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第三章《自然界中的元素》氮的循环


第3章 自然界中的元素
第2节 氮的循环

联想· 质疑
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?

闪电

一、氮在自然界中的循环
天空
N2 NH3 硝酸盐等 NH3 、NH4+、 NO3


NO NO2 HNO3

地面

地底

二、氮循环中重要物质及其变化

1、氮气与氮的固定
? (1)物理性质: ? 无色无味的气体,密度比空气稍小,难溶 于水。

(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?

预测物质性质的方法 所属类别 元素的典型物质 元素化合价 氧化性 还原性

通性

氮气与氮的固定 N2
常温下性质稳定

分子中两个 氮原子共用 高温高压催化剂,放电 三对电子, 结构特别稳定

氮 的 化 合 物

概括· 整合

游离态

氮的固定
放电

化合态

如:N2+O2 N2+3H2 氮的固定

2NO 2NH3

自然固氮 人工固氮

高能固氮



生物固氮 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+N2==Mg3N2 ? Mg3N2+6H2O==3Mg(OH)2+2NH3↑
点燃

NO2

NO

2、氮的氧化物

+1 +2 +3 +4 +4 +5 N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5

NO与NO2的比较
NO NO2
物理 无色有刺激性气味气体 红棕色有刺激性气味 气体,能溶于水,剧毒! 性质 难溶于水,剧毒!

化学 性质
现象

2NO+O2=2NO2
无色变为红棕色

3NO2+H2O= 2HNO3+NO
红棕色变为无色

? 关系式 ? 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 ? 4NO+3O2+2H2O=4HNO3

3、氨与铵态氮肥
(1). 氨的物理性质
没有颜 色 有刺激性 气味的 气 密度比空气的密度 极易 小 , 体,

溶于水 1体积水能溶解约700 体积氨气

观察实验,你看到了什么现象?
形成喷泉,烧瓶内溶液呈红色

氨气

水 滴有酚酞 溶液的水

为什么烧瓶内溶液呈红色?

( 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2 用热毛巾敷在烧瓶上。 图1

(2).氨的化学性质 ①.与水反应
NH3 + H2O NH3· 2O H NH3· 2O H NH4
++

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 H2O、NH3、NH3· 2O H 离子 NH4+、OH-、H+ 氨气、液氨、氨水的区别

化学小魔术
氨气 氨气

两个集气瓶中充满白烟

NH3 + HCl = NH4Cl
白烟是NH4Cl的固体小颗粒

氯化氢

氯化氢

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

②、与酸反应 生成铵盐
NH3 + HCl = NH4Cl
NH3 + HNO3 = NH4NO3 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

-3

NH3

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。

③与氧气反应(氨的催化氧化)
高温

4NH3 + 5O2
还原性

催化剂

4NO + 6H2O

铵态氮肥
化学式
NH4HCO3 NH4Cl NH4NO3





白色固体,吸湿性很 强,易潮解,易溶于水,弱碱性 白色固体,有吸湿性,易溶于水, 酸性. 白色固体,易潮解,结硬块, 易溶于水,微酸性,

(NH4)2SO4

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

是谁偷走了化肥?
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。

观察· 思考
观察实验,你看到了什么现象?
固体分解,生成能使澄清石灰 水变浑浊的气体。

加热碳酸氢铵固体的实验

NH4HCO3

NH3 +CO2 + H2O

观察实验,你看到了什么现象?
受热分解,试管壁上有固体生成。

NH4Cl

NH3 + HCl

加热氯化铵固体的实验

铵盐的性质
2.化学性质
(1)受热易分解

NH4HCO3
NH4Cl

NH3 + CO2
NH3 + HCl

+ H2O

NH3+HCl=NH4Cl
怎样合理的储存铵态氮肥 ?
密封包装并放在阴凉通风处

(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

NH4Cl + NaOH ==NH3 +NaCl+ H2O
(2)与碱反应生成氨
怎样合理的施用铵态氮肥 ?
不能与碱性物质如草木灰等混合使用, 施肥时,应将其埋在土下以保持肥效。

探究实验室制取氨气
2NH 原理: 4Cl + Ca(OH)2 ==2NH3 + CaCl2 + 2H2O 制取装置: 固 + 固 燥管 收集方法: 向下排空气法 气体

