鲁科版高中化学必修一学案：第三章自然界中的元素第2节氮的循环

1、第 3 章第 3 节硫的转化【本讲教育信息】一 .教学内容：第 3 章第 2 节氮的循环二 .教学目的1. 能简要说明氮循环的基本过程，知道固氮的本质以及生物固氮和人工固氮这两种固氮形式。2.了解氮循环过程中的重要物质以及人类活动对氮循环和环境的影响（知道酸雨、 光化学烟雾和富营养化等环境问题）3. 能列举含氮元素的单质及其化合物了解氮气、氨气、铵盐及硝酸的主要物理性质和化学性质，知道 nh4 的检验方法和氨气的实验室制法，能书写相关反应的化学方程式。三 . 教学重点、难点氮气、氨、铵盐和硝酸的性质四 .知识分析空气中的主要物质？植物生长需要的主要元素？（一）氮在自然界中的循环和存在形式1.

2、氮元素在自然界中的存在形式自然界中氮元素存在的形式一种是游离态，如n2，一种是化合态，如铵盐、硝酸盐、氨、蛋白质等。2. 氮在自然界中的循环（ 1）氮在自然界中的循环的基本过程自然界里，空气的氮气转化为植物可以直接吸收含氮化合物的两种主要形式，豆科植物的根瘤菌把 n2 转化为硝酸盐； 闪电使少量n2 与 o2 化合生成 no，随之变为硝酸随降水进入土壤和水体。植物的根从土壤中吸收铵盐、硝酸盐，经过复杂的生物转化，形成了各种氨基酸，氨基酸最后变成蛋白质。动物以植物为食而获得植物蛋白，并将其转化为动物蛋白，动物遗体中的蛋白质被微生物分子分解成铵离子、硝酸根和氨，又回到了土壤和水体中，被植物再次吸收

3、利用。（ 2）氮循环的重要意义由于存在着氮元素的循环，其他生命元素的循环，以及水的循环，地球的生命才生生不息，生机勃勃。（二）氮循环的重要物质及其变化1. 氮气第 1页（ 1）物理性质无色无味的难溶于水的气体；密度比空气小，在空气中约占总体积的78%，占其它质量的75%。（ 2）分子结构两个氮原子之间的强烈作用，要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。常温下，n2 的化学性质很不活泼，但在高温、放电、点燃等条件下能与o2、 mg、 h2 等反应。（ 3）化学性质与 o2 反应： n2+o2 2no与 h2 反应： n2+3h2 2nh3与 mg的反应： n2+3mg mg3n2温馨提示：由于 n

4、2 的化学性质不活泼，所以n2 与其它物质的反应，需特别注意标明条件。 n2 和 o2 反应后，“最初产物”是no，而不是 no2。一般情况下，n2 不能燃烧，也不助燃，但mg条却可以在n2 中燃烧。（ 4）用途： a. 保护气 b. 液氮作深度冷冻剂c. 合成氨等思考：相同质量的镁条分别在o2、n2 和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量m1，m2，m3 由大到小的顺序是（解答： m1m3m2 ）重要补充：氮的固定概念：使空气中游离的氮转变为含氮化合物的方法。分类：自然固氮和人工固氮可逆反应概念： 在相同条件下， 能同时正反两个方向进行的反应，为可逆反应， 化学方程式中用“”代替“”。特点：相

5、同条件下，相反方向的两个化学反应；与化学反应有关的各种物质共存，如n2+3h22nh3 反应体系中就存在n2、 h2、nh3 分子。2、氮的氧化物no、 no2 的重要性质（ 1）物理性质no：无色无味难溶于水的气体有毒no2：红棕色有刺激性气味的气体有毒（ 2）化学性质第 2页2no+o 2 2no 6no+4nh 3 5n2+6h2o3no2+h2o 2hno3 no6no 2+8nh3 7n2+12h2o（ 3）计算中用到的两个重要化学方程式4no+3o2+2h2o 4hno3 ；4no2+o2+2h2o4hno3思考： no 有毒，为什么在 1992 年被世界著名学术期刊科学 （ se

