化学初高衔接专题十二：氮的循环

专题十二

氮的循环

自然界中的氮循环活动1

氮在自然界中的循环氮元素游离态:

N2化合态:氮的氧化物、氨（NH3）、铵盐（NH4+）、硝酸盐（NO3-）、蛋白质等自然界中的氮循环活动1

氮在自然界中的循环NO3-、NH4+和NH3硝酸盐氮的氧化物氨氮肥、硝酸等含氮化合物氮氧化物自然界中的氮循环活动2

氮元素的价-类二维图氮元素化合价物质类别氢化物

单质

氧化物

酸

碱

盐

+5+4+3+2+10-3NH3N2NONO2HNO3NO3-NH4+NH3·H2O氮的固定定义：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。游离态→化合态分类：氮的固定氮的固定方式：

自然固氮（包括生物固氮、闪电固氮）

人工固氮（包括合成氨、仿生固氮）氮的固定B氮的固定活动1

氮气的性质和用途1.氮气的物理性质颜色状态气味密度水溶性无色无味气态难溶于水比空气略小液氮作制冷剂液化空气得到液氮N2汽化吸热√N2化学性质不活泼×氮的固定活动1

氮气的性质和用途2.氮气的化学性质

氮气化学性质稳定，通常很难与其他物质发生反应，在一定条件下能与氧气、氢气等物质反应。①氮气的还原性：②氮气的氧化性：N2＋O2=2NO放电N2＋3H22NH3高温高压

催化剂

3Mg＋N2=Mg3N2点燃【可逆反应】相同条件下，同时向正反两个方向进行的反应。特征：不能进行到底，反应物、生成物同时存在N2、O2直接化合得到NO2（×）

氮的固定活动1

氮气的性质和用途3.氮气的用途（1）化学性质不活泼：用作保护气、填充灯泡、防止食品腐烂（2）液氮用做制冷剂（3）用于合成氨氮的固定活动1

氮气的性质和用途D氮的固定模拟闪电固氮N2＋O2=2NO放电2NO+O2=2NO2氮的固定活动2

氮的氧化物

NO、NO2②化学性质与氧气反应:2NO+O2=2NO2气体由无色变为红棕色可用来检验NO存在①物理性质无色、无味、有毒、气体，难溶于水收集方法？排水法一氧化氮氮的固定活动2

氮的氧化物

NO、NO2一氧化氮氮的固定活动2

氮的氧化物

NO、NO2②化学性质与氧气反应:2NO+O2=2NO2气体由无色变为红棕色③有利有弊：（1）NO结合血红蛋白能力比CO还强，造成人体缺氧（2）作为传递神经信息的“信使分子”（3）在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要作用可用来检验NO存在①物理性质无色、无味、有毒、气体，难溶于水收集方法？排水法一氧化氮氮的固定活动2

氮的氧化物

NO、NO2二氧化氮①物理性质②化学性质红棕色、刺激性气味、有毒、气体，易溶于水收集方法？向上排空气法3NO2＋H2O=2HNO3＋NO→工业制取硝酸红棕色气体逐渐变为无色氮的固定活动2

氮的氧化物

NO、NO2二氧化氮氮的固定活动2

氮的氧化物

NO、NO2二氧化氮①物理性质②化学性质（1）二氧化氮能使多种织物褪色、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。（2）与水反应制硝酸。（3）生成的硝酸随雨水洒在地面上，形成硝酸盐促进植物生长。③有利有弊：红棕色、刺激性气味、有毒、气体，易溶于水收集方法？向上排空气法3NO2＋H2O=2HNO3＋NON、P、K→工业制取硝酸红棕色气体逐渐变为无色氮的固定活动2

