. 本周教學(xué)內(nèi)容:    3  2節(jié)  氮的循環(huán). 教學(xué)目的1. 能簡(jiǎn)要說明氮循環(huán)的基本過程,知道固氮的本質(zhì)以及生物固氮和人工固氮這兩種固氮形式。2. 了解氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)以及人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響(知道酸雨、光化學(xué)煙霧和富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問題)3. 能列舉含氮元素的單質(zhì)及其化合物了解氮?dú)?、氨氣、銨鹽及硝酸的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),知道NH的檢驗(yàn)方法和氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法,能書寫相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)  氮?dú)?、氨、銨鹽和硝酸的性質(zhì). 知識(shí)分析空氣中的主要物質(zhì)?植物生長(zhǎng)需要的主要元素?(一)氮在自然界中的循環(huán)和存在形式1. 氮元素在自然界中的存在形式自然界中氮元素存在的形式一種是游離態(tài),如N2,一種是化合態(tài),如銨鹽、硝酸鹽、氨、蛋白質(zhì)等。2. 氮在自然界中的循環(huán)1)氮在自然界中的循環(huán)的基本過程自然界里,空氣的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可以直接吸收含氮化合物的兩種主要形式,豆科植物的根瘤菌把N2轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;閃電使少量N2O2化合生成NO,隨之變?yōu)橄跛犭S降水進(jìn)入土壤和水體。植物的根從土壤中吸收銨鹽、硝酸鹽,經(jīng)過復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化,形成了各種氨基酸,氨基酸最后變成蛋白質(zhì)。動(dòng)物以植物為食而獲得植物蛋白,并將其轉(zhuǎn)化為動(dòng)物蛋白,動(dòng)物遺體中的蛋白質(zhì)被微生物分子分解成銨離子、硝酸根和氨,又回到了土壤和水體中,被植物再次吸收利用。2)氮循環(huán)的重要意義由于存在著氮元素的循環(huán),其他生命元素的循環(huán),以及水的循環(huán),地球的生命才生生不息,生機(jī)勃勃。 (二)氮循環(huán)的重要物質(zhì)及其變化1. 氮?dú)?/span>1)物理性質(zhì)無色無味的難溶于水的氣體;密度比空氣小,在空氣中約占總體積的78%,占其它質(zhì)量的75%。2)分子結(jié)構(gòu)兩個(gè)氮原子之間的強(qiáng)烈作用,要破壞這種牢固的結(jié)合,需要很高的能量。常溫下,N2的化學(xué)性質(zhì)很不活潑但在高溫、放電、點(diǎn)燃等條件下能與O2、Mg、H2等反應(yīng)。3)化學(xué)性質(zhì)O2反應(yīng):N2+O22NO    H2反應(yīng):N2+3H22NH3    Mg的反應(yīng):N2+3MgMg3N2  溫馨提示:由于N2的化學(xué)性質(zhì)不活潑,所以N2與其它物質(zhì)的反應(yīng),需特別注意標(biāo)明條件。N2O2反應(yīng)后,最初產(chǎn)物NO,而不是NO2。一般情況下,N2不能燃燒,也不助燃,但Mg條卻可以在N2中燃燒。4)用途:a.保護(hù)氣b.液氮作深度冷凍劑c.合成氨等思考:相同質(zhì)量的鎂條分別在O2、N2和空氣中充分燃燒,所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量m1,m2,m3由大到小的順序是                (解答:m1>m3>m2 重要補(bǔ)充:氮的固定概念:使空氣中游離的氮轉(zhuǎn)變?yōu)楹衔锏姆椒ā?/span>分類:自然固氮和人工固氮可逆反應(yīng)概念:在相同條件下,能同時(shí)正反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng),為可逆反應(yīng),化學(xué)方程式中用代替。特點(diǎn):相同條件下,相反方向的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng);與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的各種物質(zhì)共存,如N2+3H2 2NH3反應(yīng)體系中就存在N2、H2、NH3分子。