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1、第三章第三章 自然界中的元素自然界中的元素第第2 2节节氮的循环氮的循环2021/8/9 星期一1氮元素除了以氮气的形式存在空气中外，氮元素除了以氮气的形式存在空气中外，还以哪些形式存在于自然界中还以哪些形式存在于自然界中一、氮在自然界中的循环一、氮在自然界中的循环2021/8/9 星期一2图图1氮在自然界中的循环示意图氮在自然界中的循环示意图2021/8/9 星期一31 1、氮气的性质、氮气的性质结结构构化学性质化学性质稳定，很难与其他物质反应稳定，很难与其他物质反应用用途途二、氮循环中的重要物质及其变化二、氮循环中的重要物质及其变化(一）氮气与氮的固定一）氮气与氮的固定2021/8/9 星
2、期一42 2、氮的氧化、氮的氧化物物N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5俗语说俗语说“雷雨发庄稼雷雨发庄稼”，这句话隐，这句话隐含着什么原理？含着什么原理？N2O22NO放电放电2NOO22NO23NO2H2O2HNO3NO（无色，难溶于水）（无色，难溶于水）（红棕色，有刺激性气味）（红棕色，有刺激性气味）2021/8/9 星期一5练练习习一定条件下，将等体积的一定条件下，将等体积的NO和和O2的混合气体置的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后，于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约为原体积的多少？剩余气体的体积约为原体积的多少？2NOO22
3、NO23NO2H2O2HNO3NO上述两个反应可多次循环，综合两式，整理得总反应式上述两个反应可多次循环，综合两式，整理得总反应式4NO3O22H2O4HNO3分析：分析：NO和和O2的体积比为的体积比为4:3，等体积混和，剩余，等体积混和，剩余O2体积，为原混合气体的体积，为原混合气体的1/8答案：答案：1/82021/8/9 星期一6将将NO2和和O2混和气体同时通入水中发生的反应混和气体同时通入水中发生的反应？迁迁 移移2NOO22NO23NO2H2O2HNO3NO上述两个反应多次循环，综合上述两个反应多次循环，综合可得总反应关系式可得总反应关系式4NO2O22H2O4HNO32021/
4、8/9 星期一7N23H2高温、高压高温、高压催化剂催化剂2NH33 3、氮的固定、氮的固定（1）概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物）概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物（2）分类：）分类：氮氮的的固固定定自然固氮自然固氮人工固氮人工固氮高能固氮高能固氮生物固氮生物固氮合成氨合成氨仿生固氮仿生固氮2021/8/9 星期一8练练习习下列反应不属于氮的固定的是（下列反应不属于氮的固定的是（）A.N2O22NO放电放电N23MgMg3N2点燃点燃B.N23MgMg3N2点燃点燃3NO2H2O2HNO3NOC.N23H2高温、高压催化剂2NH3D.C2021/8/9 星期一9（二）氨与铵态氮
5、肥（二）氨与铵态氮肥1、氨的物理性质、氨的物理性质没有颜色、有刺激性气味的气体；在标没有颜色、有刺激性气味的气体；在标准状况下，密度为准状况下，密度为0.771gL_1，比空气轻；，比空气轻；极易溶于水且能快速溶解，在常温、常压下极易溶于水且能快速溶解，在常温、常压下1体积水能溶解约体积水能溶解约700体积氨气。体积氨气。思考思考:1、氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗？、氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗？喷泉呈现红色说明了什么？喷泉呈现红色说明了什么？2021/8/9 星期一102 2、氨气的化学性质、氨气的化学性质思考：氨水中存在哪些微粒？思考：氨水中存在哪些微粒？NH3+H2ONH3H2ONH
6、4+OH（一水合氨）（一水合氨）3种分子：种分子：3种离子：种离子：NH3H2ONH3H2OOHNH4+H+氨水氨水一水合氨一水合氨液氨液氨1、氨与水的反应、氨与水的反应分析：液氨、氨水、一水合氨三者的区别分析：液氨、氨水、一水合氨三者的区别2021/8/9 星期一11氨气是唯一的碱性气体，能使湿润的氨气是唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝（检验氨气）红色石蕊试纸变蓝（检验氨气）一水合氨是弱碱，能使酚酞试液变红一水合氨是弱碱，能使酚酞试液变红氨水是弱碱，对吗？氨水是弱碱，对吗？氨水呈弱碱性氨水呈弱碱性氨水的密度都小于氨水的密度都小于1g/cm3氨水越浓，密度越小氨水越浓，密度越小202
