《高中化學 第三章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán)學案（1）魯科版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中化學 第三章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán)學案（1）魯科版必修1.doc（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2節(jié) 氮的循環(huán) 互動課堂 疏導引導　 一、氮氣 1.氮的存在和氮的固定 (1)自然界中氮元素以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在。 氮的固定是指游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程。固氮包括人工固氮和自然固氮兩種類型。 2.氮氣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) (1)氮氣的結(jié)構(gòu) 分子式：N2，結(jié)構(gòu)式：。 氮氣在通常狀況下性質(zhì)穩(wěn)定的原因是N2中的三鍵很牢固。 （2）物理性質(zhì)：純凈的氮氣是無色無味的氣體，密度比空氣的略小，不溶于水。 （3）化學性質(zhì)：在通常狀況下，氮氣的化學性質(zhì)不活潑，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應。氮氣通常可以作保護氣。但在一定條件下，氮氣也能和許多物質(zhì)發(fā)生反應。 ①氮氣與氫氣的反應 N2+3H2高溫、高壓催化劑2NH3 此反應為可逆反應，用于工業(yè)合成氨氣。 ②氮氣與氧氣的反應 N2+O22NO 二、氮的氧化物 （1）NO：是無色氣體，有毒，不溶于水。易被氧氣氧化。 2NO+O22NO2 （2）NO2：是紅棕色有刺激性氣味的氣體，易溶于水，有毒。NO、NO2是大氣污染物。 3NO2+H2O====HNO3+NO （3）與堿溶液反應： 2NO2+2NaO====HNaNO2+NaNO3+H2O NO+NO2+2NaOH====2NaNO2+H2O NaOH用于氮的氧化物的吸收。 三、氨與銨鹽 1.氨氣 (1)物理性質(zhì)：無色有刺激性氣味氣體，密度比空氣的小，極易 (1∶700)溶于水。  記憶要訣 氨的物理性質(zhì) 無色密小味刺激，易溶易液制冷劑。 (2)化學性質(zhì) ①與水反應： （中學唯一的堿性氣體）。 說明：氨水中有，甚至還有水電離出的H+。 ②與酸反應：====（揮發(fā)性酸反應有白煙生成）  ③具有還原性：4NH3+5O24NO+6H2O。 (3)實驗室制NH3 原理(實驗室制法)：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。 收集：向下排空氣法  檢驗： 用濕潤的紅色石蕊試紙靠近瓶口或管口，觀察試紙是否變藍。 2.銨鹽的化學性質(zhì) （1）不穩(wěn)定性：NH4ClNH3↑+ HCl↑ NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑ 銨鹽分解規(guī)律：生成氨氣和酸 （2）檢驗：  方法點撥　NH3的檢驗方法 （1）常用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗。 （2）也可用蘸有氯化氫的玻璃棒檢驗。 案例1氨氣可以做噴泉實驗，這是利用氨氣的 …（　?。┆? A.易液化　　　　　　　B.比空氣輕 C.極易溶于水 D.能跟水反應 【剖析】 噴泉實驗是利用氣體物質(zhì)與液體物質(zhì)之間的互相作用，形成壓強差。由于氨氣極易溶于水，當向裝滿氨氣的燒瓶中滴入少量水，由于大量的氨氣溶解，使燒瓶內(nèi)氣體壓強減小，在大氣壓的作用下，使燒杯內(nèi)的水進入燒瓶中，從而形成噴泉。 【答案】 C 【借題發(fā)揮】 （1）產(chǎn)生噴泉的條件：上下形成壓強差。通常有兩種情況：可以減小燒瓶內(nèi)氣體的壓強（如右圖）；可以增大下端的壓強（如在公園內(nèi)的噴泉）。 （2）能產(chǎn)生噴泉的氣體：因為氨氣易溶于水，氨氣和水之間作用可產(chǎn)生噴泉。其他氣體如果能被某液體物質(zhì)大量吸收，則也可以產(chǎn)生噴泉。如二氧化碳和氫氧化鈉溶液。 案例2在1 L 1 molL-1的氨水中（　?。┆? A.含有1 mol NH3分子 B.含NH3和之和為1 mol C.含1 mol NH3H2O D.含NH3、NH3H2O、之和為1 mol 【剖析】 氨氣溶于水后，大部分與水反應 ，所以氨氣進入水中后有三種存在形式：NH3H2O、NH3、，三者的總和等于1 mol。 【答案】 D 【借題發(fā)揮】 （1）氨水的成分：三分子NH3H2O、H2O 、NH3；三離子、OH-、H+。 （2）氨水的保存：氨水見光易分解，保存在棕色瓶中，避光。 （3）氨水的主要成分是NH3H2O，但氨水的溶質(zhì)是NH3；氨氣溶于水能導電是因為生成的NH3H2O是弱電解質(zhì)，而NH3是非電解質(zhì)。 （4）氨水的濃度越大，溶液的密度越小。 四、硝酸 1.硝酸的物理性質(zhì) 純凈的硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。98％以上的濃硝酸在空氣中由于揮發(fā)出HNO3會產(chǎn)生“發(fā)煙”現(xiàn)象，通常叫做發(fā)煙硝酸。 2.硝酸的化學性質(zhì) （1）不穩(wěn)定性：濃硝酸受熱或見光分解產(chǎn)生棕紅色的二氧化氮氣體。一般濃硝酸保存在棕色試劑瓶里，放置在陰涼處。 4HNO3====4NO2↑+O2↑+2H2O （2）強氧化性：硝酸能與除金、鉑、鈦以外的大多數(shù)金屬反應，通常，濃硝酸與金屬反應生成的氣體主要是二氧化氮，稀硝酸與金屬反應生成的氣體主要是一氧化氮。常溫下，濃硝酸可使鐵、鋁表面形成致密的氧化膜而鈍化。 如：將銅片分別投入到濃硝酸中和稀硝酸中Cu+4HNO3(濃) ====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀) ====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 濃硝酸在加熱條件下，還能與碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應。 如：將木炭投入到熱的濃硝酸中 C+4HNO3(濃) CO2↑+4NO2↑+2H2O 疑難突破　怎樣書寫濃硝酸和濃硫酸參與的離子方程式？ 常用濃硝酸的質(zhì)量分數(shù)為69%(為1.405 gcm-3)，其中約1/3的質(zhì)量為水，而酸的電離要依靠較多量水的作用，加之HNO3為強電解質(zhì)，在水中能完全電離，故濃HNO3在離子方程式中可拆寫成離子形式。（同理濃鹽酸在離子方程式中也可拆寫為離子形式）而98%濃H2SO4中，水量極少，不利于H2SO4分子的電離，故濃H2SO4在與固態(tài)物質(zhì)反應時，不能用離子形式表示，只有在較多量水存在的反應中，H2SO4分子才完全電離，此時方能拆寫為離子形式。 記憶要訣 硝酸的性質(zhì) 硝酸金屬銅，反應不放氫(1)； 稀硝三八無(2)，濃硝一四棕(3)； 鋁鐵能鈍化(4)，光熱不穩(wěn)定(5)； 一硝三鹽王，能把金鉑溶(6)。 這個歌訣基本概括了硝酸的性質(zhì)：(1)硝酸和金屬銅反應不放出氫氣。(2)銅與稀硝酸反應：3Cu+8HNO3（稀）====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。反應式中Cu和HNO3（?。┣暗幕瘜W計量數(shù)分別是3和8，且生成無色氣體NO。(3)銅與濃硝酸反應：Cu+4HNO3（濃）====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，反應式中Cu和HNO3（濃）前的化學計量數(shù)分別為1和4，并生成棕色氣體NO2。(4)鋁和鐵在冷濃HNO3中鈍化。(5)硝酸不穩(wěn)定，見光受熱易分解。(6)濃硝酸和濃鹽酸的體積之比為1∶3.的混合液叫王水，能溶解金和鉑。 要點剖析 硝酸的強氧化性 硝酸的強氧化性不僅表現(xiàn)在與金屬的反應，硝酸還能與許多非金屬及某些有機物發(fā)生氧化還原反應。它能使C、S、P等非金屬單質(zhì)氧化成高價態(tài)含氧酸。