O5N2O3SO3P2O5小结⒌实验室常用饱和亚硝酸钠(NaNO2)与NH4Cl溶液反应制取干燥、纯净的N2。反应方程式为NaNO2+NH4Cl→NaCl+2H2O+N2↑，实验室装置如图，试回答：⑴装置A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶间连接的导管所起的作用是（）A.防止NaNO2饱和溶液蒸发B.保证实验装置不漏气C.使NaNO2饱和溶液容易滴下⑵从理论上讲，本实验无须装置B也可达到实验要求，你认为设计者选用装置B的目的应该是＿＿＿＿＿＿＿＿。C除去N2中的杂质气体，如水蒸气、NH3。下半题小结⑶实验前必须进行的一个操作步骤是＿＿＿＿＿＿，加热片刻后，即应移动酒精灯以防反应物冲出，说明该反应是＿＿＿＿＿＿。⑷实验过程中，必须待反应进行一段时间后才可收集氮气，目的是＿＿＿＿＿＿＿＿。收集氮气最适宜的方法是（）A.用排空气法收集在集气瓶中B.用排水法收集在集气瓶中C.直接收集在球胆或空瘪的塑料袋中检查气密性放热反应赶尽空气C返回小结⒍在160mL未知浓度的稀硫酸中，加入0.400mol/LBaCl2溶液100mL，生成白色沉淀，反应后硫酸有剩余，尚需加入48mL2.00mol/LNaOH溶液才能使溶液的pH为7，试计算：⑴写出有关的方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⑵求白色沉淀的质量？⑶原硫酸溶液的浓度？24242HSOBaClBaSOHCl2424222HSONaOHNaSOHO2HClNaOHNaClHO341()0.400/10010233/1mBaSOmolLmLgmol9.32g24222HSOHOHNaOH32448.0102.00/()mLmolLcHSO324148.0102.00/2()mLmolLcHSO3243148.0102.00/2()16010mLmolLcHSOmL0.30/molL答：白色沉淀的质量为9.32克。原硫酸溶液的浓度为0.30mol/L。小结