第1課時(shí)　自然界中氮的循環(huán)、氮?dú)夂偷难趸?br/>一、氮在自然界中的循環(huán)1.自然循環(huán)2.人類活動(dòng)的影響(1)通過化學(xué)方法把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成氨,再轉(zhuǎn)化成其他含氮化合物(如氮肥、硝酸等)。(2)燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物參與氮的循環(huán)。
二、氮?dú)?.物理性質(zhì)
2.化學(xué)性質(zhì)N2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),在一定條件下能與O2或H2等物質(zhì)反應(yīng)。
3.氮的固定(1)定義:游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物。(2)分類:氮的固定主要有自然固氮和人工固氮。
三、氮的氧化物1.氮的氧化物的種類
2.NO和NO2(1)物理性質(zhì)。
1.氮是組成生物體的基本元素之一,氮的循環(huán)涉及生物圈的各個(gè)領(lǐng)域,以下關(guān)于氮被生物體吸收的敘述正確的是(　　)A.氮?dú)庠诖髿庵械暮靠蛇_(dá)78%,可以直接被生物體吸收B.所有植物都有根瘤菌,可以將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為硝酸鹽,進(jìn)而被植物利用C.動(dòng)植物死亡后,遺體中的蛋白質(zhì)被微生物分解,又回到土壤和水體中,再次被植物吸收D.所有動(dòng)物只能通過進(jìn)食植物才能獲得氮元素解析：氮元素的循環(huán)充斥著整個(gè)生物圈,但是氮?dú)獠荒苤苯颖簧矬w吸收,必須轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或銨鹽,才能被吸收,因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤而選項(xiàng)C正確;并不是所有的植物根部都有根瘤菌,只有豆科類植物才有根瘤菌,而有一些動(dòng)物并不進(jìn)食植物,而是靠肉類為食物,所以選項(xiàng)B、D均錯(cuò)。答案：C
2.下列屬于自然固氮的是(　　)A.N2和O2在雷電作用下生成NOB.某金屬化合物將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮C.在一定條件下使N2、H2合成NH3D.NO與O2反應(yīng)生成NO2解析：所謂自然固氮即通過閃電或一些微生物將空氣中的N2轉(zhuǎn)化為含氮的化合物的過程。答案：A
3.電閃雷鳴是人們司空見慣的自然現(xiàn)象,地球上每年平均發(fā)生31 560余次閃電。(1)每當(dāng)雷電交加之際,空氣中可能發(fā)生如下反應(yīng):①　。?②　。?③　。?(2)由此說明閃電對(duì)人類生活有何益處:????　。?
解析：蠶豆、大豆等豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌,閃電時(shí)能把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)變成氮的化合物作為養(yǎng)料吸收,是植物生長發(fā)育的基本條件之一,推動(dòng)著自然界周而復(fù)始的氮循環(huán),保持著生態(tài)平衡,使生命得以延續(xù)。
(2)閃電時(shí)可把空氣中的氮(N2)轉(zhuǎn)化為氮氧化物(“固氮”反應(yīng)),氮氧化物溶于水形成硝酸落到地面上后可發(fā)生反應(yīng),形成硝酸鹽有利于植物生長
NO與NO2的性質(zhì)比較
(1)實(shí)驗(yàn)室制取NO能用排空氣法收集嗎?請(qǐng)說明理由。(2)實(shí)驗(yàn)室如何收集NO2?探究提示(1)不能。NO能與空氣中的O2反應(yīng)生成NO2,應(yīng)用排水法收集NO。(2)由于NO2易溶于水且與水反應(yīng),故不能用排水法收集NO2。因NO2密度比空氣的大,故可用向上排空氣法收集NO2。
一氧化氮和二氧化氮是氮的氧化物,二者性質(zhì)對(duì)比如下:
【例題1】 研究發(fā)現(xiàn)許多生物體組織中存在少量NO,它有擴(kuò)張血管、免疫、增強(qiáng)記憶的功能,成為當(dāng)前生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)。 (1)NO在大氣層中可發(fā)生反應(yīng):NO+O3→NO2+O,NO2+O→NO+O2,從反應(yīng)過程中看,NO是一種　　　　劑,從最終結(jié)果看NO是一種　　　　劑。?(2)若使NO轉(zhuǎn)化為無毒氣體,據(jù)氧化還原反應(yīng)原理,可選用NH3消除NO對(duì)環(huán)境的污染,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為　。?
