2013版化学复习方略课件：3.2 氮的循环(鲁科版)

1、第2节 氮的循环,三年9考 高考指数: 1.了解氮元素及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解氮单质及其重要化合物对环境的影响。,一、氮在自然界中的转化与存在 1.氮元素的存在与氮的固定,2.氮气 (1)物理性质。 无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)化学性质。,与氧气反应：_ 导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。 与氢气反应： _(工业合成氨反应原理),N2+O2 = 2NO,放电或高温,N2+3H2 2NH3,高温、高压 催化剂,二、氮的氧化物 NO和NO2的性质比较,红棕,3NO2+H2O=,2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2,三、 氨、铵盐 1.氨 (1)物理性

2、质。 无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1700)。 (2)化学性质。,还原性(如催化氧化) _ 与酸(如盐酸)反应 反应:_ 现象：_。 应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。 与水反应：_， _ 氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。,4NH3+5O2 4NO+6H2O,NH3+HCl=NH4Cl,产生白烟,NH3+H2O NH3H2O,(3)实验室制法。 _ (4)用途。 化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。 2.铵盐 (1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。 (2)化学性质“两大共性”。 不稳定性 a.NH4Cl受热分解： _,Ca(OH)2+2NH

3、4Cl CaCl2+2NH3+2H2O,NH4Cl NH3+HCl,b.NH4HCO3受热分解： _ 与碱反应 铵盐与碱溶液反应的离子方程式： a.在稀溶液中不加热：_ b.加热时或浓溶液：_ (3) 的检验。,NH4HCO3 NH3+CO2+H2O,变蓝,四、硝酸 1.物理性质 硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。 2.化学性质“一通性两特性”,(1)不稳定性。 反应：4HNO3 = 2H2O+4NO2+O2。 市售浓硝酸呈黄色的原因是：_ _。 硝酸保存在_试剂瓶中，置于冷暗处，试剂瓶不能用橡胶塞。 (2)强氧化性。 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。 与金属反应： a

4、.与除Au、Pt外大部分金属反应(如Cu),受热 或见光,硝酸分解生成的NO2溶解在硝,酸里,棕色,稀硝酸与铜反应： _ 浓硝酸与铜反应： _ b.常温下浓硝酸使Fe、Al_。 与非金属反应： _ 与还原性化合物反应： 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O,钝化,如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为： _。 3.用途 化工原料，用于制硝酸盐、染料、炸药等。,1.氮气与氧气在放电的条件

5、下可直接生成NO2。 ( ) 【分析】直接生成的是NO，NO被氧气继续氧化可生成NO2。 2.常温下，浓硝酸不能溶解铁和铝是因为浓硝酸与铁和铝不反应。( ) 【分析】常温下，浓硝酸可使铁和铝表面形成致密的氧化膜而钝化，钝化也是化学变化。,3.向未知溶液中加入烧碱溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在 试管口未见变蓝色，不能证明溶液中不含 。( ) 【分析】因为NH3在水中的溶解度很大，不加热时氨气不一定 会逸出，湿润的红色石蕊试纸不一定会变蓝。 4.向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸，不会有明显的变化。( ) 【分析】 在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2+氧化为 Fe3+，溶液会由浅绿色变为棕黄色。

6、,5.实验室可用先加热氯化铵固体，再通过盛有碱石灰的干燥管除去氯化氢的方法制备氨气。( ) 【分析】氯化铵受热分解后产生的氨气和氯化氢在遇冷后会重新化合生成氯化铵，最终得不到氨气。,氨气的实验室制法与性质探究 1.氨气的实验室制法 (1)加热固态铵盐和碱的混合物。,(2)浓氨水中加固态碱性物质。,2.氨气的性质探究 (1)氨气的催化氧化实验探究。,(2)氨气的溶解性实验。 喷泉实验的基本原理“减小内部压强法” 气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够的压强差(负压)，则打开止水夹后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。,常见形成喷泉的气体与液体的两类组合 a.NH3、HCl

