鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环课文ppt课件

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2.人类活动的影响(1)通过化学方法把空气中的氮气转化成氨,再根据需要把氨转化成其他含氮化合物(如铵 盐、硝酸等)。(2)化石燃料燃烧、农作物的秸秆燃烧等所产生的氮氧化物通过大气进入土壤和水体,参与 氮的循环。
1.氮的固定(1)定义:将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。(2)方式:自然固氮和人工固氮。自然固氮有生物固氮和闪电固氮两种途径。2.氮气(1)物理性质无色、无味的气体,在标准状况下密度比空气略小,难溶于水。(2)化学性质通常状况下,氮气的化学性质不活泼,很难与其他物质发生反应,在一定条件下能与O2或H2等 物质反应。①N2与O2的反应(N2表现还原性):N2+O2   2NO。
②N2与H2的反应(N2表现氧化性):N2+3H2  2NH3。3.氮的氧化物(1)NO的性质NO是无色、难溶于水的气体;常温下NO与空气中的氧气迅速化合,生成NO2:2NO+O2  2NO2。NO结合血红蛋白的能力比CO还强,更容易造成人体缺氧。(2)NO2的性质NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体,易溶于水;NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮:3NO 2+H2O  2HNO3+NO。(3)氮氧化物的相互转化及相关计算(详见定点1)
知识拓展    (1)NO和NO2都是有毒气体,NO结合血红蛋白的能力强于氧气,也比CO强,更容易 引起人体缺氧。(2)用水洗法可除去NO中的NO2杂质。4.氨和铵盐(1)氨①物理性质氨是无色、有刺激性气味的气体,易液化;在标准状况下密度比空气小,极易溶于水且能快速 溶解。②化学性质a.氨与水反应氨溶于水时能与H2O反应生成NH3·H2O:NH3+H2O  NH3·H2O。一水合氨可以部分电离出N
 和OH-,使氨水显弱碱性:NH3·H2O  N +OH-。    氨水受热有氨气逸出,化学方程式为NH3·H2O  NH3↑+H2O。b.氨与酸反应浓氨水与挥发性酸(如HCl、HNO3)反应,有白烟产生。氨与HCl反应的化学方程式为NH3+ HCl  NH4Cl。c.氨的还原性氨在催化剂(如铂等)存在的情况下与氧气反应生成一氧化氮:4NH3+5O2  4NO+6H2O。③NH3的实验室制法(详见定点2)④NH3的喷泉实验及原理(详见定点3)⑤用途氮循环中物质的性质及物质之间的转化
(2)铵盐①铵盐:由铵根离子和酸根离子构成的盐。绝大多数铵盐是易溶于水的晶体。②铵盐的化学性质a.受热易分解,如NH4Cl  NH3↑+HCl↑、NH4HCO3  NH3↑+CO2↑+H2O。保存方法:密封、阴凉通风处保存。b.与强碱溶液反应:N +OH-  NH3↑+H2O。③用途:用作氮肥。铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合施用。(3)铵根离子的检验
5.硝酸(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,密度为1.5 g·cm-3,易溶于水。(2)化学性质①酸性:具有酸的通性,但与金属反应不产生氢气。稀硝酸能使紫色石蕊试液变红,浓硝酸使 紫色石蕊试液先变红后褪色。②不稳定性:硝酸受热或见光分解会产生二氧化氮气体,反应的化学方程式为4HNO3  4NO2↑+O2↑+2H2O;硝酸越浓,越容易分解。长期存放的浓硝酸呈黄色,是由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸。实验室长期保存浓硝酸,可使用棕色试剂瓶,并放置在阴凉处。③强氧化性a.硝酸的氧化性很强,除金、铂、钛外的大多数金属都能被硝酸氧化。b.常温下,浓硝酸可使铁、铝钝化。
c.与某些非金属单质反应,如C+4HNO3(浓)  CO2↑+4NO2↑+2H2O。d.硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子,如SO2、FeO、S 、Fe2+、S2-、I-等均能被HNO3氧化。注意事项    N 在离子共存问题中的特殊性:在中性或碱性的稀溶液中,N 无氧化性,当水溶液中有大量H+存在时,N 就表现出强氧化性。在H+、N 存在的溶液中不能大量存在S 、Fe2+、S2-、I-等还原性离子,且向溶液中投入铁、铝等活泼金属不会放出氢气。(3)用途硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等。在实验室里,硝酸 是一种重要的化学试剂。(4)守恒思想在硝酸与金属反应有关计算中的应用(详见定点4)
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、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。(2)增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。