净化装置: 盛有碱石灰的干

验满方法: 湿润的红色石蕊试纸(变蓝)

不加热制氨气:将浓氨水加入氢氧化钠固体 或新制的生石灰中 (《伴你学》P81)

归纳· 整理
一.氨
1.物理性质 2.化学性质
(1)与水反应 NH3 + H2O NH3· 2O H NH4+ + OH (2)与酸反应

二.铵盐
1.物理性质 2.化学性质
(1)受热易分解 NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O

NH4Cl

NH3 + HCl

NH3 + HCl = NH4Cl NH3 + HNO3 = NH4NO3
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 (3)与氧气反应(氨的催化氧化)
高温

(2)与碱反应生成氨

三.氨的实验室制法
2NH4Cl + Ca(OH)2 ==2NH3 + CaCl2 + 2H2O

4NH3 + 5O2

催化剂

4NO + 6H2O

4、硝酸的性质
(1)、物理性质
? 纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味 的液体。 ? 硝酸能以任意比溶解于水。 ? 质量分数为69%的硝酸为浓硝酸; 质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。

(2)、硝酸的化学性质
1) 具有酸的通性 2 )不稳定性 3)具有强氧化性

go

1) 具有酸的通性
? 使紫色的石蕊试液变红 ? 与某些金属氧化物起反应 2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O ? 与某些盐起反应 2HNO3 +CaCO3=Ca(NO3)2 +CO2↑+ H2O ? 与碱起反应 HNO3+NaOH=NaNO3+H2O
返回

2 )硝酸的不稳定性

4 HNO3 ==== 2H2O+4NO2 ↑ +O2 ↑
思考:
▲浓硝酸为什么常呈黄色?
硝酸分解发出的二氧化氮气体溶于硝酸 而使硝酸呈黄色 ▲如何保存硝酸? 阴凉、避光(棕色试剂瓶)
返回

受热或见光

3)氧化性(HNO3)
⑴硝酸与大部分的金属能反应
3Cu +8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO ↑ +4H2O Cu +4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2 ↑ +2H2O 3Mg+8HNO3(稀)=3Mg(NO3)2+2NO ↑ +4H2O

+5

⑵硝酸与许多的非金属能反应 C+4HNO3=2H2O+4NO2 ↑ +CO2 ↑
返回

?(3)将其他一些具有还原性的物质氧化: ?S2-、HS-、H2S、I-、Fe2+ ?3S2-+8H++2NO3-=3S↓+2NO↑+4H2O ?3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O ?一般浓硝酸被还原为NO2,稀硝酸被还原为 NO

三、人类活动对自然界氮 循环和环境的影响

NO2

NO

光化学烟雾
广 州

洛杉矶光化学烟雾

伦敦光化学烟雾

酸 雨

酸雨的形成

酸雨的 危害

水体富营养化
被污染的河流

悲哀的海豚

迁移· 应用
1.刚做过的氨的喷泉实验体现了氨的哪些性质?( BC ) A.还原性 B.极易溶解于水 C.与水反应生成碱性物质 D.氧化性 2.氯气管道泄漏,可以用浓氨水检验,漏气处会出现白烟,这 白烟就是NH4Cl,反应的化学方程式为3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl。 该反应中氧化剂为 Cl2 ,还原剂为 NH3 ,

NH3表现了

还原

性。

迁移· 应用
3.请写出NH4Cl与NaOH溶液反应的离子方程式

NH4+ + OH

-

NH3 + H2O

并思考如何检验某溶液中是否含有NH4+ ?
取待测液少许于试管中,加入NaOH溶液,加热, 将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管口,若试 纸变蓝,证明溶液中含有NH4+ ,否则没有。

迁移· 应用
4.大气压对许多物理实验和化学实验有着重要影响。制取氨气并完成喷泉实 验(夹持装置均已略去)。 (1)写出实验室制取氨气的化学方程式:
2NH4Cl + Ca(OH)2 ==2NH3 + CaCl2 + 2H2O ______________________________

向下排空气 法,要得到干燥的氨气 (2)收集氨气应使用______ 碱石灰 可选用_______ 做干燥剂。

(3)用右图装置进行喷泉实验, 上部烧瓶已装满干燥氨气,
打开止水夹,挤出胶头滴管中的水。 引发水上喷的操作是_____________________________________


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