氮的循环教案二

1、一. 本周教学内容： 第3章 第2节 氮的循环二. 教学目的1. 能简要说明氮循环的基本过程，知道固氮的本质以及生物固氮和人工固氮这两种固氮形式。2. 了解氮循环过程中的重要物质以及人类活动对氮循环和环境的影响（知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题）3. 能列举含氮元素的单质及其化合物了解氮气、氨气、铵盐及硝酸的主要物理性质和化学性质，知道nh的检验方法和氨气的实验室制法，能书写相关反应的化学方程式。三. 教学重点、难点 氮气、氨、铵盐和硝酸的性质四. 知识分析空气中的主要物质？植物生长需要的主要元素？（一）氮在自然界中的循环和存在形式1. 氮元素在自然界中的存在形式自然界中氮元素存在的形

2、式一种是游离态，如n2，一种是化合态，如铵盐、硝酸盐、氨、蛋白质等。2. 氮在自然界中的循环（1）氮在自然界中的循环的基本过程自然界里，空气的氮气转化为植物可以直接吸收含氮化合物的两种主要形式，豆科植物的根瘤菌把n2转化为硝酸盐；闪电使少量n2与o2化合生成no，随之变为硝酸随降水进入土壤和水体。植物的根从土壤中吸收铵盐、硝酸盐，经过复杂的生物转化，形成了各种氨基酸，氨基酸最后变成蛋白质。动物以植物为食而获得植物蛋白，并将其转化为动物蛋白，动物遗体中的蛋白质被微生物分子分解成铵离子、硝酸根和氨，又回到了土壤和水体中，被植物再次吸收利用。（2）氮循环的重要意义由于存在着氮元素的循环，其他生命元素

3、的循环，以及水的循环，地球的生命才生生不息，生机勃勃。 （二）氮循环的重要物质及其变化1. 氮气（1）物理性质无色无味的难溶于水的气体；密度比空气小，在空气中约占总体积的78%，占其它质量的75%。（2）分子结构两个氮原子之间的强烈作用，要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。常温下，n2的化学性质很不活泼，但在高温、放电、点燃等条件下能与o2、mg、h2等反应。（3）化学性质与o2反应：n2+o22no 与h2反应：n2+3h22nh3 与mg的反应：n2+3mgmg3n2 温馨提示：由于n2的化学性质不活泼，所以n2与其它物质的反应，需特别注意标明条件。n2和o2反应后，“最初产物”是no，

4、而不是no2。一般情况下，n2不能燃烧，也不助燃，但mg条却可以在n2中燃烧。（4）用途：a.保护气b.液氮作深度冷冻剂c.合成氨等思考：相同质量的镁条分别在o2、n2和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量m1，m2，m3由大到小的顺序是 （解答：m1m3m2 ）重要补充：氮的固定概念：使空气中游离的氮转变为含氮化合物的方法。分类：自然固氮和人工固氮可逆反应概念：在相同条件下，能同时正反两个方向进行的反应，为可逆反应，化学方程式中用“”代替“”。特点：相同条件下，相反方向的两个化学反应；与化学反应有关的各种物质共存，如n2+3h2 2nh3反应体系中就存在n2、h2、nh3分子。2、氮的氧化物n

5、o、no2的重要性质（1）物理性质no：无色无味难溶于水的气体 有毒no2：红棕色有刺激性气味的气体 有毒（2）化学性质 2no+o22no2 6no+4nh35n2+6h2o3no2+h2o2hno3 no 6no2+8nh37n2+12h2o （3）计算中用到的两个重要化学方程式4no+3o2+2h2o4hno3 ；4no2+o2+2h2o4hno3思考： no有毒，为什么在1992年被世界著名学术期刊科学（seience，美国）评为明星分子？no2为什么能使多种织物退色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用？实验室如何收集no、no2？为什么？解答：no作为一种神经系统