2、氮的氧化物NO、NO2的重要性質(zhì)1)物理性質(zhì)NO:無色無味難溶于水的氣體    有毒NO2:紅棕色有刺激性氣味的氣體  有毒2)化學(xué)性質(zhì)   2NO+O22NO2   6NO+4NH35N2+6H2O3NO2+H2O2HNO3 NO     6NO2+8NH37N2+12H2O 3)計(jì)算中用到的兩個(gè)重要化學(xué)方程式4NO+3O2+2H2O4HNO3 ;4NO2+O2+2H2O4HNO3思考: NO有毒,為什么在1992年被世界著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Seience,美國(guó))評(píng)為明星分子?NO2為什么能使多種織物退色,損壞多種織物和尼龍制品,對(duì)金屬和非金屬材料也有腐蝕作用?實(shí)驗(yàn)室如何收集NO、NO2?為什么?解答:NO作為一種神經(jīng)系統(tǒng)的信使分子,在使血管擴(kuò)張、免疫、增強(qiáng)記憶力等方面有著及其重要的作用。 NO2溶于水生成了硝酸,使織物退色、腐蝕材料。 收集NO用排水法,收集NO2用向上排空氣法;前者易與氧氣反應(yīng),后者易與水反應(yīng)3、氮的氫化物——NH31)分子結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)(三角錐形)2)物理性質(zhì)無色、有刺激性氣味的氣體,標(biāo)況下密度為0.771g·L1,比空氣輕,極易溶于水(1:700),且快速溶解,易液化得液氨,液氨氣化時(shí)要吸收大量的熱,使物質(zhì)的溫度急劇下降,所以液氨常用作制冷劑。關(guān)于噴泉實(shí)驗(yàn):氨氣能形成噴泉的本質(zhì)原因是氨極易溶于水。用教材中的裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn),引發(fā)水上噴的操作是擠壓膠頭滴管,使少量水進(jìn)入燒瓶。該實(shí)驗(yàn)的原理是,少量水進(jìn)入燒瓶時(shí),氨迅速溶解,瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速降低,水在外界大氣壓作用下,壓入燒瓶。如果把膠頭滴管去掉,如何引發(fā)水上噴?氨溶解于水不是簡(jiǎn)單的溶解過程,有化學(xué)反應(yīng),生成堿性物質(zhì)。3)化學(xué)性質(zhì)氨與水的反應(yīng)  NH3+H2O NH3·H2O說明:氨的溶解中更重要的是生成了NH3·H2O,但溶質(zhì)為NH3氨的水溶液顯弱堿性,NH3·H2O   NH4++OH氨水易揮發(fā),要密封保存,對(duì)許多金屬有腐蝕作用,不能用金屬容器盛裝。氨水的密度小于水的密度,且質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,密度越小。氨水的成分:NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH H+氨與HCl反應(yīng)NH3+HClNH4Cl練習(xí):寫出NH3與硝酸、硫酸、磷酸的化學(xué)方程式解答:NH3+HNO3NH4NO3;2NH3+H2SO4(NH4)2SO4;3NH3+H3PO4(NH4)3PO4)氨與某些鹽溶液的反應(yīng)FeCl3+3NH3·H2OFe(OH)3+3NH4Cl  ;MgCl2+2NH3·H2OMg(OH)2+2NH4Cl 氨的還原性a. 氨與O2的反應(yīng)催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O  ;與純O2反應(yīng) : 4NH3+3O22N2+6H2Ob. Cl2反應(yīng)氨氣不足(Cl2過量)  2NH3+3Cl2N2+6HCl      氨氣足量             8 NH3+3Cl2N2+6NH4Cl      c. CuO的反應(yīng)       2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O(可用于制N2小結(jié):NH3是唯一能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,可用于氨氣的檢驗(yàn)氨水與液氨為不同物質(zhì)氨水為混合物,液氨為純凈物;NH3為非電解質(zhì),NH3·H2O為弱電解質(zhì)。與濃氨水靠近,能產(chǎn)生白煙現(xiàn)象的物質(zhì):揮發(fā)性酸如濃HNO3、濃HCl 酸性氣體HCl、HBr、HI、H2S等;Cl2。但濃H2SO4、濃H3PO4因難揮發(fā)而無此現(xiàn)象。NH3可在純氧中燃燒,不是在空氣中燃燒,故NH3不屬于可燃燒氣體。4. 銨鹽的主要性質(zhì)1)概念:由銨根離子和酸根離子組成的鹽2)物理性質(zhì):都是無色晶體,都易溶于水3)化學(xué)性質(zhì)受熱易分解a. 熱不穩(wěn)定酸的銨鹽為NH3和酸的分解產(chǎn)物NH4HCO3NH3+CO2+H2O(對(duì)熱不穩(wěn)定酸:H2CO3、H2SO3、H2SiO3b. 