《金新学案》高三化学一轮复习 氮的循环课件

第2讲氮的循环最新展示1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2．了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。热点定位1.不同价态氮元素的转化。2．HNO3、NOx的性质及有关计算。3．NH3、NH4+的性质及NH3的实验室制法。4．考查含氮化合物及其相关工业对环境的影响。一、氮气及氮的氧化物1．氮在自然界中的循环(1)氮的固定①含义：使空气中

的氮转化为

氮的过程。游离态化合态(2)图解如下(括号内填含氮微粒符号，线上填固氮名称)2．氮气3．氮的氧化物(1)物理性质颜色气味毒性密度溶解性NO比空气NO2比空气与水发生反应无色有毒稍重不溶红棕色有刺激性气味有毒重

(2)化学性质①NO―→NO2：

.②NO2―→HNO3(NO)：

.(3)氮的氧化物对环境的污染①形成

，污染空气。②形成酸雨。③破坏臭氧层。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO光化学烟雾二、氨和铵盐1．氨气(1)物理性质色味态：

。水溶性：

，在常温常压下，1体积水能溶解

体积氨气。无色有刺激性气味的气体极易溶于水700(2)化学性质(3)主要用途：

(填两方面)(4)实验室制取化学方程式为：

。制硝酸、制化肥2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．铵盐(1)化学性质质(2)铵根离子子的检验验取样品与与碱共热热，用试纸检验验产生的的气体，，若试纸纸，说明含含NH4+(或为铵盐盐)。湿润的红红色石蕊蕊变蓝1．试想实实验室中中还可用用什么方方法制取取氨气？？【提示】(1)加热浓氨氨水法原理：NH3·H2O NH3↑＋H2O；装置：同同用二氧氧化锰和和浓盐酸酸制氯气气的装置置。(2)碱石灰滴滴加浓氨氨水法(如右图)原理：碱碱石灰吸吸水，增增大氨水水的浓度度；碱石石灰溶解解放热，，氨水温温度升高高；碱石石灰的溶溶解增大大了氨水水中OH－的浓度。。这些变变化都有有利于以以下反应应的发生生：NH4+＋OH－NH3↑＋H2O。三、硝酸酸1．物理性质质色味态：：；挥发性：：。水溶性：：；发烟硝酸酸：。无色有刺刺激性气气味的液液体易挥发与水以任任意比互互溶质量分数数在98%以上的硝硝酸2．化学性性质2．(1)如何除去去浓硝酸酸中的黄黄色物质质？(2)浓硝酸与与Cu反应产生生NO2气体，稀稀HNO3与Cu反应产生生NO气体，有有人说稀稀HNO3氧化性更更强，这这种说法法对吗？？【提示】(1)浓HNO3中的黄色色物质为为NO2，可充入入O2除去，发发生如下下反应：：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。(2)不对。虽虽然硝酸酸与铜反反应时浓浓硝酸被被还原为为NO2(N化合价从从＋5价降为＋＋4价)，稀硝酸酸被还原原为NO(N化合价从从＋5价降为＋＋2价)，似乎稀稀硝酸被被还原的的程度比比浓硝酸酸的大，，稀硝酸酸的氧化化性应该该比浓硝硝酸强。。其实，，这是对对物质氧氧化性强强弱标准准的一种种误解。。一种物物质氧化化性的强强弱取决决于其夺夺取电子子能力的的大小(这种能力力可用夺夺取电子子的难易易来衡量量)，而不取取决于其其夺得电电子数的的多少。。同一物物质在相相同条件件下与浓浓、稀硝硝酸反应应的剧烈烈程度不不同，如如铜与浓浓硝酸的的反应比比铜与稀稀硝酸的的反应要要剧烈得得多，说说明浓HNO3比稀HNO3容易得电电子。1．(2009年宁夏高高考)将22.4L某气态氮氮氧化合合物与足足量的灼灼热铜粉粉完全反反应后，，气体体体积变为为11.2L(体积均在在相同条条件下测测定)，则该氮氧化化合物的化学学式为()A．NO2B．N2O3C．N2OD．N2O4【解析】相同条件下，，气体的体积积比即为物质质的量之比，，由题知NOx和生成的N2物质的量之比比为2∶1，设氮氧化合合物化学式为为NOx：【答案】A2．