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） 氮的循环氮的循环一、氮族元素：一、氮族元素：（在周期表中位置：第（在周期表中位置：第A 族）族）7N 15P33As 51Sb2 2、相似性、相似性 3 3、 递变性递变性1、最外层都有、最外层都有5个个电子，化合价主要电子，化合价主要有有-3、+3和和+52、气态氢化物的、气态氢化物的通式：通式：RH33、最高价氧化物对、最高价氧化物对应的水化物通式为应的水化物通式为HRO3 或或H3RO4原子结构原子结构单质物性单质物性化学性质化学性质核电荷数增大、电子层增多核电荷数增大、电子层增多原子半径增大原子半径增大熔
2、沸点先升高后降低熔沸点先升高后降低单质密度增大单质密度增大单质氧化性减弱单质氧化性减弱最高价氧化物对应水化物的酸性减弱最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱氢化物的稳定性减弱 83Bi1、包含元素：、包含元素： 一、自然界中氮的循环一、自然界中氮的循环1、自然界中的氮循环涉及到许多含氮物质，请指出它们的、自然界中的氮循环涉及到许多含氮物质，请指出它们的物质类别和其中氮元素的化合价。物质类别和其中氮元素的化合价。 交流交流 研讨研讨单质单质氧化物氧化物氢化物氢化物酸酸盐盐有机物有机物无机物无机物铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐N2NO、NO2NH3NH4+NO3蛋白质蛋白质+2+403+5HNO
3、33+5 二、氮循环中的重要物质二、氮循环中的重要物质1. 氮气氮气2NO + O2 = 2NO23NO2 + H2O = NO + 2HNO3N2 + O2 2NO放电放电硝酸盐硝酸盐自自 然然 固固 氮氮 N2 + 3H2 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂人工固氮人工固氮NNN N . . .稳定稳定分离液态空气得到分离液态空气得到N2C + H2O CO + H2高温高温CO + H2O CO2 + H2高温高温催化剂催化剂原料原料来源来源3 3、氮的氧化物、氮的氧化物-NO-NO与与NONO2 2的性质比较的性质比较无色，刺激性气味无色，刺激性气味红棕色，刺激性气味红棕色，刺激
4、性气味有毒（机理同有毒（机理同CO）有毒有毒NONO2物性物性毒性毒性与水与水与与O2与与O2、H2O与与NaOH制备制备3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO24NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO34NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O3Cu + 8HNO3（稀）（稀）= 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2OCu + 4HNO3（浓）（浓）= Cu(NO3)2+ 2NO2 + 2H2O 例题例题1 1、
5、常温常压下，将盛满、常温常压下，将盛满NONO2 2的试管倒扣在水中，一的试管倒扣在水中，一 段段时间后，气体体积减少了时间后，气体体积减少了20ml20ml，求：原的，求：原的NONO2 2体积和水体积和水 柱柱上升到试管体积的几分之几？上升到试管体积的几分之几？ 4 4、关于混合气体计算、关于混合气体计算（1 1） NONO2 2溶于水或溶于水或NONO2 2与与N N2 2、NONO的混合和溶于水的计算的混合和溶于水的计算 根据反应：3NONO2 2 H2 2O2HNO3 3NO ,利用V进行计算例题例题2 2、常温常压下，将盛有、常温常压下，将盛有NONO2 2和和N N2 2（1:1
