鲁科版必修一氮的循环

① N2 ＋ O2 放电 2NO
② N2＋3H2
高温、高压 催化剂
2NH3 可逆反应？
③ N2 + 3Mg
点燃
Mg3N2
利用氮气的稳定性可作保护气。
⑶氮的固定
①概念： 使游离态的N2转化成含氮化合物
叫做氮的固定简称固氮
②分类：
氮 自然固氮
的
固 定
人工固氮
高能固氮
生物固氮 合成氨 仿生固氮
放电
N2+O2==2NO
中不可能形成喷泉的是（B）
A、HCl和H2O
B、O2和H2O
C、NH3和H2O
D、CO2和NaOH
（2）如果用图甲装置产生喷泉成败的关键原因是：
。
练课堂习
1. 打 开 盛 浓 硝 酸 的 试 剂 瓶 盖 ， 观 察 到 的 现 象
是
，原因是
。用两只玻璃棒
分别蘸取浓氨水和浓硝酸，现象是
，
反应的化学方程式为
氮肥
种类 化学式
含氮量
性状
铵 态 氮 肥
有机 氮肥
NH4HCO3
NH4Cl NH4NO3 （NH4)2SO4
CO（NH2)2
17.7%
26.2% 35% 21.2% 46.7%
白色结晶，吸湿性很 强，易潮解，溶于水，弱 碱性
白色或淡黄色结晶，有吸 湿性，溶于水，酸性.
白色结晶，易潮解，结硬 块，溶于水，微酸性，
2、起固氮作用的反应是（ A ）
A、N2和H2在一定条件下合成NH3 B、NO与O2反应生成NO2 C、NH3催化氧化生成NO D、由NH3制硝酸铵
练习、喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是
存在压强差。
（1）如图甲为喷泉实验
装置。在烧瓶中充满干燥
气体，胶头滴管及烧杯中
分别盛有液体。下列组合
N2O5 HNO3 NO2 N2O4 N2O3 HNO2 NO
NH4NO3 NaNO3
NaNO2
N2O N2
NH4Cl NH3
二、氮气和氮的氧化物
1、氮气
⑴ 氮气的物理性质
颜色： 无色 状态： 气体 气味： 无味 密度： 密度比空气略小 溶解性：难溶于水
收集氮气能用 排空气法吗？
⑵ 氮气的化学性质 （稳定，很难与其他物质反应）
⑴不稳定性：
加热或光照
4HNO3 2H2O 4NO2 O2
[思考]为什么浓硝酸常呈黄色？
硝酸分解放出的二氧化氮气体溶于硝酸而使浓硝酸呈黄色。
[思考]浓HNO3如何保存？
保存在棕色试剂瓶，置于冷暗处。
(2)具有酸的通性:
⑶强氧化性： ①与金属的反应：
Cu片与浓硝酸反应的现象： Cu片逐渐溶解，有红棕色气体 放出，反应较快，溶液变为绿色。
注：
①氨水中存在的微粒有： H2O 、 NH3•H2O、 NH3、 OH— 、 NH4+ 、 OH— ②液氨、氨水、一水合氨三者成分不同。 ③喷泉实验的引发操作是：打开止水夹，挤压胶头滴 管； 产生喷泉的原理是：烧瓶中的氨气迅速溶解，使烧瓶 中的压强减小，与外界产生较大的压强差，大气压就 将烧杯中的溶液压入烧瓶，产生喷泉。 ④喷泉实验的现象说明了氨气极易溶于水，氨水呈碱 性。（氨气是唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。） ⑤喷泉实验成功的关键有：收集的氨气纯净； 收集氨 气时烧瓶要干燥；装置气密性好。
五、人类活动对自然界氮循环和环境的影响
NOx的污染
①氮氧化物：其中的NO和NO2是最主要的空气污染物。 ②污染源：氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧，汽车尾气、工厂
废气、废水、生活污水的排放植物体的焚烧，农田土壤及动物排泄物
中含氮化合物的转化。其中，汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要
来源之一。
大气 污染
②铵盐易溶于水且与碱溶液共热都能产生
NH3，这是铵盐的共同性质。 △
NH4++OH-=NH3↑+H2O
【小结】
1.利用该性质可制取少量NH3。
2.利用该性质可以检验NH4+的存在：
→ → 样品
强碱
△
气体
湿润 红色石蕊
变蓝色
3.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合施用。
3、氨的实验室制法
（1）原理： 2NH4Cl+Ca(OH)2==△CaCl2+2NH3↑+2H2O
③对汽车尾气进行净化处理。
东京展出富士重 工电动汽车概念
车R1e
酸雨
酸雨的形成
酸雨的 危害
光化学烟雾
广 州
洛杉矶光化学烟雾
伦敦光化学烟雾
水体富营养化
被污染的河流
悲哀的海豚
【练一练】1、写出Ag与浓、稀硝酸的反应方程式 2、写出Fe与足量的稀硝酸的反应方程式
【小结】
①浓、稀硝酸均具有强氧化性；
3Cu+8H+ +2 NO3— =3Cu2+ + 2NO↑+4H2O
【练一练】1、写出Ag与浓、稀硝酸的反应方程式 2、写出Fe与足量的稀硝酸的反应方程式
【小结】
①浓、稀硝酸均具有强氧化性；
②金属与硝酸反应均不产生氢气；
③金属与浓硝酸反应，还原产物一般为NO2 ；金属与 稀硝酸反应，还原产物一般为NO；而金属被氧化为相 应的硝酸盐