但應注意硝酸與金屬反應時，硝酸既是氧化劑，同時還起酸的作用；而硝酸與非金屬反應時，硝酸只起氧化劑作用。 誤區(qū)警示 硝酸的氧化性強弱判斷  硝酸的氧化性強弱不應根據(jù)硝酸被還原產(chǎn)物的化合價改變的大小來決定，而應根據(jù)其得電子的難易程度來決定，硝酸的濃度越大，氧化性越強。 知識總結(jié) 濃、稀硝酸的化學性質(zhì) 濃、稀硝酸均具有強氧化性；金屬與硝酸反應均不產(chǎn)生氫氣；金屬與濃硝酸反應，還原產(chǎn)物一般為NO2；金屬與稀硝酸反應，還原產(chǎn)物一般為NO；而金屬被氧化為相應的硝酸鹽。濃硝酸與某些非金屬反應時，還原產(chǎn)物一般為NO2；非金屬一般被氧化為最高價氧化物，若最高價氧化物易溶于水，則生成相應的含氧酸。 知識總結(jié) 氧化性酸和酸的氧化性的比較 所謂氧化性酸是指酸根部分易于獲得電子的酸，如濃硫酸、硝酸等，由于其中易獲得電子，表現(xiàn)出很強的氧化性；而氫碘酸、氫硫酸、碳酸、磷酸等酸根部分不能或不易獲得電子，所以它們是非氧化性酸，在水溶液中任何酸都能不同程度地電離出H+，H+在一定條件下可獲得電子形成H2，這是H+的氧化性，它和氧化性酸中心元素處于高價態(tài)易獲得電子具有的氧化性是不同的，濃硫酸與濃硝酸的強氧化性都是因為其中心元素的化合價處于最高價不穩(wěn)定，極易得到電子的原因。  疑難突破　硝酸與濃硫酸都具有強氧化性，怎樣理解它們在性質(zhì)上既相似又有區(qū)別？ 相似性指濃H2SO4的強氧化性是H2SO4中的硫元素（+6），而HNO3的強氧化性是HNO3中的氮元素(+5)。所以這兩種與絕大多數(shù)金屬反應一般都不生成H2，而是高價態(tài)的S(+6)和N(+5)被還原，生成SO2、NO2(NO)氣體。在常溫下均使鐵、鋁發(fā)生鈍化。 不同之處指H2SO4是穩(wěn)定性酸，不易揮發(fā)，沸點高，而HNO3是揮發(fā)性酸，不穩(wěn)定，見光或受熱易分解。 案例3下列關于硝酸的敘述中，正確的是（　?。┆? A.在相同條件下，硝酸的濃度越大，密度越大，揮發(fā)性越強 B.所有的金屬與稀硝酸反應都放出NO氣體 C.稀硝酸與銅反應生成NO，而濃硝酸與銅反應則生成NO2，說明稀硝酸的氧化性更強 D.稀硝酸具有酸的通性，可與較活潑金屬反應生成氫氣 【剖析】 A項是硝酸的物理性質(zhì)，是正確的; B項大部分金屬與稀硝酸反應生成NO,但有些不活潑金屬如金、鉑不與稀硝酸反應;C項濃硝酸的氧化性大于稀硝酸,比較氧化性的強弱不是得電子的多少,而是得電子的難易；D項硝酸是強氧化性酸,與較活潑金屬反應不能生成氫氣。 【答案】 A 【借題發(fā)揮】 硝酸還原產(chǎn)物的規(guī)律:硝酸越稀,金屬越活潑,硝酸被還原的產(chǎn)物中氮的化合價越低,一般依次為：NO2、NO、N2O、NH4NO3。 活學巧用 1.氮氣轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程常稱為固氮，而通過閃電產(chǎn)生固氮又是常見的自然固氮方式之一，試討論在閃電作用下，空氣中的氮氣是如何轉(zhuǎn)化為氮的化合物的？ 【思路解析】 電閃雷鳴時，大氣中部分氮氣與氧氣化合：N2+O2====2NO①，產(chǎn)生的NO易與空氣中的氧氣化合：2NO+O2====2NO2②，而NO2又溶解于水生成HNO3和NO：3NO2+H2O====2HNO3+NO③，硝酸電離出的被植物根系吸收。 【答案】 略 2.氮氣可以用來填充燈泡，原因是（　?。┆? A．密度小　　　　　　　　 B．化學性質(zhì)很穩(wěn)定 C．無色 D．價格低廉 【思路解析】 N2中的N三鍵很牢固,化學性質(zhì)很穩(wěn)定,通?？捎脕碜鞅Ｗo氣。 【答案】 B 3.起固定氮作用的化學反應是（　?。┆? A．N2與H2在一定條件下反應生成NH3 B．NO遇O2轉(zhuǎn)化為NO2 C．硝酸工廠用NH3氧化制NO D．由NH3制碳酸氫銨和硫酸銨 【思路解析】 固定氮指游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程。 【答案】 A 4.下列氣體中，不會造成空氣污染的是（　　） A.N2　　　 B.NO　　　 C.NO2　　　 D.CO 【思路解析】 有毒氣體都會造成空氣污染。 【答案】 A 5.