揮發(fā)性酸對(duì)應(yīng)的銨鹽的分解產(chǎn)物是NH3和相應(yīng)的酸  NH4ClNH3+HCl(揮發(fā)性酸:HCl、HBr、H2S、HIc. 高沸點(diǎn)酸的銨鹽的分解產(chǎn)物為NH3和相應(yīng)的酸  (NH4)3PO43NH3+H3PO4d. 氧化性酸的銨鹽的分解產(chǎn)物隨溫度而異 2NH4NO32N2+O2+4H2O與堿反應(yīng)  NH4Cl+NaOHNaCl+NH3+H2O4NH4+的檢測(cè): 在未知溶液中加入強(qiáng)堿并加熱,用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn),若試紙變藍(lán),則證明原溶液中含NH4+思考:銨鹽都能受熱分解,能不能用此種方法檢驗(yàn)NH4+的存在?銨鹽與濃堿溶液,銨鹽與稀堿溶液反應(yīng)并加熱,銨鹽與稀堿溶液反應(yīng)不加熱的離子方程式有何不同?解答:不能。生成氨氣、生成氨氣、生成一水合氨。5. 硝酸的重要性質(zhì)1)物理性質(zhì):純HNO3是無色,易揮發(fā)(沸點(diǎn)83),有刺激性氣味的液體。易溶于水密度比水大,常用的濃HNO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%,98%的硝酸稱發(fā)煙硝酸2)化學(xué)性質(zhì)酸的通性特性 a. 不穩(wěn)定性: 4HNO34NO2+O2+2H2O并且越多越易分解b. 強(qiáng)氧化性:濃硝酸可以與不活潑金屬如銅、銀等以及碳、磷等非金屬反應(yīng)。說明:濃、稀HNO3均有強(qiáng)氧化性  氧化性:濃HNO3>HNO3金屬與硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2,而是與濃硝酸反應(yīng)生成NO2,與稀HNO3生成NO4HNO3(濃)+CuCu(NO3)2+2NO2+2H2O8HNO3(?。?/span>+3Cu3Cu(NO3)2+2NO+4H2O小知識(shí):常溫下濃HNO3可使鐵、鋁表面形成致密的氧化物膜而鈍化,(濃H2SO4也有此性質(zhì))因此可用鐵、鋁容器盛放濃H2SO4、HNO3。氧化性酸和酸的氧化性:酸的氧化性是指H+的氧化性;氧化性酸是酸根離子中心原子獲得電子的性質(zhì)。思考:分別將盛有濃HCl,濃H2SO4,濃HNO3的燒杯置于空氣中,其中質(zhì)量增加的是    ,質(zhì)量減少的是                 ,原因分別是                          。HNO3為什么常是黃色? 濃HNO3如何保存?解答:H2SO4;濃HCl、濃HNO3;濃H2SO4有吸水性,吸收空氣中的水蒸氣;濃HCl、濃HNO3都有揮發(fā)性。濃硝酸易分解產(chǎn)生NO2,NO2溶于水顯黃色;濃硝酸通常保存在棕色瓶中,置于冷暗處。 【典型例題】1.  下列過程屬于人工固氮的是(         A. 分離液態(tài)空氣制氮?dú)?/span>   B. 閃電時(shí)N2 轉(zhuǎn)化為NO     C. 合成氨       D. 豆科作物根瘤菌將N2 轉(zhuǎn)化為NH3     答案: C     解析:該題目考查氮的固定知識(shí),將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合物的方法,統(tǒng)稱為氮的固定,分為自然固氮和人工固氮,B、D 屬于自然固氮,C屬于人工固氮。點(diǎn)評(píng):本題屬于基本概念應(yīng)用題 2. 采用不同的分類方法,可將非金屬氧化物分為不同的類別。例如,從某種意義講P2O5、SO2、SO3、CO2Cl2O7等歸為一類,則下列氧化物中與它們同屬一類的是(    A. CO   B. NO   C. N2O5   D. NO2    答案:  C     解析:本題考查了基本概念。題目中所給氧化物都是酸酐,而所給選項(xiàng)中CO、NO、NO2 都是不成鹽氧化物,只有N2O5 是硝酸的酸酐。點(diǎn)評(píng):解答本題關(guān)鍵是從題干中準(zhǔn)確分析、判斷、歸納出幾種物質(zhì)的共同規(guī)律,分析選項(xiàng)時(shí),明確非金屬氧化物可能是酸性氧化物,也可能不是。結(jié)合平時(shí)積累的知識(shí)解決問題。 3. 有關(guān)氨的性質(zhì)的敘述中正確的是(       A. 氨不能在空氣中燃燒 B. 氨水呈堿性    C. 氨氣和酸相遇能產(chǎn)生白色煙霧D. 在反應(yīng) NH3 + H+  NH4+  中,氨失去電子被氧化    答案:AB     解析:氨只能在純氧中燃燒,不能在空氣中燃燒,A 正確;因?yàn)?/span>NH3·H2ONH4++OH-,故氨水呈堿性,并視為一元弱堿,B 正確;氨氣只有與揮發(fā)性酸相遇才能生成白煙,C錯(cuò); 反應(yīng)NH3 + H+   NH4+為非氧化還原反應(yīng),D錯(cuò)。綜上分析,本題答案為A、B。點(diǎn)評(píng):氨是一種重要的物質(zhì),學(xué)習(xí)中應(yīng)全面掌握氨的重要性質(zhì)。 