1、第2節(jié) 氮的循環(huán),三年9考 高考指數(shù): 1.了解氮元素及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解氮單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響。,一、氮在自然界中的轉(zhuǎn)化與存在 1.氮元素的存在與氮的固定,2.氮?dú)?(1)物理性質(zhì)。 無色無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì)。,與氧氣反應(yīng)：_ 導(dǎo)致汽車尾氣中產(chǎn)生氮的氧化物和雷電固氮。 與氫氣反應(yīng)： _(工業(yè)合成氨反應(yīng)原理),N2+O2 = 2NO,放電或高溫,N2+3H2 2NH3,高溫、高壓 催化劑,二、氮的氧化物 NO和NO2的性質(zhì)比較,紅棕,3NO2+H2O=,2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2,三、 氨、銨鹽 1.氨 (1)物理性

2、質(zhì)。 無色有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化。極易溶于水(1700)。 (2)化學(xué)性質(zhì)。,還原性(如催化氧化) _ 與酸(如鹽酸)反應(yīng) 反應(yīng):_ 現(xiàn)象：_。 應(yīng)用：用于NH3與揮發(fā)性酸的互相檢驗(yàn)。 與水反應(yīng)：_， _ 氨的水溶液叫氨水，呈弱堿性。,4NH3+5O2 4NO+6H2O,NH3+HCl=NH4Cl,產(chǎn)生白煙,NH3+H2O NH3H2O,(3)實(shí)驗(yàn)室制法。 _ (4)用途。 化工原料，用于制硝酸、銨鹽、純堿、尿素，用作制冷劑。 2.銨鹽 (1)物理性質(zhì)：都是無色或白色晶體，易溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì)“兩大共性”。 不穩(wěn)定性 a.NH4Cl受熱分解： _,Ca(OH)2+2NH

3、4Cl CaCl2+2NH3+2H2O,NH4Cl NH3+HCl,b.NH4HCO3受熱分解： _ 與堿反應(yīng) 銨鹽與堿溶液反應(yīng)的離子方程式： a.在稀溶液中不加熱：_ b.加熱時(shí)或濃溶液：_ (3) 的檢驗(yàn)。,NH4HCO3 NH3+CO2+H2O,變藍(lán),四、硝酸 1.物理性質(zhì) 硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。 2.化學(xué)性質(zhì)“一通性兩特性”,(1)不穩(wěn)定性。 反應(yīng)：4HNO3 = 2H2O+4NO2+O2。 市售濃硝酸呈黃色的原因是：_ _。 硝酸保存在_試劑瓶中，置于冷暗處，試劑瓶不能用橡膠塞。 (2)強(qiáng)氧化性。 硝酸無論濃、稀都有強(qiáng)氧化性，而且濃度越大氧化性越強(qiáng)。 與金屬反應(yīng)： a

4、.與除Au、Pt外大部分金屬反應(yīng)(如Cu),受熱 或見光,硝酸分解生成的NO2溶解在硝,酸里,棕色,稀硝酸與銅反應(yīng)： _ 濃硝酸與銅反應(yīng)： _ b.常溫下濃硝酸使Fe、Al_。 與非金屬反應(yīng)： _ 與還原性化合物反應(yīng)： 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等還原性物質(zhì)。,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,C+4HNO3(濃) CO2+4NO2+2H2O,鈍化,如稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式為： _。 3.用途 化工原料，用于制硝酸鹽、染料、炸藥等。,1.氮?dú)馀c氧氣在放電的條件

5、下可直接生成NO2。 ( ) 【分析】直接生成的是NO，NO被氧氣繼續(xù)氧化可生成NO2。 2.常溫下，濃硝酸不能溶解鐵和鋁是因?yàn)闈庀跛崤c鐵和鋁不反應(yīng)。( ) 【分析】常溫下，濃硝酸可使鐵和鋁表面形成致密的氧化膜而鈍化，鈍化也是化學(xué)變化。,3.向未知溶液中加入燒堿溶液，將濕潤的紅色石蕊試紙放在 試管口未見變藍(lán)色，不能證明溶液中不含 。( ) 【分析】因?yàn)镹H3在水中的溶解度很大，不加熱時(shí)氨氣不一定 會(huì)逸出，濕潤的紅色石蕊試紙不一定會(huì)變藍(lán)。 4.向Fe(NO3)2溶液中滴加稀鹽酸，不會(huì)有明顯的變化。( ) 【分析】 在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，能將Fe2+氧化為 Fe3+，溶液會(huì)由淺綠色變?yōu)樽攸S色。

