第二节氮的循环学案

第二节 氮的循环学案

【学习目标】

1、了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质；通过了解生物固氮和人工固氮方式，认识氮气在一定条件下能够与氧气氢气发生反应。

2、掌握一氧化氮和二氧化氮的性质。了解自然界中形成硝酸的过程。

3、认识氨气的溶解性、氮气与水的反应及氨的还原性。通过认识铵盐的性质，了解铵态氮肥的生产使用问题。

4、通过了解人类活动对氮循环的影响，知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护的意识。

第一课时

【学习内容】

1．请从动植物体，自然界中的雷雨放电、人类的活动三方面分析氮在自然界中的循环。 2．由于氮分子结构稳定，所以在通常状况下，氮气的 ，很难与其它物质发生反应。但在一定条件下，也可以与氧气、氢气等反应。写出下列反应的化学方程式并注明反应的条件：①N2和O2 ，②N2和H2 ，此反应是工业上 的反应原理。

3．氮的固定是指 。氮的固定主要有 和 两种方式。自然固氮有： 和 等。人工固氮的方式有 和 。 NH4+、NO3-是自然界中 氮的主要形态。氮气是惰性的，只有通过 和 而活化。

4．氮循环中的物质有多种氧化物，如 等(氧化物中氮元素的化合价为＋1、＋2、＋3、＋4、＋5)。其中NO 、NO2均为 毒气体，是大气污染物。NO为 色 溶于水的气体，它与 结合的能力比CO还强；另外，它在生物学方面有独特的作用。NO分子作为一种传递神经信息的“信息分子”，在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有及其重要的作用。1992年，NO 分子被世界著名杂志Science评为 分子。NO2为 色 溶于水的气体。在通风厨内打开盛NO的集气瓶，观察到的现象为 。

6．可逆反应是指 。 【方法指导】

[例题] 雷雨天气，雷鸣电闪是日常生活中司空见惯的现象。假设某次雷电放出能量约为1.5×107kJ。在闪电过程中，空气中的氮气和氧气直接化合，已知1mol氧气和1mol氮气化合时要吸收180.74kJ的能量，闪电时有1/1000的能量用于这一反应。回答： （大？ 1）此次闪电所产生的NO的物质的量有多1

（2）此次雷雨闪电的生成物相当于给土壤施了多少尿素化肥？

（3）雷雨中常会有微量的HNO3为农作物所利用，用化学方程式解释HNO3形成过程 。

5．用化学方程式及简要的文字说明“雷雨发庄稼”的科学道理。 。

[解析]（1）依题意可知，闪电放出的能量为1.5×107kJ，1mol O2与1mol N2化合生成2mol NO并吸收180.74kJ能量，因此，此次闪电生成的NO物质的量：

2?1.5?107?1/1000n?mol＝166mol。

180.74（2）由于2mol NO能生成lmol CO(NH2)2（氮原子守恒），则尿素的总物质的量为166×1/2mol，尿素的总质量m＝4.98kg。此次雷雨闪电相当于给土壤施了4.98kg化肥。

（3）空气中氮气在高压电作用下与氧气发生化学反应生成NO，NO与氧气反应转化成NO2，NO2与雨水反应生成HNO3，生成的HNO3随雨浇入土壤，同土壤中的矿物质作用，形成被植物吸收的硝酸盐类，使土壤从空气中吸收养分，使庄稼受益。

[答案]（1）166mol（2）4.98kg（3）N2+O2 放电2NO；2NO+O2＝2NO2 ；3NO2+H2O＝2HNO3+NO

第二课时

【思考】

1、氨的喷泉实验说明了什么？产生喷泉的条件是什么？怎样才能保证喷泉实验的成功？ 2、草木灰是很好的钾肥，但为什么不能与铵态氮肥混合使用呢？ 【学习内容】

1．氨是氮循环中的重要物质，是 色 味的气体，比空气 ，在常温、常压下1体积水可溶解 体积的氨。氨溶于水可用下列过程表示 ，所得溶液称 ，呈 性。

2．喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是 。做氨的喷泉实验成功的关键是：① ，② ，③ 。 氨的喷泉实验体现了氨具有下列性质① ，② 。

3．氨气、液氨、氨水、一水合氨是不是一回事？它们之间有哪些区别？

4．氨与酸反应生成相应的铵盐，若用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒，可观察到 反应化学方程式为 ，利用此方法可检验 的存在。NH3与盐酸、硫酸、硝酸反应的实质均可用离子方程式表示为 ；由于氨中氮元素的化合价为-3，所以氨具有 性。氨的催化氧化反应的化学方程式为： ，这是工业上制备硝酸的基础。另外，在加热条件下氨可还原氧化铜，产生的气体无污染，试写出反应的化学方程式 。

