2014届高三一轮复习：《氮的循环》课件

氮的循环考纲要求1.根据氮族元素在周期表的位置及结构特点，理解氮分子结构特点，掌握氮气的性质2.掌握氨的性质、制法、用途，掌握铵盐的特性和检验方法。3.掌握氮的两种重要氧化物NO和NO2的性质。4.掌握硝酸的重要性质和用途，工业上氨的催化氧化法制硝酸的原理一、氮气1．N2的结构NN电子式：N≡N结构式：2．存在：氮元素主要以游离态存在于空气中以化合态形式存在于无机物中及有机物中3．化学性质：(1)与氢气的反应催化剂高温高压N2+3H22NH3(2)与金属反应点燃3Mg+N2Mg3N2氮氮叁键，结构比较稳定。(3)与O2反应N2+O22NO(无色)放电2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NONO：无色、无味的难溶于水的有毒气体。NO2红棕色有刺激气味易溶于水的有毒气体4．氮的固定定义：将空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法(1)人工固氮：生物固氮：(2)自然固氮雷电：N2+O22NO放电催化剂高温高压N2+3H22NH3下列属于氮的固定的是（）A、在放电条件下N2与O2反应生成NOB、在一定条件下N2与H2反应生成NH3C、在一定条件下NH3与HCl反应生成NH4ClD、在一定条件下NH4Cl与NaOH反应生成NH3AB巩固练习二、氮的重要氧化物——NO、NO2无色，无味，难溶于水，有毒（机理同CO）红棕色，刺激性气味，易溶于水，有毒化学性质物理性质NONO2（1）与O2反应：2NO+O2=2NO2无色变红棕色（1）与H2O反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO红棕色褪去（3）与碱溶液反应：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O（2）与水、O2反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3（2）与水、O2反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3（3）转化成N2O4：2NO2N2O4标况下，将一充满NO2的试管倒立于盛有足量水的水槽中，充分反应后，若不考虑试管内物质向外扩散，求：（1）试管中液面上升的高度与试管总长度比值；（2）试管中溶液的物质的量浓度。解析：(2)c(HNO3)=aqVHNOn)3(VmolLNOV324.22)(321214.221lmol=0.0451moll将充满NO和NO2的混合气体45mL的试管，倒立于水中，一段时间后，气体的体积为35mL，原混合气体中，NO和NO2的体积比为（）A．2:1B．2:7C．7:2D．9:7A若将NO2和O2同时通入水中的反应是什么？NO与O2呢？①3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2②①×2+②得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3同理①×2+②×3得：4NO+3O2+2H2O=4HNO3NO2、NO、O2混合问题V(NO):V(O2)=4:3时，完全反应，无气体剩余V(NO):V(O2)4:3时，O2过量，剩余气体为O2V(NO):V(O2)4:3时，NO过量，剩余气体为NO12mLNO2和O2的混合气体的试管倒置水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2体积是多少？4mL或1.2mL向一倒立于水中且盛满水的容器中同时通入40mLNO、O2混合气体，充分反应后，剩余气体5mL，求原混合气体中NO、O2的体积比:7:3或1:1想一想？怎样鉴别NO2和溴蒸汽？H2O、AgNO3等能否用淀粉KI试纸？二氧化氮和溴蒸气的鉴别NO2和溴蒸气在性质上的相似之处：A．均有氧化性B．溶于水后溶液呈酸性C．能与碱溶液反应鉴别两者不能用淀粉KI试纸、碱溶液等。NO2和溴蒸气在性质上的差异之处：1．通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色2．通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气3．通入CCl4有机溶剂中，溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(气)4．将盛有溴蒸气和NO2气体试管放入冷水中冷却，气体颜色变浅的为NO2三、氨气2、物理性质：无色、有刺激性气味的气体，易溶于水3、化学性质：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-（1）与水反应：注意：氨水的主要成份有哪些？H2O、NH3、NH3·H2O、NH4+、OH-、H+1、结构：三角锥型，氨的喷泉实验实验现象：形成红色喷泉实验结论：氨气极易溶于水水溶液呈碱性实验原理:烧瓶内外形成较大的压强差巩固练习2、在1L1mol/L的氨水中（）A、含有1molNH3B、含有NH3和NH4+之和为1molC、含有NH3·H2O1molD、含NH3、NH3·H2O、NH4+之和为1molD(2)NH3与酸反应生成铵盐NH3+HCl=NH4Cl2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4(3)NH3的还原性4NH3+5O2===4NO+6H2O催化剂△△2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O一氧化氮是大气污染物之一。目前，有一种治理方法是在400℃左右、有催化剂存在的情况下，用氨把一氧化氮还原为无毒气体。请写出该反应的化学方程式。答案：6NO＋4NH35N2＋6H2On(氧化产物)：n(还原产物)=2：3转移电子数目为：12巩固练习2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2OABC4、氨气的制法：2、实验室制法：原理：装置：N2+3H22NH3（人工固氮）高温高压催化剂1、工业制法：收集：只能用向下排空气法。验满：用湿润的红色石蕊试纸放在试管口用玻璃棒蘸有浓盐酸，靠近试管口。注意棉花的作用干燥：常用碱石灰作干燥剂巩固练习4、可以干燥氨气的物质是（）A、浓硫酸B、氯化钙C、碱石灰D、氢氧化钠固体CD四、铵盐1、物理性质：铵盐都是易溶解于水的晶体2、铵盐的化学性质（1）铵盐受热易分解（2）铵盐与碱反应(NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O+2NH3↑反应实质：NH4++OH－=NH3↑+H2ONH4Cl==NH3↑+HCl↑加热NH4HCO3==NH3↑+H2O↑+CO2↑加热NH＋4的检验：铵盐(NH＋4)――→强碱△无色气体(NH3)――→湿润红色石蕊试纸试纸变。