学年高中化学 第3章 自然界中的元素 32氮的循环同步教学案 鲁科版必修1.docx
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学年高中化学第3章自然界中的元素32氮的循环同步教学案鲁科版必修1
第2节 氮的循环第1课时 自然界中氮的循环、氮气及氮的氧化物
一、自然界中氮的循环
1.氮的存在形态
氮是地球上含量丰富的一种元素,以______的形式存在于大气中,以________的形式存在于动植物体、土壤和水体中。
2.氮在自然界中的循环
(1)在自然界中豆科植物根部的__________把空气中的氮气转变为__________等含氮的化合物。
在放电条件下,空气中少量的______与______化合生成NO,NO和O2迅速生成______并随水进入土壤和水体。
(2)人们通过化学方法把空气中的氮气转化为____,再根据需要进一步转化成各种含氮化合物(如______、______)。
二、氮气
1.物理性质
颜色
状态
气味
水中的溶解性
无色
气体
无味
难溶于水
2.化学性质
N2——
3.氮的固定
(1)概念:
使空气中__________的氮转化为____________的过程。
(2)分类
氮的固定
三、氮的氧化物
1.氮的氧化物
化合价
+1
+2
+3
+4
+5
对应氧化物
N2O
____
N2O3
______、
N2O4
N2O5
2.NO和NO2
(1)物理性质
物质
性质
NO
NO2
颜色
无色
红棕色
状态
气体
气体
气味
无味
刺激性气味
毒性
有毒
有毒
水溶性
难溶
易溶
(2)相互转化
(3)影响
①NO:
是传递神经信息的“信使分子”,但容易与血红蛋白结合而使人体缺氧。
②NO2:
能损坏多种织物和尼龙制品,对金属和非金属材料有腐蚀作用。
知识点1 氮的固定
1.下列属于自然固氮的是( )
A.N2和O2在雷电作用下生成NO
B.某金属化合物将氮气转化为化合态氮
C.在一定条件下使N2、H2合成NH3
D.NO生成NO2
知识点2 氮气的性质
2.氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A.氮气性质稳定,即使在高温下也很难跟其他物质发生反应
B.氮气比空气轻,且不溶于水
C.氮分子中两个氮原子结合很牢固,分子结构稳定
D.氮气无氧化性,也无还原性,不与其他物质反应
3.下列关于N2的说法中错误的是( )
A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可在电焊时作保护气
B.N2+O2
2NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C.N2在空气中约占总质量的
D.在反应:
3Mg+N2
Mg3N2中,N2作氧化剂
知识点3 一氧化氮的性质
4.最新研究表明:
NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况,缓解病情。
病毒学研究同时证实,NO对SARS病毒有直接抑制作用。
下列关于NO的叙述正确的是( )
A.NO是一种红棕色的气体
B.含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
C.常温常压下,NO不能与空气中的O2直接化合
D.NO易溶于水,不能用排水法收集
5.在体积为VL的密闭容器中,通入amolNO和bmolO2,反应后容器内氮原子与氧原子个数之比为( )
A.
B.
C.
D.
知识点4 二氧化氮的性质
6.实验室收集NO、NO2两种气体( )
A.均可用排水法
B.均可用向上排气法
C.NO用向上排气法,NO2用排水法
D.NO用排水法,NO2用向上排气法
7.将盛有N2和NO2(无N2O4)混合气体的试管倒立于水中,经过足够长的时间后,试管内气体的体积缩小为原体积的一半,则原混合气体中氮气和二氧化氮的体积比是( )
A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.3∶1
练基础落实
1.下列不属于氮的固定的是( )
A.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐
B.雷雨时空气中的N2与O2化合成NO
C.工业合成氨
D.NO与O2合成NO2,进而被水吸收生成HNO3
2.诺贝尔化学奖曾授予德国化学家GerhardErtl,以表彰他在固体表面化学研究过程中的重大发现。
使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体,以减少汽车尾气中有毒气体的排放,正是此项研究的重要应用之一。
下列有关说法不正确的是( )
A.CO在铂表面被氧化生成CO2,铂起催化作用
B.汽车尾气中NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C.CO在铂表面可能和O2、NOx反应
D.NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
3.NO2被水吸收发生反应:
3NO2+H2O===2HNO3+NO,判断发生还原反应和发生氧化反应的物质,其物质的量比为( )
A.3∶1B.1∶3C.1∶2D.2∶1
4.下列气体均有毒,使人中毒的原理与CO相似的是( )
A.Cl2B.SO2C.NOD.NO2
5.