6、,5.實(shí)驗(yàn)室可用先加熱氯化銨固體，再通過盛有堿石灰的干燥管除去氯化氫的方法制備氨氣。( ) 【分析】氯化銨受熱分解后產(chǎn)生的氨氣和氯化氫在遇冷后會(huì)重新化合生成氯化銨，最終得不到氨氣。,氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法與性質(zhì)探究 1.氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法 (1)加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物。,(2)濃氨水中加固態(tài)堿性物質(zhì)。,2.氨氣的性質(zhì)探究 (1)氨氣的催化氧化實(shí)驗(yàn)探究。,(2)氨氣的溶解性實(shí)驗(yàn)。 噴泉實(shí)驗(yàn)的基本原理“減小內(nèi)部壓強(qiáng)法” 氣體在液體中溶解度很大，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差(負(fù)壓)，則打開止水夾后，大氣壓將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。,常見形成噴泉的氣體與液體的兩類組合 a.NH3、HCl

7、、SO2、NO2 與水組合能形成噴泉。 b.酸性氣體與NaOH溶液組合能形成噴泉。,【高考警示鐘】 (1)實(shí)驗(yàn)室用其他方法制取少量氨氣時(shí)的注意事項(xiàng) 加熱濃氨水法，也可以快速制取少量氨氣，但純度較低。碳酸銨或碳酸氫銨受熱分解法，但需要用堿石灰除去同時(shí)產(chǎn)生的CO2和H2O。 (2)干燥氨氣不能用濃硫酸和無水氯化鈣。 (3)吸收氨氣時(shí)要注意防止倒吸。,【典例1】某同學(xué)用下列裝置(固定及夾持裝置、加熱儀器和橡膠管略)進(jìn)行有關(guān)氨氣制取的實(shí)驗(yàn)探究。,回答下列問題： (1)若用裝置制取NH3，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ _； 若要測定生成的NH3的體積，則必須選擇的裝置是_(填裝置序號)，裝置中所盛試劑應(yīng)具有的

8、性質(zhì)是_ _。 (2)若用裝置制取并收集干燥的NH3，燒瓶內(nèi)裝的試劑是_，分液漏斗中裝的試劑是_，收集裝置應(yīng)選擇_(填裝置序號)。,【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn)： (1)根據(jù)試劑的狀態(tài)選取實(shí)驗(yàn)裝置。 (2)收集NH3要考慮其密度及水溶性。,【解析】(1)裝置適用于“固+固”加熱制取氣體，制取NH3時(shí)試劑是NH4Cl和Ca(OH)2。若測定NH3的體積，必須用排液體法，而NH3極易溶于水，故不能用排水法，所用的液體必須不與NH3反應(yīng)，也不溶解NH3且該試劑不易揮發(fā)才行。 (2)裝置是“固+液”反應(yīng)，不需加熱的裝置，制取NH3時(shí)，可用濃氨水和堿石灰作用。,答案：(1)2NH4Cl+Ca(OH)

9、2 2NH3+CaCl2+2H2O 、 氨氣難溶于該試劑，且該試劑不易揮發(fā)，不與氨氣反應(yīng) (2)CaO(或NaOH或堿石灰) 濃氨水(或濃NH4Cl溶液) ,【互動(dòng)探究】收集并測定氨氣的體積，除題中的裝置外，你還能想出其他方法嗎？ 提示：(1)可采用癟的空塑料袋收集，然后將收集的氣體連袋浸入水中，測定其體積。 (2)用排液態(tài)苯的方法測定氨氣的體積，因?yàn)镹H3不溶于苯。 (3)用圖所示的裝置，在水面上加適量煤油，從短管進(jìn)NH3，排出的水用量筒測其體積。,【變式備選】圖是實(shí)驗(yàn)室中常用于制備和干燥氣體的裝置:,(1) 甲同學(xué)用圖裝置、銅和濃硝酸制備并收集干燥的NO2氣體： B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；