(2009年江苏高考)下表所列各组组物质中，物物质之间通过过一步反应就就能实现如下下图所示转化化的是()物质选项abcAAlAlCl3Al(OH)3BHNO3NONO2CSiSiO2H2SiO3DCH2CH2CH3CH2OHCH3CHO【解析】A项，Al(OH)3变为Al不可能一步实实现；B项正确；C项，SiO2变为H2SiO3、H2SiO3变为Si都不可能一步步实现；D项，CH3CHO不可能一步变变为CH2CH2。【答案】B3．(2008年上海高考)已知气体的摩摩尔质量越小小，扩散速度度越快。图所所示为气体扩扩散速度的实实验，两种气气体扩散相遇遇时形成白色色烟环。下列列关于物质甲甲、乙的判断断正确的是()A．甲是浓氨水水，乙是浓硫硫酸B．甲是浓盐酸酸，乙是浓氨氨水C．甲是浓氨水水，乙是浓盐盐酸D．甲是浓硝酸酸，乙是浓氨氨水【解析】A项中浓H2SO4不是挥发性酸酸，不会产生生白色烟环；；B、C、D三项中均会产产生白色烟环环，由于NH3的摩尔质量小小，扩散速度度快，所以离离白色烟环远远的甲为浓氨氨水，故C正确。【答案】C4．(2009年海南高考)工业上常用氨氨氧化法生产产硝酸，其过过程包括氨的的催化氧化(催化剂为铂铑铑合金丝网)、一氧化氮的的氧化和水吸吸收二氧化氮氮生成硝酸。。请回答下列列问题：(1)氨催化氧化的的化学方程式式为____________________________________________________________________；(2)原料气中空气气必须过量，，其主要原因因是______________________________；(3)将铂铑合金做做成薄丝网的的主要原因是是____________________________；(4)水吸收二氧化化氮生成硝酸酸为放热反应应，其化学方方程式为________________________________，为了提高水水对二氧化氮氮的吸收率，，可采取的措措施为________________________________________________________________________(答2项)。【答案】(2)提高氨的转化化率和一氧化化氮的转化率率(3)增大单位质量量的催化剂和和反应物的接接触面积(4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO加压降温一、氮的氧化化物溶于水的的计算1．NO2和O2的混合气体溶溶于水时由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3①可知，当体积积比V(NO2)∶V(O2)2．NO和O2同时时通通入入水水中中时时，，其其反反应应是是：：2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，总总式式为为：：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3②3．值值得得注注意意的的是是：：4NO2＋O2和4NO＋3O2从组组成成上上均均相相当当于于2N2O5的组组成成，，即即1、2两种种情情况况中中的的总总反反应应式式都都与与N2O5＋H2O===2HNO3等效效。。这这不不仅仅是是记记忆忆①②②两式式的的一一种种好好方方法法，，也也为为上上述述问问题题的的解解法法提提供供了了新新的的思思路路，，即即利利用用混混合合气气体体中中的的N、O原子子个个数数比比进进行行分分析析判判断断：：【应用用指指南南】(1)当NO2或NO转化化为为HNO3时要要失失去去电电子子，，若若NO2或NO与O2混合合通通入入水水中中时时，，O得电电子子，，N失电电子子，，且且得得失失电电子子数数必必然然相相等等，，这这是是用用电电子子得得失失守守恒恒法法解解答答此此类类题题目目的的依依据据。。(2)因为为NO2在水水溶溶液液中中发发生生反反应应，，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所所以以无无论论何何种种情情况况下下水水溶溶液液中中都都不不会会剩剩余余NO2。