A.C3N3(OH)3与HNCO为同一物质
B.HNCO是一种很强的氧化剂
C.1molNO2在反应中转移的电子为4mol
D.反应中NO2是还原剂
练方法技巧
6.把3体积的NO2气体依次通过下列3个分别装有:
①NaHCO3饱和溶液,②浓H2SO4,③Na2O2的装置后,用排水法把残留气体收集到集气瓶中,集气瓶中的气体应是(同温同压下测定)( )
A.1体积NO
B.2体积NO2和0.5体积O2
C.2体积O2
D.0.25体积O2
练综合拓展
7.
利用如图所示的装置收集以下7种气体:
①H2 ②Cl2 ③O2 ④HCl
⑤NH3 ⑥NO ⑦NO2
(1)若烧瓶是干燥的,则由B口进气,可收集的气体有______________,由A口进气,可收集的气体有________。
(2)若在烧瓶内充满水,可收集的气体有________,气体应由________口进入。
(3)若烧瓶中装入适量浓硫酸,可以用它来干燥的气体有______________,气体应由________口进入。
8.2008年5月17日新疆电视台(午间新闻)报道:
我国新增阿勒泰大气背景监测点。
这标志着气候条件独特、空气质量优良的新疆阿勒泰市已成为我国第8个国家大气背景监测点。
监测点安装的监测设备可监测日常二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等污染物。
NO分子因污染空气而臭名昭著,近年来,发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,而成为当前生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。
请回答下列问题:
(1)NO对环境的危害在于________(填编号)。
A.破坏臭氧层
B.高温下能使一些金属氧化
C.造成酸雨
D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+的酶的活化中心,亚硝酸根离子(NO
)可转化为NO,写出Cu+和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式:
_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)“绿色奥运”是2008年北京奥运会的主题之一,为迎接奥运,减少空气污染,北京为汽车加装了“三效催化净化器”,可将尾气中的一氧化碳和一氧化氮转化为参与大气循环的无毒混合气体,该气体是( )
A.二氧化碳和氮气
B.二氧化碳和二氧化氮
C.二氧化碳和氧气
D.二氧化碳和氢气
(4)氟利昂(如CCl2F2)可在光的作用下分解,产生氯原子,氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧的分子式为O3)。
有关反应如下:
总反应:
2O3===3O2 在上述臭氧变成氧气的过程中,Cl是__________________。
第2节 氮的循环
第1课时 自然界中氮的循环、氮气及氮的氧化物
基础落实
一、
1.单质 化合态
2.
(1)根瘤菌 硝酸盐 氮气 氧气 NO2
(2)氨气 氮肥 硝酸
二、
2.N2+O2
2NO N2+3H2
2NH3
3.
(1)游离态 含氮化合物
(2)高能 生物 合成氨 仿生
三、
1.NO NO2
2.
(2)①2NO+O2===2NO2 ②3NO2+H2O===2HNO3+NO
对点训练
1.A [所谓自然固氮即通过闪电或一些微生物将空气中的N2通过生物化学过程转化为含氮的化合物。
]
2.C [N2性质稳定,但高温下可与O2等物质反应,在反应中表现出氧化性或还原性;氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因。
]
3.C [N2在空气中的体积含量约为
,而不是质量含量。
]
4.B [NO是一种无色难溶于水的气体,可用排水法收集,常温常压下NO很容易与O2直接化合成NO2。
]
5.C
6.D [NO易与空气中的O2反应,NO2与水反应,故前者不能用排气法收集,后者不能用排水法收集。
]
7.C [将试管倒立于水中,只有NO2和H2O反应,生成的NO与没发生反应的N2为剩余气体。
设原气体的体积为V,NO2的体积为x,根据差量法求解:
3NO2+H2O===2HNO3+NO 体积减少
32
x
解得:
x=
故V(N2)=V-
=
故
=
。
]
课后作业
练基础落实
1.D [氮的固定指游离态氮元素转化为化合态氮元素。
化合态氮元素间转化不属于氮的固定。
]
2.D [CO、NOx在铂表面发生的反应为CO+NOxCO2+N2(未配平),也可能是CO与O2反应,此过程中铂作催化剂。
CO2不能与人体中的血红蛋白结合。
]
3.