普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）
第三章 自然界中的元素
第二节 氮的循环
联想·质疑
闪电
闪电时空气中会发 生哪些化学反应？
这些反应和生成的 物质对人类的生产 生活有什么影响？
一、氮在自然界中的循环
氮在自然界中的循环示意图
思考：氮循环过程中的重要物质有哪些？
N2、氮的氧化物、氨气、氨盐、HNO3
②金属与硝酸反应均不产生氢气；
③金属与浓硝酸反应，还原产物一般为NO2 ；金属与 稀硝酸反应，还原产物一般为NO；而金属被氧化为相 应的硝酸盐
④常温下，浓硝酸可使Fe、Al金属表面形成致密的氧 化膜而钝化 性质应用：工业上常用Fe制或Al制容器储存浓HNO3
牛刀小试
1、说法不正确的是（BD）
A、一氧化氮能与人体内的血红蛋白结合。 B、一氧化氮有刺激性的气味。 C、二氧化氮可用来造硝酸 D、一氧化氮是红棕色气体
NO+O2==NO2
3NO2+H2O==2HNO3+NO
高温高压
N2+3H2 催化剂 2NH3
练习
下列反应不属于氮的固定的是（ C ）
A. N2＋O2 放电 2NO B. N2＋3Mg 点燃 Mg3N2
C. 3NO2＋H2O
D. N2＋3H2
高温、高压 催化剂
2HNO3＋NO 2NH3
2、氮的氧化物
。
2. 实 验 室 看 到 的 浓 硝 酸 呈 黄 色 的 原 因
氨气的化学性质
⑴与水的反应
NH3
+
H2O
大部分 NH3•H2O 小部分 （一水合氨）
NH4++OH—
【思考】 ①氨水中存在哪些微粒？ ②液氨、氨水、一水合氨三者有何区别？ ③喷泉实验的引发操作是什么？产生喷泉的原 理是什么？ ④喷泉实验的现象体现了氨气的什么性质？ ⑤喷泉实验成功的关键是什么？ ⑥实验室如何收集氨气？
N2＋O2 放电 2NO
2NO ＋O2
2NO2
3NO2＋H2O
2HNO3＋NO
进一步形成了硝酸盐
“雷雨发庄稼”
思考·讨论
1、现给你一试管二氧化氮，其它药品和 仪器自选，根据上述反应，请你设计实验， 要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。
4NO2+O2+2H2O= 4HNO3
4NO+3O2+2H2O= 4HNO3 2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
Cu+4H+ +2 NO3— =Cu2+ + 2NO2↑+2H2O Cu片与稀硝酸反应的现象：Cu片逐渐溶解，溶液变蓝，有 气泡冒出，反应较浓硝酸慢。在试管口气体变为红棕色。
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
向氯化铁或氯化镁溶液中通入氨气：
⑷ NH3具有还原性
-3
催化剂 +2
4NH3+5O2=高=温= 4NO+6H2O
注意： （NH3在空气中反应） ①反应条件：催化剂、高温或加热
②是工业制硝酸中的关键一步，
也叫氨的催化氧化
③说明氨有一定的还原性，可被O2、
Cl2、
CuO、氮的氧化物等氧化
△
2NH3 + 3CuO == N2 + 3Cu + 3H2O
②浓氨水加碱石灰或NaOH固体
（碱石灰吸水、溶解时放热）
CaO
四、硝酸
1、物理性质：
纯HNO3无色，易挥发，具有刺激性气味的液体，极 易溶于水，能与水任意比互溶。
实验室常用的浓HNO3浓度为69%。 质量分数为95%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出 硝酸蒸气会产生“发烟”现象,通常叫做发烟硝酸。
2、化学性质
⑵ NO2的性质 NO2是一种红__棕__色有__刺__激__性__气味_易__溶于水并 与水发生反应的有毒气体。
3NO2+H2O=2HNO3+NO
此反应可用于工业制硝酸，但二氧化氮可使 多种织物褪色，损坏织物和尼龙制品，对金 属材料与非金属材料也有腐蚀作用。
注：NO2只能用向上排空气法收集
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。
④常温下，浓硝酸可使Fe、Al金属表面形成致密的氧 化膜而钝化 性质应用：工业上常用Fe制或Al制容器储存浓HNO3
②与非金属的反应：
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
③稀硝酸也能与其它还原性物质(例I－、Fe2＋)反应
[注意]
在酸性环境中，NO3-具有很强的氧化性。 不能和强还原 性离子共存,如：I－、Fe2＋、SO32－、S2－等。
NO2 8ml、O2 4ml或NO2 10.8ml、O2 1.2ml
观察与思考
实验
实验现象
结论
NH3的 喷泉实验
形成红色喷泉
氨气极易溶于水
NH3与 HCl
的反应
产生大量白烟 生成NH4Cl固体
思考：
1.氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗?喷 泉呈现红色说明了什么?