(3)当NO2和N2O4的混混合合气气体体作作用用于于H2O时，，不不要要忽忽视视由由于于NO2的消消耗耗，，N2O4会转转化化为为NO2。现有有等等体体积积混混合合而而成成的的4组气气体体。。①NO2＋NO、②NO2＋O2、③HCl＋N2、④Cl2＋SO2。现现将将其其分分别别通通入入体体积积相相同同的的试试管管中中并并立立即即倒倒立立在在足足量量水水中中，，试试管管内内水水面面上上升升的的高高度度分分别别为为h1、h2、h3、h4，则则高高度度关关系系是是()A．h4>h2>h3>h1B．h4>h3>h2>h1C．h2>h3>h1>h4D．h3>h2>h1>h4【思路点点拨】解答本本题应应抓住住以下下关键键：(1)根据气气体量量的关关系，，正确确写出出各自自反应应的化化学方方程式式；(2)气体减减小的的体积积等于于试管管内进进入水水的体体积。。【解析】气体通通入试试管中中的有有关反反应为为：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，HCl极易溶溶于水水，设设各取取每种种气体体4体积，，则剩剩余气气体①中为体体积的的NO；②中为3体积的的O2；③中为4体积的的N2；④中Cl2与SO2、H2O恰好完完全反反应，，生成成H2SO4和HCl，则剩剩余气气体为为0体积，，所以以试管管内水水面上上升的的高度度为h4>h2>h3>h1。【答案】A【拓展训训练】1.向一支支充满满水且且倒立立于水水槽中中的大大试管管中依依次通通入V1mLNO2、V2mLO2、V3mLNO，最后后试管管中充充满溶溶液，，则V1、V2、V3的比值值可能能为()①1∶1∶1②6∶3∶2③2∶5∶6④8∶5∶4A．①B．①②C．①②③D．都有可可能【解析】根据得失失电子守守恒，有有关系式式4V2＝V1＋3V3，将①～④逐一代入入验证知知D项符合题题意。【答案】D二、氨气气的实验验室制取取1．原理：：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．装置：：“固体＋固固体气气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相相同)3．干燥：：见图Ⅰ或图Ⅱ4．收集：：向下排排空气法法(试管口塞塞一团棉棉花，防防止空气气对流，，使收集集到的NH3尽量纯净净)。5．验满：：(1)将湿润的的红色石石蕊试纸纸放置在在试管口口附近，，若试纸纸变蓝色色，说明明NH3已收集满满；(2)将蘸有浓浓盐酸的的玻璃棒棒置于试试管口，，有白烟烟生成，，说明NH3已收集满满。6．环保措措施：用用稀硫酸酸吸收多余的氨氨气，吸吸收时用用防倒吸吸装置，如如右图。。7．注意事事项(1)收集NH3时所用仪仪器必须须干燥，，导气管管要插入入试管底底；试管管口要塞塞一团浸浸湿的棉棉花球，，可减小小NH3与空气的的对流速速度，使使收集的的NH3尽量纯净净，同时时也可避避免污染染空气。。(2)干燥NH3应用碱石石灰、CaO、固体NaOH等碱性干干燥剂，，不能用用浓H2SO4、P2O5(固体)等酸性干干燥剂；；不能用用无水CuSO4，也不能能用无水水CaCl2(因NH3与CaCl2能形成CaCl2·8NH3)。(3)制氨气时时所用铵铵盐不能能是硝酸酸铵、碳碳酸氢铵铵。因为为加热过过程中NH4NO3可能发生生爆炸而而有危险险；NH4HCO3受热极易易分解产产生CO2，使生成成的NH3中混有较较多的CO2杂质。【应用指南南】实验室快快速制取取少量NH3的两种简简易方法法(1)加热浓氨水法法：NH3·H2O NH3↑＋H2O(2)向固体烧碱(或碱石灰)中滴加浓氨水水法：装置如右图：：A中的液体为浓浓氨水，B中的固体为NaOH。该装置的优点点是方便，快快捷，不需加加热，缺点是是成本较高。。原理：NH3＋H2ONH3·H2O4+NH＋OH－当加入NaOH时，溶液中c(OH－)增大，平衡向向左移动，结结果使NH3逸出；并且NaOH溶解放出大量量的热，减小小了NH3的溶解度并且且NH3·H2O不稳定受热易易分解，这些些都有利于NH3的逸出。制取氨气并完完成喷泉实验验(图中夹持装置置均已略去)。(1)写出实验室制制取氨气的化化学方程式：：____________

