《高中化學 3.2.1 自然界中氮的循環(huán) 氮氣 一氧化氮和二氧化氮（精講優(yōu)練課型）課件 魯科版必修1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中化學 3.2.1 自然界中氮的循環(huán) 氮氣 一氧化氮和二氧化氮（精講優(yōu)練課型）課件 魯科版必修1.ppt（60頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2節(jié)氮的循環(huán)第1課時自然界中氮的循環(huán)氮氣一氧化氮和二氧化氮,一、自然界中的氮的循環(huán)1.氮元素在自然界中的存在形式:_____態(tài)和_____態(tài)。2.自然界中氮的循環(huán):,游離,化合,硝酸鹽,氮的氧化物,3.人類活動的影響:(1)氮氣___→氮肥、硝酸等含氮化合物。(2)燃燒反應產(chǎn)生的_________參與氮的循環(huán)。,氨,氮氧化物,二、氮氣的性質(zhì)及氮的固定1.氮氣的結(jié)構和性質(zhì):(1)結(jié)構:由氮原子形成的_______分子。(2)物理性質(zhì):無色無味的氣體,密度比空氣略___,___溶于水,無毒。,雙原子,小,難,(3)化學性質(zhì)(寫出有關反應的化學方程式):①與氧氣反應生成NO,表現(xiàn)還原性:_____________。②與氫氣反應生成氨氣,表現(xiàn)氧化性:_____________________。(4)用途:作保護氣,制造氮肥、炸藥等。【微點撥】可逆反應的化學方程式必須用“”(可逆號)表示。,N2+O22NO,N2+3H22NH3,2.氮的固定:(1)定義:使空氣中_______的氮轉(zhuǎn)化為___________的過程。(2)分類。,游離態(tài),含氮化合物,生物,仿生,【微點撥】含氮化合物之間的轉(zhuǎn)化不屬于氮的固定。,三、一氧化氮和二氧化氮1.氮的氧化物:,NO,NO2,2.NO和NO2:(1)物理性質(zhì):,無色,無味,不,紅棕色,刺激性,大,易,(2)相互轉(zhuǎn)化(寫出有關化學方程式):①NO→NO2:______________;②NO2→NO:____________________。【微點撥】NO2不是酸性氧化物。,2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO,【自我小測】1.思考辨析:(1)由于氮氣的性質(zhì)較穩(wěn)定,所以氮元素在自然界中只能以游離態(tài)的形式存在。()分析:。雖然氮氣的化學性質(zhì)很穩(wěn)定,但是氮元素在自然界中的存在形式既有游離態(tài)也有化合態(tài)。,(2)氮氣既有氧化性也有還原性。()分析:√。氮氣與氫氣反應時表現(xiàn)氧化性,與氧氣反應時表現(xiàn)還原性。(3)氮氣可在氧氣中燃燒,生成一氧化氮。()分析:。二者在放電或高溫下反應生成NO,不屬于燃燒。,(4)NO與O2生成NO2屬于氮的固定。()分析:。氮的固定必須是游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物。(5)NO、NO2都可以用排水集氣法收集。()分析:。NO2易溶于水,不能用排水法收集。,2.下列說法不正確的是()A.豆科植物通過根瘤菌吸收空氣中的氮是化學變化B.汽車尾氣中排放的氮氧化合物是由游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化來的C.化石燃料燃燒通常不釋放出氮氧化合物D.植物秸稈燃燒時放出氮氧化合物,參與了氮的循環(huán),【解析】選C。氮的固定是游離態(tài)的氮變成化合態(tài)的氮,是化學變化;汽車尾氣中排放的氮氧化合物是由氮氣和氧氣反應生成的;化石燃料中含有氮的化合物,燃燒時會釋放出氮氧化合物;植物秸稈燃燒時放出氮氧化合物,參與了氮的循環(huán)。,3.(LK必修1P84改編)下列氣體中,易溶于水的氣體是()A.N2B.NOC.NO2D.O2【解析】選C。