高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环课文配套ppt课件

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1 | 自然界中的氮循环
2.氮及其化合物的“价—类”二维图
归纳提升自然界中氮的存在形式多种多样,除N2、NH3、NOx、铵盐、硝酸盐等无机物外,还 能以蛋白质等有机物形式存在。氮的循环中氮元素可被氧化,也可被还原,判断的 依据主要是看反应过程中氮元素化合价的变化情况。
2 | 氮循环中物质的性质及物质之间的转化
1.氮的固定  气态的含氮化合物转化为固态的含氮化合物的过程不属于氮的固定(如氨气合成 碳酸氢铵的过程)。
2.N2、NO、NO2的性质 (1)物理性质
　     (1)氮气在通常条件下与氧气不反应,但在放电条件下与氧气反应生成NO。(2)氮气在特殊条件下能与许多物质反应,如镁条能在氮气中燃烧。(3)NO是一种无色气体,它极易与空气中的氧气反应。(4)NO2呈红棕色,在判断时常利用其颜色。
3.氨气和铵盐 (1)氨气和铵盐的性质和用途
(2)N 的检验a.操作流程铵盐(N ) 无色气体 (NH3) 试纸变蓝b.实验操作
　　(3)氨气的实验室制法
4.硝酸的性质和用途 
1.含氮物质的来源及危害2.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施(1)控制进入大气、土壤和水体中有害物质的量。(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力。
3 | 人类活动对氮循环和环境的影响
1.CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在 (    ✕　)提示:NO在空气中易与氧气反应生成NO2,不能稳定存在。2.除去铜粉中混有的氧化铜,可采用的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥  (    ✕　)提示:铜和氧化铜均能与稀硝酸反应,故稀硝酸不能用来除去铜粉中混有的氧化铜。3.浓硝酸的还原产物一般是NO2,而稀硝酸的还原产物一般是NO,并且硝酸的浓度 越大,氧化性越强 (　√　)4.NO2溶于水时生成HNO3,故NO2是酸性氧化物 (    ✕　)提示:NO2不是酸性氧化物。5.实验室收集NO,既可以用排水法又可以用排空气法 (    ✕　)提示:NO能与O2反应,所以不能用排空气法收集。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
6.氨气、液氨、氨水是三种不同的物质 (    ✕　)提示:氨气、液氨是状态不同的同一种物质。7.绝大多数铵盐都易溶于水,受热易分解 (　√　)8.实验室用稀氨水与NaOH固体制取氨气 (    ✕　)提示:氨气极易溶于水,不能用稀氨水与NaOH固体制取氨气,可以用浓氨水与NaOH 固体制取少量氨气。9.氨与酸反应生成铵盐,所以氨气与挥发性酸相遇时能形成白烟 (　√　)10.常温下,铁质容器可以盛装浓硝酸,不可以盛装稀硝酸 (　√　)提示:铁质容器可以盛装浓硝酸是因为常温下铁遇浓硝酸发生钝化,铁与稀硝酸反应,不可用铁质容器盛装稀硝酸。
在新疆和青海两地交界处,有一狭长山谷,有时牧民和牲畜进入后,风和日丽的晴天 顷刻间会电闪雷鸣,狂风大作,人畜常遇雷击而倒毙,被当地牧民称为“魔鬼谷”。 奇怪的是这里草木茂盛,风景格外优美。中央电视台10套《科技之光》栏目以“神奇的气体,一氧化氮”为题,讲述了一氧 化氮对人体健康的重要作用。在日常生活中,汽车尾气、抽烟产生的烟雾、烧纸 时的废气都被我们归结为污染物,大多数人碰到它们都是掩鼻而过,躲得远远的。 不过也有人说在这些废气里含有宝贝成分,比如一氧化氮。在1992年,一氧化氮被 《科学》杂志评选为“年度明星分子”。在生命科学研究领域,1998年慕拉德、
1 | 氮氧化物的相互转化及对环境的影响
佛契哥特和伊格纳洛三位科学家因一氧化氮的有关研究而获得诺贝尔生理学或医 学奖。多年的科学研究证实,一氧化氮是人体的重要信号因子。进一步的研究还 证明,一氧化氮既是一种“信使分子”,调控多种生理行为,又是一种参与多种病理 过程的活跃分子。鉴于一氧化氮的神奇生理调节作用,一旦其神秘的调节机理被 科学家们揭开,人们就可以研发与一氧化氮相关的药物,来治疗许多人类至今无法 攻克的顽症,例如高血压、偏头痛、动脉硬化,甚至癌症等。NO对血红蛋白的亲和力非常强,是氧的数十万倍。一旦NO进入血液中,就从氧化 血红蛋白中将氧驱赶出来,与血红蛋白牢固地结合在一起。若长时间暴露在1~1.5 mg/L的NO环境中易引起支气管炎和肺气肿等病变,还会促使早衰、支气管上皮细 胞发生淋巴组织增生,引起肺癌等。
问题1.“魔鬼谷”中“草木茂盛”的原因是什么?提示:空气中的氮气在放电条件下与氧气发生反应生成NO,NO与氧气反应转化成NO2,NO2与雨水反应生成HNO3,生成的HNO3随雨水进入土壤,与土壤中的矿物质作 用,形成能被植物吸收的硝酸盐,为草木生长提供肥料。2.根据第二、三段内容,我们可以得到什么启示?提示:我们需要辩证地看待NO在人类生活中所起到的作用,既有有利的一面,也有 有害的一面。3.NO不溶于水,但是将NO与O2同时通入水中时,气体可以与水发生反应,原理是什 么?提示:反应原理为2NO+O2  2NO2、3NO2+H2O  2HNO3+NO,总的化学方程式为4NO+3O2+2H2O   4HNO3。