在NO2與水的反應中，NO2（　?。┆? A.只是氧化劑 B.只是還原劑 C.既是氧化劑，又是還原劑 D.既不是氧化劑，又不是還原劑 【思路解析】 根據(jù)反應3NO2+H2O====2HNO3+NO中元素化合價的變化可判斷。 【答案】 C 6.以下氣體與人體血液中的血紅蛋白作用而引起中毒的是（　?。┆? A．NO　　　 B．CO　　　 C．NH3　　　D．Cl2 【思路解析】 NO和CO均有毒,易與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合。 【答案】 AB 7.下列氣體只能用排水集氣法收集的是（　?。┆? A．CO2 B．NO C．NO2 D．NH3 【思路解析】 只有不溶于水且不與水反應也不能用排空氣收集的氣體才只能用排水法收集?！敬鸢浮?B 8.氨水呈弱堿性的主要原因是（　?。┆? A.通常情況下，氨的溶解度很大 B.氨水中的一水合氨電離出少量OH-  C.溶于水的氨分子中只有少量發(fā)生電離  D.氨本身的堿性弱 【思路解析】 氨氣溶于水生成的NH3H2O是弱堿。 【答案】 B 9.下列不屬于銨鹽所共有的性質(zhì)（　?。┆? A．都是晶體 B．都能與堿反應放出氨氣 C．常溫下易分解 D．都能溶于水 【思路解析】 不揮發(fā)性酸形成的銨鹽在常溫下較穩(wěn)定。 【答案】 C 10.下列過程不屬于氮的固定的是（　?。┆? A. B. C. D.  【思路解析】 氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮，從N元素的價態(tài)變化來看是0價變正價或0價變負價。這樣，A、C、D不符合題意。B是化合態(tài)氮變化合態(tài)氮，不是氮的固定?？蛇x。 【答案】 B 11.以下實驗室制取氨氣的試劑組合中，最合適的是（　?。┆? A．固體氯化銨和消石灰 B．氯化銨溶液和石灰水 C．硝酸銨和堿石灰 D．稀氨水和堿石灰 【思路解析】 由于氨氣易溶于水,實驗室制取氨氣用固體氯化銨和消石灰。 【答案】 A 12.試管中盛有白色晶體，檢驗它是否是銨鹽的方法中不可行的是（　?。┆? A．加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在管口 B．加氫氧化鈉溶液，加熱，將濕潤的酚酞試紙放在管口 C．加氫氧化鈉溶液，加熱，將蘸有濃鹽酸的玻璃棒放在試管口 D．加氫氧化鈉溶液，加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在管口 【思路解析】 銨鹽的檢驗原理是： ，再用試紙或濃鹽酸檢驗氨氣的存在。 【答案】 A 13.下列措施不能使0.1 molL-1的醋酸溶液導電性增強的是（　?。┆? A.加水　　　　　　　　 B.加無水醋酸 C.加NaOH固體 D.通NH3 【思路解析】 不使醋酸溶液導電性增強,則所加物質(zhì)只要不增加溶液中離子濃度即可。 A項加水使溶液被稀釋,離子濃度減小，溶液導電性減弱,故正確;其他三項都會使原溶液中離子濃度增大,使溶液導電性增強,不正確。 【答案】 A 14.下列酸與氨氣相遇不產(chǎn)生白煙的是（　　） A.濃硫酸 B.濃硝酸 C.濃鹽酸 D.磷酸 【思路解析】 只有揮發(fā)性的酸與氨氣相遇產(chǎn)生白煙,濃硫酸、磷酸無揮發(fā)性。 【答案】 AD 15.常溫下不能溶于濃硝酸的金屬是（　?。┆? A.Cu　　　B.Pt　　　 C.Al　　　D.Mg 【思路解析】 Pt不能被濃硝酸氧化, 常溫下Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化,也不能被溶解。 【答案】 BC 16.在下列反應中，HNO3既表現(xiàn)了氧化性，又表現(xiàn)了酸性的是（　?。┆? A.3Cu+8HNO3(稀) ====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O B.C+4HNO3(濃) ====CO2↑+4NO2↑+2H2O C.CuO+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O D.3FeO+8HNO3(稀) ====3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O 【思路解析】 硝酸在反應中生成對應的鹽則體現(xiàn)硝酸的酸性,反應中硝酸根被還原則體現(xiàn)硝酸的氧化性。 