氮氣、氧氣及一氧化氮均不易溶于水;NO2易溶于水。,4.在通常狀況下,氮氣很穩(wěn)定,這句話是指氮氣的()A.物理性質(zhì)B.化學性質(zhì)C.物理變化D.化學變化【解析】選B。氮氣在通常情況下是一種無色無味的氣體,化學性質(zhì)很穩(wěn)定,一般不與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應,它的穩(wěn)定性需要通過化學變化才能表現(xiàn)出來,因此是化學性質(zhì)。,5.(LK必修1P74改編)氮氣能大量存在于空氣中的根本原因是()A.氮氣性質(zhì)穩(wěn)定,即使在高溫下也很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應B.氮氣比空氣輕,且不溶于水C.氮分子中兩個氮原子結(jié)合很牢固,分子結(jié)構穩(wěn)定D.氮氣無氧化性,也無還原性,不跟其他物質(zhì)反應,【解析】選C。氮分子是由氮原子構成的雙原子分子,兩個氮原子之間共用三對電子,使每個原子都能達到穩(wěn)定結(jié)構。要破壞這種牢固的結(jié)構,需要很高的能量。,一、NO、NO2的性質(zhì)對比典題探究:1.(2014天津高考改編)實驗室制備下列氣體時,所用方法正確的是()A.制氧氣時,用Na2O2或H2O2作反應物可選擇相同的氣體發(fā)生裝置B.制氯氣時,用飽和NaHCO3溶液和濃硫酸凈化氣體C.制一氧化氮時,用排水法或向上排空氣法收集氣體D.制二氧化氮時,用水或NaOH溶液吸收尾氣,【解題指南】解答本題時需注意以下兩點:(1)氣體發(fā)生裝置的選擇取決于反應物的狀態(tài)及反應條件;(2)氣體的收集方法由氣體密度、水溶性以及化學性質(zhì)決定。,【解析】選A。Na2O2和水或H2O2在二氧化錳的催化下都能制取氧氣,二者都是固體與液體反應,可以選用相同的氣體發(fā)生裝置,A正確;實驗室制取氯氣時氯氣中含有氯化氫和水分,常用飽和的食鹽水和濃硫酸凈化氣體,B錯誤;一氧化氮與空氣中的氧氣反應,不能用排空氣法收集,C錯誤;二氧化氮與水作用生成一氧化氮,仍會污染空氣,所以不能用水吸收,D錯誤。,2.(2015岳陽高一檢測)把少量NO2氣體通入過量小蘇打溶液中,再使逸出的氣體通過裝有足量的過氧化鈉顆粒的干燥管,最后收集到的氣體是()A.氧氣B.二氧化氮C.二氧化氮和氧氣D.二氧化氮和一氧化氮,【解題指南】解答本題時需注意以下兩點:(1)將NO2通入NaHCO3溶液時發(fā)生了NO2與水、HNO3與NaHCO3兩個反應;(2)各反應中生成物之間的比例關系。,【解析】選C。少量NO2氣體通入過量小蘇打溶液中,逸出的氣體為NO、CO2,二者物質(zhì)的量之比為1∶2,同時還有少量水蒸氣逸出,再使逸出的氣體通過裝有足量的過氧化鈉顆粒的干燥管,CO2與過氧化鈉反應生成的O2與NO反應生成NO2,O2有剩余,同時逸出的少量水蒸氣與過氧化鈉反應生成O2,所以最后收集到的氣體是NO2和O2。,【歸納總結(jié)】NO和NO2的性質(zhì)比較,【拓展深化】氮氧化物與酸性氧化物(1)NO2與水反應生成HNO3,但是同時還生成NO,而且NO2與HNO3中的氮元素化合價不同,因此NO2不是HNO3對應的酸性氧化物;(2)NO2雖然不是酸性氧化物,但是可以與堿反應,如2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2O;(3)NO也不是酸性氧化物,但是NO2與NO的混合氣可以被堿液吸收,如NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O。,【對點訓練】(2015六安高一檢測)無色的氣體甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種,將100mL甲氣體經(jīng)過如圖所示實驗的處理,結(jié)果得到酸性溶液,而幾乎無氣體剩余,則甲氣體的組成可能為(),A.NH3、NO2、N2B.NH3、NO、CO2C.NH3、NO2、CO2D.NO、CO2、N2【解析】選B。