化學初高銜接專題十二：氮的循環(huán)

專題十二

氮的循環(huán)

自然界中的氮循環(huán)活動1

氮在自然界中的循環(huán)氮元素游離態(tài):

N2化合態(tài):氮的氧化物、氨（NH3）、銨鹽（NH4+）、硝酸鹽（NO3-）、蛋白質(zhì)等自然界中的氮循環(huán)活動1

氮在自然界中的循環(huán)NO3-、NH4+和NH3硝酸鹽氮的氧化物氨氮肥、硝酸等含氮化合物氮氧化物自然界中的氮循環(huán)活動2

氮元素的價-類二維圖氮元素化合價物質(zhì)類別氫化物

單質(zhì)

氧化物

酸

堿

鹽

+5+4+3+2+10-3NH3N2NONO2HNO3NO3-NH4+NH3·H2O氮的固定定義：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。游離態(tài)→化合態(tài)分類：氮的固定氮的固定方式：

自然固氮（包括生物固氮、閃電固氮）

人工固氮（包括合成氨、仿生固氮）氮的固定B氮的固定活動1

氮氣的性質(zhì)和用途1.氮氣的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無色無味氣態(tài)難溶于水比空氣略小液氮作制冷劑液化空氣得到液氮N2汽化吸熱√N2化學性質(zhì)不活潑×氮的固定活動1

氮氣的性質(zhì)和用途2.氮氣的化學性質(zhì)

氮氣化學性質(zhì)穩(wěn)定，通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應，在一定條件下能與氧氣、氫氣等物質(zhì)反應。①氮氣的還原性：②氮氣的氧化性：N2＋O2=2NO放電N2＋3H22NH3高溫高壓

催化劑

3Mg＋N2=Mg3N2點燃【可逆反應】相同條件下，同時向正反兩個方向進行的反應。特征：不能進行到底，反應物、生成物同時存在N2、O2直接化合得到NO2（×）

氮的固定活動1

氮氣的性質(zhì)和用途3.氮氣的用途（1）化學性質(zhì)不活潑：用作保護氣、填充燈泡、防止食品腐爛（2）液氮用做制冷劑（3）用于合成氨氮的固定活動1

氮氣的性質(zhì)和用途D氮的固定模擬閃電固氮N2＋O2=2NO放電2NO+O2=2NO2氮的固定活動2

氮的氧化物

NO、NO2②化學性質(zhì)與氧氣反應:2NO+O2=2NO2氣體由無色變?yōu)榧t棕色可用來檢驗NO存在①物理性質(zhì)無色、無味、有毒、氣體，難溶于水收集方法？排水法一氧化氮氮的固定活動2

氮的氧化物

NO、NO2一氧化氮氮的固定活動2

氮的氧化物

NO、NO2②化學性質(zhì)與氧氣反應:2NO+O2=2NO2氣體由無色變?yōu)榧t棕色③有利有弊：（1）NO結(jié)合血紅蛋白能力比CO還強，造成人體缺氧（2）作為傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”（3）在擴張血管、提高免疫力、增強記憶力等方面有著重要作用可用來檢驗NO存在①物理性質(zhì)無色、無味、有毒、氣體，難溶于水收集方法？排水法一氧化氮氮的固定活動2

氮的氧化物

NO、NO2二氧化氮①物理性質(zhì)②化學性質(zhì)紅棕色、刺激性氣味、有毒、氣體，易溶于水收集方法？向上排空氣法3NO2＋H2O=2HNO3＋NO→工業(yè)制取硝酸紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色氮的固定活動2

氮的氧化物

NO、NO2二氧化氮氮的固定活動2

氮的氧化物

NO、NO2二氧化氮①物理性質(zhì)②化學性質(zhì)（1）二氧化氮能使多種織物褪色、損壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用。（2）與水反應制硝酸。（3）生成的硝酸隨雨水灑在地面上，形成硝酸鹽促進植物生長。③有利有弊：紅棕色、刺激性氣味、有毒、氣體，易溶于水收集方法？向上排空氣法3NO2＋H2O=2HNO3＋NON、P、K→工業(yè)制取硝酸紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色氮的固定活動2

氮的氧化物

NO、NO2思考如何除去一氧化氮氣體中的二氧化氮雜質(zhì)？排水法3NO2＋H2O=2HNO3＋NO氮元素的價-類二維圖氮元素化合價物質(zhì)類別氫化物

單質(zhì)