10、 收集NO2氣體的方法為_； (2)乙同學(xué)用圖裝置制取NH3和O2的混合氣體，用圖裝置驗(yàn)證氨的某些性質(zhì)： 往A中加入濃氨水，B中加入Na2O2固體，C中加入堿石灰，D內(nèi)放置催化劑(鉑石棉)，按氣流方向a bc h連接各儀器：,實(shí)驗(yàn)中觀察到D內(nèi)有紅棕色氣體出現(xiàn)，證明氨氣具有_(填“氧化性”或“還原性”)。 D中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_、 _。 為防止NO2 污染環(huán)境，E裝置中裝的試劑可以是_ _。,【解析】(1)NO2氣體能與水反應(yīng)，密度比空氣大，故只能用向上排空氣法收集NO2。(2) 濃氨水與Na2O2固體相遇時(shí)，首先發(fā)生反應(yīng)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，由于反應(yīng)放熱和生成了NaOH，

11、促進(jìn)了氨氣的逸出，可制得氨氣和氧氣；氨氣在鉑的催化作用下被氧化為NO，繼而被氧化為NO2，表現(xiàn)了氨氣的還原性；可用NaOH溶液吸收多余的NO2氣體。,答案：(1) Cu + 4HNO3(濃)= Cu(NO3)2+ 2NO2+ 2H2O 向上排空氣法 (2)還原性 4NH3+5O2 4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 NaOH溶液(答案合理即可),硝酸與金屬的反應(yīng) 1.一般規(guī)律 金屬+HNO3 硝酸鹽+還原產(chǎn)物+H2O (1)HNO3還原產(chǎn)物不是H2，濃硝酸還原產(chǎn)物為NO2，稀硝酸還原產(chǎn)物為NO，實(shí)際反應(yīng)中濃硝酸與過量金屬反應(yīng)時(shí)開始產(chǎn)生NO2，后來產(chǎn)生NO。 (2)HNO3與Fe反應(yīng)時(shí)，H

12、NO3過量，氧化產(chǎn)物為Fe3+，F(xiàn)e過量，氧化產(chǎn)物為Fe2+。,2. 兩種守恒 (1)原子守恒：n(HNO3)=n(N)被還原+n(N)未被還原。 (2)電子得失守恒：金屬失去電子的總數(shù)等于硝酸得到電子的總數(shù)。,【高考警示鐘】 (1)注意分析隱含的硝酸 向稀硫酸中加入NaNO3等硝酸鹽，向Fe(NO3)2等硝酸鹽溶液中加入鹽酸等的混合溶液中均存在隱含的硝酸。 (2)在分析離子共存問題時(shí)，要注意隱含的硝酸： 若為酸性溶液，只要有 存在， 等離子就不能在該溶液中大量共存。 在與鋁反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的溶液中，不可能大量存在H+和 因?yàn)橄跛崤c鋁反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣。,(3)在制備氣體和檢驗(yàn)離子時(shí)，慎選硝酸 實(shí)驗(yàn)室

13、制取H2S、SO2、HI等氣體時(shí)，不能選硝酸。 檢驗(yàn) 時(shí)，排除 的干擾不能選稀硝酸。,【拓展延伸】氮的氧化物溶于水的計(jì)算規(guī)律 (1)化學(xué)方程式法。 利用基本反應(yīng)2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 加和得到總反應(yīng)： 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 然后把握終態(tài)，利用總反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。,(2)原子個(gè)數(shù)比法。 4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當(dāng)于2N2O5的組成，即兩種情況中的反應(yīng)式都與 N2O5+H2O=2HNO3等效。因此可以利用混合氣體中的N、O原子個(gè)數(shù)比進(jìn)行分析判斷。 25，剩余NO。,(3)電子守恒法。 當(dāng)NO2或

14、NO轉(zhuǎn)化為HNO3時(shí)要失去電子，若上述兩種氣體與O2混合，O2得電子，且得失電子數(shù)必然相等。,【典例2】(2012亳州模擬)將16 g銅與100 mL一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解,產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為5.6 L。請回答： (1)求混合氣體中NO2和NO的體積分別為_、_。 (2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入120 mL 5 molL-1 的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則原有硝酸的物質(zhì)的量濃度為_。,【解題指南】解答本題時(shí)注意以下三點(diǎn)： (1)明確物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。 (2)銅與硝酸的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，應(yīng)滿足得失電子守恒。 (3)物質(zhì)反應(yīng)