無色混合氣體,證明沒有NO2的存在,故A、C錯誤。又經(jīng)過系列實驗的處理得酸性溶液,且通過足量Na2O2后顯紅棕色,最后通入水中幾乎無氣體剩余,證明氣體甲中無N2,應存在NH3、NO、CO2氣體,故B正確。,【補償訓練】常溫下,將充滿等體積混合氣體的試管倒立在水槽中,試管內(nèi)氣體體積不會明顯減小的一組是()A.NO2、N2B.Cl2、CO2C.NO、COD.NO、O2【解析】選C。A中的NO2溶于水,氣體體積減小;B中的Cl2、CO2均能溶于水,氣體體積減小;C中的NO、CO均不溶于水,氣體體積無明顯變化;D中的NO與O2生成的NO2溶于水,氣體體積減小。,二、氮氧化物、氧氣與水的反應思考探究:,用如圖裝置進行實驗:①將充滿NO2氣體的試管倒置于水槽中,發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)液面逐漸上升;②待液面靜止后,沿導管向試管內(nèi)慢慢充入O2,發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)液面繼續(xù)上升,最終充滿試管。試分析上述實驗過程,思考下列問題:(1)實驗①②中分別發(fā)生了哪些反應?(2)若試管容積為VmL,實驗②中充入O2的體積為多少?,【歸納總結(jié)】氮氧化物溶于水的計算氮氧化物溶于水的計算常涉及以下幾個方面:混合氣體的組成;反應后剩余氣體的種類和量;反應后溶液的濃度。計算的依據(jù)是化學反應方程式,根據(jù)化學方程式分析各反應物的量、判斷剩余氣體的種類。應用守恒法進行計算。,1.有關化學方程式:3NO2+H2O====2HNO3+NO①4NO2+O2+2H2O====4HNO3②4NO+3O2+2H2O====4HNO3③2NO+O2====2NO2④,2.分析思路:(1)有關NO、NO2、O2混合氣體與H2O反應后剩余氣體問題,因NO2與H2O反應,NO與O2反應,所以剩余的氣體只可能為NO或O2中的一種。(2)②③兩反應是根據(jù)循環(huán)反應中電子守恒法得出的。例如,NO與O2混合通入水中,發(fā)生反應:2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO,在這當中,存在著NO向NO2轉(zhuǎn)化,NO2向HNO3轉(zhuǎn)化的同時又生成NO的循環(huán)反應。但總體來講,NO→HNO3,N的化合價升高是由于被O2氧化,因此我們可以寫出:4NO+3O2+2H2O====4HNO3,得出反應③,同理,得出反應②。,【警示】(1)氮氧化物、氧氣與水反應時,若有氣體剩余,可能為NO或O2,不可能是NO2。(2)反應過程中要遵循質(zhì)量守恒原理和電子守恒原理。,【拓展深化】氮氧化物溶于水后剩余氣體的情況分析,【典題訓練】(雙選)同溫同壓下,將NO2、NO、O2按一定的體積比充滿一容器,再倒置于盛有水的水槽中,片刻后液體充滿了容器,則反應的NO2、NO、O2的體積比可能是()A.1∶1∶1B.4∶3∶1C.4∶24∶19D.2∶8∶7,【解題指南】解答本題時需注意以下兩點:(1)氣體恰好被完全吸收時溶液中溶質(zhì)的成分。(2)氧化還原反應中還原劑與氧化劑遵循電子轉(zhuǎn)移守恒。,【解析】選A、C。利用電子轉(zhuǎn)移守恒法解題。NO、NO2、O2恰好轉(zhuǎn)化為HNO3,在轉(zhuǎn)化過程中1個NO分子失去3個電子,1個NO2分子失去1個電子,1個O2分子得4個電子,根據(jù)得失電子守恒有n(NO2)+3n(NO)=4n(O2),把各選項代入驗證,故正確答案為A、C。,【互動探究】(1)若按B項中的氣體的體積比進行上述操作,最終容器中剩余氣體是什么?提示:B項中NO2、NO、O2的體積比為4∶3∶1,其中NO2與O2按4∶1可以被水完全吸收,最終剩余的氣體為NO。,(2)假設容器中的液體不擴散,上述A、C形成的溶液濃度相等嗎?提示:不相等。A中氮的氧化物占容器體積的2/3,多于C中的28/47,再根據(jù)氮原子守恒可知,A中生成的HNO3多,形成溶液的濃度大。