6、的信使分子，在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有着及其重要的作用。 no2溶于水生成了硝酸，使织物退色、腐蚀材料。 收集no用排水法，收集no2用向上排空气法；前者易与氧气反应，后者易与水反应3、氮的氢化物nh3（1）分子结构立体结构（三角锥形）（2）物理性质无色、有刺激性气味的气体，标况下密度为0.771gl1，比空气轻，极易溶于水（1:700），且快速溶解，易液化得液氨，液氨气化时要吸收大量的热，使物质的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂。关于喷泉实验：氨气能形成喷泉的本质原因是氨极易溶于水。用教材中的装置进行喷泉实验，引发水上喷的操作是挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶。该实验的原理是，少

7、量水进入烧瓶时，氨迅速溶解，瓶内压强迅速降低，水在外界大气压作用下，压入烧瓶。如果把胶头滴管去掉，如何引发水上喷？氨溶解于水不是简单的溶解过程，有化学反应，生成碱性物质。（3）化学性质氨与水的反应 nh3+h2o nh3h2o说明：氨的溶解中更重要的是生成了nh3h2o，但溶质为nh3氨的水溶液显弱碱性，nh3h2o nh4+oh氨水易挥发，要密封保存，对许多金属有腐蚀作用，不能用金属容器盛装。氨水的密度小于水的密度，且质量分数越大，密度越小。氨水的成分：nh3、h2o、nh3h2o、nh4+、oh h+氨与hcl反应nh3+hclnh4cl练习：写出nh3与硝酸、硫酸、磷酸的化学方程式解答：

8、nh3+hno3nh4no3；2nh3+h2so4(nh4)2so4；3nh3+h3po4(nh4)3po4)氨与某些盐溶液的反应fecl3+3nh3h2ofe(oh)3+3nh4cl ；mgcl2+2nh3h2omg(oh)2+2nh4cl 氨的还原性a. 氨与o2的反应催化氧化：4nh3+5o24no+6h2o ；与纯o2反应 ： 4nh3+3o22n2+6h2ob. 与cl2反应氨气不足（cl2过量） 2nh3+3cl2n2+6hcl 氨气足量 8 nh3+3cl2n2+6nh4cl c. 与cuo的反应 2nh3+3cuo3cu+n2+3h2o（可用于制n2）小结：nh3是唯一能使湿润

9、的红色石蕊试纸变蓝的气体，可用于氨气的检验氨水与液氨为不同物质，氨水为混合物，液氨为纯净物;nh3为非电解质，而nh3h2o为弱电解质。与浓氨水靠近，能产生白烟现象的物质：挥发性酸如浓hno3、浓hcl 酸性气体hcl、hbr、hi、h2s等；cl2。但浓h2so4、浓h3po4因难挥发而无此现象。nh3可在纯氧中燃烧，不是在空气中燃烧，故nh3不属于可燃烧气体。4. 铵盐的主要性质（1）概念：由铵根离子和酸根离子组成的盐（2）物理性质：都是无色晶体，都易溶于水（3）化学性质受热易分解a. 热不稳定酸的铵盐为nh3和酸的分解产物nh4hco3nh3+co2+h2o（对热不稳定酸：h2co3、h

10、2so3、h2sio3）b. 挥发性酸对应的铵盐的分解产物是nh3和相应的酸 nh4clnh3+hcl（挥发性酸：hcl、hbr、h2s、hi）c. 高沸点酸的铵盐的分解产物为nh3和相应的酸 (nh4)3po43nh3+h3po4d. 氧化性酸的铵盐的分解产物随温度而异 2nh4no32n2+o2+4h2o与碱反应 nh4cl+naohnacl+nh3+h2o（4）nh4+的检测： 在未知溶液中加入强碱并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明原溶液中含nh4+思考：铵盐都能受热分解，能不能用此种方法检验nh4+的存在？铵盐与浓碱溶液，铵盐与稀碱溶液反应并加热，铵盐与稀碱溶液反应不