解析：(1)將兩個(gè)反應(yīng)相加得總反應(yīng)為2O3 3O2。在反應(yīng)過程中,NO在第一個(gè)反應(yīng)中以反應(yīng)物參與反應(yīng),又在第二個(gè)反應(yīng)中以生成物出現(xiàn),總反應(yīng)中NO的質(zhì)量及性質(zhì)都沒有改變,符合催化劑的定義,所以NO是催化劑。但是在第一個(gè)反應(yīng)中,NO被氧化成NO2,作還原劑。(2)NH3中氮元素顯-3價(jià),具有還原性,NO中氮元素顯+2價(jià),具有氧化性,從理論上說,二者能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng),發(fā)生化合價(jià)“歸中”反應(yīng),都變成無毒的N2,NH3中的氫元素和NO中的氧元素結(jié)合成水。
答案：(1)還原　催化(2)4NH3+6NO 5N2+6H2O
規(guī)律方法點(diǎn)撥氮氧化物的轉(zhuǎn)化是氮元素循環(huán)中的重要環(huán)節(jié),只有熟練掌握NO和NO2的組成、性質(zhì)及轉(zhuǎn)化方程式才能順利解決此類問題。
跟蹤訓(xùn)練1最新研究表明:NO吸收治療法可快速改善SARS重癥患者的缺氧狀況,緩解病情。病毒學(xué)研究同時(shí)證實(shí),NO對(duì)SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于NO的敘述正確的是(　　)A.NO是一種紅棕色的氣體B.含等質(zhì)量的氧元素的NO和CO的物質(zhì)的量相等C.常溫常壓下,NO不能與空氣中的O2直接化合D.NO易溶于水,不能用排水法收集解析：NO是一種無色難溶于水的氣體,可用排水法收集,常溫常壓下NO很容易與O2直接化合成NO2。答案：B
氮氧化物溶于水的計(jì)算
標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將盛有NO2和O2體積比為4∶1的混合氣體的試管倒扣于水槽中充分反應(yīng),試管內(nèi)無氣體剩余,所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是多少?
2.氮的氧化物與氧氣混合后溶于水的情況分析(1)NO2和O2的混合氣體溶于水(足量)時(shí),情況分析見下表:
(2)NO和O2同時(shí)通入水(足量)中時(shí),情況分析見下表:
有關(guān)NO、NO2、O2的混合氣體與足量H2O反應(yīng)后剩余氣體的問題,因NO2能與H2O反應(yīng),NO能與O2反應(yīng),所以剩余的氣體只可能為NO、O2中的一種,絕對(duì)不會(huì)剩余NO2。
【例題2】向倒扣于水中且盛有12 mL NO的試管中通入一定量的O2,充分反應(yīng)后剩余氣體體積為2 mL,則通入的O2的體積為　　　　mL(氣體體積均在相同條件下測得)。?
解析：通入O2后,NO與O2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO2,NO2立即與水反應(yīng)生成HNO3和NO,因此最后剩余的2 mL氣體不可能為NO2,可能為NO,也可能為O2,故應(yīng)分兩種情況討論。若2 mL氣體為O2,則
跟蹤訓(xùn)練2將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中,充分反應(yīng)后,還剩余2 mL氣體,則原混合氣體中O2的體積可能是(　　)A.2 mLB.2.4 mLC.3.6 mLD.4 mL
1.氮?dú)饽艽罅看嬖谟诳諝庵械母驹蚴?　　)A.氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定,即使在高溫下也很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)B.氮?dú)獗瓤諝廨p,且不溶于水C.氮分子中兩個(gè)氮原子結(jié)合很牢固,分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定D.氮?dú)鉄o氧化性,也無還原性,不與其他物質(zhì)反應(yīng)解析:N2性質(zhì)穩(wěn)定,但高溫下可與O2等物質(zhì)反應(yīng),在反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性或還原性;氮?dú)獗瓤諝廨p且不溶于水并不是N2能大量存在于空氣中的根本原因。答案:C
解析：由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)是氮的固定。答案：D
3.實(shí)驗(yàn)室收集NO、NO2兩種氣體(　　)A.均可用排水法B.均可用向上排空氣法C.NO用向上排空氣法,NO2用排水法D.NO用排水法,NO2用向上排空氣法解析：NO易與空氣中的O2反應(yīng),NO2能與水反應(yīng),故NO不能用排空氣法收集,NO2不能用排水法收集。答案：D
4.如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí),試管內(nèi)液面上升,但不能充滿試管,當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后,可以觀察到試管中液面繼續(xù)上升。經(jīng)過多次重復(fù)后,試管內(nèi)完全被充滿,原來試管中盛裝的氣體是(　　)A.可能是N2和NO2的混合氣體B.一定是NO2氣體C.可能是NO與NO2的混合氣體D.不可能是NO2一種氣體

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第2節(jié) 氮的循環(huán)

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