________________________________________________________________________________。(2)收集氨气应使使用____________法，要得到干干燥的氨气可可选用________作干燥剂。(3)用图A所示装置进进行喷泉实实验，上部部烧瓶已装装满干燥的的氨气，引引发喷泉的的操作是_____________________，该实验的的原理是________________________________。(4)如果只提供供如图中B所示装置，，引发喷泉泉的方法是是________________________________________________________________________。【思路点拨】喷泉是一种种常见的自自然现象，，产生的原原因是容器器内外存在在较大的压压强差，从从而形成喷喷泉。【解析】(1)实验室制氨氨气的化学学方程式为为：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)NH3的密度比空空气的小，，故可用向向下排空气气法收集，，干燥NH3可用碱性干干燥剂，如如碱石灰。。(3)打开弹簧夹夹，从胶头头滴管中挤挤入少量水水后，因NH3极易溶于水水，致使烧烧瓶中气压压降低，形形成喷泉。。(4)B装置与A装置相比，，B装置没有胶胶头滴管，，引发该喷喷泉可用热热毛巾捂热热圆底烧瓶瓶，赶出导导管内的空空气，使NH3与水接触，，从而形成成喷泉。【答案】(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)向下排空气气碱石灰灰(3)打开弹簧夹夹，挤出胶胶头滴管中中的水氨氨气极易溶溶于水，致致使烧瓶内内气体压强强迅速减小小，水迅速速进入烧瓶瓶，形成喷喷泉(4)打开弹簧夹夹，用手(或热毛巾等等)将烧瓶捂热热，氨气受受热膨胀，，赶出玻璃璃导管内的的空气，氨氨气与水接接触，即发发生喷泉【拓展训练】2.下面是实验验室制取氨氨气的装置置和选用的的试剂，其其中错误的的是()A．①②B．②③C．③④D．①③【解析】NH4Cl受热可产生生NH3和HCl，但但两两者者遇遇冷冷会会重重新新凝凝结结产产生生NH4Cl，在在此此过过程程中中还还有有可可能能出出现现堵堵塞塞导导管管的的情情况况，，因因此此不不能能用用①的方方法法制制取取氨氨气气，，③中试试管管口口未未向向下下倾倾斜斜，，会会导导致致液液体体倒倒流流入入试试管管而而使使加加热热试试管管破破裂裂，，③不可可行行。。浓浓氨氨水水滴滴入入氧氧化化钙钙固固体体中中，，会会发发生生CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，故故可可用用②的方方法法制制取取氨氨气气。。浓浓氨氨水水受受热热产产生生氨氨气气，，通通过过碱碱石石灰灰吸吸收收水水蒸蒸气气后后即即得得干干燥燥的的NH3，所所以以④符合合要要求求。。【答案案】D三、、硝硝酸酸的的强强氧氧化化性性1．金属与硝硝酸反应应(1)一般通式式①金属＋浓浓硝酸―→金属硝酸酸盐＋NO2↑＋H2O②金属＋稀稀硝酸―→金属硝酸酸盐＋NO↑＋H2O(2)反应规律律①金属与硝硝酸反应应一般不不生成H2。浓HNO3一般被还还原为NO2，稀HNO3一般被还还原为NO。②铁与稀硝硝酸反应应，先生生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再和Fe反应生成成Fe(NO3)2。③铜与浓HNO3反应，若若Cu过量，开开始时硝硝酸的还还原产物物为NO2，随着反反应的进进行，浓浓HNO3变稀，硝硝酸的还还原产物物为NO，最终应应得到NO2和NO的混合气气体。2．变价金金属氧化化物与硝硝酸反应应如FeO与稀HNO3反应：3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，反应中中，硝酸酸既表现现了氧化化性，又又表现了了酸性。。而不能能错误地地认为：：FeO＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2O。【应用指南南】金属与硝硝酸反应应的计算算方法(1)原子守恒恒法HNO3与金属反反应时，，一部分分HNO3起酸的作作用，以以NO3-的形式存存在于溶溶液中；；一部分分作为氧氧化剂转转化为还还原产物物，这两两部分中中氮原子子的总物物质的量量等于反反应消耗耗的HNO3中氮原子子的物质质的量。。