《高中化学总复习课件第4单元第20讲 氮的循环》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学总复习课件第4单元第20讲 氮的循环（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 讲讲 常见无机物常见无机物氮及其化合物氮及其化合物2020第第 四四 单单 元元热点知点知识剖析剖析氮族元素是高考的常考内容之一，新高考氮族元素是高考的常考内容之一，新高考更注重更注重环保意保意识，如氮的氧化物与大气，如氮的氧化物与大气污染的染的问题和磷的化合物与水和磷的化合物与水污染的染的问题是是热点知点知识。氮的氧化物、氨气、氮的氧化物、氨气、铵盐、硝酸是本部分的重、硝酸是本部分的重点知点知识，这些知些知识常与化学基本概念、反常与化学基本概念、反应原原理、化学理、化学实验、化学、化学计算相算相结合，突出运用知合，突出运用知识的的综合能力。在复合能力。在复习中，要依靠物中，要依靠物质结
2、构、构、元素周期律等理元素周期律等理论作指作指导，抓住分子，抓住分子结构，从构，从结构上构上认识物物质的性的性质，抓住化合价的，抓住化合价的变化，化，从氮元素的不同价从氮元素的不同价态认识物物质的氧化性与的氧化性与还原原性。性。3基基础知知识回回顾一、一、氮及其氧化物氮及其氧化物1.氮的存在自然界中氮的存在自然界中N元素大部分以游元素大部分以游离离态存在于空气中，也有一部分以化合存在于空气中，也有一部分以化合态存存在于在于动、植物体内，土壤及无机、植物体内，土壤及无机盐中。氮气中。氮气在空气中在空气中约占占总体体积的的78%。氮气分子是双。氮气分子是双原子分子；原子分子；电子式子式为 ，结构式
3、构式为 。由于氮分子的。由于氮分子的键能很大，所以氮气的性能很大，所以氮气的性质很很稳定，只在高温条件下才能定，只在高温条件下才能发生一些化学生一些化学反反应。 4 N NNN5(1)与与H2反应：反应：(3)与与Mg的反的反 应：应：N2+3Mg = Mg3N2点燃点燃(2)与与O2的反应：的反应：N2+O2 = 2NO放电放电N2+3H2 2NH3高温、高压催化剂高温、高压催化剂 氮的固定是指将空气中的氮气氮的固定是指将空气中的氮气转变为氮氮的化合物的的化合物的过程，可分程，可分为自然固氮和人工固自然固氮和人工固氮。如工氮。如工业合成氨合成氨为人工固氮，雷雨天人工固氮，雷雨天产生生NO气体
4、就属于自然固氮。气体就属于自然固氮。62.氮氧化物氮氧化物(1)“雷雨发庄稼雷雨发庄稼”的反应原理的反应原理. ,. ,. 。雨水中的雨水中的HNO3进入土壤与矿物质作用进入土壤与矿物质作用生成硝酸盐，其中生成硝酸盐，其中NO-3被植物根系吸收。被植物根系吸收。3NO2+H2O=2HNO3+NON2+O2 = 2NO放电放电2NO+O2 = 2NO2（2）氮元素有）氮元素有+1、+2、+3、+4、+5五五种正价种正价态，对应有有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5六种氧化物六种氧化物NO为无色有毒气体，不溶于水，极易无色有毒气体，不溶于水，极易与与O2反反应：2NO+O2=2NO
5、2，NO被氧化，被氧化，颜色由无色色由无色变为红棕色。棕色。实验室制法：室制法：3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+4H2O+2NO;NO只能用排水法只能用排水法收集，不能用排空气法。收集，不能用排空气法。7NO2是是红棕色有刺激性气味的有毒气体，棕色有刺激性气味的有毒气体，极易与水反极易与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO。NO2自身自身结合成无色的合成无色的N2O4 ： 8 2NO2 N2O4H0。 实实验验室室制制法法：Cu+4HNO3（浓）（浓）=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2；NO2只能用向上排空气法，不能用排水法集成。只能用向上排空气法，不能用排水法集成。
