鲁科版化学 自然界中氮的循环及氮循环中的重要物质

O2 H2 O NO ―→ NO2――→NO (无色)(红棕色)(无色)
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(1)空气中主要含有 N2 和 O2，其体积比大约是 4∶1。 (2) 可通过自然固氮和人工固氮将自然界游离态氮转化 为化合态。 (3)氮元素有多种氧化物，并且都有毒。其中 NO 和 NO2 是两种重要的氧化物。NO 易与 O2 反应,化学方程式为 2NO ＋ O2 ＝ 2NO2 ， NO2 与 H2O 反应，化学方程式为 3NO2 ＋ H2O===2HNO3＋NO。 (4)“雷雨发庄稼”原理： O2 O2 H2 O 土壤 N2――→NO ―→ NO2――→HNO3――→硝酸盐 闪电
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(1)碳元素的氧化物有 CO 和 CO2 ，其中 CO2 是酸性氧化
2－ CO 3 ＋H2O，CO 是不成 盐 氧化物。 物，CO2＋2OH ===
－
(2)NaHCO3 分别与稀 HCl、NaOH 溶液反应，离子方程
＋ － － 2－ 式是： HCO－ ＋ H ===H O ＋ CO ↑、 HCO ＋ OH ===CO 3 2 2 3 3 ＋
H2O。 (3)空气中含量最多的气体是 氮气 ，其化学性质 稳定 。
NO2 。 试写出氮元素＋2 价和＋4 价对应氧化物化学式： NO 、
B．剩余NO2
C．试管中气体为红棕色 D．试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几 次，最后剩余无色气体
[解析]
向NO中间歇通入O2发生的反应为
2NO＋O2===2NO2 ①
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ② 由①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 等体积的NO和O2反应最终剩余O2。 [答案] D
一、氮在自然界中的循环
1．氮元素的存在
游离
化合
2．氮的循环 N2 O2 氨
二、氮气
1．氮气的性质 无 无 难
相近 78%
2NO 2NH3
2．可逆反应 在相同条件下，能同时向 正反两个方向 进行的反应， 为可逆反应，可逆反应的化学方程式用“ ”表示。
3．氮的固定 (1)概念：使 游离 态的氮转化为化合态的氮的过程。 (2)分类：
颜色
状态 气味 毒性 水溶性
无 色 气态 无味 有毒 难 溶
色
易 溶
(2)相互转化：
①NO→NO2∶ 2NO＋O2===2NO2 ，
②NO2→NO∶ 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 。
1．分离空气中的N2和O2，用什么方法？ 答案：使空气液化，然后蒸馏。 2．能否用排空气法收集N2? 答案：不能。因为N2的密度与空气相近。
－
4．在自然界中，大豆、蚕豆等豆科植物不施肥，仍能表 现出良好的长势，其原因是什么？ 答案：大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌能把空气 中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物，植物的根从 土壤中吸收NH + 和硝酸盐。 4
5．工业上用 H2 和 N2 在一定条件下合成 NH3：N2＋
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3H2
2NH3，在相同条件下向一定体积
容器中充入 1 升 N2 和 3 升 H2，充分反应能否得到 2 升 NH3?
分析：此反应是可逆反应，在相同条件下反应向右进 行的同时，也向左进行，即1升N2和3升H2不能完全转 化，最后容器中是N2、H2和NH3的混合气体。 答案：不能。
氮氧化物溶于水的计算常涉及到以下几个方面：(1)混合
气体的组成，(2)反应后剩余气体的种类和量，(3)反应后溶液
高能 固氮 自然固氮 生物固氮 氮的固定 合成氨 人工 固氮 仿生固氮
三、氮的氧化物 1．不同价态的氮的氧化物 N2O NO N2O NO2 N2O N2O5
3 4
氧化物
对应氮的化
＋3
＋1 ＋2 ＋4 ＋4 ＋5
合价
2．NO和NO2 (1)物理性质： NO NO2 红棕 气态 刺激性 有毒
的浓度。 计算的依据是化学反应方程式，根据化学方程式分析各反 应物的量、判断剩余气体的种类。应用守恒法进行计算。
1．有关的化学方程式 (1)单一气体：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)混合气体： ①NO2与O2混合： 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ②NO与O2混合： 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 (3)2NO＋O2===2NO2 ③ ④ ② ①
Ⅲ
NO＋O2 VNO2<4∶1 ② VO2 VNO2 >4∶1 VO2 ② ①
O2
NO
序 号
气体 VNO ＝4∶3 VO2 NO2＋ O2 VNO >4∶3 VO2 VNO <4∶3 VO2
反应
剩余 气体 无
剩余气体 的体积 0 4 V(NO)－ 3 V(O2) 3 V(O2)－ 4 V(NO)
2．不同情况的反应及剩余气体的体积
反 序号 气体 应 Ⅰ NO2 NO2＋NO ① 气体 NO 1 V(NO2) 3 1 V(NO)原＋ V(NO2) 3 剩余 剩余气体的体积
Ⅱ
①
NO
序号
气体 VNO2 ＝ VO2 4∶1
反 剩余 应 气体
剩余气体 的体积
②
无
0 1 V(O2)原－ 4 V(NO2) 1 [V(NO2) 3 －4V(O2)]
3．俗话说：“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反 应方程式。
答案：雷电发生时，N2 和 O2 化合成 NO，NO 迅速被 氧化为 NO2，NO2 溶于水生成 HNO3，HNO3 跟土壤中 的矿物作用生成硝酸盐，NO3 可被植物吸收。 放电 N2＋O2=====2NO,2NO＋O2===2NO2， 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
③
Ⅳ
③
NO
③
O2
[特别提醒]
因NO2与水发生反应，因此无论是
NO2、NO2和O2的混合气体还是NO和O2的混合气体
通入水中，最终剩余气体都不能是NO2。
[例 ]
用排水法收集12 mL NO于试管中，然后向倒立于
水槽中的该试管内间歇地通入O2共12 mL，下面的说法中， 正确的是 A．剩余NO ( )