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)第一課時學(xué)習(xí)目標(biāo)1我要了解氮的固定方法2我要掌握氮氣的性質(zhì)3我要掌握N0N02的性質(zhì)，及相關(guān)計算聯(lián)想·質(zhì)疑閃電時空氣中會發(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？N2+O2==2NO2N0+O2==2NO24NO2+O2+2H2O=4HNO3閃電一、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，放電氮的化合物氮氣，常況下是一種無色無味的氣體，且通常無毒。氮氣占空氣總量的78%（體積分?jǐn)?shù)），密度和空氣接近，常溫下為氣體，難溶于水。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閱讀課本76頁總結(jié)NO和NO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)NO與NO2的比較NONO2物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)無色無味氣體難溶于水，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NO和NO2之間如何轉(zhuǎn)化？根據(jù)NO和NO2的性質(zhì)，探討實驗室應(yīng)該如何收集NO和NO2？根據(jù)本節(jié)所學(xué)知識，請你解釋雷雨發(fā)莊稼的化學(xué)原理。思考·討論將盛滿NO2的試管倒立在水槽中有什么現(xiàn)象？假設(shè)溶液不擴(kuò)散，則溶液的濃度為多少？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、O21.2ml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)第二課時閱讀課本76~77頁總結(jié)氨氣的物理性質(zhì)熟悉氨氣與水和氨氣與氯化氫反應(yīng)的實驗裝置三、氨與氮肥【實驗記錄】實驗實驗現(xiàn)象結(jié)論NH3的噴泉實驗NH3與HCl的反應(yīng)形成紅色噴泉產(chǎn)生大量白煙氨氣極易溶于水生成NH4Cl固體【小結(jié)：氨的化學(xué)性質(zhì)】（1）氨跟水反應(yīng)——顯弱堿性NH3·H2O=NH3↑+H2O一水合氨很不穩(wěn)定NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2ONH4++OH-

（2）氨跟酸的反應(yīng)NH3+HCl=NH4Cl（白煙）NH3+HNO3=NH4NO3（白煙）

與揮發(fā)性的酸反應(yīng)有白煙2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

這個反應(yīng)叫做氨的催化氧化，它是工業(yè)上制硝酸的基礎(chǔ).高溫

4NH3+5O2===4NO+6H2O

催化劑-3+2（3）NH3具有還原性（氨的催化氧化）-3種類化學(xué)式含氮量性狀銨態(tài)氮肥NH4HCO317.7%白色結(jié)晶，吸濕性很強(qiáng)，易潮解，溶于水，弱堿性NH4Cl26.2%白色或淡黃色結(jié)晶，有吸濕性，溶于水，酸性.NH4NO335%白色結(jié)晶，易潮解，結(jié)硬塊，溶于水，微酸性，（NH4)2SO421.2%白色粒狀結(jié)晶，吸濕性不大，不易結(jié)塊有機(jī)氮肥CO（NH2)246.7%白色或淺黃色針狀結(jié)晶或小顆粒，溶于水，中性氮肥四、銨鹽的性質(zhì)

實驗現(xiàn)象結(jié)論及化學(xué)方程式物理性質(zhì)加熱與堿反應(yīng)都是晶體，都易溶于水NH4Cl===NH3↑+HCl↑NH4HCO3===NH3↑+CO2↑+H2O△△產(chǎn)生氨氣NH4++OH-===NH3↑+H2O檢驗NH4+的方法！△產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體五、氨的實驗室制法

2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+2NH3↑+2H2O

△

1.原理：銨鹽制取2.裝置3.收集方法：4.檢驗方法：與制O2相同向下排空氣法濕潤紅色石蕊試紙

想一想：還有什么方法可以驗滿？如何干燥生成的氨氣？如何進(jìn)行尾氣處理？想一想如何檢驗NH4+？噴泉實驗的原理由于產(chǎn)生壓強(qiáng)差而形成噴泉---氣體迅速溶于水或某種液體中，容器內(nèi)壓強(qiáng)小于容器外壓強(qiáng)，從而產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象，依據(jù)這一原理，只要能夠造成容器內(nèi)氣體大量溶于液體，就可以形成噴泉。噴泉實驗成敗關(guān)鍵裝置氣密性要好燒瓶要干燥氣體的純度要大氣體收集要滿可以做噴泉實驗的氣體或反應(yīng)記憶溶劑溶于水的氣體：如NH3、HCl、SO2等氣體極易與某種溶液反應(yīng)：如CO2、SO2、NO2、H2S與濃NaOH溶液；NH3與稀鹽酸；反應(yīng)后氣體體積減少的一類反應(yīng)均可設(shè)計成噴泉實驗普通高中課程標(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)第三課時六、硝酸的性質(zhì)

1、物理性質(zhì)

純硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。硝酸能以任意比溶解于水。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%的硝酸為濃硝酸；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%以上的硝酸為發(fā)煙硝酸。2、硝酸的化學(xué)性質(zhì)1）具有酸的通性2）不穩(wěn)定性3）具有強(qiáng)氧化性go1）具有酸的通性使紫色的石蕊試液變紅與某些金屬氧化物起反應(yīng)與某些鹽起反應(yīng)

與堿起反應(yīng)

2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2OHNO3+NaOH=NaNO3+H2O返回4HNO3====2H2O+4NO2↑

+O2↑受熱或見光2）硝酸的不穩(wěn)定性思考：▲濃硝酸為什么常呈黃色？▲如何保存硝酸？陰涼、避光（棕色試劑瓶）硝酸分解發(fā)出的二氧化氮氣體溶于硝酸而使硝酸呈黃色返回3）氧化性（HNO3）+5⑴硝酸與大部分的金屬能反應(yīng)⑵硝酸與許多的非金屬能反應(yīng)3Cu+8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃）=Cu(NO3)2+2NO2↑

+2H2O3Mg+8HNO3(稀）=3Mg(NO3)2+2NO↑+4H2OC+4HNO3=2H2O+4NO2↑

+CO2↑返回在室溫時，鐵和鋁遇濃硝酸鈍化，為什么？濃硝酸滴在石蕊試紙上會有什么顏色變化？七、人類活動對自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響NONO2倫敦光化學(xué)煙霧洛杉磯光化學(xué)煙霧廣州光化學(xué)煙霧酸雨酸雨的形成酸雨的危害水體富營養(yǎng)化悲哀的海豚被污染的河流守恒法解硝酸與銅反應(yīng)計算題Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O①3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O②一、電子守恒硝