《自然界中的元素》氮的循环

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第,3,章 自然界中的元素,联想,质疑,闪电,闪电时空气中会发,生哪些化学反应？,这些反应和生成的,物质对人类的生产,生活有什么影响？,天空,地面,地底,N,2,NO NO,2,HNO,3,NH,3,NH,3,、,NH,4,+,、,NO,3,硝酸盐等,一、氮在自然界中的循环,（,1,）物理性质：,无色无味的气体，密度比空气稍小，难溶于水。,二、氮循环中重要物质及其变化,1,、氮气与氮的固定,（,2,）化学性质：,了解氮气的分子结构,思考：,氮气分子中有三对共用电子对，其化学性质如何？,元素的典型物质,所属类别,元素化合价,通性,氧化性,还原性,预测物质性质的方法,氮气与氮的固定,N,2,分子中两个,氮原子共用,三对电子，,结构特别稳定,常温下性质稳定,高温高压催化剂，放电,氮的化合物,游离态,化合态,氮的固定,放电,如：,N,2,+O,2,2NO,N,2,+3H,2,2NH,3,概括,整合,人工固氮,生物固氮,高能固氮,自然固氮,氮的固定,合成氨,仿生固氮,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称为可逆反应。连接符号用,镁等活泼金属可在氮气中燃烧,3Mg+N,2,=Mg,3,N,2,Mg,3,N,2,+6H,2,O=3Mg(OH),2,+2NH,3,点燃,NO,2,NO,2,、氮的氧化,物,N,2,O,、,NO,、,N,2,O,3,、,NO,2,、,N,2,O,4,、,N,2,O,5,+1 +2 +3 +4 +4 +5,NO,与,NO,2,的比较,NO,NO,2,物理,性质,化学,性质,无色有刺激性气味气体,难溶于水，,剧毒！,红棕色有刺激性气味,气体，能溶于水，,剧毒！,2NO+O,2,=2NO,2,3NO,2,+H,2,O=,2HNO,3,+NO,0.005mol30g/mol+0.045mol46g/mol,0.05mol,=44.4g/mol,M,1,=,（体积比）,13,8,依题意：,3/2x+y/2=0.03mol,依题意：,y/2+z=0.03mol,解得：,y=0.04mol,0.004mol46g/mol+0.01mol92g/mol,0.05mol,=55.2g/mol,M,2,=,转换机智在化学计算中的应用,左香华,（广东省深圳市宝安区教研室，,广东深圳,518101,）,转换机智是人们在解决问题的过程中，利用知识之间的相互联系，把题目中的已知条件或所求问题转换成自已熟悉的便于理解的，且又易作出判断的等价形式的思维过程。转换的特征是“等价”，转换的目的是便于解决原问题。,一、利用极限思维的观点将三组份体系转化为两组份体系,【,例,1,】,0.03mol,铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（,NO,、,NO,2,、,N,2,O,4,）混合气体共,0.05mol,。该混合气体的平均相对分子质量可能是（,2002,年上海市高考题）,（,A,）,30,（,B,）,46,（,C,）,50,（,D,）,66,【,解析,】,：设生成的气体产物中,NO,、,NO,2,、,N,2,O,4,的物质的量分别为,x,、,y,、,z,按极限思维的观点，将三组分体系转化为二组分体系。,若气体产物中只生成,NO,、,NO,2,的混合物。,则由,3Cu,2NO Cu,2NO,2,3 2 1 2,3/2x,x,y/2,y,x +y =0.05mol,解得：,x=0.005mol,y=0.045mol,若气体产物中只生成,NO,2,、,N,2,O,4,的混合物,则由,Cu,2NO,2,Cu,N,2,O,4,y/2 y z z,y+z=0.05mol,z=0.01mol,M,1,M,M,2,，即,44.4,M,55.2,。,故答案为（,B,）（,C,）。