氧化物

酸

堿

鹽

+5+4+3+2+10-3NH3N2NONO2HNO3NO3-NH4+NH3·H2O人工合成氨合成氨：一個反應，三個諾獎

弗里茨·哈珀1918年博施1931年埃特爾2007年發(fā)明了N2和H2直接合成氨的方法改進了反應條件，實現(xiàn)氨的規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)了合成氨的反應機理N2＋3H22NH3高溫高壓

催化劑

氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)1.氨氣的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性沸點無色刺激性氣味氣態(tài)極易溶于水比空氣小高液氨作制冷劑是因為：NH3沸點高，汽化吸熱√

易液化收集方法？向下排空氣法氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)（1）與水的反應：氨水中存在哪些微粒？NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－NH3、H2O、NH3·H2O

NH4＋、OH－、H＋弱電解質(zhì)電離可逆號氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)（1）與水的反應：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－打開止水夾并輕輕擠壓滴管，使少量水進入燒瓶。實驗現(xiàn)象(溶液中滴有酚酞):形成噴泉,且燒瓶內(nèi)液體呈紅色【實驗1】噴泉實驗氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)（1）與水的反應：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－①燒杯中的水為什么會進入燒瓶形成噴泉？②溶液變紅說明什么？③具有什么性質(zhì)的氣體可以發(fā)生噴泉實驗NH3極易溶于水氨水呈堿性氣體HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2吸收劑水或NaOH溶液水或鹽酸濃NaOH溶液水2/3溶于水/與溶液反應氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)（1）與水的反應：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－噴泉實驗成功的關(guān)鍵1.氨氣要收集滿2.收集氨氣的燒瓶要干燥3.裝置氣密性要良好氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)（1）與水的反應：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－NH3·H2O?NH4＋＋OH－變紅NH3·H2O=NH3↑＋H2O△變藍氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)（2）與酸反應：生成銨鹽NH3+HCl=NH4Cl（白煙）現(xiàn)象：產(chǎn)生白煙【實驗2】：撤去玻璃片氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)（2）與酸反應：生成銨鹽NH3+HCl=NH4Cl（白煙）①用濃硝酸代替濃鹽酸會有相同的現(xiàn)象嗎？②用濃硫酸代替濃鹽酸會有相同的現(xiàn)象嗎?現(xiàn)象：產(chǎn)生白煙會。HNO3+NH3=NH4NO3

【實驗3】：分別用玻璃棒蘸取少量濃鹽酸和濃氨水，靠近玻璃棒觀察現(xiàn)象。濃氨水與揮發(fā)性酸反應,都可生成白煙否。2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4氣體揮發(fā)氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)氨氣的檢驗方法：干燥？法①：用蘸取濃鹽酸的玻璃棒，若產(chǎn)生白煙，則證明有NH3法②：用濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍，則證明有NH3NH3溶于水，顯堿性氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)2.氨氣的化學性質(zhì)【思考】氨氣中氮元素的化合價為－3，請從氧化還原的角度分析，

氨氣還可能具有什么性質(zhì)？（3）氨氣的催化氧化：4NH3+5O24NO+6H2O工業(yè)合成硝酸的第一步記憶：“4546”O(jiān)2NONO2HNO3H2O3.氨的用途(1)工業(yè)上：主要應用于氮肥工業(yè)和硝酸工業(yè)。

銨態(tài)氮肥→主要成分NH4+

硝態(tài)氮肥→主要成分NO3-

有機態(tài)氮肥→尿素[CO(NH2)2]（2）生活中：NH3沸點高易液化，常用作制冷劑。氨氣的轉(zhuǎn)化與生成活動1

氨氣的性質(zhì)氨氣的轉(zhuǎn)化與生成BCBB銨鹽的性質(zhì)活動2

認識銨鹽銨鹽1.銨鹽的物理性質(zhì)易溶于水，白色晶體定義：由銨根離子和酸根離子構(gòu)成的鹽。易溶于水的鹽：K+、Na+、NH4+、NO3-2.銨鹽的化學性質(zhì)預期轉(zhuǎn)化：銨鹽(NH4+)→氨氣(NH3)（1）不穩(wěn)定性

→易分解方程式：現(xiàn)象：結(jié)論：實驗Ⅰ：加熱NH4HCO3NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O△NH4HCO3分解產(chǎn)生NH3試管中固體逐漸減少，試紙變藍通入澄清石灰水，現(xiàn)象？銨鹽的性質(zhì)活動2

認識銨鹽2.銨鹽的化學性質(zhì)預期轉(zhuǎn)化：銨鹽(NH4+)→氨氣(NH3)（1）不穩(wěn)定性

→易分解實驗Ⅱ：加熱NH4Cl方程式：現(xiàn)象：結(jié)論：NH4Cl=NH3+HCl△固體逐漸減少,在試管上端內(nèi)壁上有白色固體附著受熱時，氯化銨分解生成