7、1/8/9 星期一12产生喷泉的原理：产生喷泉的原理：两个容器通过连接管组成连通器，装有液体的容器压强远大于另一个容器的压强(即产生较大的压强差），就会产生喷泉 2021/8/9 星期一13收集的氨气不纯或较少收集的氨气不纯或较少收集氨气时烧瓶潮湿收集氨气时烧瓶潮湿烧瓶装置气密性不好烧瓶装置气密性不好导管过长导管过长其他其他喷泉实验失败的原因喷泉实验失败的原因喷泉实验失败的原因喷泉实验失败的原因2021/8/9 星期一14练习、练习、喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。压强差。（1）如图甲为喷泉实验）如图甲为喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥
8、装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是（中不可能形成喷泉的是（）A、HCl和和H2OB、O2和和H2OC、NH3和和H2OD、CO2和和NaOH（2）如果用图甲装置产生喷泉成败的关键原因是：）如果用图甲装置产生喷泉成败的关键原因是：。B2021/8/9 星期一152、氨跟酸的反应氨跟酸的反应 NH3+HCl=NH4Cl（白烟）（白烟）NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）（白烟）与与挥挥发发性性的的酸酸反反应应有有白白烟烟2NH3+H2SO4=(NH4)2SO42021/8/9 星期一16在新疆和青海的
9、交界处，有一处山谷，每当牧民和牲在新疆和青海的交界处，有一处山谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，人、畜遭畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，人、畜遭雷击而毙命，奇怪的是这里牧草茂盛、四季常青，被雷击而毙命，奇怪的是这里牧草茂盛、四季常青，被当地人称为当地人称为魔鬼谷魔鬼谷。最近地质工作者揭开了谜底最近地质工作者揭开了谜底该地质表层处有一巨大磁铁矿，当人畜进入后形成尖该地质表层处有一巨大磁铁矿，当人畜进入后形成尖端放电。请同学们用简单的化学方程式来解释牧草茂端放电。请同学们用简单的化学方程式来解释牧草茂盛的原因。盛的原因。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+
10、NO进一步形成了硝酸盐N2+O2=2NO放电生活中的化学2021/8/9 星期一17NHNH3 3无色酚酞溶液无色酚酞溶液NHNH3 3和少量空气和少量空气迁迁移移2021/8/9 星期一18闻气味的方法：闻气味的方法：用手轻轻地在瓶口扇动，用手轻轻地在瓶口扇动，使少量的气体飘进鼻孔。使少量的气体飘进鼻孔。2021/8/9 星期一19注意：注意：（NH3在空气中反应在空气中反应）反应条件：催化剂、加热反应条件：催化剂、加热是工业制硝酸中的关键一步，是工业制硝酸中的关键一步，也叫也叫氨的催化氧化氨的催化氧化说明氨有一定的还原性，可被说明氨有一定的还原性，可被O2、Cl2、CuO等氧化等氧化高温高
11、温 4NH3+5O2=4NO+6H2O催化剂催化剂-3-3+2+23、NH3具有还原性具有还原性 2021/8/9 星期一20氧气氧气？铂丝附近有铂丝附近有红棕色气体红棕色气体铂丝保持红热铂丝保持红热瓶口可能有白烟瓶口可能有白烟灼热的铂丝浓氨水浓氨水2021/8/9 星期一21将烧红的铂丝伸入盛有浓氨水的锥形瓶中，使将烧红的铂丝伸入盛有浓氨水的锥形瓶中，使其接近液面，反应方程式：其接近液面，反应方程式：2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NOHNO3+NH3=NH4NO3高温高温 4NH3+5O2=4NO+6H2O催化剂催化剂综合应用综合应用2021/8/9 星期一22氨气和氯
12、气接触发生反应的方程式是什氨气和氯气接触发生反应的方程式是什么？么？在纯氧中燃烧如何反应？在纯氧中燃烧如何反应？2NH3+3Cl2=N2+6HCl（氨气不足）（氨气不足）8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2（氨气过量）（氨气过量）NH3在纯氧中点燃即可燃烧，通常产物是在纯氧中点燃即可燃烧，通常产物是N2和水和水4NH33O22N26H2O拓拓 展展2021/8/9 星期一23氨在纯氧中燃烧氨在纯氧中燃烧氨氧化炉（中间是铂铑合金网）氨氧化炉（中间是铂铑合金网）2021/8/9 星期一244 4、氨的实验室制法、氨的实验室制法 2NH2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2=CaC
