化学鲁科必修1第3章第2节氮的循环学案(二)含解析

知识巧学升华一、氮在自然界中的循环1 .氮元素的存在：游离态和化合态2 .氮的循环大气明出、NO.)(Nd 和N”化石燃料燃烧动物腐败(N人类(含氨基酸和蛋白质)人工固氮¥-3 + 4o HN N哈酸质 物基白 动氨蛋+ 4H 动物腐败(N食城)欺广6损蛋 根，痛菌固M(N甲3 植物燃烧网 植物腐败㈤(N植物(含 氨基酸和蛋白质)5雨固氮ZCM土壤、水(NH：、NOs)、氮循环中的重要物质及其变化1 .氮气与氮的固定(1)N2的分子结构：N2是双原子分子，2个N原子之间共用3个电子对，使每个N原子都达到了稳定结构2个N原子之间结合十分牢固，要破坏它，需要很多的能量N2能跟2或H2反应2)N2的化学性质通常情况下，N2化学性质不活泼在一定条件下,①N2和2的反应:n2+o2放电或高温f工心—■：2N0<无色气体)ZhDN2和H2的反应N±+3H 八高温、高压催化剂u”表示反应同时向正反应方向和逆反应方向进行这样的反应被称为可逆反应③N2与Mg的反应3Mg+N2g>Mg3N2(3)植物对氮的吸收和氮的固定①通常植物只吸收NH4■和NOf②氮的固定：使空气中游离态的氮转化为可利用的含氮化合物的过程叫做氮的固定。

简称固氮游离态氮化合态氮，是氮的固定如：N2NH3,N2NO等根瘤菌固氮闪电固氮'合成氨仿生固氮2 .氮的氧化物(1) NO的两面性①NO是大气污染物：是造成光学烟雾的主要气体之一；NO还能与血红蛋白结合，使血红蛋白失去运②NO是人体内的信使分子：NO在人体血管系统内具有彳^送信号的功能，NO能让体内某部位的信号传送到另一部位，人体离不开少量的NO2) NO的合成反应N2+O2放电或高温2NO大多数化合反应是放热反应，但该反应却是吸热反应3) NO的氧化反应常温下，NO很容易被空气中的O2氧化为NO22NO+O2——2NO(无色)(红棕色)(4) NO2的性质①物理性质：NO2是红棕色易溶于水的有毒气体，有刺激性气味②NO2溶于水的反应化合价升高，被氧化3NO什HO—2HN0什NO化合价降低，被还原该反应也是歧化反应，NO2既是氧化剂，又是还原剂③NO2的自身聚合反应2N2-N2O4(红棕色)(无色)(5) NOX+O2+H2O的反应① 2NO+O22NO2② 3NO2+H2O——2HNC3+NO①+②>2,消去NO得：4NO2+O2+2H2O——4HNO①XD+(2)X2,消去NO2得4NO+3O2+2H2O——4HNO(6) N2O4的氧化作用我国研制的火箭中，使用偏二甲队(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，反应为化合价升高，被氧化1 f1-I-3+4占燃+4Gf+4H,OfI化合价降低，被还原3 .氨与钱态氮肥(1)氨的物理性质NH3是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，且极易溶于水。

