高一化学 知识点总结 必修一 3.2 氮的循环

1 3 2 氮的循氮的循环环 一 自然界中氮的循一 自然界中氮的循环环 1 氮的存在形态 氮是地球上含量丰富的一种元素 以游离态的形式存在于 大气中 以化合态的形式存在于动植物体 土壤和水体中 2 氮在自然界中的循环 在自然界中豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝 酸盐等含氮的化合物 在放电条件下 空气中少量的 N2与 O2化合生成 NO NO 和 O2迅速生成 NO2并随水进入土壤和水体 人们通过化学方法把空气中的 N2转化为 NH3 再根据需要进 一步转化成各种含氮化合物 如 HNO3 氮肥等 二 氮气 二 氮气 1 物理性质 色味态 无色无味气体 溶解性 难溶于水 密度 比空气略小 2 化学性质 与氧气 N2 O22NO 放电 与氢气 N2 3H2 2NH3 与镁 N2 3M g 为为 M g3N2 3 用途 氮气是合成氨 制硝酸的重要原料 氮气因为性质稳定 经常用作保护气 比如用于焊接金属 液氮可用作冷冻剂 应用于医学领域 4 氮的固定 1 概念 使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程 2 分类 自然固氮 主要包括生物固氮和高能固氮 人工固氮 主要包括合成氨固氮和仿生固氮 2 三 氮的氧化物 三 氮的氧化物 1 氮的氧化物的种类 化合价 1 2 3 4 5 对应氧化物N2ONON2O3 NO2 N2O 4 N2O5 2 注意事项 酸酐的问题 N2O3是亚硝酸的酸酐 N2O5是硝酸的酸酐 颜色的问题 只有 NO2是红棕色气体 其余均为无色气体 污染的问题 氮的氧化物都具有毒性 而且都是大气污染物 3 NO 和 NO2 1 物理性质 色味态 NO 是无色无味气体 NO2是红棕色有刺激性气味的气 体 溶解性 NO 难溶于水 NO2易溶于水 密度 NO 比空气略小 NO2比空气大 2 相互转换 NO NO2 2NO O2 2NO2 NO2 NO 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3 影响 NO 是传递神经信息的 信使分子 但容易与血红蛋白结合而 使人体缺氧 NO2 能损坏多种织物和尼龙制品 对金属和非金属材料有腐蚀 作用 四 氨气 四 氨气 1 物理性质 1 NH3是无色 有刺激性气味 极易溶于水的气体 常温时 1 体积水 3 大约溶解 700 体积的氨气 氨易液化 常作制冷剂 2 喷泉实验 实验装置操作及现象结论 打开活塞 并挤压滴管的胶头 烧杯中的溶液由玻璃管进入 烧瓶 形成喷泉 瓶内液体呈红 色 氨气易溶于水 其 水溶液呈碱性 注意事项 喷泉实验必须要有压力差 压力差的原因可能有气体溶解 或者 气体反应 或者温度变化而引起压力变化等 1 实验可证明当气体在水中的溶解度大于 17 时 即可形成喷泉实验 2 CO2 H2S Cl2等在水中溶解度不大 不能形成喷泉 但是把水改成碱溶液 也 可以形成喷泉 3 当烧瓶内的气体温度降低 而烧杯内的温度不变时 由于温度变化 引起 压强变化 从而也可以形成喷泉 2 化学性质 1 氨气与水的反应 反应的化学方程式为 NH3 H2O NH3 H2O NH3 H2O 不稳定 受热易分解 反应的化学方程式为 NH3 H2O NH3 H2O 氨水呈弱碱性 原因是 NH3 H2O NH4 OH 2 氨气与酸的反应 实验现象 蘸取浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时 会看到 有白烟生成 反应的化学方程式为 NH3 HCl NH4Cl 可应用检验 NH3 3 氨气与氧气的反应 即氨的催化氧化或接触氧化 4 3 氨气的实验室制法 1 原理 实验室中常用铵盐与碱共热的方法制取氨 如 2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O 2 装置 固体与固体反应 加热 装置如右图 3 收集方法 向上排空气法 4 验满 用湿润的红色石蕊试纸检验 试纸变蓝 醮有浓盐酸的玻璃棒检验 产生白烟 5 干燥 通常使用碱石灰 不能使用 P2O5或浓 H2SO4 6 尾气处理 多余的氨要吸收掉以避免污染空气 但多余气体在尾气吸收时要 防止倒吸 常采用的装置有 7 注意事项 原料一般选用固体 不能用溶液 防止生成的氨气溶于水中 另 外固体一般采用 NH4Cl 或者 NH4 2SO4 而不采用 NH4HCO3或 者 NH4NO3 因为均产生其它气体 而且后者容易爆炸 Ca OH 2不能用 KOH 或者 NaOH 代替 因为后两者容易吸湿 易结块 不利用氨气的产生 而且高温时 会腐蚀试管 收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的 试管口必须略向下倾斜 防止冷凝水倒流 制取氨气时 导管口应略伸出试管口 以便气体更好的排出 而 收集氨气时 导管应插入到试管的底部 以使空气排除干净 另 4NH3 5O2 4NO 6H2O 为 为 为 为 为 为 为 为 为 为 为 为 5 外应在收集的试管口处加一团棉花 以防止氨气和空气发生对 流 使收集的氨气不存 干燥氨气 应使用碱石灰 不能使用 P2O5或浓 H2SO4 或者 CaCl2 4 氨气的其它制法 1 实验室固液加热型装置 实验室如果要快速制取氨气 也可以将浓 氨水滴入 NaOH 固体中 其装置如下 2 工业制法 N2 3H2 2NH3 五 硝酸 五 硝酸 1 物理性质 色味态 无色有刺激性气味的 易挥发的液体 因此一般保存在棕色试剂瓶 且放在阴凉处 溶解性 能与水以任意比例混合 密度 比水大 2 化学性质 1 酸性 硝酸具有酸的通性 能使指示剂变色 能与碱 碱性氧化物 部分盐等反应 2 不稳定性 HNO3见光或受热易分解 化学方程式为 4HNO34NO2 O2 2H2O 受热或见光 3 强氧化性 与金属反应 6 浓 HNO3与 Cu 反应的化学方程式为 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 稀 HNO3与 Cu 反应的化学方程式为 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 与非金属反应 浓 HNO3与木炭加热时反应的化学方程式为 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O 常温下 冷的浓硝酸能使 Fe Al 钝化 王水是浓硝酸和浓盐酸 的混合物 体积比为 1 3 能使不溶于硝 酸的金 铂等溶解 3 人类活动对氮循环和环境的影响 1 含氮物质的来源 Error 氮氧化物 产物 2 危害 与碳氢化合物反应 形成光化学烟雾 与水形成硝酸或者亚硝酸 形成酸雨 另外 水中过量的氮 会造成水体富营养化