7、、SO2、NO2 与水组合能形成喷泉。 b.酸性气体与NaOH溶液组合能形成喷泉。,【高考警示钟】 (1)实验室用其他方法制取少量氨气时的注意事项 加热浓氨水法，也可以快速制取少量氨气，但纯度较低。碳酸铵或碳酸氢铵受热分解法，但需要用碱石灰除去同时产生的CO2和H2O。 (2)干燥氨气不能用浓硫酸和无水氯化钙。 (3)吸收氨气时要注意防止倒吸。,【典例1】某同学用下列装置(固定及夹持装置、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气制取的实验探究。,回答下列问题： (1)若用装置制取NH3，其反应的化学方程式为_ _； 若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是_(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的

8、性质是_ _。 (2)若用装置制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂是_，分液漏斗中装的试剂是_，收集装置应选择_(填装置序号)。,【解题指南】解答本题注意以下两点： (1)根据试剂的状态选取实验装置。 (2)收集NH3要考虑其密度及水溶性。,【解析】(1)装置适用于“固+固”加热制取气体，制取NH3时试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与NH3反应，也不溶解NH3且该试剂不易挥发才行。 (2)装置是“固+液”反应，不需加热的装置，制取NH3时，可用浓氨水和碱石灰作用。,答案：(1)2NH4Cl+Ca(OH)

9、2 2NH3+CaCl2+2H2O 、 氨气难溶于该试剂，且该试剂不易挥发，不与氨气反应 (2)CaO(或NaOH或碱石灰) 浓氨水(或浓NH4Cl溶液) ,【互动探究】收集并测定氨气的体积，除题中的装置外，你还能想出其他方法吗？ 提示：(1)可采用瘪的空塑料袋收集，然后将收集的气体连袋浸入水中，测定其体积。 (2)用排液态苯的方法测定氨气的体积，因为NH3不溶于苯。 (3)用图所示的装置，在水面上加适量煤油，从短管进NH3，排出的水用量筒测其体积。,【变式备选】图是实验室中常用于制备和干燥气体的装置:,(1) 甲同学用图装置、铜和浓硝酸制备并收集干燥的NO2气体： B中反应的化学方程式为_；

10、 收集NO2气体的方法为_； (2)乙同学用图装置制取NH3和O2的混合气体，用图装置验证氨的某些性质： 往A中加入浓氨水，B中加入Na2O2固体，C中加入碱石灰，D内放置催化剂(铂石棉)，按气流方向a bc h连接各仪器：,实验中观察到D内有红棕色气体出现，证明氨气具有_(填“氧化性”或“还原性”)。 D中反应的化学方程式为_、 _。 为防止NO2 污染环境，E装置中装的试剂可以是_ _。,【解析】(1)NO2气体能与水反应，密度比空气大，故只能用向上排空气法收集NO2。(2) 浓氨水与Na2O2固体相遇时，首先发生反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，由于反应放热和生成了NaOH，

11、促进了氨气的逸出，可制得氨气和氧气；氨气在铂的催化作用下被氧化为NO，继而被氧化为NO2，表现了氨气的还原性；可用NaOH溶液吸收多余的NO2气体。,答案：(1) Cu + 4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+ 2NO2+ 2H2O 向上排空气法 (2)还原性 4NH3+5O2 4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 NaOH溶液(答案合理即可),硝酸与金属的反应 1.一般规律 金属+HNO3 硝酸盐+还原产物+H2O (1)HNO3还原产物不是H2，浓硝酸还原产物为NO2，稀硝酸还原产物为NO，实际反应中浓硝酸与过量金属反应时开始产生NO2，后来产生NO。 (2)HNO3与Fe反应时，H