氮的氧化物

NO、NO2思考如何除去一氧化氮气体中的二氧化氮杂质？排水法3NO2＋H2O=2HNO3＋NO氮元素的价-类二维图氮元素化合价物质类别氢化物

单质

氧化物

酸

碱

盐

+5+4+3+2+10-3NH3N2NONO2HNO3NO3-NH4+NH3·H2O人工合成氨合成氨：一个反应，三个诺奖

弗里茨·哈珀1918年博施1931年埃特尔2007年发明了N2和H2直接合成氨的方法改进了反应条件，实现氨的规模化工业生产发现了合成氨的反应机理N2＋3H22NH3高温高压

催化剂

氨气的转化与生成活动1

氨气的性质1.氨气的物理性质颜色状态气味密度水溶性沸点无色刺激性气味气态极易溶于水比空气小高液氨作制冷剂是因为：NH3沸点高，汽化吸热√

易液化收集方法？向下排空气法氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质（1）与水的反应：氨水中存在哪些微粒？NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－NH3、H2O、NH3·H2O

NH4＋、OH－、H＋弱电解质电离可逆号氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质（1）与水的反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－打开止水夹并轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶。实验现象(溶液中滴有酚酞):形成喷泉,且烧瓶内液体呈红色【实验1】喷泉实验氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质（1）与水的反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－①烧杯中的水为什么会进入烧瓶形成喷泉？②溶液变红说明什么？③具有什么性质的气体可以发生喷泉实验NH3极易溶于水氨水呈碱性气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水2/3溶于水/与溶液反应氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质（1）与水的反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－喷泉实验成功的关键1.氨气要收集满2.收集氨气的烧瓶要干燥3.装置气密性要良好氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质（1）与水的反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－NH3·H2O⇌NH4＋＋OH－变红NH3·H2O=NH3↑＋H2O△变蓝氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质（2）与酸反应：生成铵盐NH3+HCl=NH4Cl（白烟）现象：产生白烟【实验2】：撤去玻璃片氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质（2）与酸反应：生成铵盐NH3+HCl=NH4Cl（白烟）①用浓硝酸代替浓盐酸会有相同的现象吗？②用浓硫酸代替浓盐酸会有相同的现象吗?现象：产生白烟会。HNO3+NH3=NH4NO3

【实验3】：分别用玻璃棒蘸取少量浓盐酸和浓氨水，靠近玻璃棒观察现象。浓氨水与挥发性酸反应,都可生成白烟否。2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4气体挥发氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质氨气的检验方法：干燥？法①：用蘸取浓盐酸的玻璃棒，若产生白烟，则证明有NH3法②：用湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明有NH3NH3溶于水，显碱性氨气的转化与生成活动1

氨气的性质2.氨气的化学性质【思考】氨气中氮元素的化合价为－3，请从氧化还原的角度分析，

氨气还可能具有什么性质？（3）氨气的催化氧化：4NH3+5O24NO+6H2O工业合成硝酸的第一步记忆：“4546”O2NONO2HNO3H2O3.氨的用途(1)工业上：主要应用于氮肥工业和硝酸工业。

铵态氮肥→主要成分NH4+

硝态氮肥→主要成分NO3-

有机态氮肥→尿素[CO(NH2)2]（2）生活中：NH3沸点高易液化，常用作制冷剂。氨气的转化与生成活动1

氨气的性质氨气的转化与生成BCBB铵盐的性质活动2

认识铵盐铵盐1.铵盐的物理性质易溶于水，白色晶体定义：由铵根离子和酸根离子构成的盐。易溶于水的盐：K+、Na+、NH4+、NO3-2.铵盐的化学性质预期转化：铵盐(NH4+)→氨气(NH3)（1）不稳定性

→易分解方程式：现象：结论：实验Ⅰ：加热NH4HCO3NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O△NH4HCO3分解产生NH3试管中固体逐渐减少，试纸变蓝通入澄清石灰水，现象？铵盐的性质活动2