15、過程中應(yīng)滿足元素守恒。,【解析】(1)設(shè)反應(yīng)中產(chǎn)生NO和NO2的體積分別為x、y 則x+y=5.6 L 據(jù)得失電子守恒可得 (x/22.4 Lmol-1)3+(y/22.4 Lmol-1) 1=(16 g/ 64 gmol-1)2 則由式和式可解得：x=2.8 L，y=2.8 L 所以混合氣體中NO2和NO的體積各為2.8 L。 (2)根據(jù)題意可得知反應(yīng)后的溶液中只有一種溶質(zhì)NaNO3,設(shè)原硝酸的物質(zhì)的量濃度為c 則由反應(yīng)前后氮元素守恒可得：,硝酸中氮元素的物質(zhì)的量=NaNO3中氮元素的物質(zhì)的量+NO2和 NO中氮元素的物質(zhì)的量 則 0.1 Lc= 10-3 L/ mL120 mL5 molL

16、-1 + 5.6 L /22.4 Lmol-1 可解得c= 8.5 molL-1 即原硝酸的物質(zhì)的量濃度為 8.5 molL-1。 答案：(1)2.8 L 2.8 L (2)8.5 molL-1,【技巧點(diǎn)撥】守恒法的靈活應(yīng)用 在進(jìn)行有關(guān)硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算時(shí)，由于反應(yīng)方程式較復(fù)雜，且可能存在隨著硝酸濃度的改變，還原產(chǎn)物發(fā)生變化的情況，故采用守恒法或關(guān)系式法計(jì)算。常用的守恒關(guān)系有：原子守恒，得失電子守恒，電荷守恒等。,【變式訓(xùn)練】將Mg、Cu組成的2.64 g混合物投入適量稀硝酸中恰好完全反應(yīng)，固體完全溶解時(shí)收集到的還原產(chǎn)物NO氣體0.896 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入2 molL-1

17、的NaOH溶液60 mL時(shí)金屬離子恰好沉淀完全。則形成沉淀質(zhì)量為 ( ) A.4.32 g B.4.68 g C.5.36 g D.6.38 g,【解析】選B。由于金屬與HNO3恰好完全反應(yīng)，則HNO3無剩余，Mg及Cu在溶液中以Mg2+、Cu2+形式存在，則Mg2+2OH-=Mg(OH)2，Cu2+2OH-=Cu(OH)2，則根據(jù)題意可列方程如下： 解得 則最終所得沉淀的質(zhì)量為：0.03 mol58 g/mol+0.03 mol 98 g/mol=4.68 g。,【答題要領(lǐng)4】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的準(zhǔn)確、全面描述,【典例】2011福建高考T25()化學(xué)興趣小組對某品牌牙膏中的摩擦劑成分及其含量進(jìn)行以下探

18、究： 查得資料：該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其他成分遇到鹽酸時(shí)無氣體產(chǎn)生。 .摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗(yàn) 取適量牙膏樣品，加水充分?jǐn)嚢琛⑦^濾。,(1)往濾渣中加入過量的NaOH溶液，過濾。氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式是_。 (2)往(1)所得濾液中先通入過量二氧化碳，再加入過量稀鹽酸。觀察的現(xiàn)象是_。,【抽樣分析】,【規(guī)范答案】(1)Al(OH)3+OH-= (2)通入CO2氣體有白色沉淀生成；再加入鹽酸時(shí)有氣體產(chǎn)生、白色沉淀溶解,*答題要領(lǐng)* 答題要素： (1)現(xiàn)象描述要全面：看到的、聽到的、摸到的、聞到的。 (2)現(xiàn)象描述要準(zhǔn)確：如A試管中、B處有 (3)按“現(xiàn)象+