2.[实验2]中的现象为什么会发生?这个实 验说明浓氨水和浓盐酸各具有什么性质?
光化学 烟雾
汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合 物经紫外线照射发生反应形成的一 种有毒的烟雾。
③污染
酸雨
NOx排入大气中后，与水反应生成 硝酸和亚硝酸，随雨雪降到地面。
水体污染
水体富营养化 淡水：“水华”
水中营养元素N、P过 量导致藻类“疯长”
海水：“赤潮”
④防治：①②开对发工使厂用排洁放净的废能源气；进行处理
3.氨中氮元素的化合价是-3价，请从化合 价的角度分析，氨还可能具有什么性质？ 它可能与哪些物质发生反应？
三、氨与铵盐
1、氨气
氨气的物理性质
颜色： 无色 状态： 气体 气味： 有刺激性气味 密度： 密度比空气小 溶解性： 极易溶于水 熔沸点： 易液化
【交流研讨】从物质分类和氧化还原反应的 角度预测氨气具有哪些化学性质。（已知氨 气溶于水溶液呈碱性）
白色粒状结晶，吸湿性不 大，不易结块
白色或浅黄色针状结晶或 小颗粒，溶于水，中性
2、铵盐 ⑴ 铵盐的物理性质
铵盐均为无色或白色的易溶于水的晶体。
⑵ 铵盐的化学性质
①大多数固体铵盐受热均易分解，放出NH3。
NH4Cl △ NH3↑+HCl↑ NH4HCO3 △ NH3↑+H2O↑+CO2↑
应用： 在储存氨态化肥时，应密封包装并放在阴凉通风处； 施肥时，应将其埋在土下以保持肥效。
（2） 装置 与制O2相同
（3）收集方法 向下排空气法
（4）检验方法
湿润红色石蕊试纸
棉花的作用：
防止对流，提高集气速度和纯度。
干燥氨气的常用试剂：
①CaO、碱石灰等碱性干燥剂
②无水CaCl2不能用来干燥NH3（形成CaCl2· 8NH3)
实验室中还可以用哪些方法快速制氨气：
①加热浓氨水法
浓氨水
充分利用原料，减少污染物的排放
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、NO2和O2混合溶于水
1）在一烧瓶中将NO2和O2以4:1的体积比（标 准状况）混合,倒置于足量水中充分反应后所得 溶液的物质的量浓度为 0.036 mol/L
2）将12mlNO2和O2的混合气体通入足量的水 中，充分反应后余气2ml（气体均在相同状态 下测定）求原各气体的体积。
⑥实验室用向下排空气法收集氨气。
⑵与酸的反应
与 挥
NH3+HCl=NH4Cl （白烟）
发 性
NH3+HNO3=NH4NO3 （白烟）
的 酸
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
反 应
有
白
【思考】
烟
实验室如何检验氨气已经收集满？多余的氨气
如何进行尾气处理？
注：①氨气的检验方法 ②氨气的尾气处理
⑶ 与盐溶液的反应
+1 +2 +3 +4 +4 N2O NO N2O3 NO2 N2O4
⑴ NO的性质
HNO2
NO是一种_无__色__无__味
_难__溶于水的气体，常
温下可与氧气反应生成
_N_O__2_气体。 2NO+O2=2NO2
注：NO只能用排水法收集
+5 N2O5等
HNO3
一氧化氮有毒性，因为它 结合血红蛋白的能力比一氧化 碳还强！不过它作为传递神经 信息的“信使分子”，在使血 管扩张，免疫，增强记忆等方 面有着极其重要的作用。