12、NO3过量，氧化产物为Fe3+，Fe过量，氧化产物为Fe2+。,2. 两种守恒 (1)原子守恒：n(HNO3)=n(N)被还原+n(N)未被还原。 (2)电子得失守恒：金属失去电子的总数等于硝酸得到电子的总数。,【高考警示钟】 (1)注意分析隐含的硝酸 向稀硫酸中加入NaNO3等硝酸盐，向Fe(NO3)2等硝酸盐溶液中加入盐酸等的混合溶液中均存在隐含的硝酸。 (2)在分析离子共存问题时，要注意隐含的硝酸： 若为酸性溶液，只要有 存在， 等离子就不能在该溶液中大量共存。 在与铝反应产生氢气的溶液中，不可能大量存在H+和 因为硝酸与铝反应不产生氢气。,(3)在制备气体和检验离子时，慎选硝酸 实验室

13、制取H2S、SO2、HI等气体时，不能选硝酸。 检验 时，排除 的干扰不能选稀硝酸。,【拓展延伸】氮的氧化物溶于水的计算规律 (1)化学方程式法。 利用基本反应2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 加和得到总反应： 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 然后把握终态，利用总反应进行计算。,(2)原子个数比法。 4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，即两种情况中的反应式都与 N2O5+H2O=2HNO3等效。因此可以利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断。 25，剩余NO。,(3)电子守恒法。 当NO2或

14、NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O2得电子，且得失电子数必然相等。,【典例2】(2012亳州模拟)将16 g铜与100 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为5.6 L。请回答： (1)求混合气体中NO2和NO的体积分别为_、_。 (2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入120 mL 5 molL-1 的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀，则原有硝酸的物质的量浓度为_。,【解题指南】解答本题时注意以下三点： (1)明确物质的转化过程。 (2)铜与硝酸的反应为氧化还原反应，应满足得失电子守恒。 (3)物质反应

15、过程中应满足元素守恒。,【解析】(1)设反应中产生NO和NO2的体积分别为x、y 则x+y=5.6 L 据得失电子守恒可得 (x/22.4 Lmol-1)3+(y/22.4 Lmol-1) 1=(16 g/ 64 gmol-1)2 则由式和式可解得：x=2.8 L，y=2.8 L 所以混合气体中NO2和NO的体积各为2.8 L。 (2)根据题意可得知反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3,设原硝酸的物质的量浓度为c 则由反应前后氮元素守恒可得：,硝酸中氮元素的物质的量=NaNO3中氮元素的物质的量+NO2和 NO中氮元素的物质的量 则 0.1 Lc= 10-3 L/ mL120 mL5 molL

16、-1 + 5.6 L /22.4 Lmol-1 可解得c= 8.5 molL-1 即原硝酸的物质的量浓度为 8.5 molL-1。 答案：(1)2.8 L 2.8 L (2)8.5 molL-1,【技巧点拨】守恒法的灵活应用 在进行有关硝酸与金属反应的计算时，由于反应方程式较复杂，且可能存在随着硝酸浓度的改变，还原产物发生变化的情况，故采用守恒法或关系式法计算。常用的守恒关系有：原子守恒，得失电子守恒，电荷守恒等。,【变式训练】将Mg、Cu组成的2.64 g混合物投入适量稀硝酸中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体0.896 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入2 molL-1

17、的NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量为 ( ) A.4.32 g B.4.68 g C.5.36 g D.6.38 g,【解析】选B。由于金属与HNO3恰好完全反应，则HNO3无剩余，Mg及Cu在溶液中以Mg2+、Cu2+形式存在，则Mg2+2OH-=Mg(OH)2，Cu2+2OH-=Cu(OH)2，则根据题意可列方程如下： 解得 则最终所得沉淀的质量为：0.03 mol58 g/mol+0.03 mol 98 g/mol=4.68 g。,【答题要领4】实验现象的准确、全面描述,【典例】2011福建高考T25()化学兴趣小组对某品牌牙膏中的摩擦剂成分及其含量进行以下探