19、結(jié)論”格式描述，忌現(xiàn)象結(jié)論不分、由結(jié)論推現(xiàn)象、指出具體生成物的名稱。,得分點(diǎn)及關(guān)鍵詞： 針對不同狀態(tài)可按以下模板回答： (1)溶液中 顏色由變成，液面上升或下降(形成液面差)，溶液變渾濁，生成(產(chǎn)生)沉淀，溶液發(fā)生倒吸，產(chǎn)生大量氣泡(或有氣體從溶液中逸出)，有液體溢出等。 (2)固體 表面產(chǎn)生大量氣泡，逐漸溶解，體積逐漸變小(變細(xì))，顏色由變成等 。 (3)氣體 生成色(味)氣體，氣體由色變成色，先變后(加深、變淺、退色)等。,如圖所示：,(1)拔開試管a的橡皮塞，加入10 mL 6 molL-1稀硝酸和1 g薄銅片，立即將帶有導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管口。預(yù)期在試管a中可觀察到哪些現(xiàn)象？請依次逐一

20、寫出_ _。 (2)在反應(yīng)開始時(shí)，可觀察到導(dǎo)管b中的現(xiàn)象為_ _。 (3)試管c收集滿氣體后，用拇指堵住管口，從水槽中取出。將管口向上，松開拇指，片刻后，再次堵住管口，將試管再倒置于水槽中，松開拇指。此時(shí)可觀察到什么現(xiàn)象？,答案：(1)銅片與稀硝酸反應(yīng)，表面有無色氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)速率開始緩慢，后逐漸加快；試管a上部空間由無色變?yōu)榧t棕色，后又變?yōu)闊o色；試管a中的溶液由無色變成淺藍(lán)色；反應(yīng)結(jié)束時(shí)，銅片全部溶解 (2)水面沿導(dǎo)管b慢慢上升到一定高度，然后又回落，最后有氣泡從導(dǎo)管口逸出 (3)水進(jìn)入試管，上升到一定高度。試管中氣體顏色由紅棕色變?yōu)闊o色。,1.(2012巢湖模擬)下列變化中不屬于氮的固定的

21、是( ) A豆科植物的根瘤菌把氮?dú)庾優(yōu)镹H3 B閃電時(shí)，空氣中的O2和N2化合成NO C工業(yè)上將NH3與CO2在高溫高壓下制成CO(NH2)2 D工業(yè)上用N2和H2合成NH3 【解析】選C。氮的固定是將游離態(tài)的氮元素轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮元素，C項(xiàng)中氮元素是由化合態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，故選C。,2.如圖利用培養(yǎng)皿探究氨氣的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所做的解釋正確的是( ),【解析】選A。濃鹽酸揮發(fā)出的HCl與NH3反應(yīng)生成NH4Cl固體，產(chǎn)生白煙，A項(xiàng)正確。NH3與濃硫酸反應(yīng)，但因濃硫酸難揮發(fā)故無明顯現(xiàn)象，B項(xiàng)錯(cuò)。AlCl3、MgCl2、FeCl3

22、等溶液中通入NH3都變渾濁，C項(xiàng)錯(cuò)。干燥的紅色石蕊試紙不變色，而濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)，可說明NH3溶于水生成的NH3H2O為堿，但不能說NH3是堿，D項(xiàng)錯(cuò)。,3.(2012青島模擬)向稀硝酸中加入過量的銅片，充分反應(yīng)后有銅片剩余，然后再加入下列物質(zhì)，銅片不溶解的是( ) A.稀硫酸 B.稀硝酸 C.KNO3溶液 D.FeCl3溶液 【解析】選C。充分反應(yīng)后生成Cu(NO3)2，再加入稀硫酸或稀硝酸均能使溶液中再次含有HNO3，銅片溶解；FeCl3能與Cu反應(yīng)；只有C項(xiàng)符合題意。,4.常溫下，將等質(zhì)量的銅片、銀片、鐵片、鋁片分別置于四個(gè)小燒杯中，然后分別加足量的濃硝酸，放出NO2氣體最多的是( ) A.銅片 B.銀片 C.鐵片 D.鋁片 【解析】選A。鐵、鋁遇濃硝酸鈍化，銅、銀與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，Ag+2HNO3(濃)=AgNO3+NO2+H2O，根據(jù)上述關(guān)系可知等質(zhì)量的Cu、Ag、Fe、Al與足量濃硝酸反應(yīng)，放出NO2最多的是Cu。,5.38.4 mg Cu跟適量濃硝酸反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到氣體22.4 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，反應(yīng)消耗硝酸的物質(zhì)的量是( ) A. 1.010-3mol B. 1.610-3mol C. 2.