氮的循环

普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）第三章第二节氮的循环一、氮在自然界中的循环：（一）、自然界中氮元素循环示意图：自然界中氮的循环过程动物中有机氮植物中有机氮大气中的氮氮的固定（生物固氮、高能固氮、人工固氮）土壤中的氮(铵盐→硝酸盐)细菌分解动物排泄物及遗体动物摄取植物吸收硝酸盐二、信使分子—NO在1998年三位美国药理学家发现“NO是心血管系统的信号分子”，而获得诺贝尔医学奖。三位科学家发现NO在人体血管内具有传递信号的功能，使血管处于持续的舒张状态，血压降低，NO可抑制VSMC和心肌细胞增殖，维持其正常的有丝分裂；少量NO有正性心肌收缩力及心输出量的作用，并抑制白细胞黏附、浸润而减少炎症介导的心肌细胞坏死，进而在心肌缺血再灌注损伤中发挥细胞保护作用NO一向被视为大气污染物，却在生命过程中有如此重要的功能，这是否能给人们一些什么启示呢？二、氮循环中的重要物质及氮的固定：（一）、N21、物理性质：无色无味的气体，氮气占大气总量的78%（体积分数）,微溶于水。2、化学性质：（1）还原性：N2+O22NO(有毒、无色、难溶于水)放电N2分子中两个氮原子共用三对电子,相互作用力强,在通常情况下,结构特别稳定,化学性质不活泼（2）氧化性：3Mg＋N2Mg3N2点燃N2＋3H22NH3说明：a该反应是工业上合成氨的反应原理，具有非常重要的现实意义。N2表现出氧化性。b在N2跟H2反应生成氨的同时，NH3也在分解生成N2和H2。催化剂高温高压在同一条件下，同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。①同一条件②在可逆反应的化学方程式中用“”代替“===”。3、氮的固定：使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。氮的固定自然固氮人工固氮高能固氮（闪电，约占10%）生物固氮（约占90%）合成氨仿生固氮（二）氮的氧化物：有六种：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O51、NO、NO2物质NONO2颜色无色红棕色气味无味刺激性气味溶解性不溶解与水反应毒性剧毒剧毒转化2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO二、二氧化氮和一氧化氮•1、在放电或高温下：•N2＋O2＝＝2NO（无色）一氧化氮•2、在常温下：•2NO＋O2＝2NO2（红棕色）二氧化氮*比较NO和NO2的性质：NO：无色、无味、不溶于水、不稳定（易氧化）NO2：红棕色、有刺激性气味、易溶于水、稳定、有毒性3、NO2易溶于水：•3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO放电或高温易错细节：NO和O2不能共存，收集NO只能用排水法。收集NO2不能用排水法只能用向上排空气法。在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。N2+O2====2NO放电或高温2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO雷雨发庄稼由雷电作用是地球上氮盐天然合成的主要途径，氮盐是植物生长所必须的大量营养盐，在工业时代之前，农业不使用化肥，雷雨天降水中的氮盐相当给农作物施了一次肥，能促进其生长，所以说“雷雨发庄稼”。2.3NO2+H2O=2HNO3+NO反应中，(1)NO2是酸性氧化物吗？(2)n(氧化剂):n(还原剂)=？(3)如何使尽可能多的NO2被水吸收转化为硝酸1.怎样除去NO中的NO2?思考：＋4＋5＋23NO2+H2O===2HNO3+NO•现给你一试管二氧化氮，其他药品和仪器自选。1、请你设计实验，要求尽可能多地NO2被水吸收。实验步骤现象解释（反应式）（1）（2）（3）将充满NO2的试管倒立在水槽红棕色逐渐消失，试管水位上升到2/3处3NO2+H2O=2HNO3+NO往试管通入O2无色气体变成红棕色；水位继续上升，红棕色又消失继续通入O2水逐渐充满试管2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO科学探究在这个过程中要通入多少O2，NO2才能完全转变成HNO3呢？