【答案】 AD 17.與硝酸強氧化性有關的敘述是（　　） A．應避光保存 B．可與銅反應 C．濃硝酸通常呈黃色 D．能與堿反應 【思路解析】 A項是硝酸的物理性質(zhì);B項能體現(xiàn)硝酸的強氧化性;C項濃硝酸呈黃色的原因是硝酸分解產(chǎn)生NO2溶解到HNO3里,與氧化性無關;D項是酸的通性。 【答案】 B 18.有關氨的性質(zhì)的敘述正確的是（　?。┆? A.氨不能在空氣中燃燒 B.氨水呈堿性 C.氨氣和酸相遇都能產(chǎn)生白色煙霧 D.在反應====中，氨失去電子被氧化 【思路解析】 NH3能在純O2中燃燒，不能在空氣中燃燒，A正確。NH3溶于水，大部分與H2O反應，生成NH3H2O，NH3H2O是弱堿，電離出OH-使溶液顯堿性，B正確，。C錯誤，NH3遇揮發(fā)性酸（如濃鹽酸，濃HNO3）才能出現(xiàn)白煙（NH4Cl或NH4NO3固體小顆粒），白霧是NH3或酸氣〔如HCl（g）、HNO3（g）〕與空氣中H2O（g）結(jié)合形成的小液滴。NH3遇非揮發(fā)性酸只生成白色固體，不出現(xiàn)白煙，但仍有白霧——NH3與空氣中H2O（g）結(jié)合成的小液滴。本選項不正確，易誤認為是只生成白煙，不出現(xiàn)白霧，其實不然。NH3和H+的反應為非氧化還原反應，所以D不正確。 【答案】 AB 19.下列反應中硝酸既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是（　?。┆? A.氧化鋁和硝酸 B.少量氧化亞鐵和硝酸 C.硫化氫和硝酸 D.銅和濃硝酸 【思路解析】 HNO3中N元素價態(tài)降低，表現(xiàn)HNO3的氧化性。反應中生成鹽和水，表現(xiàn)出HNO3的酸性。少量FeO與濃、稀HNO3的反應分別是： FeO+4HNO3(濃)====Fe(NO3)3+NO2↑+2H2O 3FeO+10HNO3(稀)====3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O Cu與HNO3反應：Cu+4HNO3（濃）====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 【答案】 BD 20.判斷市面上的金首飾是否含有銅，可以取樣品與某試劑進行反應，根據(jù)現(xiàn)象即可判斷，該試劑是（　?。┆? A．濃鹽酸 B．硝酸 C．王水 D．稀硫酸 【思路解析】 根據(jù)金屬活動性順序可知，金和銅均不能在無氧化性酸（鹽酸或稀硫酸）中溶解，所以將首飾放入無氧化性的酸中，均不能溶解，但王水有強烈的腐蝕性，在硝酸中不能溶解的鉑、金均可以在王水中溶解。硝酸只能溶解銅而不能溶解金。如將含有銅的金首飾放入硝酸中，其中的銅溶解，溶液呈現(xiàn)藍色。 【答案】 B 21.下列反應，硝酸既表現(xiàn)了酸性，又表現(xiàn)了氧化性的是（　　） A．FeO+HNO3 B．Fe2O3+HNO3 C．SO2+HNO3 D．石蕊試液與HNO3相混合 【思路解析】 硝酸參與的反應中若產(chǎn)物中有硝酸的鹽生成則體現(xiàn)了硝酸的酸性；若反應物有還原性，則能體現(xiàn)硝酸的還原性。A項FeO能被硝酸氧化生成硝酸鐵，能體現(xiàn)硝酸的酸性和氧化性；B項只能體現(xiàn)硝酸的酸性；C項沒有鹽生成只體現(xiàn)硝酸的氧化性；D項硝酸使石蕊試液先變紅后褪色，體現(xiàn)硝酸的酸性和氧化性。 【答案】 AD 22.某條件下，鋅與稀硝酸反應中其物質(zhì)的量之比為5∶12，則此時硝酸的還原產(chǎn)物是（　?。〢.NO2 B.N2O C.N2 D.NH4NO3 【思路解析】 根據(jù)得失電子守恒，Zn與稀硝酸反應生成Zn(NO3)2，與Zn2+結(jié)合的化合價沒變。若Zn有5 mol，則此部分為25 mol=10 mol。 化合價降低的HNO3為12 mol-10 mol=2 mol。 Zn共失電子：5 mol2=10 mol，則HNO3得電子也為10 mol。 1 mol HNO3得電子：=5 mol。 故N元素化合價從+5降5價到0，即還原產(chǎn)物為N2。 【答案】 C