6、 （3）氮氧化物）氮氧化物产生生氮肥的生氮肥的生产、金属的冶、金属的冶炼和汽和汽车等交通等交通工具的广泛使用，使大量氮氧化物排放到空工具的广泛使用，使大量氮氧化物排放到空气中，形成酸雨和光化学烟气中，形成酸雨和光化学烟雾；为了了预防和防和控制氮氧化物控制氮氧化物对空气的空气的污染，染，应使用清使用清洁能能源，减少氮氧化物排放；源，减少氮氧化物排放；为汽汽车安装尾气安装尾气转化装置；化装置；对生生产化肥、硝酸工厂化肥、硝酸工厂进行行废气气处理等。理等。9二、氮肥的生二、氮肥的生产和使用和使用1.NH3的生的生产德国化学家哈伯首次合成德国化学家哈伯首次合成出了氨，反出了氨，反应方程式方程式为102
7、.NH3的物理性质的物理性质颜色：无色，气味：有刺激性，密度：颜色：无色，气味：有刺激性，密度：比空气小，溶解性：极易溶于水，比空气小，溶解性：极易溶于水，1体积水可体积水可溶解溶解700体积体积NH3，易液化，常用作制冷剂。，易液化，常用作制冷剂。N2+3H2 2NH3。 催化催化 剂剂 高温、高压高温、高压3.NH3的化学性的化学性质（1）与）与H2O反反应氨气溶于水形成的水溶氨气溶于水形成的水溶液称液称为氨水，大部分与水氨水，大部分与水结合成合成NH3H2O，部分部分电离离显碱性，化学方程式碱性，化学方程式为：11NH3+HCl = NH4Cl;2NH3+H2SO4 = (NH4)2SO
8、4;NH3+HNO3 = NH4NO3。（2）与酸反应与）与酸反应与HCl、H2SO4、HNO3反应的化学方程式分别为反应的化学方程式分别为. 。 NH3+H2O NH3H2O NH+4+OH- 收集：向下排空气法。收集：向下排空气法。 检验：使：使润湿的湿的红色石蕊色石蕊试纸变蓝色；色；和和HCl相遇相遇产生白烟。生白烟。 干燥：用碱石灰（干燥：用碱石灰（CaO和和NaOH的固的固体混合物）等碱性干燥体混合物）等碱性干燥剂。12(3)与氧气反应化学方程式为与氧气反应化学方程式为(4)实验室制实验室制 法法原原 理：理：催化剂高温催化剂高温4NH3+5O2 4NO+6H2OCa(OH)2+2N
9、H4Cl = CaCl2+2H2O+2NH34.铵盐(1)物理性物理性质铵盐是由是由铵根离子和酸根离子构成的化根离子和酸根离子构成的化合物，合物，铵盐都易溶于水，呈白色或无色晶体。都易溶于水，呈白色或无色晶体。碳碳铵指指NH4HCO3，氯铵指指NH4Cl,硫硫铵（肥（肥田粉）是指（田粉）是指（NH4）2SO4，硝，硝铵指指NH4NO3。13(2)化学性质化学性质受受热热分分解解：如如NH4Cl、NH4HCO3受受热分解，化学方程式分别为热分解，化学方程式分别为NH4Cl = NH3+HCl;NH4HCO3 = NH3+H2O+CO2。发生装置与制氧气装置相同，收集生装置与制氧气装置相同，收集N
10、H3采用向下排空气法；干燥采用向下排空气法；干燥NH3用碱石灰，不用碱石灰，不能用能用浓硫酸或无水硫酸或无水氯化化钙作干燥作干燥剂。检验NH3的方法有湿的方法有湿润的的红色石蕊色石蕊试纸变蓝或遇或遇浓盐酸有白烟。酸有白烟。14与碱反应：如与碱反应：如NH4Cl与与Ca(OH)2反应，反应，产生产生NH3化学方程式为化学方程式为_2NH4Cl+Ca(OH) 2 = CaCl2+2NH3+2H2O三、三、硝酸的性硝酸的性质1.硝酸的物理性硝酸的物理性质硝酸是一种无色，具有硝酸是一种无色，具有挥发性的液体，性的液体，工工业硝酸的硝酸的质量分数量分数为69%，常因溶有少量，常因溶有少量NO2而略而略带
11、黄色，黄色，质量分数在量分数在98%以上的硝以上的硝酸称酸称为发烟硝酸。烟硝酸。2.硝酸的化学性硝酸的化学性质HNO3的化学性的化学性质主主要表要表现为“三性三性”：（1）酸性）酸性酸的通性酸的通性15(2)不不稳定性硝酸定性硝酸不不稳定，定，见光或受光或受热易分解，其反易分解，其反应方程方程式：式：因此，因此，浓硝酸硝酸应盛放在棕色盛放在棕色细口口试剂瓶中，瓶中，应贮存在避光、低温存在避光、低温处。(3)强氧化性氧化性与金属（除与金属（除Pt、Au外）的反外）的反应Cu与与浓、稀稀HNO3反反应的化学方程式分的化学方程式分别为：163Cu+8HNO3(稀）稀）= 3Cu(NO3)2+2NO+
