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1、普通高中课程标准实验教科书普通高中课程标准实验教科书化学化学1（必修）（必修）第三章第三章第二节第二节 氮的循环氮的循环联想联想质疑质疑闪电闪电时空气中会发闪电时空气中会发生哪些化学反应？生哪些化学反应？这些反应和生成的这些反应和生成的物质对人类的生产物质对人类的生产生活有什么影响？生活有什么影响？一、氮在自然界中的循环一、氮在自然界中的循环二、氮循环中重要物质及其变化二、氮循环中重要物质及其变化1、氮气与氮的固定、氮气与氮的固定N2分子中两个分子中两个氮原子共用氮原子共用三对电子，三对电子，结构特别稳定结构特别稳定常温下性质稳定常温下性质稳定高温高压催化剂，放电高温高压催化剂，放电氮氮的的化
2、化合合物物游离态游离态化合态化合态氮的固定氮的固定放电放电如：如：N2+O22NON2+3H22NH3概括概括整合整合人工固氮生物固氮高能固氮自然固氮氮的固定氮的固定NO与与NO2的比较的比较NONO2物理物理性质性质化学化学性质性质无色有刺激性气味气体无色有刺激性气味气体难溶于水，难溶于水，剧毒！剧毒！红棕色有刺激性气味红棕色有刺激性气味气体，能溶于水，气体，能溶于水，剧毒！剧毒！2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO0.005mol30g/mol+0.045mol46g/mol0.05mol=44.4g/molM1=（体积比）138依题意：3/2x+y/2=0.03mol
3、依题意：y/2+z=0.03mol解得：y=0.04mol0.004mol46g/mol+0.01mol92g/mol0.05mol=55.2g/molM2=转换机智在化学计算中的应用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
4、酸，产生氮的氧化物（NO、NO2、N2O4）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、NO2、N2O4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、NO2的混合物。则由3Cu2NOCu2NO232123/2xxy/2yx+y=0.05mol解得：x=0.005moly=0.045mol若气体产物中只生成NO2、N2O4的混合物则由Cu2NO2CuN2O4y/2yzzy+z=0.05molz=0.01molM1MM2，即44.4
5、M55.2。故答案为（B）（C）。评述评述：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【例2】由CO2、H2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CO2、H2和CO的体积比为
6、（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（N2）=28（特殊值）CO可为任意体积。原问题转换为CO2和H2的体积比的求算，由十字交叉法可知：CO2442628H2216即V（CO2）：V（H2）=26：16=13：8观察备选答案可知，答案为（C）（D）。评述：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，从而突破难点三、利用特殊的化学式，将有关物质的化学式进行转换，从而
7、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C6H12、C2H6O、C4H10O适当变形，即C6H12、C2H4H2O、C4H8H2O，混合物的组成可以认为是CnH2nxH2O，显然，由CnH2n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：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
8、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2LH2O（气）、2LCO、1LCO2、0.5LO2和1LH2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
9、“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O2，不能还原H2O（气）、CO2；C却可以还原H2O（气）、CO2、O2；CuO可以氧化H2、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+O2=2CuO2H2+2CuO=2Cu+2H2O（气）得：2H2O2=2H2O（气）1L0.5L1LH2和O2恰好反应转化为1LH2O（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
10、。故本题只需考虑C和CuO管的先后问题。即：CCO2、H2OCO、H23LH2O（气）2LCO1LCO2CCuOCuOCCO2、H2OCO、H2故答案为：（1）不可能；（2）有；（3）没有。评述：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。思考思考讨论讨论1 1、现给你一试管二氧化氮，其它药品和、现给你一试管二氧化氮，其它药品和仪器自选，根据上述反应，请你设计实验，仪器自选，根据上述反应，请你设计实验，要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。2 2、你的设计