4. 為了測(cè)定某銅銀合金的成分,將30.0 g 合金溶于80 mL 13.5 mol·L-1的濃HNO3中,待合金完全溶解后,收集到氣體6.72 L (標(biāo)準(zhǔn)狀況),并測(cè)得溶液中c(H+)1mol·L-1。假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍為80 mL,試計(jì)算:    1)被還原的HNO3 的物質(zhì)的量;    2)合金中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。    答案:(10.3 mol     236%    解析:(1HNO3 被還原生成NO NO2 氣體 , 因此產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量即是被還原的HNO3 的物質(zhì)的量。      n 6.72 L/ 22.4L·mol-10.3mol    2)反應(yīng)后溶液中c(H+)1mol·L-1, 說明硝酸過量。       參加反應(yīng)的HNO3 (13.5mol·L-1 -1mol·L-1)×0.08L1mol,設(shè)合金中Cu的物質(zhì)的量為x, Ag的物質(zhì)的量為y則得:解得: x0.3mol    y0.1mol則合金中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:(0.1mol×108g/mol/30.0g  36%點(diǎn)評(píng):本題是硝酸的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、混合物的計(jì)算等多方面綜合題,解決此類問題,既要準(zhǔn)確掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),還要準(zhǔn)確分析化學(xué)過程,靈活選擇解題方法。屬要求較高的題目。 【模擬試題】一、選擇題 (每題有12個(gè)正確答案)1. 銅粉放入稀硫酸中,加熱后無現(xiàn)象,當(dāng)加入一點(diǎn)鈉鹽后,銅粉質(zhì)量減少,新加入的鹽可能是下列中的(               A. 氯化物    B. 硫酸鹽    C. 硝酸鹽     D. 磷酸鹽2. 通常狀況下能共存,且能用濃硫酸干燥的一組氣體是(        A. H2、O2、N2     B. O2、NONO2     C. H2、N2、NH3  D. NH3、HCl、NO2 3. 下列關(guān)于硝酸的敘述正確的是(    ?。?/span>A. 稀硝酸是弱酸,濃硝酸是強(qiáng)酸    B. 銅與濃硝酸和稀硝酸都能反應(yīng)生成二氧化氮    C. 濃硝酸和稀硝酸都是強(qiáng)氧化劑    D. 稀硝酸與活潑金屬反應(yīng)放出氫氣,而濃硝酸則使金屬鈍化4. NH4HCO3 在試管中加熱,使放出的氣體依次通過盛有足量過氧化鈉的干燥管,足量濃H2SO4 的洗氣瓶,最后得到的氣體是(         A. NH3     B. O2      C. H2O     D. CO25. 在一定條件下,將等體積的NO O2 的混和氣體置于試管中,并將試管倒立于水槽的水中,充分反應(yīng)后剩余氣體的體積約為原總體積的(         A. 1/4     B. 3/4      C. 1/8     D. 3/86. 下列反應(yīng)中硝酸既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性的是(         A. H2SO3 與稀HNO3 反應(yīng)          B. 鐵和熱的濃HNO3     C. Ag 和稀硝酸共熱    D. Fe(OH)3 和稀HNO3 7. FeCu的混合物中,加入一定量的稀HNO3 并微熱。充分反應(yīng)后剩余金屬ag。再向其中加入一定量的稀鹽酸并加熱,充分振蕩后還剩金屬bg ,則(  A. a 可能等于b             B. a 一定等于b   C. a 可能小于b             D. a 一定大于b  8. 在一定條件下,將m體積NOn體積O2 同時(shí)通入倒立于水中且盛滿水的容器內(nèi),充分反應(yīng)后,容器內(nèi)殘留m/2 體積的氣體,該氣體與空氣接觸后變?yōu)榧t棕色,則mn的比值為(         A. 3:2           B. 2:3            C. 8:3         D. 3:89. 用銅鋅合金制成的假金元寶欺騙行人的事件屢有發(fā)生。下列不易區(qū)分真?zhèn)蔚姆椒ㄊ牵?/span>          A. 測(cè)定密度    B. 放入硝酸中      C. 放入鹽酸中      D. 觀察外觀10. 某金屬單質(zhì)跟一定濃度的硝酸反應(yīng),假定只有單一的還原產(chǎn)物。