,评述,：按平均值法的思想，似乎所求答案在,30,（最小的相对分子质量）和,92,（最大的相对分子质量）之间，但需注意到此处给定了铜和气体的物质的量，须进行半定量计算进行判断。这里的半定量计算中洋溢着一种转换的思想，同时也渗透了平均值法的思想，它是一种高层次的平均值法思想的体现。,二、利用某些物质的特殊属性（如相对分子质量、组成、特殊性质等）将三组份体系转化为两组份体系,【,例,2,】,由,CO,2,、,H,2,和,CO,组成的混合气体同温同压下与氮气的密度相同。该混合气体中,CO,2,、,H,2,和,CO,的体积比为（,1999,年上海市高考题）,（,A,）,29,：,8,：,13,（,B,）,22,：,1,：,14,（,C,）,13,：,8,：,29,（,D,）,26,：,16,：,57,【,解析,】,M,（,CO,）,=M,（,N,2,）,=28,（特殊值）,CO,可为任意体积。原问题转换为,CO,2,和,H,2,的体积比的求算，由十字交叉法可知：,CO,2,44,26,28,H,2,2 16,即,V,（,CO,2,）：,V,（,H,2,）,=26,：,16=13,：,8,观察备选答案可知，答案为（,C,）（,D,）。,评述：,抓住某些物质的特殊性质将原问题适当转换，从而使原问题得以简化。这种转换是从一突破口开始进行，因而找准解题的突破口或题眼至关重要。,三、利用特殊的化学式，将有关物质的化学式进行转换，从而突破难点,【,例,3,】,由环已烷、乙醇、乙醚组成的混合物，经测定其中碳的质量分数为,72.0%,，则氧的质量分数为,（,A,）,14.2%(B)16.0%(C)17.8%(D)19.4%,【,解析,】,将环已烷、乙醇、乙醚的化学式,C,6,H,12,、,C,2,H,6,O,、,C,4,H,10,O,适当变形，即,C,6,H,12,、,C,2,H,4,H,2,O,、,C,4,H,8,H,2,O,，混合物的组成可以认为是,C,n,H,2n,x H,2,O,，显然，由,C,n,H,2n,知，混合物中部分氢的质量分数为,72%,1/6=12%,，故水的含量为,100%,72%,12%=16%,，又由水的组成知，氧的含量为,16%,16/18=14.2%,，故答,(A).,评述：,将有关物质的化学式进行变形处理，这就是一种转换。这种转换仍然是一种等价转换。通过转换，使原问题化隐为现、化难为易，因此，灵活的转换机智是思维创新的基础和前提。,四、利用某些特殊的化学反应将多组份体系转化为三组份体系,【,例,4,】,120,、,101.3KPa,的条件下，有,2LH,2,O,（气）、,2LCO,、,1LCO,2,、,0.5LO,2,和,1LH,2,组成的混合气体。将混合气体通过分别盛有足量铜粉、炭粉和氧化铜粉的三个灼热的反应管。假设气体通过每个反应管都能充分反应，且不论三个反应管以何种顺序排列。问：,（,1,）尾气是否可能是单一气体？,（填“可能”或“不可能”），若可能，该气体是,。,（,2,）原气体中是否有几种（或一种）不可能再存在于尾气之中？,（填“有”或“没有”）。,（,3,）原气体中是否有几种（或一种）肯定存在于尾气之中,？,（填“有”或“没有”）。,若有，它们（或它）是,。,【,解析,】,：,3,个灼热反应管中,Cu,和,C,是还原剂，,CuO,是氧化剂。而,Cu,只能还原,O,2,，不能还原,H,2,O,（气）、,CO,2,；,C,却可以还原,H,2,O,（气）、,CO,2,、,O,2,；,CuO,可以氧化,H,2,、,CO,。由题给数据知无论铜管在先还是在后，均有以下反应发生，即：,2Cu+O,2,=2CuO,2 H,2,+2 CuO=2Cu+2 H,2,O,（气）,得：,2 H,2,O,2,=2 H,2,O,（气）,1L 0.5L 1L,H,2,和,O,2,恰好反应转化为,1L H,2,O,（气）,Cu,可视作催化剂，因此，通过铜管后，,5,组分体系转化为三组分体系，三个灼热管可视作只剩下,C,和,CuO,两个灼热管。