NH3和HCl冷卻時，兩者在管口又重新結(jié)合生成

NH4Cl銨鹽的性質(zhì)活動2

認識銨鹽2.銨鹽的化學性質(zhì)預期轉(zhuǎn)化：銨鹽(NH4+)→氨氣(NH3)（1）不穩(wěn)定性

→易分解是不是所有銨鹽加熱都生成NH3？NH4NO3

×銨鹽的性質(zhì)活動2

認識銨鹽2.銨鹽的化學性質(zhì)預期轉(zhuǎn)化：銨鹽(NH4+)→氨氣(NH3)（2）與堿反應方程式：現(xiàn)象：結(jié)論：實驗Ⅲ：加熱NH4Cl固體和NaOH溶液NH4++OH-=NH3↑+H2O△NH4Cl和NaOH反應生成NH3試管中產(chǎn)生刺激性氣味氣體，試紙變藍溶液中不加熱？=NH3·H2ONH4+

、OH-不共存不△

→NH3·H2O△

→NH3銨鹽的性質(zhì)活動2

認識銨鹽2.銨鹽的化學性質(zhì)預期轉(zhuǎn)化：銨鹽(NH4+)→氨氣(NH3)（2）與堿反應實驗Ⅲ：加熱NH4Cl固體和NaOH溶液方程式：NH4++OH-=NH3↑+H2O△尾氣處理?用水或稀硫酸吸收多余的氨氣注意：防倒吸!銨鹽的性質(zhì)活動2

認識銨鹽活動3

實驗室制氨氣實驗室制氨氣不能單孔橡膠塞：空氣無法排出,收集的氨氣不純棉花：防止空氣對流銨鹽的性質(zhì)【遷移應用】1.實驗室能否用加熱氯化銨固體的方法制取氨氣？為什么？

2.如何檢驗銨鹽(含NH4+)，請說明具體操作步驟和現(xiàn)象

3.銨態(tài)氮肥應當怎樣合理的儲存和施用?濃NaOH，加熱在試管口冷卻重新形成NH4Cl密封包裝，并放在陰涼通風處；不能與堿性物質(zhì)（如草木灰）混用。稀NaOH不行銨鹽的性質(zhì)不能用NH4Cl制NH3銨鹽的性質(zhì)CA氮元素的價-類二維圖氮元素化合價物質(zhì)類別氫化物

單質(zhì)

氧化物

酸

堿

鹽

+5+4+3+2+10-3NH3N2NONO2HNO3NO3-NH4+NH3·H2O硝酸的性質(zhì)情境導入

一輛裝載了12噸質(zhì)量分數(shù)為63％的濃硝酸的鐵槽車發(fā)生嚴重液體泄漏事故，一瞬間看到車輛周圍升起一團白霧，刺鼻的氣味撲面而來……還不停地冒出濃濃的紅棕色的“霧”……事件中體現(xiàn)了濃硝酸具有哪些性質(zhì)？硝酸的性質(zhì)1.硝酸的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味揮發(fā)性水溶性無色刺激性氣味液態(tài)與水任意比互溶易揮發(fā)市售濃硝酸呈黃色。常用濃硝酸質(zhì)量分數(shù)為69％。質(zhì)量分數(shù)為95%以上的硝酸為“發(fā)煙硝酸”?！緦嶒炚故尽咳∫黄繚庀跛?，打開瓶蓋，小心的扇聞濃硝酸的氣味。在空氣中產(chǎn)生白霧硝酸的性質(zhì)1.硝酸的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味揮發(fā)性水溶性無色刺激性氣味液態(tài)與水任意比互溶易揮發(fā)思考：實驗室用硝酸鈉固體和濃硫酸制取HNO3的原理是什么？NaNO3+H2SO4(濃)

=

HNO3↑+NaHSO4

2NaNO3+H2SO4(濃)

2HNO3↑+Na2SO4

不揮發(fā)的酸→易揮發(fā)的酸硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)①濃硝酸通常保存在棕色試劑瓶中，這是為什么？

②久置的濃硝酸為什么呈黃色？③從化合價升降的角度預測另一種產(chǎn)物是什么？濃硝酸受熱或見光易分解4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O

受熱或光照HNO3分解產(chǎn)生的NO2又溶于其中,故濃硝酸一般呈黃色;通常保存在玻璃塞的棕色試劑瓶中，并放置在陰涼處。4NO2+O2+2H2O==4HNO3（1）不穩(wěn)定性