4.C [NO和CO均易与血红蛋白结合,一旦结合就易导致人体缺氧。
]
5.C [化学反应①是三聚氰酸的转化,生成氰酸(HNCO),故二者不是同一物质;据反应②知:
→
,故NO2是氧化剂,HNCO是还原剂,1molNO2转移4mol电子,所以选C。
]
练方法技巧
6.D
练综合拓展
7.
(1)②③④⑦ ①⑤
(2)①③⑥ A
(3)①②③④⑥⑦ B
解析
(1)从B口进气是收集密度比空气大的气体;若从A口进气则收集密度比空气小的气体,但排空气法收集的气体必须与O2不反应,且密度与空气密度相差较大。
(2)若用排水法收集,则气体必须不溶于水且不与水反应,应从A口进。
(3)用浓H2SO4干燥气体,必须从B口进气。
8.
(1)ACD
(2)Cu++NO
+2H+===Cu2++NO↑+H2O
(3)A (4)催化剂
解析
(1)NO气体在破坏臭氧层的过程中起催化作用;NO能与人体血红蛋白结合,使人因缺氧而中毒;NO被O2氧化生成NO2,NO2与水反应生成HNO3,可形成酸雨。
(2)NO
转化为NO时氮的化合价降低,则Cu+在反应中化合价必然升高,转化为Cu2+。
(3)因为CO和NO含有C、O、N三种元素,那么它变化以后还应该含有这三种元素,所以C、D两项不正确,又因为B项中的NO2依然是空气的污染物,所以也排除。
第2课时 氨与铵态氮肥
一、氨
1.物理性质
(1)NH3是____色、有________气味、极易__________的气体,常温时,1体积水大约溶解______体积的氨气。
氨易____化,常作制冷剂。
(2)喷泉实验
实验装置
操作及现象
结论
①打开活塞,并挤压滴管的胶头
②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成____,瓶内液体呈__色
氨____溶于水,其水溶液呈__性
2.化学性质
(1)氨与水的反应
①反应的化学方程式为:
________________________________________________。
②NH3·H2O不稳定,受热易分解,反应的化学方程式为:
_____________________。
③氨水呈弱碱性,原因是(用电离方程式表示):
______________________________
________________________________________________________________________。
(2)氨与酸的反应
蘸取浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时___________________________________。
反应的化学方程式为:
__________________________________________________。
(3)氨的催化氧化
化学方程式为:
__________________________________________________________。
二、化学氮肥
化学氮肥—
三、铵盐
1.物理性质:
铵盐都______于水。
2.化学性质
(1)铵盐受热易分解
NH4Cl受热分解的化学方程式:
__________________________________________,
NH4HCO3受热分解的化学方程式:
________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)铵盐与碱反应
NaOH与NH4NO3反应的化学方程式:
_____________________________________
________________________________________________________________________。
3.氨的实验室制法
(1)原理:
实验室中常用______与____共热的方法制取氨。
如:
2NH4Cl+Ca(OH)2
______________________________________________。
(2)装置:
固体与固体反应,加热。
装置如下图。
(3)收集方法:
__________________。
(4)验满:
常使用__________________试纸或醮有__________的玻璃棒。
(5)操作时的注意事项
①收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的;
②发生装置的试管口略向下倾斜;
③由于氨气的密度比空气小,因此收集氨气时,导管应插入到试管的底部;
④加热温度不宜过高,并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。
(6)NH3的干燥
通常使用碱石灰,不能使用P2O5或浓H2SO4。
(7)尾气处理
多余的氨要吸收掉以避免污染空气。
但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。
常采用的装置有:
知识点1 氨的物理性质
1.据内蒙古自治区赤峰市红山区人民政府2009年8月6日介绍,赤峰制药集团氨气泄漏事件共有246名药厂工作人员、事故处理人员及周边群众到医院接受治疗。
下列说法不正确的是( )
A.压缩机中的氨作制冷剂
B.氨气泄漏时,消防人员可喷洒大量的水,减少氨气的扩散
C.氨气溶于水使其水溶液呈碱性
D.氨气溶于水的过程属于氮的固定