认识铵盐2.铵盐的化学性质预期转化：铵盐(NH4+)→氨气(NH3)（1）不稳定性

→易分解实验Ⅱ：加热NH4Cl方程式：现象：结论：NH4Cl=NH3+HCl△固体逐渐减少,在试管上端内壁上有白色固体附着受热时，氯化铵分解生成

NH3和HCl冷却时，两者在管口又重新结合生成

NH4Cl铵盐的性质活动2

认识铵盐2.铵盐的化学性质预期转化：铵盐(NH4+)→氨气(NH3)（1）不稳定性

→易分解是不是所有铵盐加热都生成NH3？NH4NO3

×铵盐的性质活动2

认识铵盐2.铵盐的化学性质预期转化：铵盐(NH4+)→氨气(NH3)（2）与碱反应方程式：现象：结论：实验Ⅲ：加热NH4Cl固体和NaOH溶液NH4++OH-=NH3↑+H2O△NH4Cl和NaOH反应生成NH3试管中产生刺激性气味气体，试纸变蓝溶液中不加热？=NH3·H2ONH4+

、OH-不共存不△

→NH3·H2O△

→NH3铵盐的性质活动2

认识铵盐2.铵盐的化学性质预期转化：铵盐(NH4+)→氨气(NH3)（2）与碱反应实验Ⅲ：加热NH4Cl固体和NaOH溶液方程式：NH4++OH-=NH3↑+H2O△尾气处理?用水或稀硫酸吸收多余的氨气注意：防倒吸!铵盐的性质活动2

认识铵盐活动3

实验室制氨气实验室制氨气不能单孔橡胶塞：空气无法排出,收集的氨气不纯棉花：防止空气对流铵盐的性质【迁移应用】1.实验室能否用加热氯化铵固体的方法制取氨气？为什么？

2.如何检验铵盐(含NH4+)，请说明具体操作步骤和现象

3.铵态氮肥应当怎样合理的储存和施用?浓NaOH，加热在试管口冷却重新形成NH4Cl密封包装，并放在阴凉通风处；不能与碱性物质（如草木灰）混用。稀NaOH不行铵盐的性质不能用NH4Cl制NH3铵盐的性质CA氮元素的价-类二维图氮元素化合价物质类别氢化物

单质

氧化物

酸

碱

盐

+5+4+3+2+10-3NH3N2NONO2HNO3NO3-NH4+NH3·H2O硝酸的性质情境导入

一辆装载了12吨质量分数为63％的浓硝酸的铁槽车发生严重液体泄漏事故，一瞬间看到车辆周围升起一团白雾，刺鼻的气味扑面而来……还不停地冒出浓浓的红棕色的“雾”……事件中体现了浓硝酸具有哪些性质？硝酸的性质1.硝酸的物理性质颜色状态气味挥发性水溶性无色刺激性气味液态与水任意比互溶易挥发市售浓硝酸呈黄色。常用浓硝酸质量分数为69％。质量分数为95%以上的硝酸为“发烟硝酸”。【实验展示】取一瓶浓硝酸，打开瓶盖，小心的扇闻浓硝酸的气味。在空气中产生白雾硝酸的性质1.硝酸的物理性质颜色状态气味挥发性水溶性无色刺激性气味液态与水任意比互溶易挥发思考：实验室用硝酸钠固体和浓硫酸制取HNO3的原理是什么？NaNO3+H2SO4(浓)

=

HNO3↑+NaHSO4

2NaNO3+H2SO4(浓)

2HNO3↑+Na2SO4

不挥发的酸→易挥发的酸硝酸的性质2.硝酸的化学性质①浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，这是为什么？

②久置的浓硝酸为什么呈黄色？③从化合价升降的角度预测另一种产物是什么？浓硝酸受热或见光易分解4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O

受热或光照HNO3分解产生的NO2又溶于其中,故浓硝酸一般呈黄色;通常保存在玻璃塞的棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。4NO2+O2+2H2O==4HNO3（1）不稳定性

向浓硝酸中通入O2,可以消除其黄色。硝酸的性质2.硝酸的化学性质酸的通性从物质类别和氮元素的化合价两个角度，预测硝酸的化学性质。强氧化性硝酸的性质2.硝酸的化学性质（2）酸的通性

①使指示剂变色②与碱发生中和反应：③与碱性氧化物反应：④与某些盐反应：⑤与金属反应：HNO3+NaOH=NaNO3+H2O2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O2HNO3+Na2CO3=2NaNO3+H2O+CO2↑稀硝酸使紫色石蕊试剂变红，浓硝酸使紫色石蕊试剂先变红后褪色是生成H2吗？硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

浓/稀硝酸：+5价的N浓硫酸：+6价的SCu和稀HNO3硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

浓/稀硝酸：+5价的N浓硫酸：+6价的SCu和浓HNO3硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Ⅰ.与金属反应：硝酸能与除Au、Pt、Ti以外的大多数金属反应，还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关，一般不产生氢气。实验实验现象实验结论铜与稀硝酸反应缓慢，铜片溶解，有少量无色气泡产生，溶液变蓝铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体铜与浓硝酸反应剧烈，铜片溶解，有大量红棕色气泡产生，溶液变绿铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体试管口有红棕色气体，因为稀硝酸和铜生成了NO2?不是。2NO+O2=2NO2浓硝酸：NO2稀硝酸：

NO硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Ⅰ.与金属反应：硝酸能与除Au、Pt、Ti以外的大多数金属反应，还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼有关，一般不产生氢气。3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OCu＋4H＋＋2NO3－=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8H＋＋2NO3－=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O体现了浓硝酸的()性？【思考】待反应停止时，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是？酸性和氧化性溶液中的NO3－与H2SO4提供的H+构成HNO3，继续氧化Cu记忆：“38324”“14122”硝酸的性质1、在浓硝酸中放入足量Cu片，发生什么反应？Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀)

=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O②反应进行到一定程度，浓硝酸变稀2、反应停止后，加入少量的稀硫酸，会有什么现象？

3Cu+8H++2NO3-

=3Cu2++2NO↑+4H2O加入的硫酸提供H+，使反应继续进行①浓硝酸与铜反应小结：硝酸的强氧化性的实质是NO3-在酸性（H+）条件下体现出来的，并不一定是HNO3这种物质。硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Fe和稀HNO3硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Fe和浓HNO3硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

实验实验现象实验结论铁与稀硝酸铁片溶解，有无色气体生成铁与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体铁与浓硝酸无明显现象发生钝化在常温下，浓硝酸(或浓硫酸)能使Fe、Al表面形成致密的氧化膜而钝化。化学变化体现了浓硝酸的____性？判断：某无色透明溶液与金属铁反应时只产生H2，溶液中可以大量共存：H＋、Ba2＋、Cl－、NO3-

（X）氧化判断：浓硝酸和铁会有大量气泡生成？【思考】浓/稀硝酸与Cu、Fe反应无需加热，浓硫酸需加热，这说明氧化性？氧化性：浓/稀硝酸＞浓硫酸（X）硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Fe和稀HNO3Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O3Fe（过量）＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O酸性与氧化性硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Ⅱ.与非金属反应（C、S、P等）生成最高价含氧酸C和浓HNO3硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Ⅱ.与非金属反应（C、S、P等）生成最高价含氧酸

4HNO3(浓）+CCO2+4NO2+2H2O现象：红热的木炭在浓硝酸中燃烧，产生红棕色气体硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Ⅱ.与非金属反应（C、S、P等）生成最高价含氧酸S和浓HNO3硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化性

Ⅱ.与非金属反应（C、S、P等）生成最高价含氧酸

6HNO3(浓）+S6NO2+H2SO4+2H2O现象：加热时硫粉溶解，产生红棕色气体硝酸的性质2.硝酸的化学性质（3）强氧化