,【對點訓練】按如圖進行實驗,試管內(nèi)裝有12mLNO,然后間歇而緩慢地通入8mLO2,下面有關實驗最終狀態(tài)的描述正確的是()A.試管內(nèi)氣體呈紅棕色B.試管內(nèi)氣體為無色的NOC.試管內(nèi)氣體為無色的O2D.試管內(nèi)充滿了液體,【解析】選B。據(jù)題意在裝有NO的試管內(nèi)通入O2時依次發(fā)生反應2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO,二者相加得總反應為4NO+3O2+2H2O====4HNO3,由于即NO過量,試管內(nèi)剩余氣體為無色的NO,液體未充滿試管。,【補償訓練】1.(2015蕪湖高一檢測)將充有amLNO和bmLNO2氣體的試管倒立于水槽中,然后通入amLO2。氣體體積均在同溫同壓下測定,且b>a,則充分反應后,試管中氣體在同溫同壓下的體積為()A.(b-a)/3mLB.(a-b)/3mLC.(4b-1)/13mLD.3/(b-a)mL,【解析】選A。已知反應4NO2+O2+2H2O====4HNO3,4NO+3O2+2H2O====4HNO3;由這兩個反應可得NO+NO2+O2+H2O====2HNO3,b>a,則同溫同壓下反應中NO2過量(b-a)mL,而過量的NO2與水反應生成(b-a)/3mLNO。,2.一定條件下,將34mLNO和O2的混合氣體充入試管中,并將試管倒立于水中,充分反應后剩余氣體為6mL,剩余氣體遇到空氣立刻變?yōu)榧t棕色。則混合氣體中NO與O2的體積分別為()A.22mL、12mLB.13mL、21mLC.16mL、18mLD.21mL、13mL,【解析】選A。剩余氣體遇到空氣變紅棕色,說明為NO。參與反應的氣體總體積為34mL-6mL=28mL,依反應4NO+3O2+2H2O====4HNO3知,反應的V(NO)=28mL=16mL,V(O2)=28mL-16mL=12mL。則V(NO)=16mL+6mL=22mL,V(O2)=12mL,A項符合。,“體積差量法”1.體積差量法:根據(jù)化學方程式中氣體反應物與氣體生成物之間存在的體積差量關系列式計算的一種方法。,2.體積差量法的應用:(1)確定“理論差值”。即反應前后氣體反應物的總量與氣體生成物的總量的差值:該差值的大小與參加反應的氣體的體積成正比。如3NO2+H2O====2HNO3+NOΔV312,(2)找出實際差值。依據(jù)題設條件,找出“氣體增重或減少”的試劑差值,如反應3NO2+H2O====2HNO3+NO的實際差量可表示為V(NO2)-V(NO)。,(3)列式求解。3NO2+H2O====2HNO3+NOΔV312V(NO2)V(NO)V(NO2)-V(NO)列比例式為可根據(jù)具體題設條件求得未知量,或?qū)Ρ壤竭M行變形等求解。,【即時演練】將裝有50mLNO2、NO混合氣體的量筒倒立于水槽中,反應后氣體體積縮小為30mL,則原混合氣體中NO2和NO的體積比是()A.5∶3B.3∶5C.3∶2D.2∶3,【審題指導】,【解析】選C。設混合氣體中NO2的體積為x,差量法:3NO2+H2O====2HNO3+NOΔV3mL1mL2mLx50mL-30mL=20mL解得x=30mL。則原混合氣體中NO的體積為50mL-30mL=20mL,所以V(NO2)∶V(NO)=30mL∶20mL=3∶2。,【補償訓練】一定條件下,將12mL的NO2和O2的混合氣體置于試管中,并將試管倒立于水槽中,充分反應后剩余氣體的體積為2mL,則原混合氣中NO2的體積可能為()A.4mLB.6mLC.8mLD.10mL,【解析】選C。設原混合氣體中NO2的體積為V(1)若剩余氣體為O24NO2+O2+2H2O====4HNO3ΔV45V(12-2)mL=10mL解得V=8mL,(2)若剩余氣體為NO3NO2+H2O====2HNO3+NO31V(NO2)2mLV(NO2)=6mL4NO2+O2+2H2O====4HNO3ΔV45(V-6)(12-2-6)mL=4mL解得V=9.2mL故選C。,