1、第三章 自然界中的元素,3-2 氮的循环,一、氮在自然界中的循环：,植物吸收,硝酸盐,无机氮：NH3、（NO、NO2)、HNO3、铵盐、（硝酸盐等）,豆科植物根部的根瘤菌,氨和铵盐,氨基酸,植物蛋白,动物蛋白,动植物遗体中蛋白质,硝化细菌,地下水,细菌分解,植物,化石燃料森林和农作物枝叶的燃烧,动物,排泄物,有机氮：尿素等,辅板,2.自然界中的氮循环包含多种形式的含氮物质的转化，有的对人类生产、生活有益，有的会产生负面作用，请举例说明。,交流研讨,1.自然界中的氮循环涉及许多含氮化合物，请指出它们的物质类别和其中氮元素的化合价。,交流研讨,一、氮在自然界中的循环：,植物吸收,硝酸盐,无机氮：N
2、H3、（NO、NO2)、HNO3、铵盐、（硝酸盐等）,豆科植物根部的根瘤菌,氨和铵盐,氨基酸,植物蛋白,动物蛋白,动植物遗体中蛋白质,硝化细菌,地下水,细菌分解,植物,化石燃料森林和农作物枝叶的燃烧,动物,排泄物,有机氮：尿素等,辅板,1.自然界中的氮循环涉及许多含氮化合物，请指出它们的物质类别和其中氮元素的化合价。,交流研讨,单质：N2;化合物：,氢化物：NH3,单质：N2,氧化物：NO、NO2,酸：HNO3,盐：铵盐、硝酸盐,无机物,有机物：尿素【CO(NH2)2】,二、氮循环中的重要物质,（一）、氮气（N2）,1、物理性质：,2、化学性质：,（1）还原性：,N2分子中两个氮原子共用三对电
3、子,相互作用力强,在通常情况下,结构特别稳定,要想破坏这种结构，需要很高的能量，所以化学性质不活泼,板书,色 味 态 密 溶,无色 无味 气体 比空气略小 难溶 低(比氧气) 78%,熔沸点,空气中的含量, ,雷雨发庄稼,2NO+O2 = 2NO2,3NO2+H2O= 2HNO3+NO,（2）氧化性：,板书,3、氮的固定：,使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。,2、化学性质：,板书,3、氮的固定：,4、氮的用途：,是合成氨的重要原料；用作保护气：如焊接金属、填充灯泡、食品包装等；用于医疗：如外科手术中的“冷刀”就是液氮、液氮可以治疗早中期的癌症；制造超导材料；,（二）氮的氧化
4、物：,有六种：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,1. NO和NO2,板书,无色、难溶、有毒的气体,红棕色、刺激性气味、有毒、易溶的气体,2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3 +NO,（二）氮的氧化物：,有六种：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,1. NO和NO2,板书,无色、难溶、有毒的气体,红棕色、刺激性气味、有毒、易溶的气体,2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3 +NO,2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO,易与血红蛋白结合导致缺氧中毒；作为“信使分子”使血管扩张等,能使多种织物褪色，损坏多种织物和尼
5、龙制品对金属和非金属有腐蚀,(1) NO2或NO2与N2（或非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2+H2O = 2HNO3+NO利用气体体积变化差值进行计算。,2、氮的氧化物溶于水的计算：,板书,例.将充满NO2和N2共45ml的试管，倒立于水槽中，过一段时间气体的体积变为35ml，则原混合气体中N2和NO2的体积比为 （ ）A、7：2 B、2：7C、1：2 D、2：1,D,(2) NO2 和 O2 的混合气体溶于水时， 由 4 NO2+ O2 +2H2O =4HNO3可知，当体积比,2、氮的氧化物溶于水的计算：,板书,上述两个反应多次循环，综合2+ 可得总反应关系式,【析】,(3)NO和
6、O2同时通入水中，其反应是： 4NO+3O2+2H2O = 4HNO3,当体积比,板书,上述两个反应可多次循环，综合3+ 2 整理得总反应式:,【析】,小结： 4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成。即(2)(3)两种情况中的总反应式都与N2O5+ H2O =2HNO3 等效。这不仅是记忆(2)(3)二式的方法，也为上述问题的解决提供了新的思路。即利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断：,辅书,1、将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2mL无色气体，求原混合中NO2和O2各多少ml？,2、同温同压下,将NO NO2 和O2