1.大豆的根瘤菌将空气中的N2转化为植物蛋白质属于氮的固定,这种说法正确吗? (　    )　　　将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程属于氮的固定。2.NO2溶于水时生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物,这种说法正确吗? (　    )　　　NO2与水反应生成NO和HNO3,所以NO2不是酸性氧化物。3.实验室收集NO,既可以用排水法又可以用排空气法,这种说法正确吗? (　    )　　　NO能与O2反应,所以不能用排空气法收集。4.氨气、液氨、氨水是同一物质,这种说法正确吗? (　    )　　　氨水是氨气的水溶液,属于混合物;氨气、液氨都是由氨分子构成的纯净物,属于 同一种物质。5.可用浓硫酸或无水氯化钙对氨气进行干燥,这种说法正确吗? (　    )　　　氨气是碱性气体,能被浓硫酸吸收;氨气也能与氯化钙反应。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.氮的氧化物与O2、H2O反应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的混合气体通入水(足量)中时,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的混合气体通入水(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,再按上述各种情况分别处理。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) 
典例　充满NO2和O2混合气体30 mL的试管倒立于水中,最终试管中剩余5 mL气体,则原试管中 NO2和O2的体积比可能是 (　    )A.1∶1　　B.3∶1　　C.5∶1　　D.9∶1
思路点拨    最终试管中剩余的5 mL气体可能是O2,也可能是NO,据此结合相关计算确定原试 管中NO2和O2的体积比(相同条件下气体的体积比等于物质的量之比)。
解析    若O2过量,则剩余的5 mL气体为O2,根据反应4NO2+O2+2H2O  4HNO3可知,原试管中NO2的体积为(30 mL-5 mL)× =20 mL,O2的体积为30 mL-20 mL=10 mL,则NO2和O2的体积比为20 mL∶10 mL=2∶1;若NO2过量,先发生反应4NO2+O2+2H2O  4HNO3①,后发生反应3NO2+H2O  2HNO3+NO②,剩余5 mL为NO,由反应②可知,发生反应①后NO2剩余5 mL×3=15 mL,原试管中O2的体积为(30 mL-15 mL)× =3 mL,NO2的体积为30 mL-3 mL=27 mL,则NO2和O2的体积比为27 mL∶3 mL=9∶1;故选D。
1.氨气的实验室制法(用氯化铵与熟石灰反应制备)(1)制备原理:2NH4Cl+Ca(OH)2  CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)实验装置 (3)收集方法:通常用向下排空气法收集。(4)验满:①将湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近,若试纸变蓝,说明已经收集满。②将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明已经收集满。
(5)干燥:用碱石灰干燥,装置如图所示。(6)尾气处理为避免污染空气,多余的氨气一定要吸收掉(可在收集的试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的 棉花)。在尾气吸收过程中要注意防止倒吸,常采用的防倒吸装置有以下几种(CCl4是一种常 用的有机溶剂,密度比水的大,不与NH3或H2O发生反应):
2.实验室快速制取氨气的方法　　气体发生装置如下:
知识拓展　常见气体与吸收剂的组合
2.常见的喷泉实验装置 甲  乙  丙(1)图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯和胶头滴管中的液体或与烧杯和 胶头滴管中的液体反应,使烧瓶内的压强迅速减小而产生压强差,烧杯中的液体被压入烧瓶 内形成“喷泉”。(2)图乙装置形成“喷泉”可采用使烧瓶受热的方法,瓶内气体膨胀,打开止水夹,止水夹下部 导管中的空气受热排出,烧瓶内气体与液体接触溶解(或反应),使烧瓶内压强减小产生压强差 而形成“喷泉”。(3)图丙装置下部锥形瓶内的物质反应产生气体(或锥形瓶中液体受热挥发出气体),使锥形瓶
内气体压强增大而产生压强差,打开止水夹,锥形瓶中液体被压入烧瓶中形成“喷泉”。
1.原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3体现酸性,以N 的形式存在于溶液中,一部分HNO3体现氧化性,转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物 质的量。2.得失电子守恒法HNO3与金属反应时,HNO3中氮原子得到电子的总物质的量等于金属原子失去电子的总物质 的量。3.电荷守恒法HNO3与金属反应时,HNO3过量,反应后溶液中(不考虑H2O电离出的极少量的H+、OH-)存在 电荷守恒:n(N )=n(H+)+x·n(Mx+)(Mx+代表金属阳离子)。