2)氨的化学性质①NH3与水反应NHa+HO^==/1旦・HQ=^NHf+OH-要点提示注意此处空半格NH3是中学阶段所学的唯一碱性气体氨水中有NH3、出0、NH3H20、NH4二OH一等粒子，还有水电离出的H+o②NH3与酸反应NH3+HC1——NHCl浓盐酸易挥发，浓氨水也易挥发，二者相遇有白烟生成③NH3的催化氧化*,高温4NHa+5O2——4NO+6H2O催化剂反应常使用钳(Pt)作催化剂这是工业上合成HNO3的一个重要反应知识拓展注意此处空半格N-3H3中，N元素处在最低价，具有还原性NH3可在纯净的2和C12中燃烧：4NH3+302占燃2N2+6H2O2NH3+3C12——N2+6HC1八、、八\\、8NH3+3C12——N2+6NH4C1⑶氮肥①氮肥的类别俊态氮肥：主要成分是NH：硝态氮肥：主要成分是NO1有机氮肥：尿素〔CO(NH2)2〕②钱态氮肥的储存：密封包装、置于阴凉通风处③钱态氮肥的使用：埋在土下，不能与碱性物质(如石灰、草木灰)混合施用4)钱盐的性质实验实验现象结论及化学方程式取少量NH4CI固体放在试管中加热①白色固体逐渐减少，最后完全消失②在试管中上部出现白色固体①NH4Cl不稳定，受热分解NH4cl^NH3T+HClT②NH3和HCl遇冷又结合为NH4Cl,NH3+HCINH4Cl取少量NH4HCO3固体放在试管中加热，将生成的气体通入新①白色固体逐渐减少，最后完全消失，放出无色有刺激性气味的气体①NH4HCO3不稳定，受热分解NH4HCO39NH3T+HO+CO2T制的石灰水中②澄清石灰水及浑浊②Ca(OH)2+CO2CaCO/+HO向NH4C1固体中滴加10%的NaOH溶液，并将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口放出无色、有刺激性气味的气体，使湿润的红色石蕊试纸艾盅色钱盐遇碱放出NH3NH4Cl+NaOH△NH3T+HO+NaCl(5)尿素和复合肥①尿素〔CO(NH2)2〕尿素是一种白色晶体，易溶于水，是目前含N量最高的化肥，不能被作物直接吸收,但肥效持久。

微生物十八八2CO(NH2)2+2H2O2nh4+co3—尿素的合成反应为2NT+CQ-/CO(NHJ—HQ催化剂②复合肥：复合肥是指含有N、P、K中两种以上营养元素的化肥如(NH4)2HPO4、M14H2PO4等4 .硝酸及其应用硝酸的主要用途：HNO3可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等硝酸的性质：(1)物理性质纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，熔、沸点低，密度比水大2)化学性质①不稳定性：见光受热易分解4HNO3受热或见光4NO2T+OT+2HO光线越强、温度越高，HNO3越易分解HNO3越浓，越易分解要点提示注意此处空半格浓HNO3常呈黄色，是由于溶有NO2的缘故②强氧化性：a.与金属反应能氧化Au、Pt、Ti以外的大多数金属化合价升高•被氧化Cu+4HNOX^)=-Cu(NO.)2^2NO2f+2H.0I_+化合价降低.被还原化含价升高，被氧化1+5~+5+23Cu+8HNO3(^>-3Cu(NO3)2+2NO2f+4HaOI_:化合价降低，被还原要点提示注意此处空半格①硝酸与金属反应不生成H2,而是生成氮的氧化物②浓硝酸与金属反应被还原为NO2,稀硝酸与金属反应被还原为NO。

③氧化性：浓硝酸＞稀硝b.与金属反应加热条件下，浓HNO3还能将C、P、S等非金属氧化到最高价态化合价升高，被氧化I-10+S+4+4C+4HNOK浓）一3C0"+4NO"+2HOIf化合价降低,被还原S+6HNO3（浓）AH2SO4+6NO2T+2HO2P+10HNO3（浓）32H3PO4+10NO2T+2HO③钝化：常温下，Fe、Al在浓HNO3中钝化——表面形成致密氧化物保护膜，阻止了反应的进一步进行钝化是化学变化可用铁制、铝制容器盛装浓HNO3如果加热，则氧化层被破坏，Fe、Al与HNO3反应剧烈要点提示Fe、Al在稀HNO3中不钝化：Fe（不足）+4HNO3（稀）——Fe（NO+NOT+2H2O棕黄色3Fe（过量）+8HNO3（稀）——3Fe（N3）2+2NOT+4吐0浅绿色A1+4HNO3（稀）——Al（N（3）3+NOT+2H2O三、人类活动对自然界氮循环和环境的影响1 .活化氮（1）N2是惰性的，可被植物吸收的NH4和NO3"是活化氮的主要形态2）人类的固氮活动使活化氮数量猛增，有利有弊有利的是提高了农产品的产量；不利的是增大了温室效应，造成水体污染和酸雨①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浅蓝色的烟雾，称为光化学烟雾。

