鲁科版必修一氮的循环

普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）第三章自然界中的元素第二节氮的循环联想·质疑闪电闪电时空气中会发生哪些化学反应？这些反应和生成的物质对人类的生产生活有什么影响？氮在自然界中的循环示意图一、氮在自然界中的循环思考：氮循环过程中的重要物质有哪些？N2、氮的氧化物、氨气、氨盐、HNO3NO2NH3N2N2ONON2O3N2O4N2O5HNO3HNO2NaNO2NaNO3NH4ClNH4NO3二、氮气和氮的氧化物1、氮气颜色：状态：气味：密度：溶解性：气体无色无味密度比空气略小难溶于水收集氮气能用排空气法吗？⑴氮气的物理性质（稳定，很难与其他物质反应）利用氮气的稳定性可作保护气。可逆反应？⑵氮气的化学性质N2＋O22NO放电①高温、高压催化剂N2＋3H22NH3②N2+3MgMg3N2点燃③⑶氮的固定使游离态的N2转化成含氮化合物叫做氮的固定简称固氮氮的固定自然固氮人工固氮高能固氮生物固氮合成氨仿生固氮②分类：①概念：N2+O2==2NO放电NO+O2==NO23NO2+H2O==2HNO3+NON2+3H22NH3高温高压催化剂练习下列反应不属于氮的固定的是（）A.N2＋O22NO放电N2＋3MgMg3N2点燃B.N2＋3MgMg3N2点燃3NO2＋H2O2HNO3＋NOC.N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3D.C⑴NO的性质NO是一种___色____味___溶于水的气体，常温下可与氧气反应生成_____气体。无无难NO22NO+O2=2NO22、氮的氧化物+1+2+3+4+4+5N2ONON2O3NO2N2O4N2O5等HNO2HNO3注：NO只能用排水法收集一氧化氮有毒性，因为它结合血红蛋白的能力比一氧化碳还强！不过它作为传递神经信息的“信使分子”，在使血管扩张，免疫，增强记忆等方面有着极其重要的作用。⑵NO2的性质NO2是一种____色________气味___溶于水并与水发生反应的有毒气体。红棕有刺激性易3NO2+H2O=2HNO3+NO此反应可用于工业制硝酸，但二氧化氮可使多种织物褪色，损坏织物和尼龙制品，对金属材料与非金属材料也有腐蚀作用。注：NO2只能用向上排空气法收集N2＋O22NO放电2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。进一步形成了硝酸盐“雷雨发庄稼”思考·讨论1、现给你一试管二氧化氮，其它药品和仪器自选，根据上述反应，请你设计实验，要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？充分利用原料，减少污染物的排放4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO33、NO2和O2混合溶于水1）在一烧瓶中将NO2和O2以4:1的体积比（标准状况）混合,倒置于足量水中充分反应后所得溶液的物质的量浓度为mol/L2）将12mlNO2和O2的混合气体通入足量的水中，充分反应后余气2ml（气体均在相同状态下测定）求原各气体的体积。0.036NO28ml、O24ml或NO210.8ml、O21.2ml观察与思考实验实验现象结论NH3的喷泉实验NH3与HCl的反应形成红色喷泉产生大量白烟氨气极易溶于水生成NH4Cl固体思考：1.氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗?喷泉呈现红色说明了什么?2.[实验2]中的现象为什么会发生?这个实验说明浓氨水和浓盐酸各具有什么性质?3.氨中氮元素的化合价是-3价，请从化合价的角度分析，氨还可能具有什么性质？它可能与哪些物质发生反应？颜色：状态：气味：密度：溶解性：熔沸点：气体无色有刺激性气味密度比空气小极易溶于水氨气的物理性质三、氨与铵盐1、氨气易液化【交流研讨】从物质分类和氧化还原反应的角度预测氨气具有哪些化学性质。（已知氨气溶于水溶液呈碱性）氨气的化学性质【思考】①氨水中存在哪些微粒？②液氨、氨水、一水合氨三者有何区别？③喷泉实验的引发操作是什么？产生喷泉的原理是什么？④喷泉实验的现象体现了氨气的什么性质？