當(dāng)參加反應(yīng)的金屬與被還原的HNO3 的物質(zhì)的量之比為21 時(shí),還原產(chǎn)物是(  ?。?/span>    A. NO2          B. NO        C. N2O       D. N2   二、填空題 11. 有一瓶無色混和氣體,是由HCl、O2、NH3、NOCO2、N2中的某些氣體組成。把混和氣體通過濃硫酸后,氣體體積明顯減??; 剩余氣體通過堿石灰后,氣體體積又明顯減??; 最后,剩余氣體接觸空氣時(shí),立即變?yōu)榧t棕色。由此可見,原混和氣體中,一定含有________________,一定不含__________________(提示: NH3 可與H2SO4 反應(yīng)而被吸收,而干燥時(shí)與CO2 不反應(yīng))。12. 在硝酸生成過程中所排放出來的廢氣中含有NO NO2 , 它們污染環(huán)境?,F(xiàn)在氨通過催化還原法將它們轉(zhuǎn)化為無毒氣體___________直接排入空氣中。寫出有關(guān)的反應(yīng)方程式:______________。假設(shè)NONO2 物質(zhì)的量之比恰好為1:1,則兩者的混合物相當(dāng)于一種酸酐。寫出由燒堿溶液吸收這種酸酐的化學(xué)方程式_____________。13. 根據(jù)你學(xué)習(xí)的有關(guān)氨的知識(shí),完成下面的問題。1)合成氨對(duì)化學(xué)工業(yè)具有重要意義。寫出氨的兩種重要用途_________;__________2)實(shí)驗(yàn)室制備氨氣,下列方法中最適宜選用的是______________。    固態(tài)氯化氨加熱分解    固體氫氧化鈉中滴加濃氨水    氯化氨溶液與氫氧化鈉溶液共熱    固態(tài)氯化氨與氫氧化鈣混和加熱 三、計(jì)算題14. 32.64 g 銅與140 mL 一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解,產(chǎn)生的NONO2 混和氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,請(qǐng)回答:    1NO 的體積為_________L ,NO2 的體積為____________L;    2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入VmL amol/LNaOH 溶液,恰好使溶液中的Cu2+ 全部轉(zhuǎn)化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為_________mol/l;    3)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH 溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3, 至少需要30%的雙氧水____________g請(qǐng)做完之后再看答案! 
【試題答案】一、選擇題1. C   2. A   3. C   4. B   5. C   6. BC   7. D   8. C   9. D   10. C 二、填空題 11. NH3   CO2   NO ;    O2   HCl12. N2 ;   6NO2  +8NH3 7N2  +12H2O            6NO  + 4NH3 5N2  +6H2O ;            NO  +NO2  +  2NaOH 2NaNO2 +H2O   13. 1)制化肥    制硝酸(液氨作制冷劑)     2②④三、計(jì)算題:14. 15.8   5.4    2(a V·10-3 +0.5)/0.14    357.8 【勵(lì)志故事】人生最好的教育一個(gè)還在上中學(xué)的女孩,因?yàn)槟赣H得了重病,為了減輕家庭負(fù)擔(dān),就希望利用暑假時(shí)間打工掙點(diǎn)錢。她來到一家公司應(yīng)聘,那家公司看了她的簡(jiǎn)歷沒怎么考慮就拒絕了她。女孩收回自己的材料,用手掌撐了一下椅子站起來,覺得手被扎了一下。低頭一看原來椅子上有一顆釘子露出了頭。她見桌子上有一條鎮(zhèn)紙石,于是拿起來用它將釘子敲平,然后轉(zhuǎn)身離去??墒菐追昼姾?,公司經(jīng)理卻派人將她追了回來。她被聘用了。一個(gè)在愛中長(zhǎng)大的人,他最好的回報(bào)也是愛。當(dāng)愛促使一個(gè)人去做他很難做到的事情時(shí),這足以證明愛的力量!而在一件很細(xì)小的、與自己無關(guān)的事情上也能體現(xiàn)出對(duì)別人體貼和關(guān)心的人,他所受到的愛的教育無疑是成功的。   

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高中化學(xué)魯科版必修1電子課本

第2節(jié) 氮的循環(huán)

版本: 魯科版

年級(jí): 必修1

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