12、4H2O4HNO3(浓浓) 2H2O+4NO2+O2或光照或光照Cu+4HNO3(浓）浓）= Cu(NO3)2+2NO2+2H2O. 。铁、铝遇冷的遇冷的浓HNO3能能发生生钝化，故化，故可用可用铁、铝的容器的容器贮存或运存或运输冷的冷的浓HNO3。HNO3能氧化含能氧化含S2-、I-、Fe2+、Br-、SO2-3的化合物。的化合物。与非金属反与非金属反应。如：。如：C、S等等17. ;C+4HNO3(浓浓) = CO2+4NO2+2H2O(4)其他性其他性质与某些有机物反与某些有机物反应：例如，苯的硝化反：例如，苯的硝化反应。*稀硝酸与少量稀硝酸与少量铁：18Fe+4HNO3 = Fe(NO
13、3)3+NO+2H2O稀硝酸稀硝酸与足量铁：与足量铁：3Fe+8HNO3 = 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O3.硝酸的工硝酸的工业制法工制法工业上制上制备硝酸一般硝酸一般分分为三个三个过程程（1）NH3的催化氧化，在的催化氧化，在热交交换器中器中进行，方程式行，方程式为:4NH3+5O2 4NO+6H2O。 （2）生成）生成NO2：2NO+O2=2NO2(写反写反应方程式方程式)。（3）水吸收）水吸收NO2，在吸收塔中，在吸收塔中进行，行，反反应的方程式的方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO。19高温催化剂高温催化剂4.硝酸的用途：是一种重要的化工原料，硝酸的用途：是一种重要的化
14、工原料，用于制用于制备氮肥、染料、塑料、炸氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸、硝酸盐等。等。20重点知重点知识归纳一、一、氮及其化合物氮及其化合物21二、二、氮的氧化物溶于水的氮的氧化物溶于水的计算算1.NO2或或NO2与与N2(无无O2)的混合气体溶的混合气体溶于水于水时可依据：可依据：3NO2+H2O=2HNO3+NO，利用气体体利用气体体积变化差化差值进行行计算。算。2.NO2和和O2的混合气体溶于水的混合气体溶于水时，由，由4NO2+O2+2H2O = 4HNO3知，当体知，当体积比：比：22=4 1，恰好完全反应，恰好完全反应4 1，NO2过量，剩余气体过量，剩余气体为为NO,V(NO)=
15、13V余余(NO2)4 3，剩余，剩余为NO 途径途径(1)途径途径(2)D.所消耗的硝酸的物所消耗的硝酸的物质的量是途径的量是途径(1)途途径径(2)途径途径(3)32D若生成若生成3 mol Cu(NO3)2，可得消耗原料，可得消耗原料量及生成量及生成污染物染物NOx的量的量(见下表下表)：33 本题是评价制备方案的优劣。本题是评价制备方案的优劣。从绿色化学角度看从绿色化学角度看要节约原料；要节约原料；是副产品是副产品对环境污染小。对环境污染小。(1)Cu+4HNO3(浓浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O (2)3Cu+8HNO3(稀稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(3)2C
16、u+O22CuO,CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O34Cu(NO3)2CuHNO3NOx(1)3 mol3 mol12 mol6 mol(2)3 mol3 mol8 mol2 mol(3)3 mol3 mol6 mol0 mo上表知：上表知：(1)耗耗HNO3最多，生成污染物最多，生成污染物最多；最多；(3)耗耗HNO3最少，没有污染物。最少，没有污染物。方法指方法指导：本：本题考考查对硝酸性硝酸性质、用途、用途的理解及氧化的理解及氧化还原反原反应知知识，通，通过分析比分析比较选择出最佳途径的能力。出最佳途径的能力。从不同从不同浓度硝酸与度硝酸与铜的反的反应可以看出，可以看出，在硝酸与在硝酸与铜的反的反应中，硝酸充当了氧化中，硝酸充当了氧化剂和和提供硝酸根两种作用，因稀硝酸与提供硝酸根两种作用，因稀硝酸与铜反反应时，氮元素的化合价由氮元素的化合价由+5降降为+2价，故作价，故作为氧化氧化剂消耗的硝酸消耗的硝酸较少，而少，而(3)中氧气中氧气为氧化氧化剂，硝酸全部用于提供酸根，故消耗硝酸的物硝酸全部用于提供酸根，故消耗硝酸的物质的量的量为(1)(2)(3)。35同学们来学校和回家的路上要注意安全来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全来学校和回家的路上要注意安全