13、l=CaCl2 2+2NH+2NH3 3+2H+2H2 2O O 1.原理：原理：2.装置装置：3.收集方法：收集方法：4.检验方法：检验方法：向下排空气法向下排空气法湿润红色石蕊试纸湿润红色石蕊试纸蘸有浓蘸有浓HCl的玻璃棒接近试管口产生白烟的玻璃棒接近试管口产生白烟固固+固，加热型固，加热型2021/8/9 星期一25思考：思考：棉花的作用：棉花的作用：防止对流，提高集气速度和纯度。防止对流，提高集气速度和纯度。干燥氨气的常用试剂：干燥氨气的常用试剂：CaOCaO、碱石灰等碱性干燥剂、碱石灰等碱性干燥剂无水无水CaClCaCl2 2不能用来干燥不能用来干燥NHNH3 3（形成（形成CaCl
14、CaCl2 2 8NH 8NH3 3)实验室中还可以用哪些方法快速制氨气：实验室中还可以用哪些方法快速制氨气：加热浓氨水法加热浓氨水法（装置与实验室制氯气的发生装置相同）（装置与实验室制氯气的发生装置相同）浓氨水加碱石灰法浓氨水加碱石灰法（碱石灰吸水、溶解时放热）（碱石灰吸水、溶解时放热）NaOH和和CaO的混合的混合物物CaO浓氨水浓氨水2021/8/9 星期一26？检验氨气是否收集满的方法？检验氨气是否收集满的方法？用湿润的红色石蕊试纸靠近用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口，看试纸是否变蓝瓶口，看试纸是否变蓝用玻璃棒一端蘸取浓盐酸靠用玻璃棒一端蘸取浓盐酸靠近瓶口，看是否产生白烟近瓶口，看是否产生
15、白烟2021/8/9 星期一27氨的用途氨的用途制氮肥制氮肥铵盐铵盐制硝酸制硝酸纯碱纯碱有机合成有机合成工业原料工业原料致冷剂致冷剂2021/8/9 星期一28（三）硝酸及其应用（三）硝酸及其应用硝酸是一种重要的化工原料，可用于制硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等；也是造炸药、染料、塑料和硝酸盐等；也是一种重要的化学试剂一种重要的化学试剂 。预预 测测根据你所了解的硝酸及酸的性质预根据你所了解的硝酸及酸的性质预测硝酸的性质。测硝酸的性质。2021/8/9 星期一29实验与观察实验与观察2021/8/9 星期一30现象与思考现象与思考瓶口有白雾，有刺激瓶口有白雾，有刺
16、激性气味性气味易挥发，有刺激性气易挥发，有刺激性气味味稀硝酸中，有无色气体，稀硝酸中，有无色气体，溶液变蓝；浓硝酸中，有溶液变蓝；浓硝酸中，有红棕气体，溶液变蓝绿红棕气体，溶液变蓝绿能与铜反应能与铜反应稀硝酸中，有无色气体，稀硝酸中，有无色气体，溶液变黄或浅绿；浓硝酸溶液变黄或浅绿；浓硝酸中，无明显现象中，无明显现象能与铁反应能与铁反应硝酸硝酸具有具有氧化氧化性性2021/8/9 星期一31归纳小结归纳小结1)1)硝酸的物理性质硝酸的物理性质纯硝酸无色，易挥发，有刺激性气味，纯硝酸无色，易挥发，有刺激性气味，熔沸点低，密度比水大。熔沸点低，密度比水大。2)2)硝酸的化学性质硝酸的化学性质不稳定
17、性不稳定性见光易分解见光易分解如何保存浓硝酸？如何保存浓硝酸？2021/8/9 星期一32强氧化性强氧化性与金属反应：与金属反应：研研讨讨v铁在稀浓硝酸中的反应方程式有哪些情况？铁在稀浓硝酸中的反应方程式有哪些情况？v浓硝酸为何可装在铁质或铝质容器中？浓硝酸为何可装在铁质或铝质容器中？与非金属反应：与非金属反应：2021/8/9 星期一33三、人类活动对自然界氮循环和环三、人类活动对自然界氮循环和环境的影响境的影响1.人工固氮活动增强人工固氮活动增强,化学合成氮肥的数量迅速化学合成氮肥的数量迅速上升上升,豆科植物的栽培面积的陆续扩大豆科植物的栽培面积的陆续扩大,都使活都使活化氮的数量大大增加化
18、氮的数量大大增加.2.大气中氮氧合物的增加大气中氮氧合物的增加,增大了光化学污染和增大了光化学污染和酸雨的成分。这些氮氧化物主要来源于化石燃酸雨的成分。这些氮氧化物主要来源于化石燃料和植物体的燃烧、农田土壤和动物排泄物中料和植物体的燃烧、农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。含氮化合物的转化。3.水体中过量的氮对水体造成污染水体中过量的氮对水体造成污染.2021/8/9 星期一34课堂练习课堂练习1.打打 开开 盛盛 浓浓 硝硝 酸酸 的的 试试 剂剂 瓶瓶 盖盖，观观 察察 到到 的的 现现 象象 是是 ，原原因因是是。用用两两只只玻玻璃璃棒棒分分别别蘸蘸取取浓浓氨氨水水和和浓浓硝硝酸酸，
19、现现象象是是，反反应应的的化化学学方程式为方程式为。2.实实验验室室看看到到的的浓浓硝硝酸酸呈呈黄黄色色的的原原因因是是，反反应应的的化化学学方方程程式式为为。可可见，保存浓硝酸的方法是见，保存浓硝酸的方法是。3.3.浓硝酸都有氧化性的原因是浓硝酸都有氧化性的原因是 。2021/8/9 星期一355.向向FeCl2溶液中溶液中,滴加滴加KSCN溶液溶液,产生的现产生的现象是象是,再滴加几滴硝酸的现象再滴加几滴硝酸的现象是是,原因是原因是,离子方程式离子方程式为为。4.4.将浓硝酸分解的气体收集在一支试管中将浓硝酸分解的气体收集在一支试管中,再再将试管到插在水中将试管到插在水中,可能出现的现象是可能出现的现象是 ,原因是：原因是：化学方程式为化学方程式为 。2021/8/9 星期一362021/8/9 星期一37