6、1:1混和）的试管混和）的试管倒扣在水中，一段时间后，气体体积减少了倒扣在水中，一段时间后，气体体积减少了20ml20ml，求：，求：原的原的NONO2 2体积和水柱上升到试管体积的几分之几？体积和水柱上升到试管体积的几分之几？ （2 2） NONO2 2与与O O2 2混合和溶于水的计算混合和溶于水的计算利用反应利用反应 4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3计算计算 4:1 4:1 恰好完全反应恰好完全反应当当V(NOV(NO2 2):V(O):V(O2 2) 4:1 NO) 4:1 NO2 2过量，剩余气体过量，剩余气体NONO 4:1 O 4:
7、3 ) 4:3 剩余剩余 NONO 4:3 4:3 剩余剩余 O O2 2利用反应利用反应 4NO+3O4NO+3O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3计算计算例题例题3 3、在、在一定条件下，用一定条件下，用16mLNO16mLNO和和O O2 2混合气体充满试管混合气体充满试管后倒扣水中，剩余气体为后倒扣水中，剩余气体为2mL2mL。求：。求：NONO占原气体的多少？占原气体的多少？ 二、氮循环中的重要物质二、氮循环中的重要物质2. NO和和NO2NO、N2O 、 NO2 、 N2O3、N2O4、N2O5 +2 +1 +4 +3+4 +5 HNO3的酸酐的酸酐O2H2ON
8、O2NO无色无色红棕色红棕色氮的氧化物氮的氧化物HNO2的酸酐的酸酐3. NH3无色有刺激性气味的气体；无色有刺激性气味的气体；密度比空气小；密度比空气小；极易溶于水（极易溶于水（1:700）；）；易液化。易液化。氨气氨气含有含有酚酞酚酞溶液溶液的水的水水水 实验实验1 喷泉实验喷泉实验氨气氨气极易溶极易溶于水；于水；形成的溶液呈形成的溶液呈碱性碱性。形成形成红色红色喷泉。喷泉。NH3 + H2O NH 3H2O电离电离现象现象结论结论氨水的溶质：氨水的溶质： NH3氨水存在微粒：氨水存在微粒：分子分子：H2O、NH3、NH3H2O（主要）（主要）离子离子：NH4+、OH、H+（极少量）（极少
9、量）NH 3H2O NH4+ + OH 氨的性质氨的性质4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 高温高温 催化剂催化剂（1） 碱性气体碱性气体（2） 还原性还原性NH3 + HCl = NH4Cl 实验实验2 NH3HCl立即产生白烟。立即产生白烟。现象现象结论结论浓氨水和浓盐酸均有挥发性。浓氨水和浓盐酸均有挥发性。4NH3 + 3O2( (纯氧纯氧) ) 2N2 + 6H2O 点燃点燃8NH3 ( (足量足量) ) + 3Cl2 = N2 + 6NH4Cl2NH3( (少量少量) ) + 3Cl2 = N2 + 6HCl2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4不能用不能用浓硫酸浓
10、硫酸干燥干燥NH3 铵盐的性质铵盐的性质试管底部固体减少，试管底部固体减少，试管上部有白色固体生成试管上部有白色固体生成固体减少，固体减少，澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊湿润湿润的的红色红色石蕊试纸变蓝石蕊试纸变蓝NH4HCO3 NH3+ H2O + CO2NH4Cl NH3+ HClNH3 + HCl = NH4ClNH4+ + OH NH3+ H2O NH4Cl受热易分解受热易分解NH4HCO3受热易分解受热易分解1. 铵盐的性质铵盐的性质：（2）受热易分解）受热易分解（3）能与强碱反应）能与强碱反应NH4HCO3 NH3+ H2O + CO2NH4Cl NH3+ HClNH4NO3大量
11、分解时会爆炸。大量分解时会爆炸。（1）可溶）可溶NH4+ + OH NH3+ H2O NH4+ + OH = NH3H2O 稀溶液混合稀溶液混合加强碱后加热加强碱后加热NH4+的检验的检验储存储存铵态氮肥，密封包装并放在阴凉通风处；铵态氮肥，密封包装并放在阴凉通风处；施肥施肥时，埋在土下以保持肥效，不能与时，埋在土下以保持肥效，不能与草木灰草木灰混用。混用。棉花棉花3. 收集方法：收集方法：固固加热型固固加热型2. 发生装置：发生装置：向下排空气法向下排空气法 实验室制氨气实验室制氨气2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3+ 2H2O5. 装置中收集氨的试管口放置棉花：装置