(2)电子守恒恒法HNO3与金属的的反应属属于氧化化还原反反应，HNO3中氮原子子得电子子的物质质的量等等于金属属失电子子的物质质的量。。(3)离子方程程式计算算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸酸反应时时，由于于硝酸盐盐中NO3-在H2SO4提供H＋的条件下下能继续续与金属属反应，，因此此此类题目目应用离离子方程程式来计计算，先先作过量量判断，，然后根根据完全全反应的的金属或或H＋或NO3-进行相关关计算，，且溶液液中要符符合电荷荷守恒。。38．4mg铜与适量量的浓硝硝酸反应应，铜全全部作用用后，共共收集到到气体22.4mL(标准状况况)。反应消消耗的HNO3的物质的的量可能能是()A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol反应后生成成Cu(NO3)2的物质的量量n[Cu(NO3)2]＝n(Cu)＝6×10－4mol根据N原子守恒有有n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(气体)＝2×6×10－4mol＋1×10－3mol＝2.2×10－3mol。【答案】C【拓展训练】3.在标准状况况下将1.92g铜粉投入一一定量浓HNO3中，随着铜铜粉的溶解解，反应生生成的气体体颜色逐渐渐变浅，当当铜粉完全全溶解后共共收集到由由NO2和NO组成的混合合气体1.12L，则混合气气体中NO的体积为()A．112mLB．1008mLC．224mLD．448mL1．92g铜的物质的的量为0.03mol。设NO的物质的量量为n1，则NO2为0.05－n1根据得失电电子相等得得：3n1＋(0.05mol－n1)×1＝0.03mol×2解得n1＝0.005mol，V(NO)＝0.005mol×22.4L/mol＝0.112L＝112mL。【答案】A1．起固氮作作用的化学学反应是()A．N2和H2在一定条件件下反应生生成NH3B．NO与O2反应生成NO2C．NH3催化氧化生生成NOD．由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4【解析】氮的固定定是指将将空气中中N2转化为氮氮的化合合物的过过程。符符合题意意的为A项。【答案】A2．将盛有有12mLNO2和O2的混合气气体的量量筒倒立立于水槽槽中，充充分反应应后，还还剩余2mL无色气体体，则原原混合气气体中O2的体积和和剩余的的2mL气体分别别是()A．1.2mL，NOB．2.4mL，O2C．3.5mL，O2D．4mL，NO【解析】解题依据据的化学学反应原原理为：：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO33NO2＋H2O===2HNO3＋NO设O2的体积为为x，剩余的的气体有有两种可可能：①若剩O2，则V剩＝x－(12mL－x)＝2mL，解得x＝4mL，选项B、C不正确。。②若剩NO，则V剩＝[(12mL－x)－4x]＝2mL，解得x＝1.2mL，选项D不正确，，选项A正确。【答案】A【答案】A4．如右下下图所示示，向一一定量的的铁粉中中加入一一定体积积12mol·L－1的硝酸，，加热充充分反应应后，下下列微粒粒在体系系中一定定大量存存在的是是()①NO3-②Fe3＋③H＋④NO⑤NO2A．①B．①⑤C．②④⑤D．①②③⑤⑤【解析】本题对Fe与浓HNO3的反应由于相相对量不同而而得到不同产产物的知识进进行了考查。。Fe与浓HNO3反应可能生成成Fe(NO3)2(Fe过量)或Fe(NO3)3(Fe不足)和NO2。故一定存在在NO3-和NO2。【答案】B5．有某硫酸和和硝酸的混合合溶液20mL，其中含有硫硫酸的浓度为为2mol·L－1，含硝酸的浓浓度为1mol·L－1，现向其中加加入0.96g铜粉，充分反反应后(假设只生成NO气体)，最多可收集集到标准状况况下的气体的的体积为一一步()A．89.6mLB．112mLC．168mLD．224mL【解析】铜粉溶解于酸酸的离子方程程式为3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu