高一化學(xué)《氮的循環(huán)》

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)1（必修）第三章第二節(jié)氮的循環(huán)聯(lián)想·質(zhì)疑閃電閃電時空氣中會發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？這些反應(yīng)和生成的物質(zhì)對人類的生產(chǎn)生活有什么影響？

生物固氮根瘤菌與大豆、蠶豆等豆科植物共生的根瘤菌中存在固氮酶，能在常溫常壓下把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)榘薄Ｒ?、氮在自然界中的循環(huán)二、氮循環(huán)中重要物質(zhì)及其變化1、氮氣與氮的固定

N2分子中兩個氮原子共用三對電子，結(jié)構(gòu)特別穩(wěn)定常溫下性質(zhì)穩(wěn)定高溫高壓催化劑，放電氮的化合物游離態(tài)化合態(tài)氮的固定放電如：N2+O22NO

N2+3H22NH3

概括·整合

人工固氮生物固氮高能固氮自然固氮氮的固定NO與NO2的比較NONO2物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)無色有刺激性氣味氣體難溶于水，劇毒！紅棕色有刺激性氣味氣體，能溶于水，劇毒！2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO0.005mol×30g/mol+0.045mol×46g/mol0.05mol==44.4g/molM1==（體積比）138依題意：3/2x+y/2==0.03mol

依題意：

y/2+z==0.03mol解得：

y==0.04mol0.004mol×46g/mol+0.01mol×92g/mol0.05mol==55.2g/molM2==轉(zhuǎn)換機(jī)智在化學(xué)計算中的應(yīng)用左香華（廣東省深圳市寶安區(qū)教研室，

廣東深圳518101）

轉(zhuǎn)換機(jī)智是人們在解決問題的過程中，利用知識之間的相互聯(lián)系，把題目中的已知條件或所求問題轉(zhuǎn)換成自已熟悉的便于理解的，且又易作出判斷的等價形式的思維過程。轉(zhuǎn)換的特征是“等價”，轉(zhuǎn)換的目的是便于解決原問題。一、利用極限思維的觀點將三組份體系轉(zhuǎn)化為兩組份體系【例1】0.03mol銅完全溶于硝酸，產(chǎn)生氮的氧化物（NO、NO2、N2O4）混合氣體共0.05mol。該混合氣體的平均相對分子質(zhì)量可能是（2002年上海市高考題）（A）30（B）46（C）50（D）66【解析】：設(shè)生成的氣體產(chǎn)物中NO、NO2、N2O4的物質(zhì)的量分別為x、y、z按極限思維的觀點，將三組分體系轉(zhuǎn)化為二組分體系。①若氣體產(chǎn)物中只生成NO、NO2的混合物。則由3Cu～2NOCu～2NO23212

3/2xxy/2yx+y==0.05mol解得：

x==0.005moly==0.045mol

②若氣體產(chǎn)物中只生成NO2、N2O4的混合物

則由

Cu～2NO2Cu～N2O4y/2yzzy+z===0.05mol

z==0.01mol

∴

M1＜M＜M2，即44.4＜M＜55.2。故答案為（B）（C）。評述：按平均值法的思想，似乎所求答案在30（最小的相對分子質(zhì)量）和92（最大的相對分子質(zhì)量）之間，但需注意到此處給定了銅和氣體的物質(zhì)的量，須進(jìn)行半定量計算進(jìn)行判斷。這里的半定量計算中洋溢著一種轉(zhuǎn)換的思想，同時也滲透了平均值法的思想，它是一種高層次的平均值法思想的體現(xiàn)。二、利用某些物質(zhì)的特殊屬性（如相對分子質(zhì)量、組成、特殊性質(zhì)等）將三組份體系轉(zhuǎn)化為兩組份體系【例2】由CO2、H2和CO組成的混合氣體同溫同壓下與氮氣的密度相同。該混合氣體中CO2、H2和CO的體積比為（1999年上海市高考題）（A）29：8：13（B）22：1：14（C）13：8：29（D）26：16：57【解析】∵M(jìn)（CO）===M（N2）==28（特殊值）∴CO可為任意體積。原問題轉(zhuǎn)換為CO2和H2的體積比的求算，由十字交叉法可知：

