2019-2020年高考化学一轮复习 氮的循环教案 鲁科版必修1

2019-2020年高考化学一轮复习氮的循环教案鲁科版必修1

1 氮在自然界中的循环

1．自然界中氮元素循环示意图

2．主要形式

（1）游离态→化合态

①是豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮化合物；

②放电条件下，与氧气结合为氮氧化合物，并随降水进入水体中；

③合成氨工厂、汽车发动机都可以将一部分氮气转化成化合态。

（2）化合态→游离态：硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气。

（3）化合态→化合态：化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化合物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。

【领悟·整合】

氮是维持高等动植物生命活动的必须元素，因此，氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面。人类活动也在逐渐的影响到氮循环。所以，认识氮的循环，就把我们将要学习的物质置于“氮的循环”这个大的背景下，将会更有利于同学们掌握氮及其化合物的性质。

3．氮气与氮的固定

（1）氮气的物理性质：无色无味气体，难溶于水，与空气密度相近。

（2）氮气的化学性质：

【知识·链接】

氮气属于双原子分子，两个氮原子之间的作用非常强。因此，氮气分子稳定，化学性质不活泼，但要注意，N 2一旦吸收能量变为N 原子则性质较活泼。在高温或放电时可与某些物质反应，N 表现为既有氧化性，又有还原性。

①与O 2的反应

在放电条件下，氮气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氮（NO ）。反应式为：N 2+O 2

2NO 说明：在雷雨天气，汽车的发动机中均可以发生该反应。在该反应中，N 2表现出还原性。 ②与H 2反应[来源:学#科#网]

N 2+3H 2高温、高压催化剂2NH 3[来源:]

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。在该反应中，N 2表现出氧化性。

b 在氮气跟氢气反应生成氨的同时，氨气也在分解生成氮和氢气。像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“

”代替“＝”。 （3）氮的固定

① 定义：将空气中游离的氮转变成氮的化合物的方法叫做氮的固定。

② 分类：

（3）NO 和NO 2

[来源:学科网]

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

【联想·发散】

氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析：

①NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时，可根据反应：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。

②NO2和O2的混合气体溶于水时，根据反应：4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3

当V(NO2)∶V(O2)＝4：1时，恰好反应，无剩余气体；

当V(NO2)∶V(O2)＜4：1时，剩余氧气；

当V(NO2)∶V(O2)＞4：1时，NO2过量，剩余气体为NO，且体积为过量NO2体积的1/3。

③NO和O2同时通入水中时，此时的反应为：4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3

当V(NO) ∶V(O2) ＝4：3时，恰好反应，无剩余气体；

当V(NO2)∶V(O2)＜4：3时，剩余氧气；

当V(NO2)∶V(O2)＞4：3时，剩余NO。

2 氨与铵态氮肥

1．氨

（1）物理性质：

无色、有刺激性气味比空气轻；极易溶于水，在常温、常压下1体积水能溶解约700体积氨气。

（2）化学性质：

①碱性：氨与水、酸反应时显碱性

与水反应：NH3＋H2O NH3·H2O NH4+＋OH－

与酸反应：NH3＋H Cl＝NH4Cl

说明：a氨溶于水，大部分与水结合成一水合氨（NH3·H2O），一水合氨少部分电离，因此，氨水显弱碱性。氨气是中学阶段唯一的一种碱性气体，利用这一点，可以检验NH3。

b NH3与其它酸也能反应生成相应的铵盐。其中，NH3与盐酸这样的易挥发性酸反应时会有白烟（铵盐固体的小颗粒）生成。利用这个现象，在某些场合也可以检验NH3。

②还原性：氨的催化氧化反应

4NH3＋5O2催化剂

4NO＋6H2O

△

说明：a 该反应是工业上生产硝酸的一个基础反应。

b NH3中的氮元素的价态为-3价，因此，NH3不仅能被催化氧化生成NO，在纯氧中燃烧能生成N2。在一定条件下，NH3还能被Cl2、CuO等氧化。

【辨析·比较】液氨和氨水

液氨是氨气加压或降温得到的液态氨，是纯净物，即液氨由氨分子组成的液体。

氨水的主要成分是NH3·H2O．在氨水中以分子状态存在的粒子有：NH3、H2O、NH3·H2O；以

离子状态存在的粒子主要有：NH4+、H＋、OH－，极少量的是H＋。所以氨水是混合物。

2．铵盐

【观察·思考】

根据以上的观察与思考，我们可以铵盐具有以下性质：

（1）铵盐受热分解

NH4Cl△NH3↑＋HCl↑

NH4HCO3△NH3↑＋CO2↑＋H2O↑

（2）铵盐与碱反应

NH4Cl＋NaOH△NaCl＋NH3↑＋H2O

(NH4)2SO4＋Ca(OH)2△CaSO4＋2NH3↑＋2H2O

【梳理·总结】

由铵离子和酸根离子构成的化合物叫铵盐，所有的铵盐都是晶体，都能溶于水。受热均易发生分解，分解产物一般为NH3和相应的酸（或酸的分解产物）。但也有例外，例如5NH4NO3△4N2↑＋2HNO3＋9H2O，且NH4NO3在不同温度条件下分解产物不同。铵盐与碱共热都能产生氨气，这是铵盐的共同性质。因此，铵态氮肥不宜和碱性物质混合施用，同时，利用这个性质可以检验铵离子，也可以在实验室中制备氨气。

（3）氨的实验室制取

药品：NH4Cl、消石灰

反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

装置：与制氧气相同

收集：向下排空气法。

验满：用湿润的红色石蕊试纸或沾有浓盐酸的玻璃棒。防止多余氨气污染空气的方法：收集NH3后的导管口处塞一团湿棉花或用稀H2SO4浸湿的棉花。

干燥：NH3通过盛有碱石灰的干燥管。

实验室制取氨的其它方法：加热浓氨水、氧化钙与浓氨水反应等。

3 硝酸及其应用

【温故·知新】

硝酸具有酸的通性

①使指示剂变色：例如：稀HNO3使紫色石蕊溶液变红。

②与碱反应：如HNO3＋NaOH＝NaNO3＋H2O

③与碱性氧化物反应：如2HNO3＋CaO＝Ca(NO3)2＋2H2O[来源:]

④与弱酸盐反应：如2HNO3＋Na2CO3＝2NaNO3＋CO2↑＋H2O

⑤与金属反应：由于硝酸具有强氧化性，因此，与酸反应时一般不产生H2。

硝酸除了具有酸的通性以外，还具有以下特性：

1．硝酸的物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味、易挥发、密度大于水。

2．硝酸的不稳定性：硝酸见光或受热易分解。