12、中收集氨的试管口放置棉花：4. 检验氨收集满的方法：检验氨收集满的方法：湿润的湿润的红色红色石蕊试纸；石蕊试纸；蘸有蘸有浓盐酸浓盐酸的玻璃棒。的玻璃棒。防止空气对流防止空气对流1. 实验原理：实验原理：6. 干燥氨气：干燥氨气：碱石灰碱石灰 氨气氨气制取方案可行性研究制取方案可行性研究1. 加热加热氯化铵氯化铵2. 加热加热碳酸氢铵碳酸氢铵3. 加热加热浓氨水浓氨水4. 浓氨水中加入碱石灰浓氨水中加入碱石灰不可行：受热分解，冷却后又化合。不可行：受热分解，冷却后又化合。受热分解产物有受热分解产物有NH3、H2O、CO2，用碱石灰干燥后，用碱石灰干燥后可以得到可以得到NH3。制得氨气用碱石灰干燥
13、后即可。制得氨气用碱石灰干燥后即可。NaOH溶于水放热，溶于水放热，CaO与水反应放热，使得浓氨水与水反应放热，使得浓氨水受热分解得到受热分解得到NH3。 硝酸的氧化性硝酸的氧化性4HNO3 4NO2+ O2+ 2H2O见光或见光见光或见光Cu + 4HNO3(浓浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2OC + 4HNO3 (浓浓) CO2+ 4NO2+ 2H2O1. 不稳定性不稳定性2. 强氧化性强氧化性（1）与金属反应）与金属反应（2）与非金属反应）与非金属反应保存于保存于棕色棕色试剂瓶里，放置在试剂瓶
14、里，放置在阴凉阴凉处。处。常温下铁、铝在浓硝酸中常温下铁、铝在浓硝酸中钝化钝化。Au、Pt溶于溶于王水王水V(浓盐酸浓盐酸):V(浓硝酸浓硝酸)=3:1硝酸工业硝酸工业尾气尾气吸收吸收汽车汽车尾气尾气转化转化NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O2NO + 2CO N2 + 2CO2催化剂催化剂6NO + 4NH3 5N2 + 6H2O催化剂催化剂 三、人类活动对氮循环和环境的影响三、人类活动对氮循环和环境的影响光化学烟雾光化学烟雾硝酸型酸雨硝酸型酸雨固氮活动增加固氮活动增加活化氮活化氮的数量的数量NO
15、x水体富营养化水体富营养化N、P随意排放随意排放1、(1) 铁与足量的稀硝酸反应：铁与足量的稀硝酸反应：(2)足量的铁与稀硝酸反应：足量的铁与稀硝酸反应：Fe + 4HNO3(稀、足量稀、足量) = Fe(NO3)3 + 2NO+ 2H2O3Fe (足量足量) + 8HNO3(稀稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO+ 4H2O 硝酸与金属反应的问题硝酸与金属反应的问题2、浓硝酸中放入足量的铜片、浓硝酸中放入足量的铜片(1) 反应反应开始开始时：时：(2) 反应快要反应快要结束结束时：时： (3) 反应停止后，再加入反应停止后，再加入稀硫酸稀硫酸： 硝酸与金属反应的问题硝酸与金属反应的问题C
16、u + 4HNO3(浓浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O3Cu + 8H+ + 2NO3 = 3Cu2+ + 2NO+ 4H2O又有气泡产生又有气泡产生 (4) 向向0.4 mol/L HNO3和和0.1 mol/LH2SO4混合溶液混合溶液100mL 中，加入中，加入1.92g铜粉，加热后充分反应铜粉，加热后充分反应(假设反应前后溶液体假设反应前后溶液体积不变积不变) 。求所得溶液中。求所得溶液中Cu2+的物质的量浓度。的物质的量浓度。 L/mol225. 0L1 . 0mol0225. 0V)n
17、(Cu)c(Cu0.0225mol)n(Cu 0.06mol 3mol mol8 3Cu 8H H 20.04mol 80.04mol 3mol03. 0 0.140. 0.12)0.1(0.4 6492. 1 2NO 8H 3Cu 2222_3算依据。最先耗完，故以此为计 硝酸与金属反应的问题硝酸与金属反应的问题(5)若将若将12.8 g 铜与一定质量的浓硝酸反应，铜耗完时，产生铜与一定质量的浓硝酸反应，铜耗完时，产生5.6 L（STP）气体，则所消耗的硝酸的物质的量是多少？）气体，则所消耗的硝酸的物质的量是多少？0.65mol8yx4)HNO(n yx 25. 04 .226 . 5y2x