11、加热的离子方程式有何不同？解答：不能。生成氨气、生成氨气、生成一水合氨。5. 硝酸的重要性质（1）物理性质：纯hno3是无色，易挥发（沸点83），有刺激性气味的液体。易溶于水密度比水大，常用的浓hno3质量分数为69%，98%的硝酸称“发烟硝酸”）（2）化学性质酸的通性特性 a. 不稳定性： 4hno34no2+o2+2h2o并且越多越易分解b. 强氧化性：浓硝酸可以与不活泼金属如铜、银等以及碳、磷等非金属反应。说明：浓、稀hno3均有强氧化性 氧化性：浓hno3稀hno3金属与硝酸反应不产生h2，而是与浓硝酸反应生成no2，与稀hno3生成no4hno3（浓）+cucu(no3)2+2no2

12、+2h2o8hno3（稀）+3cu3cu(no3)2+2no+4h2o小知识：常温下浓hno3可使铁、铝表面形成致密的氧化物膜而钝化，（浓h2so4也有此性质）因此可用铁、铝容器盛放浓h2so4、hno3。氧化性酸和酸的氧化性：酸的氧化性是指h+的氧化性；氧化性酸是酸根离子中心原子获得电子的性质。思考：分别将盛有浓hcl，浓h2so4，浓hno3的烧杯置于空气中，其中质量增加的是 ，质量减少的是 ，原因分别是 。浓hno3为什么常是黄色？ 浓hno3如何保存？解答：浓h2so4；浓hcl、浓hno3；浓h2so4有吸水性，吸收空气中的水蒸气；浓hcl、浓hno3都有挥发性。浓硝酸易分解产生no

13、2，no2溶于水显黄色；浓硝酸通常保存在棕色瓶中，置于冷暗处。【典型例题】例1. 下列过程属于人工固氮的是（ ） a. 分离液态空气制氮气b. 闪电时n2 转化为no c. 合成氨 d. 豆科作物根瘤菌将n2 转化为nh3 答案： c 解析：该题目考查氮的固定知识，将空气中游离态的氮转化为化合物的方法，统称为氮的固定，分为自然固氮和人工固氮，b、d 属于自然固氮，c属于人工固氮。点评：本题属于基本概念应用题例2. 采用不同的分类方法，可将非金属氧化物分为不同的类别。例如，从某种意义讲p2o5、so2、so3、co2、cl2o7等归为一类，则下列氧化物中与它们同属一类的是（ ）a. cob. n

14、oc. n2o5d. no2 答案： c 解析：本题考查了基本概念。题目中所给氧化物都是酸酐，而所给选项中co、no、no2 都是不成盐氧化物，只有n2o5 是硝酸的酸酐。点评：解答本题关键是从题干中准确分析、判断、归纳出几种物质的共同规律，分析选项时，明确非金属氧化物可能是酸性氧化物，也可能不是。结合平时积累的知识解决问题。例3. 有关氨的性质的叙述中正确的是（ ） a. 氨不能在空气中燃烧 b. 氨水呈碱性 c. 氨气和酸相遇能产生白色烟雾d. 在反应 nh3 + h+ nh4+ 中，氨失去电子被氧化 答案：ab 解析：氨只能在纯氧中燃烧，不能在空气中燃烧，a 正确；因为nh3h2onh4

15、+oh-，故氨水呈碱性，并视为一元弱碱，b 正确；氨气只有与挥发性酸相遇才能生成白烟，c错； 反应nh3 + h+ nh4+为非氧化还原反应，d错。综上分析，本题答案为a、b。点评：氨是一种重要的物质，学习中应全面掌握氨的重要性质。例4. 为了测定某铜银合金的成分，将30.0 g 合金溶于80 ml 13.5 moll-1的浓hno3中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72 l (标准状况)，并测得溶液中c(h+)1moll-1。假设反应后溶液的体积仍为80 ml，试计算： （1）被还原的hno3 的物质的量； （2）合金中银的质量分数。 答案：（1） 0.3 mol （2）36% 解析：（1