7、按一定体积比混合充满容器，再倒置于盛满水的水槽，片刻，液体充满容器，则反应前NO、NO2 、O2体积比不可能为（ ）,A、1：1：1 B、8：4：7 C、4：8：5 D、任意比,D,练习,若氧气剩余V(NO2)=6.4ml,V(O2)=3.6ml若NO剩余 V(NO2)=9.2ml,V(O2)=0.8ml,(三)、氨(NH3),1、物理性质：,2、化学性质(P76-观察思考),（1）与水反应：喷泉实验,NH3+H2O NH3H2O( NH4+OH-) （可 逆 过 程）,无色、有刺激性气味、气体、比空气轻、极易溶于水（常温、常压：1：700）。,板书,色 味 态 密 溶 ,注：氨水成分：,分子
8、：H2O、NH3、NH3H2O离子： NH4 、 OH、 H,a、使指示剂变色：,【辨析】 液氨和氨水,氨水是混合物; 液氨是氨气加压或降温得到的液态，是纯净物。,板书,氨水的性质：,b 、与酸性氧化物反应：,使红色石蕊试纸变蓝（常用于检验NH3，操作：将湿润的红色石蕊试纸粘在玻璃棒的一端，靠近瓶口。）,(少量) CO2+2NH3H2O=(NH4)2CO3+H2O,c 、与酸反应：,NH3H2O+HCl=NH4Cl+H2O,d 、与盐反应：,3NH3H2O+AlCl3=Al(OH)3+3NH4Cl,（2）与酸反应（实验）,NH3+ HCl = NH4Cl （产生白烟，该反应也可用于氨气的检验，
9、操作：用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近集气瓶口，有白烟生成 ）,（3）与氧气反应：(实验),NH3+HNO3 = NH4NO3 （产生白烟）,2NH3+H2SO4= (NH4)2SO4 （无白烟）,工业制HNO3的的重要反应,板书,3、氨气的实验室制法： （实验）,(1)、药品：,(2)、原理：,(3)、发生装置：,(4)、收集方法：,(5)、验满：,（1）湿润的红色石蕊试纸（变蓝）,（2）玻璃棒蘸浓盐酸（白烟）,氯化铵和消石灰；,向下排空气法,板书,(6)、试管口湿棉花团或用稀H2SO4浸湿的棉 花作用：,(7)、干燥：,思考：能否用浓H2SO4干燥？ 能否用CaCl2干燥？,防止与空气对流及吸收多
10、余的NH3，以防污染空气。,用碱石灰(NaOH和CaO的混合物),板书,NH3,硝酸,纯碱,氮肥工业,吸收硫酸生产中的二氧化硫,4、氨的用途,（四）、铵盐：,1、概念：,3、化学性质(P78-观察思考) ：,2、物理性质：,（生成的NH3与HCl遇冷又会结合成NH4Cl：）,由NH4+和酸根组成的盐。,白色晶体，均易溶于水。,板书,（1）、受热易分解：,（2）、与碱溶液反应： （实验）,铵盐保存方法：,NH4Cl+NaOH NaCl+NH3+H2O NH4+ + OH- = NH3+ H2O,思考：如何检验NH4+的存在？,密封、阴凉通风处保存。,施用注意事项：,不能与碱性物质如草木灰等混用；
11、埋在土下以保持肥效。,板书,2、氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分离( )A加入氢氧化钠 B加入AgNO3溶液C加热法 D加入一种合适的酸 E加入水,例题与练习：1、有关氨的性质的叙述正确的是（ ）A氨极易溶于水B氨水呈碱性C氨水和酸相遇都能产生白色烟雾D在反应NH3H+ NH4+中，氨失去电子被氧化,C,A、B,(五)、硝酸,1、物理性质：,注：95%以上的浓HNO3 又叫“发烟硝酸”。（雾）,2、化学性质：,(1)、硝酸具有酸的通性,例如：稀HNO3使紫色石蕊溶液变红。,如HNO3NaOHNaNO3H2O,如2HNO3CaOCa(NO3)2H2O,如2HNO3Na2CO32NaNO3CO2
12、H2O,硝酸具有强氧化性，与金属反应时一般 不产生H2,板书,色 味 态 密 熔沸点, ,纯硝酸是无色,刺激性气味,液体,比水大,低，易挥发,使指示剂变色： 与碱性氧化物反应：与碱反应： 与盐反应： 与金属反应：,2、特性：（重点）,注：硝酸越浓，越容易分解。长期存放的浓HNO3呈黄色，这是由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸的缘故。 一般将它保存在棕色瓶里，放置在阴凉处。,Cu + 4HNO3（浓）= Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,（2）强氧化性：与金属反应除金、铂、钛外（实验）,Fe + 4HNO3（稀）= Fe(N
13、O3)3+ NO+ 2H2O,(少量),板书,常温下铁、铝遇浓硝酸表面形成致密的氧化膜而钝化，加热时解钝。,3Fe + 8HNO3（稀）= 3Fe(NO3)2+ 2NO+ 4H2O,(过量),练习与思考：,1、将以上反应改写成离子反应方程式；2、以上反应中，HNO3表现了什么性质？3、 HNO3还原产物有何特点？,与某些非金属单质（如碳、硫等）反应,板书,三、人类活动对自然界氮循环和环境的影响,1人类活动对自然界氮循环的影响：,2人类活动对环境的影响：,（1）光化学烟雾：（2）酸雨： （3）富营养化：,3如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响 （1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。
