化学鲁科版必修1 第3章第2节氮的循环 学案(1)

第 1 页 互动课堂

疏导引导 一、氮气

1.氮的存在和氮的固定

(1)自然界中氮元素以游离态和化合态两种形式存在。

氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程。固氮包括人工固氮和自然固氮两种类型。

2.氮气的构造和性质

(1)氮气的构造

分子式：N2，构造式：NN。

氮气在通常状况下性质稳定的原因是N2中的NN三键很结实。

〔2〕物理性质：纯洁的氮气是无色无味的气体，密度比空气的略小，不溶于水。

〔3〕化学性质：在通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反响。氮气通常可以作保护气。但在一定条件下，氮气也能和许多物质发生反响。 ①氮气与氢气的反响

N2+3H2高温、高压催化剂2NH3 此反响为可逆反响，用于工业合成氨气。 ②氮气与氧气的反响

N2+O2放电2NO

二、氮的氧化物

〔1〕NO：是无色气体，有毒，不溶于水。易被氧气氧化。

2NO+O22NO2

〔2〕NO2：是红棕色有刺激性气味的气体，易溶于水，有毒。NO、NO2是大气污染物。

3NO2+H2O====HNO3+NO

〔3〕与碱溶液反响：

2NO2+2NaO====HNaNO2+NaNO3+H2O

NO+NO2+2NaOH====2NaNO2+H2O

NaOH用于氮的氧化物的吸收。

三、氨与铵盐

1.氨气

(1)物理性质：无色有刺激性气味气体，密度比空气的小，极易 (1∶700)溶于水。 记忆要诀 氨的物理性质

无色密小味刺激，易溶易液制冷剂。

(2)化学性质

①与水反响：OHNH23OHNH23-4OHNH

〔中学唯一的碱性气体〕。

说明：氨水中有-42323OHNHOHNHOHNH、、、、，甚至还有水电离出的H+。

②与酸反响：HNH3====4NH〔挥发性酸反响有白烟生成〕 第 2 页 ③具有复原性：4NH3+5O24NO+6H2O。

(3)实验室制NH3

原理(实验室制法)：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。

搜集：向下排空气法

检验： 用潮湿的红色石蕊试纸靠近瓶口或管口，观察试纸是否变蓝。

2.铵盐的化学性质

〔1〕不稳定性：NH4ClNH3↑+ HCl↑

NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑ 铵盐分解规律：生成氨气和酸

〔2〕检验：-4OHNH OHNH23

方法点拨 NH3的检验方法

〔1〕常用潮湿的红色石蕊试纸检验。

〔2〕也可用蘸有氯化氢的玻璃棒检验。

案例1氨气可以做喷泉实验，这是利用氨气的 …〔 〕

A.易液化 B.比空气轻

C.极易溶于水 D.能跟水反响

【剖析】 喷泉实验是利用气体物质与液体物质之间的互相作用，形成压强差。由于氨气极易溶于水，当向装满氨气的烧瓶中滴入少量水，由于大量的氨气溶解，使烧瓶内气体压强减小，在大气压的作用下，使烧杯内的水进入烧瓶中，从而形成喷泉。

【答案】 C

【借题发挥】 〔1〕产生喷泉的条件：上下形成压强差。通常有两种情况：可以减小烧瓶内气体的压强〔如右图〕；可以增大下端的压强〔如在公园内的喷泉〕。

〔2〕能产生喷泉的气体：因为氨气易溶于水，氨气和水之间作用可产生喷泉。其他气体假如能被某液体物质大量吸收，那么也可以产生喷泉。如二氧化碳和氢氧化钠溶液。

案例2在1 L 1 mol·L-1的氨水中〔 〕

A.含有1 mol NH3分子

B.含NH3和4NH之和为1 mol

C.含1 mol NH3·H2O

D.含NH3、NH3·H2O、4NH之和为1 mol

【剖析】 氨气溶于水后，大局部与水反响

OHNH23OHNH23-4OHNH，所以氨气进入水中后有三种存在形式：NH3·H2O、NH3、4NH，三者的总和等于1 mol。

【答案】 D

【借题发挥】 〔1〕氨水的成分：三分子NH3·H2O、H2O 、NH3；三离子4NH、OH-、第 3 页 H+。 〔2〕氨水的保存：氨水见光易分解，保存在棕色瓶中，避光。

〔3〕氨水的主要成分是NH3·H2O，但氨水的溶质是NH3；氨气溶于水能导电是因为生成的NH3·H2O是弱电解质，而NH3是非电解质。

〔4〕氨水的浓度越大，溶液的密度越小。 四、硝酸

1.硝酸的物理性质

纯洁的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。98％以上的浓硝酸在空气中由于挥发出HNO3会产生“发烟〞现象，通常叫做发烟硝酸。

2.硝酸的化学性质

〔1〕不稳定性：浓硝酸受热或见光分解产生棕红色的二氧化氮气体。一般浓硝酸保存在棕色试剂瓶里，放置在阴凉处。

4HNO3====4NO2↑+O2↑+2H2O

〔2〕强氧化性：硝酸能与除金、铂、钛以外的大多数金属反响，通常，浓硝酸与金属反响生成的气体主要是二氧化氮，稀硝酸与金属反响生成的气体主要是一氧化氮。常温下，浓硝酸可使铁、铝外表形成致密的氧化膜而钝化。

如：将铜片分别投入到浓硝酸中和稀硝酸中Cu+4HNO3(浓)

====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀) ====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 浓硝酸在加热条件下，还能与碳、硫、磷等非金属单质发生氧化复原反响。 如：将木炭投入到热的浓硝酸中