16、） hno3 被还原生成no 或no2 气体 ， 因此产生的气体的物质的量即是被还原的hno3 的物质的量。 n 6.72 l/ 22.4lmol-10.3mol （2）反应后溶液中c(h+) 1moll-1， 说明硝酸过量。 参加反应的hno3 为 (13.5moll-1 -1moll-1)0.08l1mol，设合金中cu的物质的量为x， ag的物质的量为y则得：解得： x0.3mol y0.1mol则合金中银的质量分数为：（0.1mol108g/mol）/30.0g 36%点评：本题是硝酸的性质、氧化还原反应、混合物的计算等多方面综合题，解决此类问题，既要准确掌握相关基础知识，还要准确分析

17、化学过程，灵活选择解题方法。属要求较高的题目。【模拟试题】一、选择题 （每题有1或2个正确答案）1. 铜粉放入稀硫酸中，加热后无现象，当加入一点钠盐后，铜粉质量减少，新加入的盐可能是下列中的（ ） a. 氯化物 b. 硫酸盐 c. 硝酸盐 d. 磷酸盐2. 通常状况下能共存，且能用浓硫酸干燥的一组气体是（ ） a. h2、o2、n2 b. o2、no、no2 c. h2、n2、nh3 d. nh3、hcl、no2 3. 下列关于硝酸的叙述正确的是（）a. 稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸 b. 铜与浓硝酸和稀硝酸都能反应生成二氧化氮 c. 浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 d. 稀硝酸与活泼金属反应放出氢

18、气，而浓硝酸则使金属钝化4. nh4hco3 在试管中加热，使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠的干燥管，足量浓h2so4 的洗气瓶，最后得到的气体是（ ） a. nh3 b. o2 c. h2o d. co25. 在一定条件下，将等体积的no 和 o2 的混和气体置于试管中，并将试管倒立于水槽的水中，充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的（ ） a. 1/4 b. 3/4 c. 1/8 d. 3/86. 下列反应中硝酸既表现氧化性又表现酸性的是（ ） a. h2so3 与稀hno3 反应 b. 铁和热的浓hno3 c. ag 和稀硝酸共热 d. fe(oh)3 和稀hno3 7. 在fe、c

19、u的混合物中，加入一定量的稀hno3 并微热。充分反应后剩余金属ag。再向其中加入一定量的稀盐酸并加热，充分振荡后还剩金属bg ，则（ ）a. a 可能等于b b. a 一定等于b c. a 可能小于b d. a 一定大于b 8. 在一定条件下，将m体积no和n体积o2 同时通入倒立于水中且盛满水的容器内，充分反应后，容器内残留m/2 体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为（ ） a. 3:2 b. 2:3 c. 8:3 d. 3:89. 用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不易区分真伪的方法是（ ） a. 测定密度 b. 放入硝酸中 c. 放入盐酸中 d.

20、 观察外观10. 某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只有单一的还原产物。当参加反应的金属与被还原的hno3 的物质的量之比为2：1 时，还原产物是（） a. no2 b. no c. n2o d. n2 二、填空题 11. 有一瓶无色混和气体，是由hcl、o2、nh3、no、co2、n2中的某些气体组成。把混和气体通过浓硫酸后，气体体积明显减小； 剩余气体通过碱石灰后，气体体积又明显减小； 最后，剩余气体接触空气时，立即变为红棕色。由此可见，原混和气体中，一定含有_，一定不含_(提示: nh3 可与h2so4 反应而被吸收，而干燥时与co2 不反应)。12. 在硝酸生成过程中所排放出来的废气

21、中含有no 和no2 ， 它们污染环境。现在氨通过催化还原法将它们转化为无毒气体_直接排入空气中。写出有关的反应方程式：_。假设no和no2 物质的量之比恰好为1:1，则两者的混合物相当于一种酸酐。写出由烧碱溶液吸收这种酸酐的化学方程式_。13. 根据你学习的有关氨的知识，完成下面的问题。（1）合成氨对化学工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途_；_。（2）实验室制备氨气，下列方法中最适宜选用的是_。 固态氯化氨加热分解 固体氢氧化钠中滴加浓氨水 氯化氨溶液与氢氧化钠溶液共热 固态氯化氨与氢氧化钙混和加热三、计算题14. 将32.64 g 铜与140 ml 一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的no和 no2 混和气体在标准状况下的体积为11.2 l，请回答： （1）no 的体