6、ience ，美国）评为明星分子？ no2 为什么能使多种织物退色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用？实验室如何收集no、 no2？为什么？解答： no作为一种神经系统的信使分子，在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有着及其重要的作用。 no2 溶于水生成了硝酸，使织物退色、腐蚀材料。 收集 no用排水法，收集no2用向上排空气法；前者易与氧气反应，后者易与水反应3、氮的氢化物nh3（ 1）分子结构立体结构（三角锥形）（ 2）物理性质无色、有刺激性气味的气体，标况下密度为0.771g l1，比空气轻，极易溶于水（1:700 ），且快速溶解，易液化得液氨，液氨气化时要吸收大

7、量的热，使物质的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂。关于喷泉实验：氨气能形成喷泉的本质原因是氨极易溶于水。用教材中的装置进行喷泉实验，引发水上喷的操作是挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶。该实验的原理是，少量水进入烧瓶时，氨迅速溶解，瓶内压强迅速降低，水在外界大气压作用下，压入烧瓶。如果把胶头滴管去掉，如何引发水上喷？氨溶解于水不是简单的溶解过程，有化学反应，生成碱性物质。（ 3）化学性质氨与水的反应nh 3+h2onh3h2o说明：第 3页氨的溶解中更重要的是生成了nh3 h2o，但溶质为nh3氨的水溶液显弱碱性， nh h onh+4+oh32氨水易挥发，要密封保存，对许多金属有腐蚀作用，不能

8、用金属容器盛装。氨水的密度小于水的密度，且质量分数越大，密度越小。+氨水的成分：nh3、 h2o、 nh3 h2o、 nh4 、 oh h氨与 hcl 反应nh3+hcl nh4cl练习：写出nh3 与硝酸、硫酸、磷酸的化学方程式解答： nh3+hno3 nh4no3；2nh3+h2so4 (nh4) 2so4； 3nh+h3po4 (nh4) 3po4)氨与某些盐溶液的反应fecl 3+3nhh2o fe(oh)3 +3nh4cl； mgcl2+2nh3 h2o mg(oh)2 +2nh4cl氨的还原性a. 氨与 o2 的反应催化氧化： 4nh3+5o24no+6h2o；与纯 o2 反应 ：

9、 4nh3+3o2 2n2+6h2ob. 与 cl 2 反应氨气不足（cl 2 过量）2nh 3 +3cl 2 n2+6hcl氨气足量8 nh3+3cl 2n2+6nh4clc.与 cuo的反应2nh3+3cuo 3cu+n2+3h2o（可用于制n2）小结： nh3 是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，可用于氨气的检验氨水与液氨为不同物质，氨水为混合物，液氨为纯净物;nh3 为非电解质，而nh3 h2o 为弱电解质。与浓氨水靠近，能产生白烟现象的物质：挥发性酸如浓hno3、浓 hcl 酸性气体hcl、hbr、hi 、h2s 等； cl 2。但浓 h2so4、浓 h3po4 因难挥发而无此现

10、象。 nh3 可在纯氧中燃烧，不是在空气中燃烧，故nh3 不属于可燃烧气体。4. 铵盐的主要性质（ 1）概念：由铵根离子和酸根离子组成的盐（ 2）物理性质：都是无色晶体，都易溶于水（ 3）化学性质第 4页受热易分解a.热不稳定酸的铵盐为nh3和酸的分解产物nh4hco3nh3+co2 +h2o（对热不稳定酸：h2co3、 h2so3、 h2sio3）b.挥发性酸对应的铵盐的分解产物是nh3 和相应的酸nh 4 clnh3 +hcl（挥发性酸： hcl、 hbr、 h2s、 hi）c.高沸点酸的铵盐的分解产物为nh3 和相应的酸(nh 4) 3po43nh +h3 po4d.氧化性酸的铵盐的分解

11、产物随温度而异2nh4no32n2 +o2 +4h2o与碱反应nh 4cl+naohnacl+nh3 +h2o（ 4） nh4+的检测：在未知溶液中加入强碱并加热，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nh4思考：+铵盐都能受热分解，能不能用此种方法检验 nh4 的存在？铵盐与浓碱溶液，铵盐与稀碱溶液反应并加热，铵盐与稀碱溶液反应不加热的离子方程式有何不同？解答：不能。生成氨气、生成氨气、生成一水合氨。5. 硝酸的重要性质（ 1）物理性质：纯 hno3是无色，易挥发（沸点 83），有刺激性气味的液体。易溶于水密度比水大，常用的浓 hno3质量分数为 69%， 98%的硝酸称“