向濃硝酸中通入O2,可以消除其黃色。硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)酸的通性從物質(zhì)類別和氮元素的化合價兩個角度，預測硝酸的化學性質(zhì)。強氧化性硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（2）酸的通性

①使指示劑變色②與堿發(fā)生中和反應：③與堿性氧化物反應：④與某些鹽反應：⑤與金屬反應：HNO3+NaOH=NaNO3+H2O2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O2HNO3+Na2CO3=2NaNO3+H2O+CO2↑稀硝酸使紫色石蕊試劑變紅，濃硝酸使紫色石蕊試劑先變紅后褪色是生成H2嗎？硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

濃/稀硝酸：+5價的N濃硫酸：+6價的SCu和稀HNO3硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

濃/稀硝酸：+5價的N濃硫酸：+6價的SCu和濃HNO3硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Ⅰ.與金屬反應：硝酸能與除Au、Pt、Ti以外的大多數(shù)金屬反應，還原產(chǎn)物與硝酸的濃度及金屬的活潑性有關(guān)，一般不產(chǎn)生氫氣。實驗實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論銅與稀硝酸反應緩慢，銅片溶解，有少量無色氣泡產(chǎn)生，溶液變藍銅與稀硝酸常溫下緩慢反應生成NO氣體銅與濃硝酸反應劇烈，銅片溶解，有大量紅棕色氣泡產(chǎn)生，溶液變綠銅與濃硝酸常溫下劇烈反應生成NO2氣體試管口有紅棕色氣體，因為稀硝酸和銅生成了NO2?不是。2NO+O2=2NO2濃硝酸：NO2稀硝酸：

NO硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Ⅰ.與金屬反應：硝酸能與除Au、Pt、Ti以外的大多數(shù)金屬反應，還原產(chǎn)物與硝酸的濃度及金屬的活潑有關(guān)，一般不產(chǎn)生氫氣。3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OCu＋4H＋＋2NO3－=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8H＋＋2NO3－=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O體現(xiàn)了濃硝酸的()性？【思考】待反應停止時，再加入少量質(zhì)量分數(shù)為25%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，其原因是？酸性和氧化性溶液中的NO3－與H2SO4提供的H+構(gòu)成HNO3，繼續(xù)氧化Cu記憶：“38324”“14122”硝酸的性質(zhì)1、在濃硝酸中放入足量Cu片，發(fā)生什么反應？Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀)

=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O②反應進行到一定程度，濃硝酸變稀2、反應停止后，加入少量的稀硫酸，會有什么現(xiàn)象？

3Cu+8H++2NO3-

=3Cu2++2NO↑+4H2O加入的硫酸提供H+，使反應繼續(xù)進行①濃硝酸與銅反應小結(jié)：硝酸的強氧化性的實質(zhì)是NO3-在酸性（H+）條件下體現(xiàn)出來的，并不一定是HNO3這種物質(zhì)。硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Fe和稀HNO3硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Fe和濃HNO3硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

實驗實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論鐵與稀硝酸鐵片溶解，有無色氣體生成鐵與稀硝酸常溫下緩慢反應生成NO氣體鐵與濃硝酸無明顯現(xiàn)象發(fā)生鈍化在常溫下，濃硝酸(或濃硫酸)能使Fe、Al表面形成致密的氧化膜而鈍化。化學變化體現(xiàn)了濃硝酸的____性？判斷：某無色透明溶液與金屬鐵反應時只產(chǎn)生H2，溶液中可以大量共存：H＋、Ba2＋、Cl－、NO3-

（X）氧化判斷：濃硝酸和鐵會有大量氣泡生成？【思考】濃/稀硝酸與Cu、Fe反應無需加熱，濃硫酸需加熱，這說明氧化性？氧化性：濃/稀硝酸＞濃硫酸（X）硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Fe和稀HNO3Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O3Fe（過量）＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O酸性與氧化性硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Ⅱ.與非金屬反應（C、S、P等）生成最高價含氧酸C和濃HNO3硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Ⅱ.與非金屬反應（C、S、P等）生成最高價含氧酸

4HNO3(濃）+CCO2+4NO2+2H2O現(xiàn)象：紅熱的木炭在濃硝酸中燃燒，產(chǎn)生紅棕色氣體硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Ⅱ.與非金屬反應（C、S、P等）生成最高價含氧酸S和濃HNO3硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化性

Ⅱ.與非金屬反應（C、S、P等）生成最高價含氧酸

6HNO3(濃）+S6NO2+H2SO4+2H2O現(xiàn)象：加熱時硫粉溶解，產(chǎn)生紅棕色氣體硝酸的性質(zhì)2.硝酸的化學性質(zhì)（3）強氧化