2.如图所示,夹子开始时处于关闭状态,将液体A滴入试管②与气体B充分反应,打开夹子,可发现试管①内的水立刻沸腾了。
则液体A和气体B的组合不可能是下列的( )
A.氢氧化钠溶液、二氧化碳 B.水、氨气
C.氢氧化钠溶液、一氧化氮 D.水、二氧化氮
知识点2 氨的化学性质
3.氨水显弱碱性的主要原因是( )
A.通常状况下,氨的溶解度不大
B.氨水中的NH3·H2O少量电离
C.溶于水的氨分子只有少量电离
D.氨本身的碱性弱
4.在研究合成氨方法的历史上,不同的研究者曾3次获诺贝尔化学奖。
合成氨大大提高了农作物的产量,同时也是制取硝酸、炸药等的原料。
下列说法中正确的是( )
A.N2和H2在点燃或光照条件下可合成氨气
B.氨和HNO3都是电解质
C.氨气遇到浓硝酸会发生反应产生大量白烟
D.由NH3制HNO3的过程中,氮元素被还原
知识点3 铵盐的性质
5.检验铵盐的方法是将待检物取出少量放入试管中,然后( )
A.加热,用红色石蕊试纸放在试管口检验
B.加水溶解,用红色石蕊试纸检验溶液的酸碱性
C.加入碱溶液,加热,再滴入酚酞试液
D.加入苛性钠溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验
知识点4 氨气的实验室制法
6.为了更简便地制取干燥的NH3,下列方法中合适的是( )
A.N2+3H2
2NH3,用烧碱进行干燥
B.加热NH4HCO3,气体用五氧化二磷干燥
C.加热浓氨水,气体用碱石灰干燥
D.Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑,气体用无水氯化钙干燥
练基础落实
1.下列过程不属于氮的固定的是( )
A.N2NOB.NH3NH4NO3
C.N2NH3D.N2
NO
2.氨与酸反应生成铵盐的实质是( )
A.氨极易溶于水
B.氨具有碱性
C.氨分子是共价化合物分子
D.氨分子结合H+形成NH
3.用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。
其原因是( )
①幕布的着火点升高 ②幕布的质量增加 ③氯化铵分解吸收热量,降低了温度 ④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气
A.①②B.③④C.①③D.②④
4.铵盐的通性叙述不正确的是( )
A.铵盐均易溶于水
B.铵盐参与的反应不可能有电子的转移
C.铵盐中的氮元素不一定都为-3价
D.可以用铵盐与碱反应制氨气
练方法技巧
5.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满:
①NH3、②NO2,进行喷泉实验,如下图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为( )
A.①>②B.①<②C.①=②D.不能确定
6.为了检验某固体物质中是否含有NH
,你认为下列试剂和试纸一定用不到的是( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤B.④⑤C.①③D.①④⑤
练综合拓展
7.
某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验:
(1)在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢复红色,则原溶液可能是______________溶液,加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是_______________
________________________________________________________________________。
(2)在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色,则此溶液可能是________溶液,加热时溶液由无色变为红色的原因是________________________
________________________________________________________________________。
8.已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用下图中的装置可以实现该反应。
回答下列问题:
(1)A中加入的物质是______________________,发生反应的化学方程式是_______;
(2)B中加入的物质是____________,其作用是_______________________________
________________________________________________________________________;
(3)实验时在C中观察到的现象是__________________________,发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(4)实验时在D中观察到的现象是________,D中收集到的物质是________,检验该物质的方法和现象是__________________________________________________________。
第2课时 氨与铵态氮肥
基础落实
一、
1.