5．化学氮肥主要包括 氮肥（主要成分2 为 ）、 氮肥（主要成分

为 ）、 氮肥——尿素[CO(NH2)2]

6．铵盐都是晶体，都 溶于水。铵盐的主要化学性质有：①受热容易分解。如：

NH4Cl受热分解的化学方程式为： 现象为 ；NH4HCO3受热分解的化学方程式： 。将生成的气体通入新制的石灰水中，现象为 。

②与碱共热都能生成氨气，因此铵态氮肥 （填“能”或“不能”）与碱性物质如草木灰

等混合使用。铵盐与碱溶液反应的离子方程式为 。利用该性质可检验 的存在。

7．实验室中可以用（填化学式及状态） 和 共热制NH3，反应的化学方程式为 。用 法收集NH3，可以用 （填试剂名称）。检验集气瓶中的NH3的是否已收集满，方法是 。可以用 来干燥NH3。（选填序号a.碱石灰，b.浓硫酸，c.P2O5） 【方法指导】

[例题] 一种盐X和NaOH溶液反应，生成一种有刺激性气味的气体Y，将Y经一系列氧化，再溶于水可得一种酸Z，再将Y和Z反应又可生成X，则盐X是( )。 A. NH4NO3 B. NH4

C. (NH4)2SO4 D. (NH4)3PO4

[解析] 由以下转化关系：

NaOH

NH4NO3 NH3 O 2 NO O 2 NO2 H 2O HNO3 NH 3 NH4NO3

(X) (Y) (Z) (X) 可知X是NH4NO3 [答案] A

第三课时

【思考】

1、硝酸、盐酸、硫酸是工业三大强酸，硝酸与其它酸相比有哪些重要的特性？ 2、人类活动对自然界氮的循环和环境产生了哪些影响？ 【学习内容】

1、纯净的硝酸是 色、 挥发、 的液体。硝酸除了具有酸的通性以外，还有以下特性：①不稳定性：硝酸受热或见光易分解，化学方程式为： ，因此硝酸应保存在 色瓶里，放在 处； ②强氧化性：硝酸能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应，产物与硝酸的浓度有关。通常，浓硝酸与金属反应生成的气体主要是 ，稀硝酸与金属反应生成的气体主要是 。铜与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为： 、 。在常温下，铁、铝等金属能与稀HNO3反应，但在浓HNO3中发生 现象。 浓硝酸在加热条件下，还能与碳、硫、磷等非金属反应，碳与浓硝酸反应的化学方程式为： 。另外，硝酸也能氧化某些

3

还原性的化合物。如

等

2、什么叫光化学烟雾？什么是赤潮？全球人工固氮所产生活化氮数量的增加，对生态环境带来

哪些问题？ 【方法指导】

[例题] 38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4mL(标准状况)气体，反应消耗的HNO3的物质的量可能是

A.1.0×10-3mol B.1.6×10-3

C.2.2×10-3mol D.2.4×10-3

[解析] 据题意，浓硝酸是适量的，而不是过量的，尽管开始产生的是NO2气体，随着反应的进行，硝酸浓度逐渐降低，气体将由NO2变为NO，22.4mL(标准状况)气体应是NO2与NO的混合物

3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2

3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

解法一：设产生NO2的Cu的物质的量为x，产生NO的Cu的物质的量为y。

1 4 2 3 8 2

x 4x 据题意，则有

y

82y y 33222.4?10?3L38.4?10?3g①x+y= ②2x+y=

322.4L/mol64g/mol联立①、②解得：x=0.45×10-3 mol y=0.15×10-3 mol 故 n(HNO3)=4×0.45×10-3 mol +

8×0.15×10-3 mol =2.2×10-33

解法二：铜与硝酸的反应中，硝酸起两个作用：酸性和氧化性。据此由氮原子守恒，也即反应消耗的硝酸中的氮元素在生成物中存在于Cu(NO3)2、NO、NO2中，所以硝酸的物质的量等于气体的物质的量与硝酸铜物质的量的两倍之和

n(HNO3) = n(被还原的HNO3) +n(酸性的HNO3) =n(气体)+2n(Cu(NO3)2

22.4?10?3L38.4?10?3g =+2×=2.2×10-3mol. [答案]

22.4L/mol64g/mol

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