②酸雨：氮氧化物跟空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸，也是酸雨的成分③水体富营养化：水体中N、P含量的增加，会导致藻类的疯长”，迅速覆盖水面，使水生动物死亡水体中氮的主要来源：工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗、水产饵料、肥料等2,氮对环境的影响和控制（1）减少人类活动对自然界中氮循环的影响：一方面应控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量，另一方面应增强生态系统对有害物质的吸收能力因此，应保护森林，植树造林，促进全球氮的良性循环2）减少氮氧化物对环境的影响：减少产生氮氧化物的活动，吸收和转化人类活动中产生的氮氧化物，减少氮氧化物向大气中的排放问题思路探究问题图I为什么能形成喷泉？如何使图n中所示装置也顺利产生喷泉现象?—水"』一水L——」图】图H思路:形成压强差是产生喷泉的关键，压强由负压差(如图I和图n)和正压差(火山爆发和城市广场中的人工喷泉)探究：图I形成喷泉的原理：当挤压滴管的胶头，胶头滴管中的水进入烧瓶，大量的氨(约占挤入水体积的700倍)迅速溶解，使烧瓶内压强迅速减小形成负压，在外界大气压作用下，烧杯内的水迅速进入烧瓶形成喷泉要使图n装置也能形成喷泉，关键是一开始如何使烧瓶内形成负压，即找到形成喷泉的诱因装置I比较，本装置没有滴管，不可能有水挤”入烧瓶内形成负压，就考虑让烧瓶中的氨气溶于烧杯的水中，所以考虑打开止水夹，用热毛巾捂烧瓶片刻，烧瓶中的氨受热压到烧杯中而迅速溶解，烧瓶内形成负压而形成喷泉。

典题热题新题例1.将10mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2mL无色气体，求原混合气中NO2和2各多少毫升解析：剩余2mL气体可能是NO或2,分两种情况讨论：(1)剩余的是NO:可以看作先发生反应：4NO2+O2+2H2O-4HNQ剩余的NO?又与水反应，最终有2mLNO产生由反应3NO2+H2O——2HNQ+NO得剩余的NO2体积为2mLX3=6mL则原有02体积为(10mL-6mL)X——=0.8mLNO2体积为10mL—0.8mL=9.2mL41(2)剩余的是O2则有10mL—2mL=8mL是NO2和2的混合气体，根据反应：4NO2+O2+2H2O——4HNQNO2的体积为8mLX—4—=6.4mLO2体积为10mL—6.4mL=3.614mLo答案：(1)若剩余的是NO,则NO2和2体积分别为9.2mL和0.8mL;(2)若剩余的是2,则NO2和2体积分别为6.4mL和3.6mL深化升华注意此处空半格因为反应后剩余气体，所以，分析剩余气体的成分，一般来说，两种反应物，首先判断过量，然后根据完全吸收的反应关系计算：二氧化氮完全被水吸收：4NO2+O2+2H2O-4HNQ一氧化氮完全被水吸收：4NO+3O2+2H2O-4HNQ容易出现的错误是：剩余2mL气体可能是NO或。

2,只计算一种情况，剩余NO2时忽略和水反应生成NO例2.都能用右图所示装置进行喷泉实验的一组气体是（）A.HCl和CO2B.NH3和CH4C.SO2和COD.NO2和N2解析：只要能使烧瓶内外产生一定的压强差，气体与液体的组合就能形成喷泉A选项中，HCl极易溶于水，CO2能完全溶于NaOH溶液中：2NaOH+CO2——NWO3+H2O,或NaOH+CO2——NaHC④B选项中，NH3极易溶于水，但CH4不易溶于水，也不与NaOH反应C选项中，SO2能完全溶解在NaOH溶液中：2NaOH+SO2——NSO3+H2O,或NaOH+SO2——NaHSQ（1CO能与NaOH反应D选项中，NO?能溶于NaOH溶液：2NO2十2NaOH—NaNC3+NaNO2+H2O,如果N2含量大，也不能形成喷泉答案：A深化升华注意此处空半格只要充入的液体能使瓶内气体溶解与之发生反应，且使瓶内气体处于低压状态，就可以形成喷泉①易溶于水的气体与水的组合；②酸性气体与碱液的组合；③碱性气体与酸液的组合；④有机气体与有机溶剂的组合例3.往浅绿色的Fe（NO3）2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是（）A.颜色变浅B.逐渐变红色C.没有改变D.变棕黄色解析：Fe"和NO3"在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后，NOI在酸性条件下表现出强氧化性（即可认为H+与NO3■结合成了HNO3）,把Fe"氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色。

答案：D深化升华注意此处空半格解题时要注意题目中的隐含条件，很多离子在特定的条件下才会具备某种性质如本题中NO3-有强氧化性是指在酸性条件下。