⑤喷泉实验成功的关键是什么？⑥实验室如何收集氨气？（一水合氨）⑴与水的反应NH3+H2ONH3•H2ONH4++OH—大部分小部分注：①氨水中存在的微粒有：H2O、NH3•H2O、NH3、OH—、NH4+、OH—②液氨、氨水、一水合氨三者成分不同。③喷泉实验的引发操作是：打开止水夹，挤压胶头滴管；产生喷泉的原理是：烧瓶中的氨气迅速溶解，使烧瓶中的压强减小，与外界产生较大的压强差，大气压就将烧杯中的溶液压入烧瓶，产生喷泉。④喷泉实验的现象说明了氨气极易溶于水，氨水呈碱性。⑤喷泉实验成功的关键有：收集的氨气纯净；收集氨气时烧瓶要干燥；装置气密性好。⑥实验室用向下排空气法收集氨气。（氨气是唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。）⑵与酸的反应NH3+HCl=NH4Cl（白烟）NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）与挥发性的酸反应有白烟2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4【思考】实验室如何检验氨气已经收集满？多余的氨气如何进行尾气处理？注：①氨气的检验方法②氨气的尾气处理⑶与盐溶液的反应向氯化铁或氯化镁溶液中通入氨气：注意：（NH3在空气中反应）①反应条件：催化剂、高温或加热②是工业制硝酸中的关键一步，也叫氨的催化氧化③说明氨有一定的还原性，可被O2、Cl2、CuO、氮的氧化物等氧化高温4NH3+5O2===4NO+6H2O催化剂-3+2⑷NH3具有还原性2NH3+3CuO==N2+3Cu+3H2O△种类化学式含氮量性状铵态氮肥NH4HCO317.7%白色结晶，吸湿性很强，易潮解，溶于水，弱碱性NH4Cl26.2%白色或淡黄色结晶，有吸湿性，溶于水，酸性.NH4NO335%白色结晶，易潮解，结硬块，溶于水，微酸性，（NH4)2SO421.2%白色粒状结晶，吸湿性不大，不易结块有机氮肥CO（NH2)246.7%白色或浅黄色针状结晶或小颗粒，溶于水，中性氮肥铵盐均为无色或白色的易溶于水的晶体。⑴铵盐的物理性质2、铵盐⑵铵盐的化学性质①大多数固体铵盐受热均易分解，放出NH3。应用：在储存氨态化肥时，应密封包装并放在阴凉通风处；施肥时，应将其埋在土下以保持肥效。NH4ClNH3↑+HCl↑NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑△△②铵盐易溶于水且与碱溶液共热都能产生NH3，这是铵盐的共同性质。【小结】2.利用该性质可以检验NH4+的存在：1.利用该性质可制取少量NH3。3.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合施用。样品气体变蓝色→强碱△湿润红色石蕊→NH4++OH-=NH3↑+H2O△3、氨的实验室制法2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+2NH3↑+2H2O△（1）原理：（2）装置（3）收集方法（4）检验方法与制O2相同向下排空气法湿润红色石蕊试纸棉花的作用：防止对流，提高集气速度和纯度。干燥氨气的常用试剂：①CaO、碱石灰等碱性干燥剂②无水CaCl2不能用来干燥NH3（形成CaCl2·8NH3)实验室中还可以用哪些方法快速制氨气：①加热浓氨水法②浓氨水加碱石灰或NaOH固体（碱石灰吸水、溶解时放热）CaO浓氨水1、物理性质：纯HNO3无色，易挥发，具有刺激性气味的液体，极易溶于水，能与水任意比互溶。实验室常用的浓HNO3浓度为69%。质量分数为95%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出硝酸蒸气会产生“发烟”现象,通常叫做发烟硝酸。四、硝酸2、化学性质[思考]浓HNO3如何保存？[思考]为什么浓硝酸常呈黄色？硝酸分解放出的二氧化氮气体溶于硝酸而使浓硝酸呈黄色。保存在棕色试剂瓶，置于冷暗处。⑴不稳定性：2223424ONOOHHNO加热或光照⑶强氧化性：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OCu片与浓硝酸反应的现象：Cu片逐渐溶解，有红棕色气体放出，反应较快，溶液变为绿色。