(1)无 刺激性 溶于水 700 液
(2)喷泉 红 极易 碱
2.
(1)①NH3+H2ONH3·H2O ②NH3·H2O
NH3↑+H2O ③NH3·H2ONH
+OH-
(2)有白烟生成 NH3+HCl===NH4Cl
(3)4NH3+5O2
4NO+6H2O
二、
NH
NO
CO(NH2)2
三、
1.易溶
2.
(1)NH4Cl
NH3↑+HCl↑ NH4HCO3
NH3↑+H2O↑+CO2↑
(2)NaOH+NH4NO3
NH3↑+NaNO3+H2O
3.
(1)铵盐 碱 CaCl2+2NH3↑+2H2O (3)向下排空气法 (4)湿润的红色石蕊 浓盐酸
对点训练
1.D [由NH3的物理性质可知,A、B两项正确;氨水呈弱碱性,C选项正确;氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮的过程,故D选项错误。
]
2.C [根据题意知,在温度不变的情况下水由不沸腾变得沸腾,只能是压强减小,造成压强减小的原因是液体A与气体B发生了反应使气体的量减少,符合条件的选项有A、B、D三项。
]
3.B [氨气溶于水后,大部分与水结合生成一水合氨(NH3·H2O),NH3·H2O仅有少部分电离成NH
和OH-,因此显弱碱性。
]
4.C [N2与H2化合的条件是高温、高压、催化剂,A错;B项中NH3不是电解质,HNO3是电解质;C正确;D项中NH3中N为-3价,HNO3中N为+5价,因此由氨制硝酸的过程中,氮被氧化。
]
5.D [检验铵盐的方法是利用了铵盐与碱共热反应生成氨气及氨气的性质,把NaOH溶液加到某物质的固体或溶液里,加热后产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,就可以判断该物质是铵盐。
]
6.C [A选项中方法是工业制取氨气的方法,不可选;B选项中P2O5是酸性干燥剂,可以吸收NH3;D选项中CaCl2可以与NH3形成络合物,也不能选用,所以应选C项。
]
课后作业
练基础落实
1.B [氮的固定是由游离态的氮转化为化合态的氮的过程,而B项只是含氮物质之间的转化,不属于氮的固定。
]
2.D
3.B [处理后的幕布不易着火,主要原因有两个:
一是NH4Cl分解吸收热量,降低了环境温度;二是NH4Cl分解生成的NH3、HCl可以有效隔绝幕布与空气接触。
]
4.B
练方法技巧
5.C [气体溶于水后,形成与参加反应的气体的体积相同的溶液,一般浓度都约为
mol·L-1(混合气体除外)。
]
6.B [NH
的检验:
在含有NH
的溶液中加入强碱(OH-)并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验,若试纸变蓝,则证明原溶液中含有NH
。
一定不会用到的是④蓝色石蕊试纸和⑤稀硫酸。
]
练综合拓展
7.
(1)稀氨水和酚酞 稀氨水中的NH3逸出,所以溶液的颜色变浅
(2)溶有SO2气体的品红 SO2气体逸出,品红溶液恢复红色
解析 气体的溶解度随温度的升高而减小。
温度升高,NH3逸出,酚酞溶液颜色变浅,又由于NH3极易溶于水,冷却后NH3重新溶于水,又恢复红色。
同理,SO2溶于品红溶液,可使品红褪色,SO2逸出后,品红又恢复红色,冷却后SO2又重新溶解与品红化合成无色物质,溶液又褪色。
此外
(2)还充分说明了SO2气体漂白的可逆性。
8.
(1)固体NH4Cl和Ca(OH)2 2NH4Cl+Ca(OH)2△,CaCl2+2NH3↑+2H2O(或其
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