蓝NH4+离子的检验氨气还原性的应用(1)4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O(工业制硝酸)；(2)8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2(检验输送Cl2管道是否漏气)；(3)2NH3＋3CuO=====△N2＋3Cu＋3H2O(验证NH3的还原性)[特别提醒](1)氨气的简易制备方法：①加热浓氨水：NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O；②浓氨水滴加到固体烧碱或生石灰中，③Mg3N2水解法：Mg3N2＋6H2O=====△3Mg(OH)2＋2NH3↑。(2)NH3中的氮元素显－3价，只有还原性；氢元素显＋1价，只有氧化性。故NH3既有氧化性又有还原性。.[双选题]下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()AC探规寻律制备氨气时，反应原理不同，所选的气体发生装置也不同。如NH4Cl与Ca(OH)2反应用“固＋固――→△气体”装置；浓氨水与生石灰反应用“固＋液―――→不加热气体”装置；Mg3N2和H2O反应用“固＋液――→△气体”装置。利用NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH-还可用哪些物质制备氨气？浓氨水生石灰NaOH固体等铵盐消石灰问题：铵盐等分解与实验室用Na2O2或H2O2制O2装置相同与实验室用KClO3制O2装置相同无色易挥发、有刺激性气味的液体，与水互溶、沸点83℃。低沸点、易挥发硝酸的物理性质五、硝酸㈠浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸物理性质对比色、态气味挥发性常见浓度盐酸硝酸硫酸露置空气中无色液体无色油状液体无色液体刺激性气味无气味刺激性气味易挥发难挥发易挥发37％98％69％质量浓度减小质量增大浓度减小质量浓度减小98%浓硝酸“发烟”的原因是什么？“发烟”的原因是硝酸里挥发出的硝酸蒸气遇到空气里的水蒸气生成了微小的硝酸液滴的缘故。（二）硝酸的化学性质浓硝酸呈黄色的原因是什么？如何消除？1、不稳定性4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑△或光照浓硝酸见光分解产生的NO2溶于硝酸中，可以通入O2棕色细口瓶，避光低温，不用橡皮塞。浓硝酸如何保存？2、强氧化性a.和所有金属（除金、铂外）反应，并显示最高价b、铁、铝遇冷浓HNO3发生钝化C、浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO，（1）与金属反应CPS+HNO3（浓）CO2H3PO4H2SO4+NO2与浓HNO3反应时，非金属单质一般被氧化为高价氧化物或高价含氧酸，硝酸只显示强氧化性。（2）与非金属反应化学性质小结将HNO3的下列变化过程与表现的性质进行连线。(1)浓硝酸呈黄色a酸性和强氧化性(2)Cu与浓HNO3反应b酸性(3)木炭与浓HNO3反应c不稳定性(4)HNO3与NaOH反应d强氧化性答案：(1)－c，(2)－a，(3)－d，(4)－b下面是5种含有同一种氮族元素的物质的转化关系图。其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色。(1)写出各物质的化学式：A____________，B____________，C____________，D____________，E____________。答案：(1)N2NO2NONH3HNO33、酸的通性（1）与指示剂作用：稀硝酸使蓝色石蕊试纸（液）变红；浓硝酸使蓝色石蕊试纸（液）先红后褪色（2）与活泼金属反应,但不产生H2。（3）与碱和碱性氧化物反应：比较与CuO、FeO的反应。（4）与盐反应：比较与Na2CO3、Na2SO3的反应强氧化性NON2NO2HNO3NH3Mg3N2N2O4NH3.H2O与水反应与酸反应Cl2、金属氧化物、氮氧化物氨的催化氧化与弱碱阳离子反应弱碱（与Ag+反应生成银氨溶液）氮及其化合物之间的转化关系分解与碱反应水解酸性不稳定性与非金属反应与其它还原性物质反应与金属反应与有机物反应铵盐：空气降温加压液态蒸发N2O25、制备工业上：空气N2CO2N2C，△碱实验室：NH4Cl饱和溶液和NaNO2饱和溶液混合加热△NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O1．反应规律(1)HNO3与金属反应一般不生成H2。还原产物：浓HNO3―→NO2，稀HNO3―→NO。(2)Cu与HNO3反应：Cu与浓HNO3反应时，若Cu足量，开始时还原产物为NO2，随反应进行，浓HNO3变为稀HNO3，还原产物为NO，最终得到NO2与NO的混合气体。(3)Fe与稀HNO3反应：Fe过量，氧化产物为Fe2＋；Fe不足，氧化产物为Fe3＋。2．计算方法(1)原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO－3的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。(2)电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。(3)离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于NO－3在H2SO4、HNO3提供H＋的条件下能与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO－3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。[特别提醒](1)硝酸与金属反应时，表现氧化性和酸性。(2)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水，硝酸只表现氧化性。在某100mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4mol/L、0.1mol/L，向该混合液中加入1.92g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子的物质的量浓度是()A．0.15mol/LB．0.225mol/LC．0.30mol/LD．0.45mol/LB2－1.(2012·南京模拟)6.4g铜与过量的硝酸(8mol/L60mL)充分反应后，硝酸的还原产物有NO、NO2，反应后溶液中所含H＋为nmol，此时溶液中所含NO－3的物质的量为()A．0.28molB．0.31molC．(n＋0.2)molD．(n＋0.4)molC.在一定温度下