Cu片与稀硝酸反应的现象：Cu片逐渐溶解，溶液变蓝，有气泡冒出，反应较浓硝酸慢。在试管口气体变为红棕色。3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O①与金属的反应：(2)具有酸的通性:Cu+4H++2NO3—=Cu2++2NO2↑+2H2O3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O【练一练】1、写出Ag与浓、稀硝酸的反应方程式2、写出Fe与足量的稀硝酸的反应方程式【小结】①浓、稀硝酸均具有强氧化性；②金属与硝酸反应均不产生氢气；③金属与浓硝酸反应，还原产物一般为NO2；金属与稀硝酸反应，还原产物一般为NO；而金属被氧化为相应的硝酸盐④常温下，浓硝酸可使Fe、Al金属表面形成致密的氧化膜而钝化性质应用：工业上常用Fe制或Al制容器储存浓HNO3C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O在酸性环境中，NO3-具有很强的氧化性。不能和强还原性离子共存,如：I－、Fe2＋、SO32－、S2－等。②与非金属的反应：③稀硝酸也能与其它还原性物质(例I－、Fe2＋)反应[注意]NOx的污染①氮氧化物：其中的NO和NO2是最主要的空气污染物。②污染源：氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧，汽车尾气、工厂废气、废水、生活污水的排放植物体的焚烧，农田土壤及动物排泄物中含氮化合物的转化。其中，汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要来源之一。③污染大气污染水体污染光化学烟雾汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的烟雾。酸雨NOx排入大气中后，与水反应生成硝酸和亚硝酸，随雨雪降到地面。水体富营养化淡水：“水华”海水：“赤潮”水中营养元素N、P过量导致藻类“疯长”五、人类活动对自然界氮循环和环境的影响④防治：①开发使用洁净能源；②对工厂排放的废气进行处理③对汽车尾气进行净化处理。东京展出富士重工电动汽车概念车R1e酸雨酸雨的形成酸雨的危害伦敦光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾广州光化学烟雾水体富营养化悲哀的海豚被污染的河流【练一练】1、写出Ag与浓、稀硝酸的反应方程式2、写出Fe与足量的稀硝酸的反应方程式【小结】①浓、稀硝酸均具有强氧化性；②金属与硝酸反应均不产生氢气；③金属与浓硝酸反应，还原产物一般为NO2；金属与稀硝酸反应，还原产物一般为NO；而金属被氧化为相应的硝酸盐④常温下，浓硝酸可使Fe、Al金属表面形成致密的氧化膜而钝化性质应用：工业上常用Fe制或Al制容器储存浓HNO31、说法不正确的是（）A、一氧化氮能与人体内的血红蛋白结合。B、一氧化氮有刺激性的气味。C、二氧化氮可用来造硝酸D、一氧化氮是红棕色气体牛刀小试BD2、起固氮作用的反应是（）A、N2和H2在一定条件下合成NH3B、NO与O2反应生成NO2C、NH3催化氧化生成NOD、由NH3制硝酸铵A练习、喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。（1）如图甲为喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是（）A、HCl和H2OB、O2和H2OC、NH3和H2OD、CO2和NaOH（2）如果用图甲装置产生喷泉成败的关键原因是：。B练课堂习1.打开盛浓硝酸的试剂瓶盖，观察到的现象是，原因是。用两只玻璃棒分别蘸取浓氨水和浓硝酸，现象是，反应的化学方程式为。2.实验室看到的浓硝酸呈黄色的原因是，反应的化学方程式为。可见，保存浓硝酸的方法是。3.浓硝酸都有氧化性的原因是。5.向FeCl2溶液中,滴加KSCN溶液,产生的现象是,再滴加几滴硝酸的现象是,原因是,离子方程式为。4.将浓硝酸分解的气体收集在一支试管中,再将试管到插在水中,可能出现的现象是,原因是：化学方程式为。