11、对工业上生产硝酸有什么启示？、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？充分利用原料，减少污染物的排放充分利用原料，减少污染物的排放4NO2+O2+2H2O=4HNO33、NO2和和O2混合溶于水混合溶于水1）在一烧瓶中将）在一烧瓶中将NO2和和O2以以4:1的体积比（标的体积比（标准状况）混合准状况）混合,倒置于足量水中充分反应后所得倒置于足量水中充分反应后所得溶液的物质的量浓度为溶液的物质的量浓度为mol/L2）将）将12mlNO2和和O2的混合气体通入足量的水的混合气体通入足量的水中，充分反应后余气中，充分反应后余气2ml（气体均在相同状态气体均在相同状态下测定）求原各气体的体积。下测定）求原
12、各气体的体积。0.036NO28ml、O24ml或或NO210.8ml、O21.2ml三、氨与氮肥三、氨与氮肥【实验记录】实验实验实验现象实验现象结论结论NH3的的喷泉实验喷泉实验NH3与与HCl的反应的反应形成红色喷泉形成红色喷泉产生大量白烟产生大量白烟氨气极易溶于水氨气极易溶于水生成生成NH4Cl固体固体【小结：氨的化学性质】【小结：氨的化学性质】（1 1）氨跟水反应）氨跟水反应显弱碱性显弱碱性NH3H2O=NH3+H2O一水合氨很不稳定一水合氨很不稳定NH3+H2ONH3H2ONH3H2ONH4+OH-（2 2）氨跟酸的反应）氨跟酸的反应 NH3+HCl=NH4Cl（白烟）白烟）NH3+
13、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)2SO4这个反应叫做氨的催化氧化，这个反应叫做氨的催化氧化，它是工业上制硝酸的基础它是工业上制硝酸的基础.高温高温4NH3+5O2=4NO+6H2O催化剂催化剂-3-3+2+2（3 3）NHNH3 3具有还原性具有还原性 -3-3种类种类化学式化学式含氮量含氮量性性状状铵铵态态氮氮肥肥NHNH4 4HCOHCO3 317.7%白色结晶，吸湿性很强，易潮解，溶于水，弱碱性NHNH4 4ClCl26.2%白色或淡黄色结晶，有吸湿性，溶于水，酸性.NHNH4 4NONO3 335%白色结晶
14、，易潮解，结硬块，溶于水，微酸性，（NHNH4 4)2 2SOSO4 421.2%白色粒状结晶，吸湿性不大，不易结块有机有机氮肥氮肥CO（NH2)246.7%白色或浅黄色针状结晶或小颗粒，溶于水，中性氮氮 肥肥四、铵盐的性质四、铵盐的性质实验现象实验现象结论及化学方程式结论及化学方程式物理物理性质性质加热加热与碱与碱反应反应都是晶体，都易溶于水都是晶体，都易溶于水NH4Cl=NH3+HClNH4HCO3=NH3+CO2+H2O产生氨气产生氨气NH4+OH-=NH3+H2O检验检验NH4+的方法！的方法！产生使湿润产生使湿润的红色石蕊的红色石蕊试纸变蓝的试纸变蓝的气体气体五、五、氨的实验室制法氨
15、的实验室制法 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O1.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：与制与制O2相同相同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六、六、硝酸的性质硝酸的性质 1、物理性质、物理性质纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。的液体。硝酸能以任意比溶解于水。硝酸能以任意比溶解于水。质量分数为质量分数为69%的硝酸为浓硝酸的硝酸为浓硝酸；质量分数为质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。以上的硝酸为发烟硝酸。2、硝酸的化学性质、硝酸的化学性质1）具有酸的通性具有酸的通性2）不稳
16、定性不稳定性3）具有强具有强氧化性氧化性go1）具有酸的通性具有酸的通性使紫色的石蕊试液变红使紫色的石蕊试液变红与某些金属氧化物起反应与某些金属氧化物起反应与某些盐起反应与某些盐起反应与碱起反应与碱起反应2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+CO2+H2OHNO3+NaOH=NaNO3+H2O返回返回4HNO3=2H2O+4NO2+O2受热或见光受热或见光2）硝酸的不稳定性硝酸的不稳定性思考思考：浓硝酸为什么常呈黄色？浓硝酸为什么常呈黄色？如何保存硝酸？如何保存硝酸？阴凉、避光（棕色试剂瓶）阴凉、避光（棕色试剂瓶）硝酸分解发出的二氧化氮气体溶于硝
17、酸硝酸分解发出的二氧化氮气体溶于硝酸而使硝酸呈黄色而使硝酸呈黄色返回返回3）氧化性氧化性（HNO3）+5硝酸与大部分的金属能反应硝酸与大部分的金属能反应硝酸与许多的非金属能反应硝酸与许多的非金属能反应3Cu+8HNO3(稀）稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(浓）浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Mg+8HNO3(稀）稀）=3Mg(NO3)2+2NO+4H2OC+4HNO3=2H2O+4NO2+CO2返回返回七、人类活动对自然界氮七、人类活动对自然界氮 循环和环境的影响循环和环境的影响 NONO2伦敦光化学烟雾伦敦光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾广广州州光化学烟雾光化学烟雾酸酸雨雨酸雨的形成酸雨的形成酸雨的酸雨的危害危害水体富营养化水体富营养化悲哀的海豚被污染的河流