3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO2NO+O2＝2NO24NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3NO2与O2以4︰1的体积比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。①②①×2得：(工业合成硝酸)6NO2＋2H2O＝4HNO3＋2NO③②+③得：3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2×24NO2+O2+2H2O=4HNO3+）3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2×3×2+）4NO+3O2+2H2O=4HNO3两个重要的反应方程式:当V(NO2):V(O2)=4:1时，NO2可完全转化为硝酸当V(NO):V(O2)=4:3时，NO可完全转化为硝酸2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？（从原料的充分利用、减少污染物的排放等方面考虑。）------工业生产硝酸，将尾气（NO）吸收通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，保护环境。3.将20mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体10mL，求原混合气体的中NO和NO2的体积。2.一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约占原气体总体积的（）A.1/4B.3/4C.1/8D.3/8NO-5mLNO2-15mLC1.某试管内盛有NO2气体12体积，把它倒立于盛水的水槽中，剩余____气体，试管内的气体为_____体积；试管内的溶液为____溶液。如要使试管内充满水，则应通入02___体积。4NOHNO331、二氧化硫和二氧化氮是主要的大气污染物。2、污染物的来源：（1）SO2主要来自于化石燃料（如煤与石油）的燃烧、含硫金属的冶炼以及制造硫酸、磷肥等产生的废气。（2）NO2主要来自于汽车尾气。三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染思考：汽车燃料中没有氮元素，为啥汽车尾气中有NO2？由于溶解了二氧化碳的缘故，正常雨水的PH值在5.6左右，然而，当空气中大量N和S的氧化物随雨水降落下来就会使得雨水的PH值小于5.6而形成酸雨。正常雨水的PH值在5.6左右，酸雨的PH值小于５.６酸雨：主要指pH值小于5.6的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。酸雨有哪些危害？3、酸雨的危害P933左侧图片摄于1908年右侧图片摄于1968年乐山大佛遭受酸雨腐蚀被污染的树叶酸雨的危害如何控制酸雨？1、改善燃料种类，积极开发新能源；2、对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理,如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理以回收SO2.3、种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等；资料卡片：防治酸雨的措施？思考?煤中含有S，燃烧时会产生SO2排放到空气中去污染空气，请利用今天学过的知识设计一个合理方案来减少煤燃烧时SO2的排放量，并写出有关方程式？SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O2CaSO3+O2=2CaSO4往煤中加石灰—Ca(OH)2,煤燃烧产生的SO2和石灰产生反应生成CaSO3,CaSO3再被氧化成CaSO4，从而减少了SO2排放量，主要反应为：方案！4、SO2和NO2的回收利用下列现象主要与NO2有关的是（）A.臭氧空洞B.酸雨C.光化学烟雾D.温室效应臭氧空洞：氟氯代烃光化学烟雾:氮氧化物、碳氢化合物。温室效应：CO2BC1、氮的固定：将游离态的氮转变为氮的化合物。自然固氮：豆科植物固氮人工固氮：工业合成氨雷雨天产生一氧化氮气体一、氨N2+3H22NH3高温高压催化剂N2+O22NO高温或放电无色比空气小极易溶于水，体积比1∶700－33.5℃有刺激性气味（液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低）2、物理性质液氨常作致冷剂易液化实验步骤：见书实验现象：形成红色的喷泉（1）氨气极易溶于水；氨气溶于水后，使得烧瓶内的压强减小，外部压强增大；外面的液体被压入烧瓶内形成喷泉。