故本题只需考虑,C,和,CuO,管的先后问题。即：,C,CO,2,、,H,2,O,CO,、,H,2,3LH,2,O,（气）,2LCO,1LCO,2,C,CuO,CuO,C,CO,2,、,H,2,O,CO,、,H,2,故答案为：,（,1,）不可能；（,2,）有；（,3,）没有。,评述：,氢气和氧气的反应可以认为是铜作催化剂的反应，由此将,5,组份体系转化为三组分体系。这种转换符合化学反应原理，是一种等价转换。真是三管变两管，就简又删繁。,现象,无色变为红棕色,红棕色,变为无色,关系式,4NO,2,+O,2,+2H,2,O=4HNO,3,4NO+3O,2,+2H,2,O=4HNO,3,3,、氨与铵态氮肥,观察实验，你看到了什么现象？,滴有酚酞,溶液的水,氨气,水,形成喷泉，烧瓶内溶液呈红色,色,气味的,体，,密度比空气的密度,，,溶于水,没有颜,有刺激性,气,小,极易,1,体积水能溶解约,700,体积氨气,（,1,）,.,氨的物理性质,为什么烧瓶内溶液呈红色？,思考,（,02,年理综,）,29,题第,4,小问,（,4,）如果只提供如图,2,的装置，请说明引发喷泉的方法。,答：,图,1,图,2,用热毛巾,敷,在烧瓶上。,（,2).,氨的化学性质,.与水反应,NH,3,+H,2,O,NH,3,H,2,O,小资料,NH,3,H,2,O,NH,4,+,+,OH,-,氨气是一种碱性气体,它能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。,氨气的水溶液称为氨水。,氨水中的微粒：分子,H,2,O,、,NH,3,、,NH,3,H,2,O,离子,NH,4,+,、,OH,-,、,H,+,氨气、液氨、氨水的区别,化学小魔术,两个集气瓶中充满白烟,思考：,小魔术体现了浓氨水和浓盐酸的哪一物理性质,?,挥发性,NH,3,+HCl=NH,4,Cl,白烟是,NH,4,Cl,的固体小颗粒,氨气,氯化氢,氨气,氯化氢,、与酸反应,NH,3,+HCl=NH,4,Cl,NH,3,+HNO,3,=NH,4,NO,3,2NH,3,+H,2,SO,4,=(NH,4,),2,SO,4,生成铵盐,分析：,NH,3,-3,氨中氮元素化合价为最低价，氨具有还原性，,能与具有氧化性的物质发生反应。,与氧气反应（,氨的催化氧化）,4NH,3,+5O,2,4NO +6H,2,O,高温,催化剂,还原性,铵态氮肥,化学式,性 状,NH,4,HCO,3,白色固体,，吸湿性很,强，易潮解，,易溶于水,，弱碱性,NH,4,Cl,白色固体,，有吸湿性，,易溶于水,，酸性,.,NH,4,NO,3,白色固体,，易潮解，结硬块，,易溶于水,，微酸性，,（,NH,4,),2,SO,4,白色固体,，吸湿性不大，不易结块,易溶于水,铵盐的性质,1.,物理性质,白色固体，易溶于水,有一位农民在仓库里存放了一袋氮肥,碳酸氢铵,(,俗称碳铵,),，有一天他发现这袋化肥包装破损且受潮了，就把它拿出去晒，结果发现少了很多。,是谁偷走了化肥？,观察,思考,观察实验，你看到了什么现象？,加热氯化铵固体的实验,受热分解，试管壁上有固体生成。,观察实验，你看到了什么现象？,加热碳酸氢铵固体的实验,固体分解，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。,NH,4,HCO,3,NH,3,+CO,2,+H,2,O,NH,4,Cl NH,3,+HCl,铵盐的性质,2.,化学性质,（,1,）受热易分解,NH,4,Cl NH,3,+HCl,NH,4,HCO,3,NH,3,+CO,2,+H,2,O,怎样合理的储存铵态氮肥,？,思考：,密封包装并放在阴凉通风处,NH,3,+HCl=NH,4,Cl (假升华),观察,思考,观察实验，湿润的红色石蕊试纸发生了什么变化？,湿润的红色石蕊试纸变蓝,NH,4,Cl+NaOH=NH,3,+NaCl+H,2,O,（,2,）与碱反应生成氨,怎样合理的施用铵态氮肥,？,思考：,不能与碱性物质如草木灰等