18、究： 查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。 .摩擦剂中氢氧化铝的定性检验 取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。,(1)往滤渣中加入过量的NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是_。 (2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。观察的现象是_。,【抽样分析】,【规范答案】(1)Al(OH)3+OH-= (2)通入CO2气体有白色沉淀生成；再加入盐酸时有气体产生、白色沉淀溶解,*答题要领* 答题要素： (1)现象描述要全面：看到的、听到的、摸到的、闻到的。 (2)现象描述要准确：如A试管中、B处有 (3)按“现象+

19、结论”格式描述，忌现象结论不分、由结论推现象、指出具体生成物的名称。,得分点及关键词： 针对不同状态可按以下模板回答： (1)溶液中 颜色由变成，液面上升或下降(形成液面差)，溶液变浑浊，生成(产生)沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)，有液体溢出等。 (2)固体 表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小(变细)，颜色由变成等 。 (3)气体 生成色(味)气体，气体由色变成色，先变后(加深、变浅、退色)等。,如图所示：,(1)拔开试管a的橡皮塞，加入10 mL 6 molL-1稀硝酸和1 g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。预期在试管a中可观察到哪些现象？请依次逐一

20、写出_ _。 (2)在反应开始时，可观察到导管b中的现象为_ _。 (3)试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，从水槽中取出。将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管再倒置于水槽中，松开拇指。此时可观察到什么现象？,答案：(1)铜片与稀硝酸反应，表面有无色气泡产生，反应速率开始缓慢，后逐渐加快；试管a上部空间由无色变为红棕色，后又变为无色；试管a中的溶液由无色变成浅蓝色；反应结束时，铜片全部溶解 (2)水面沿导管b慢慢上升到一定高度，然后又回落，最后有气泡从导管口逸出 (3)水进入试管，上升到一定高度。试管中气体颜色由红棕色变为无色。,1.(2012巢湖模拟)下列变化中不属于氮的固定的

21、是( ) A豆科植物的根瘤菌把氮气变为NH3 B闪电时，空气中的O2和N2化合成NO C工业上将NH3与CO2在高温高压下制成CO(NH2)2 D工业上用N2和H2合成NH3 【解析】选C。氮的固定是将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素，C项中氮元素是由化合态转化为化合态，故选C。,2.如图利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( ),【解析】选A。浓盐酸挥发出的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体，产生白烟，A项正确。NH3与浓硫酸反应，但因浓硫酸难挥发故无明显现象，B项错。AlCl3、MgCl2、FeCl3

22、等溶液中通入NH3都变浑浊，C项错。干燥的红色石蕊试纸不变色，而湿润的红色石蕊试纸变蓝，可说明NH3溶于水生成的NH3H2O为碱，但不能说NH3是碱，D项错。,3.(2012青岛模拟)向稀硝酸中加入过量的铜片，充分反应后有铜片剩余，然后再加入下列物质，铜片不溶解的是( ) A.稀硫酸 B.稀硝酸 C.KNO3溶液 D.FeCl3溶液 【解析】选C。充分反应后生成Cu(NO3)2，再加入稀硫酸或稀硝酸均能使溶液中再次含有HNO3，铜片溶解；FeCl3能与Cu反应；只有C项符合题意。,4.常温下，将等质量的铜片、银片、铁片、铝片分别置于四个小烧杯中，然后分别加足量的浓硝酸，放出NO2气体最多的是( ) A.铜片 B.银片 C.铁片 D.铝片 【解析】选A。铁、铝遇浓硝酸钝化，铜、银与浓硝酸反应的化学方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2+H2O，根据上述关系可知等质量的Cu、Ag、Fe、Al与足量浓硝酸反应，放出NO2最多的是Cu。,5.38.4 mg Cu跟适量浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4 mL(标准状况)，反应消耗硝酸的物质的量是( ) A. 1.010-3mol B. 1.610-3mol C. 2.