氨的喷泉实验（2）氨气溶于水显碱性，使酚酞试液变红，说明与水反应后有碱性物质生成。实验结论：在氨的喷泉实验中，为什么能形成喷泉？3、氨的化学性质氨水中含少量氢氧根离子，呈弱碱性，故能使酚酞试液变红。NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-（1）、氨与水反应或NH3+H2ONH4++OH-NH3·H2O很不稳定，受热易分解NH3·H2O==NH3↑+H2O氨水是氨气的水溶液，是混合物。氨溶于水中，大部份与水结合成一水合氨。NH3+H2ONH3·H2O一水合氨小部份电离成铵根离子和氢氧根离子NH4++OH-故氨水中含NH3，H2O，NH3·H2O(三分子)液氨是液态的氨，是纯净物。少量的NH4+，OH-（二离子）。讨论：氨水与液态氨有何区别？氨水中主要含有哪些微粒？氨水的成分在氨的喷泉实验中，烧瓶内溶液的物质的量浓度是多少？（假设实验是在标准状况下进行）氨气体积设为VL注意：氨水中溶质是NH3，不是NH3·H2O氨气物质的量为(V/22.4)mol氨水溶液体积也是VL氨水溶液物质的量浓度为(V/22.4)/V=0.045mol/L（2）、氨与酸反应书p98页（图4－28）氨与氯化氢的反应实验步骤：用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里蘸一下，然后使两根玻璃棒接近（不要接触）；观察现象实验现象：产生大量的白烟实验结论:氨水挥发的NH3与盐酸挥发的HCl化合生成固体小颗粒NH4Cl的缘故。NH3＋HCl＝NH4Cl沾有浓氨水的玻棒HClNH3NH3+HCl＝NH4ClNH4Cl（2）、氨与酸反应NH3＋HNO3＝NH4NO3（白烟）2NH3＋H2SO4＝(NH4)2SO4NH3+HCl=NH4Cl（白烟）写出上述反应的离子方程式1、氨气中氮元素的化合价是多少？2、氨气具有什么性质？－3还原性——从氧化还原角度来研究氨气（3）、氨的催化氧化---氨的还原性4NH3＋5O2＝4NO+6H2O（工业制硝酸的第一步）生产硝酸原理：催化剂（4）、氨的用途①工业制化肥②有机合成的重要化工原料③作制冷剂等HNO3+NONH3NONO2N2①、铵盐不稳定②、铵盐与碱反应，生成氨气化学性质：NH4NO3+NaOH=NaNO3+NH3+H2O△NH4Cl＝NH3↑＋HCl↑NH4HCO3＝NH3↑＋H2O↑+CO2↑（5）、铵盐物理性质：铵盐均溶于水，为白色固体运用：实验室用来制NH3、用于NH4+的检验（a）原料：NH4ClCa（OH）2（b）原理2NH4Cl+Ca(OH)2==2NH3↑+2H2O+CaCl2（c）制取装置：固固加热装置棉花的作用：防止空气对流△（6）、氨的实验室制备思考：用氢氧化钠代替氢氧化钙好吗？氢氧化钠易吸水，易结块，不易产生NH3；热的氢氧化钠对玻璃有腐蚀作用。（f）收集装置：向下排空气法要得到干燥的氨气，常用试剂有哪些？①CaO、碱石灰等碱性干燥剂②浓硫酸不能用来干燥NH3（g）验满：在试管口①用湿润的红色石蕊试纸检验试纸变蓝②用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验产生白烟（h）尾气处理：用水吸收NH3（d）干燥装置除了利用上述方法之外，实验室有无其他简单可行的方法来制得氨气？浓氨水方法二：加热浓氨水制氨气NH3·H2O==NH3↑+H2O←浓氨水←固体CaO方法三1、CaO吸收水分，减少溶剂2、CaO溶解放出热量，升高温度NH3·H2O==NH3↑+H2O1.下列关于氨性质的叙述中正确的是（）A、氨气可用排水法收集B、氨水成碱性C、氨气和酸相遇都能产生白烟D、在反应NH3+H+=NH4+中，氨失去电子被氧化B2.某同学在实验室中发现了一瓶有刺激性气味的气体，根据气体的判断可能是氨气，但不知是否确实是氨气，下列提供的方法中，你认为能帮他检验是否为氨气的方法是（）A、将湿润的红色石蕊试纸放在瓶口B、将干燥的红色石蕊试纸放在瓶口C、用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口D、将湿润的蓝色石蕊试纸放在瓶口AC思考：1.能将NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四种溶液一一区别开来的试剂是（）ANaOHBAgNO3CBaCl2DBa(OH)2D2.下列组合能形成明显喷