氮的氧化物与O2、H2O反应的计算1.主要反应的化学方程式:2NO+O2  2NO2、3NO2+H2O  2HNO3+NO。当体系中同时存在氮氧化物、O2和H2O时,最终反应结果可表示为4NO+3O2+2H2O   4HNO3、4NO2+O2+2H2O  4HNO3。2.氮的氧化物与氧气混合后通入水中的计算(1)NO2和O2的混合气体溶于水(足量)时,反应可表示为4NO2+O2+2H2O  4HNO3。情况分析见下表:
　　(2)NO和O2的混合气体通入水(足量)中时,反应可表示为4NO+3O2+2H2O  4HNO3。情况分析见下表:
(3)NO、NO2、O2三种混合气体通入水(足量)中的计算方法一:先将NO和O2转化为NO2,再按上述各种情况分别处理;也可先将NO2和H2O 反应转化为NO,再按上述各种情况处理。方法二:原子守恒法在4NO+3O2+2H2O  4HNO3、4NO2+O2+2H2O  4HNO3反应中,4NO+3O2和4NO2+O2从组成上均相当于2N2O5,都与反应N2O5+H2O  2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。N(N)∶N(O) 
将a mL NO、b mL NO2和c mL O2混合于同一试管中,将试管倒置于水中,充分反应 后,试管内气体全部消失,则a∶b∶c不可能是 (　 B 　)A.1∶1∶1　　　　　　B.2∶1∶1C.3∶7∶4　　D.1∶5∶2
解析    充分反应后,试管内气体全部消失,即NO、NO2、O2三种气体恰好完全反应 生成了硝酸;根据反应4NO+3O2+2H2O  4HNO3可知,a mL NO完全转化为HNO3需要O2  mL;根据反应4NO2+O2+2H2O  4HNO3可知,b mL NO2完全转化为HNO3需要O2  mL;所以 + =c,选项中B的数据不能使关系式成立,故选B。
方法技巧    充分反应后,试管内气体全部消失,即NO、NO2、O2三种气体恰好完全反应生成了 硝酸,假设气体的物质的量是a ml NO、b ml NO2和c ml O2,反应中a ml NO失 去3a ml电子,b ml NO2失去b ml电子,c ml O2得到4c ml电子,根据反应中得失 电子守恒可得3a+b=4c。
常见氮氧化物尾气的处理方法(1)碱液吸收法2NO2+2NaOH  NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH  2NaNO2+H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是:n(NO2)≥n(NO)。一般 适用于工业废气中NOx的处理。(2)催化转化法在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2);NOx与CO可在一定 温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2),如2CO+2NO  N2+2CO2,一般适用于汽车尾气的处理。
  　　硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后,会形成光化学烟雾、破坏臭氧层等, 可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理,反应的化学方程式为NO2+NO+ 2NaOH  2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH  NaNO2+NaNO3+H2O。氨气也可以用来处理氮氧化物,例如,氨气与一氧化氮可发生如下反应:4NH3+6NO  5N2+6H2O。将一定量NO和NO2的混合气体通入300 mL 5 ml·L-1 NaOH溶液中,恰好被完全吸收。下列说法不正确的是 (　 C 　)A.原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为16.8 LB.所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为1∶2C.若用氨气处理,所需氨气在标准状况下的体积可能为22.4 LD.在用氨气处理氮氧化物时,氮氧化物发生还原反应
解析    300 mL 5 ml·L-1 NaOH溶液中n(NaOH)=0.3 L×5 ml·L-1=1.5 ml,若只发生 NO2+NO+2NaOH  2NaNO2+H2O,n(NO)=0.75 ml,标准状况下V(NO)=22.4 L·ml-1×0.75 ml=16.8 L,故A正确;不确定NO、NO2的量,生成NaNO3和NaNO2的物质 的量之比可能为1∶2,故B正确;根据反应NO2+NO+2NaOH  2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH  NaNO2+NaNO3+H2O可知,n(NO)+n(NO2)=1.5 ml,n(NO)≤0.75 ml,n(NO2)≥0.75 ml,用氨气处理氮氧化物的化学方程式为4NH3+6NO  5N2+6H2O、8NH3+6NO2  7N2+12H2O,若n(NO)=n(NO2)=0.75 ml,则需要n(NH3)=0.75 ml× +0.75 ml× =1.5 ml,标准状况下V(NH3)=22.4 L·ml-1×1.5 ml=33.6 L,若气体全部是NO2,则需要n(NH3)=1.5 ml× =2 ml,标准状况下V(NH3)=22.4 L·ml-1×2 ml=44.8 L,所以33.6 L≤V(NH3)