18、22 . 06412.83yx 2y 8y 3y 2NO8HNO3Cu 2x 4x x 2NO4HNOCu 3803807323酸性酸性氧化性氧化性守恒法守恒法CuCu(NO3)22HNO3n(HNO3) = n(NO) + n(NO2)硝硝酸酸mol2 . 0648 .12mol4 . 0mol25. 022.45.6所消耗的硝酸的物质的量是所消耗的硝酸的物质的量是0.65 mol。 硝酸与金属反应的问题硝酸与金属反应的问题l在铁和铜的混合物中，加入一定量稀硝酸，在铁和铜的混合物中，加入一定量稀硝酸，经充分反应后剩余部分金属，再继续向其中经充分反应后剩余部分金属，再继续向其中加入足量稀硫酸，
19、又有部分金属溶解。则加入足量稀硫酸，又有部分金属溶解。则lA A加入稀硫酸前溶液中肯定不含加入稀硫酸前溶液中肯定不含FeFe3+3+lB B加入稀硫酸前溶液中肯定不含加入稀硫酸前溶液中肯定不含CuCu2+2+和和FeFe2+2+ lC C加入稀硫酸前未溶解的金属一定含有金加入稀硫酸前未溶解的金属一定含有金属铁属铁 lD D加入稀硫酸反应放出的气体一定含有加入稀硫酸反应放出的气体一定含有H H2 2 l在能与镁粉反应放出氢气的溶液中，在能与镁粉反应放出氢气的溶液中，一定可以大量共存的离子组为一定可以大量共存的离子组为lANa、Al3、NO3、SO42 BCO32、K+、Cl、Mg2lCCl、HC
20、O3、I、Ca2 DBr、SO42、Na、NH4将将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时收集到气体作用时收集到气体1.12L（标准状况），则所消（标准状况），则所消耗的硝酸的物质的量是耗的硝酸的物质的量是A0.12mol B0.11mol C0.09mol D0.08mol 3.2gCu与过量的硝酸与过量的硝酸(8.0molL-1，30mL)充分反充分反应，硝酸的还原产物有应，硝酸的还原产物有NO2和和NO。反应后溶液。反应后溶液中所含中所含H+为为amol，则此时溶液中所含，则此时溶液中所含NO3-为为 mol，反应中被还原的硝酸为，反应中被还
21、原的硝酸为 mol。 铜与过量硝酸反应，产生铜与过量硝酸反应，产生Cu(NO3)2和氮的氧和氮的氧化物，反应中硝酸过量。则溶液中的化物，反应中硝酸过量。则溶液中的NO3来来源于过量的源于过量的HNO3和反应生成的和反应生成的Cu(NO3)2的电的电离离 .n(NO3)n(HNO3)2nCu(NO3)2（a+0.1）mol 被还原的硝酸也就是生成被还原的硝酸也就是生成NOx部分的硝酸，则部分的硝酸，则n8molL-130mL10-3LmL-1（a+0.1）mol（0.14-a）mol。 有一硫酸和硝酸的混合溶液，取出其中的有一硫酸和硝酸的混合溶液，取出其中的10mL，加入足量氯化钡溶液，将生成的
22、沉淀，加入足量氯化钡溶液，将生成的沉淀滤出洗净，烘干称得质量为滤出洗净，烘干称得质量为9.32g，过滤后的，过滤后的溶液加入溶液加入4molL-1NaOH溶液溶液25mL恰好完全恰好完全中和。中和。（1）混合液中，硫酸和硝酸得物质的量浓度）混合液中，硫酸和硝酸得物质的量浓度各为多少？各为多少？（2）再取）再取10mL混合液与混合液与0.96g铜粉共热时，铜粉共热时，将有多少毫升气体产生（标准状况下）？将有多少毫升气体产生（标准状况下）？ (1)c(H2SO4)=4molL-1，c(HNO3)=2molL-1。 (2)3Cu+8H+2NO3=3Cu2+2NO+4H2O n(Cu)=0.015mol，n(H+)=0.04mol2+0.02mol=0.10mol，n(NO3)=0.02mol。 根据上面反应，可以判断根据上面反应，可以判断H+和和NO3在反应中均在反应中均过量，过量，Cu全部溶解，生成的全部溶解，生成的NO体积应根据体积应根据Cu的量进行计算：的量进行计算：V(NO)=0.015mol2/322400mLmol-1= 224mL。