CO244

2628H2216即V（CO2）：V（H2）===26：16===13：8觀察備選答案可知，答案為（C）（D）。評述：抓住某些物質(zhì)的特殊性質(zhì)將原問題適當(dāng)轉(zhuǎn)換，從而使原問題得以簡化。這種轉(zhuǎn)換是從一突破口開始進(jìn)行，因而找準(zhǔn)解題的突破口或題眼至關(guān)重要。三、利用特殊的化學(xué)式，將有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而突破難點【例3】由環(huán)已烷、乙醇、乙醚組成的混合物，經(jīng)測定其中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.0%，則氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（A）14.2%(B)16.0%(C)17.8%(D)19.4%【解析】將環(huán)已烷、乙醇、乙醚的化學(xué)式C6H12、C2H6O、C4H10O適當(dāng)變形，即C6H12、C2H4·H2O、C4H8·H2O，混合物的組成可以認(rèn)為是CnH2n·xH2O，顯然，由CnH2n知，混合物中部分氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%×1/6==12%，故水的含量為100%—72%—12%==16%，又由水的組成知，氧的含量為16%×16/18==14.2%，故答(A).評述：將有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式進(jìn)行變形處理，這就是一種轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換仍然是一種等價轉(zhuǎn)換。通過轉(zhuǎn)換，使原問題化隱為現(xiàn)、化難為易，因此，靈活的轉(zhuǎn)換機(jī)智是思維創(chuàng)新的基礎(chǔ)和前提。四、利用某些特殊的化學(xué)反應(yīng)將多組份體系轉(zhuǎn)化為三組份體系【例4】120℃、101.3KPa的條件下，有2LH2O（氣）、2LCO、1LCO2、0.5LO2和1LH2

組成的混合氣體。將混合氣體通過分別盛有足量銅粉、炭粉和氧化銅粉的三個灼熱的反應(yīng)管。假設(shè)氣體通過每個反應(yīng)管都能充分反應(yīng)，且不論三個反應(yīng)管以何種順序排列。問：（1）尾氣是否可能是單一氣體？

（填“可能”或“不可能”），若可能，該氣體是

。（2）原氣體中是否有幾種（或一種）不可能再存在于尾氣之中？

（填“有”或“沒有”）。（3）原氣體中是否有幾種（或一種）肯定存在于尾氣之中

？

（填“有”或“沒有”）。

若有，它們（或它）是

?！窘馕觥浚?個灼熱反應(yīng)管中Cu和C是還原劑，CuO是氧化劑。而Cu只能還原O2

，不能還原H2O（氣）、CO2；C卻可以還原H2O（氣）、CO2、O2；CuO可以氧化H2、CO。由題給數(shù)據(jù)知無論銅管在先還是在后，均有以下反應(yīng)發(fā)生，即：

2Cu+O2====2CuO①

2H2+2CuO===2Cu+2H2O（氣）

②

①＋②得：2H2

＋O2===2H2O（氣）

③1L0.5L1LH2

和O2恰好反應(yīng)轉(zhuǎn)化為1LH2O（氣）,Cu可視作催化劑，因此，通過銅管后，5組分體系轉(zhuǎn)化為三組分體系，三個灼熱管可視作只剩下C和CuO兩個灼熱管。故本題只需考慮C和CuO管的先后問題。即：

C

CO2、H2OCO、H23LH2O（氣）2LCO1LCO2CCuOCuOCCO2、H2OCO、H2

故答案為：（1）不可能；（2）有；（3）沒有。評述：氫氣和氧氣的反應(yīng)可以認(rèn)為是銅作催化劑的反應(yīng)，由此將5組份體系轉(zhuǎn)化為三組分體系。這種轉(zhuǎn)換符合化學(xué)反應(yīng)原理，是一種等價轉(zhuǎn)換。真是三管變兩管，就簡又刪繁。思考·討論1、現(xiàn)給你一試管二氧化氮，其它藥品和儀器自選，根據(jù)上述反應(yīng)，請你設(shè)計實驗，要求盡可能多的使二氧化氮被水吸收。2、你的設(shè)計對工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示？充分利用原料，減少污染物的排放4NO2+O2+2H2O=4HNO33、NO2和O2混合溶于水1）在一燒瓶中將NO2和O2以4:1的體積比（標(biāo)準(zhǔn)狀況）混合,倒置于足量水中充分反應(yīng)后所得溶液的物質(zhì)的量濃度為

mol/L2）將12mlNO2和O2的混合氣體通入足量的水中，充分反應(yīng)后余氣2ml（氣體均在相同狀態(tài)下測定）求原各氣體的體積。0.036NO28ml、O24ml或NO210.8ml、O2