12、发烟硝酸” ）（ 2）化学性质酸的通性特性a.不稳定性：4hno34no2+o2+2h2o并且越多越易分解b. 强氧化性：浓硝酸可以与不活泼金属如铜、银等以及碳、磷等非金属反应。说明：浓、稀 hno3均有强氧化性氧化性：浓 hno3稀 hno3金属与硝酸反应不产生 h ，而是与浓硝酸反应生成no 与稀 hno生成 no22，34hno3（浓） +cu cu(no3) 2+2no +2h2o8hno（稀） +3cu3cu(no) +2no +4h o322第 5页小知识：常温下浓hno3可使铁、铝表面形成致密的氧化物膜而钝化，（浓 h2so4 也有此性质）因此可用铁、铝容器盛放浓h2so4、 h

13、no3。+氧化性酸和酸的氧化性：酸的氧化性是指h的氧化性；氧化性酸是酸根离子中心原子获得电子的性质。思考：分别将盛有浓hcl，浓 h2so4，浓 hno3的烧杯置于空气中，其中质量增加的是，质量减少的是，原因分别是。浓 hno3为什么常是黄色？浓 hno3如何保存？解答：浓h2so4；浓 hcl、浓 hno3；浓 h2so4 有吸水性，吸收空气中的水蒸气；浓hcl、浓 hno3都有挥发性。浓硝酸易分解产生no2， no2 溶于水显黄色；浓硝酸通常保存在棕色瓶中，置于冷暗处。【典型例题】例 1.下列过程属于人工固氮的是（）a.分离液态空气制氮气b.闪电时 n2 转化为 noc.合成氨d. 豆科作

14、物根瘤菌将n2 转化为 nh3答案： c解析： 该题目考查氮的固定知识，将空气中游离态的氮转化为化合物的方法，统称为氮的固定，分为自然固氮和人工固氮，b、 d 属于自然固氮，c属于人工固氮。点评：本题属于基本概念应用题例 2.采用不同的分类方法，可将非金属氧化物分为不同的类别。例如，从某种意义讲p2 o、 so、52so、 co、 cl o 等归为一类，则下列氧化物中与它们同属一类的是（）3227a. cob. noc. n od. no225答案：c解析：本题考查了基本概念。题目中所给氧化物都是酸酐，而所给选项中co、 no、 no2 都是不成盐氧化物，只有n2o5 是硝酸的酸酐。点评：解答

15、本题关键是从题干中准确分析、判断、归纳出几种物质的共同规律，分析选项时，明确非金属氧化物可能是酸性氧化物，也可能不是。结合平时积累的知识解决问题。例 3.有关氨的性质的叙述中正确的是（）a. 氨不能在空气中燃烧 b. 氨水呈碱性第 6页c. 氨气和酸相遇能产生白色烟雾d. 在反应 nh3 + h + nh 4+ 中，氨失去电子被氧化答案： ab解析： 氨只能在纯氧中燃烧，不能在空气中燃烧，+-a 正确；因为 nhh o nh +oh，故氨水呈324碱性，并视为一元弱碱，b 正确；氨气只有与挥发性酸相遇才能生成白烟，c错； 反应 nh3 + h+ 4+a、b。nh 为非氧化还原反应， d错。综上

16、分析，本题答案为点评：氨是一种重要的物质，学习中应全面掌握氨的重要性质。例 4. 为了测定某铜银合金的成分，将30.0 g 合金溶于 80 ml 13.5 mol-13l的浓 hno中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72 l ( 标准状况 ) ，并测得溶液中 c(h +) 1moll-1 。假设反应后溶液的体积仍为 80 ml，试计算：（ 1）被还原的 hno3 的物质的量；（ 2）合金中银的质量分数。答案：（1） 0.3 mol（2） 36%解析：（ 1） hno3 被还原生成no 或 no2 气体， 因此产生的气体的物质的量即是被还原的hno3的物质的量。n 6.72 l/ 22.4l mol-1 0.3mol（ 2）反应后溶液中