C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O

疑难打破 怎样书写浓硝酸和浓硫酸参与的离子方程式？

常用浓硝酸的质量分数为69%(为1.405 g·cm-3)，其中约1/3的质量为水，而酸的电离要依靠较多量水的作用，加之HNO3为强电解质，在水中能完全电离，故浓HNO3在离子方程式中可拆写成离子形式。〔同理浓盐酸在离子方程式中也可拆写为离子形式〕而98%浓H2SO4中，水量极少，不利于H2SO4分子的电离，故浓H2SO4在与固态物质反响时，不能用离子形式表示，只有在较多量水存在的反响中，H2SO4分子才完全电离，此时方能拆写为离子形式。 记忆要诀 硝酸的性质

硝酸金属铜，反响不放氢(1)；

稀硝三八无(2)，浓硝一四棕(3)；

铝铁能钝化(4)，光热不稳定(5)；

一硝三盐王，能把金铂溶(6)。

这个歌诀根本概括了硝酸的性质：(1)硝酸和金属铜反响不放出氢气。(2)铜与稀硝酸反响：3Cu+8HNO3〔稀〕====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。反响式中Cu和HNO3〔稀〕前的化学计量数分别是3和8，且生成无色气体NO。(3)铜与浓硝酸反响：Cu+4HNO3〔浓〕====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，反响式中Cu和HNO3〔浓〕前的化学计量数分别为1和4，并生成棕色气体NO2。(4)铝和铁在冷浓HNO3中钝化。(5)硝酸不稳定，见光受热易分解。(6)浓硝酸和浓盐酸的体积之比为1∶3.的混合液叫王水，能溶解金和铂。

要点剖析 硝酸的强氧化性

硝酸的强氧化性不仅表如今与金属的反响，硝酸还能与许多非金属及某些有机物发生氧化复原反响。它能使C、S、P等非金属单质氧化成高价态含氧酸。但应注意硝酸与金属反响时，硝酸既是氧化剂，同时还起酸的作用；而硝酸与非金属反响时，硝酸只起氧化剂作用。 误区警示 硝酸的氧化性强弱判断

硝酸的氧化性强弱不应根据硝酸被复原产物的化合价改变的大小来决定，而应根据其得第 4 页 电子的难易程度来决定，硝酸的浓度越大，氧化性越强。

知识总结 浓、稀硝酸的化学性质

浓、稀硝酸均具有强氧化性；金属与硝酸反响均不产生氢气；金属与浓硝酸反响，复原产物一般为NO2；金属与稀硝酸反响，复原产物一般为NO；而金属被氧化为相应的硝酸盐。浓硝酸与某些非金属反响时，复原产物一般为NO2；非金属一般被氧化为最高价氧化物，假设最高价氧化物易溶于水，那么生成相应的含氧酸。

知识总结 氧化性酸和酸的氧化性的比拟

所谓氧化性酸是指酸根局部易于获得电子的酸，如浓硫酸、硝酸等，由于其中56NS、易获得电子，表现出很强的氧化性；而氢碘酸、氢硫酸、碳酸、磷酸等酸根局部不能或不易获得电子，所以它们是非氧化性酸，在水溶液中任何酸都能不同程度地电离出H+，H+在一定条件下可获得电子形成H2，这是H+的氧化性，它和氧化性酸中心元素处于高价态易获得电子具有的氧化性是不同的，浓硫酸与浓硝酸的强氧化性都是因为其中心元素的化合价处于最高价不稳定，极易得到电子的原因。

疑难打破 硝酸与浓硫酸都具有强氧化性，怎样理解它们在性质上既相似又有区别？

相似性指浓H2SO4的强氧化性是H2SO4中的硫元素〔+6〕，而HNO3的强氧化性是HNO3中的氮元素(+5)。所以这两种与绝大多数金属反响一般都不生成H2，而是高价态的S(+6)和N(+5)被复原，生成SO2、NO2(NO)气体。在常温下均使铁、铝发生钝化。

不同之处指H2SO4是稳定性酸，不易挥发，沸点高，而HNO3是挥发性酸，不稳定，见光或受热易分解。

案例3以下关于硝酸的表达中，正确的选项是〔 〕

A.在一样条件下，硝酸的浓度越大，密度越大，挥发性越强

B.所有的金属与稀硝酸反响都放出NO气体

C.稀硝酸与铜反响生成NO，而浓硝酸与铜反响那么生成NO2，说明稀硝酸的氧化性更强 D.稀硝酸具有酸的通性，可与较活泼金属反响生成氢气

【剖析】 A项是硝酸的物理性质，是正确的; B项大局部金属与稀硝酸反响生成NO,但有些不活泼金属如金、铂不与稀硝酸反响;C项浓硝酸的氧化性大于稀硝酸,比拟氧化性的强弱不是得电子的多少,而是得电子的难易；D项硝酸是强氧化性酸,与较活泼金属反响不能生成氢气。

【答案】 A

【借题发挥】 硝酸复原产物的规律:硝酸越稀,金属越活泼,硝酸被复原的产物中氮的化合价越低,一般依次为：NO2、NO、N2O、NH4NO3。

活学巧用

1.氮气转化为氮的化合物的过程常称为固氮，而通过闪电产生固氮又是常见的自然固氮方式之一，试讨论在闪电作用下，空气中的氮气是如何转化为氮的化合物的？

【思路解析】 电闪雷鸣时，大气中局部氮气与氧气化合：N2+O2====2NO①，产生的NO易与空气中的氧气化合：2NO+O2====2NO2②，而NO2又溶解于水生成HNO3和NO：3NO2+H2O====2HNO3+NO③，硝酸电离出的3NO被植物根系吸收。

【答案】 略

2.氮气可以用来填充灯泡，原因是〔 〕

A．密度小

B．化学性质很稳定

C．无色