14、（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。我们应保护 森林，植树造林，促进全球氮的良性循环。,七、常见考点：,1、NOx溶于水的计算：,例1：将装有50mLNO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是 A53 B35 C32 D23,例2：如图所示的装置中，烧瓶中充满了干燥气体A将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。,2、喷泉实验：,选项_（填A、B、C、D）为何不满足要求_,A、C,练习：在标准状况下，在三个干燥的烧瓶内分别装入干燥纯净的NH3、含一半空气的氯化氢、
15、NO2和O2的混合气体v(NO2)v(O2)4 1。然后分别做喷泉实验，三个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比为A212 B554C111 D无法确定,3、离子共存：,例3、已知溶液为棕黄色， 溶液为浅绿色，向Fe(NO3)2溶液中加入少量稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是( )A、变浅B、变为红色C、没有改变D、变为棕黄色,练习：在酸性溶液中，下列各离子因氧化还原反应而不能大量共存的是（ ）ABCD,4、有关HNO3的计算：,例4、38.4 mg Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到22.4 mL气体(标准状况下)，反应消耗的HNO3其物质的量可能是（ ）A1.0103 mol B1
16、.6103 molC2.2103 mol D2.4103 mol,例5、在100mL某混合酸中，HNO3的物质的量浓度为0.4molL-1，H2SO4的物质的量浓度为0.1 molL-1，向其中加入1.92 g铜粉，微热，待充分反应后，求溶液中的物质的量浓度。,关于HNO3计算小结： 1、与金属单质反应时HNO3表现酸性和氧化性，表现酸性的量可由金属所形成的盐计算得出，表现氧化性的量可由所产生的气体算出，不论是NO还是NO2。 2、金属与混酸的计算必须按照离子方程式计算，因为其中的不仅仅由HNO3提供。,本节小结,一、氮在自然界中的循环：,二、氮循环中的重要物质及氮的固定：,（一）、N2,（二
17、）氮的氧化物：,1、NO、NO2,2、氮的氧化物溶于水的计算：,三、氨和铵盐,（一）、氨 NH3：,（二）、铵盐：,四、氨气的实验室制法：,五、硝酸及其应用,在新疆和青海的交界处，有一处山谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，人、畜遭雷击而毙命，奇怪的是这里牧草茂盛、四季常青，被当地人称为魔鬼谷。 最近地质工作者揭开了谜底该地质表层处有一巨大磁铁矿，当人畜进入后形成尖端放电。,主要形式：,（1）游离态化合态是豆科植物根部的根瘤菌，把N2转变为硝酸盐等含氮化合物；放电条件下，与O2结合为氮氧化合物，并随降水进入水体中；合成氨工厂、汽车发动机都可以将一部分氮气转化成化合态。,（2）
18、化合态游离态：硝酸盐在某些细菌作用下转化成N2。,（3）化合态化合态：化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化合物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。,2.自然界中的氮循环包含多种形式的含氮物质的转化，有的对人类生产、生活有益，有的会产生负面作用，请举例说明。,交流研讨,6、标况下，将盛满NO、NO2、O2混合气体的集气瓶，倒置于水中，完全溶解，无气体剩余，设其产物不扩散，则所得溶液的物质的量浓度（M）的取值范围为（ ）A、 0 M 1/22.4 B 1/39.2 M 1/28C、1/28 M 1/22.4 D 1/39.2 M 1/22.4,5. 标准状况下，将盛有等体积的NO2与O2的试管，倒立于水槽中，反应后，试管内液体上升的高度大约是试管体积的几分之几？得到溶液的物质的量浓度为多少？,4. NO2装满一烧瓶，倒置于水槽中，所得溶液的物质的量浓度是多少？,B,拓展一：,王水：浓HNO3和浓盐酸的混合物（体积比13）叫王水，它的氧化能力比硝酸更强，能够使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。,拓展二：,酸的氧化性：实质上指 H+ 的氧化性，任何酸都有。,氧化性酸：是酸根离子中心原子获得电子的能力，酸根离子获得电子后，中心原子化合价降低，形成相应的低价含氧化合物甚至是单质,
