课件35张PPT。 一、氮气1、物理性质无色、无味的气体,难溶于水,比空气轻 2、化学性质通常状况,不活泼。
一定条件,与Mg、H2、O2反应 ⑴.与金属镁反应3Mg+N2 Mg3N2⑵.与非金属反应(H2、O2) ①.与氧气反应 2NO+O2=2NO2 N2+O2 2NO ②.与氢气反应 N2+3H2 2NH3 什么是可逆反应?相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应。讨论:反应条件是高温高压催化剂,说明了什么?该反应是不是氧化还原反应?体现了氮气的什么性质?
二、氮循环中的重要物质(一)氮气 N2
物理性质 :无色、无味的气体,难溶于水,
化学性质:密度与空气接近,比空略小。
通常情况下,氮气的化学性质不活泼1、与氧气的反应2、与氢气的反应 N2+3H2 2NH3 氮的固定(可逆反应)在相同条件下能同时向正反两方向进行的反应称为可逆反应由游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定二、氮循环中的重要物质1、氮气(N2)无色、无味的气体,难溶于水,密度比空略小。通常情况下,氮气的化学性质_______不活泼一场雷雨一场肥:工业合成氨:可逆反应氮的固定:自然固氮、人工固氮生物固氮
仿生固氮2、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)NONO2N2ON2O3N2O4N2O5无色红棕色无味刺激性气味有毒有毒难溶与水反应生物学特性漂白、腐蚀练习:1、起固氮作用的反应是( )
A、N2和H2在一定条件下合成NH3
B、NO与O2反应生成NO2
C、NH3催化氧化生成NO
D、由NH3制硝酸铵A2、将一盛满NO2气体的试管倒立在水槽中,一段时间
后,水面上升的高度是试管高度的____,3、NO2气体与水反应,其中氮元素部分转化为HNO3,
同时仍有一部分NO生成,若尽可能将NO2全部转化为
HNO3,应采取的措施是____________,试写出总反应
的化学方程式_____________________。通入空气1、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。 交流 · 研讨单质氧化物氢化物酸盐有机物无机物铵盐硝酸盐N2NO、NO2NH3NH4+NO3-蛋白质+2+40-3+5HNO3-3+5 二、氮循环中的重要物质1. 氮气2NO + O2 = 2NO23NO2 + H2O = NO + 2HNO3硝酸盐稳定 二、氮循环中的重要物质2. NO和NO2NO、N2O 、 NO2 、 N2O3、N2O4、N2O5 +2 +1 +4 +3+4 +5 HNO3的酸酐O2H2ONO2NO无色红棕色氮的氧化物HNO2的酸酐3. NH3无色有刺激性气味的气体;
密度比空气小;
极易溶于水(1:700);
易液化。 [ 实验1 ] 喷泉实验氨气极易溶于水;
形成的溶液呈碱性。形成红色喷泉。电离氨水的溶质:NH3氨水存在微粒:分子:H2O、NH3、NH3·H2O(主要)
离子:NH4+、OH-、H+(极少量)(2)氨气的化学性质① 氨跟水反应——显弱碱性NH 3+H2O NH 3·H 2O NH4 + + OH –
(氨水显弱碱性的原因)一水合氨很不稳定 NH 3·H 2O = NH3↑ +H2O 想一想: 氨水中存在哪些微粒?NH 3、 H2O 、 NH 3·H 2O NH4 + 、 OH -分析:液氨、氨水、一水合氨三者的区别氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝(用于检验氨气)(2)氨气的化学性质② 氨跟酸的反应NH3+ HCl = NH4Cl (白烟)NH3+ HNO3 = NH4NO3 (白烟)2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4注意:与挥发性的酸反应有白烟③ 氨与氧气反应: 这个反应叫做氨的催化氧化,它是工业上制硝酸的基础.常用于氨的检验 氨的性质(1) 碱性气体(2) 还原性NH3 + HCl = NH4Cl[ 实验2 ]立即产生白烟。浓氨水和浓盐酸均有挥发性。8NH3 (足量) + 3Cl2 = N2 + 6NH4Cl2NH3(少量) + 3Cl2 = N2 + 6HCl2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4不能用浓硫酸干燥NH3 铵盐的性质试管底部固体减少,
试管上部有白色固体生成固体减少,
澄清石灰水变浑浊湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3 + HCl = NH4ClNH4Cl受热易分解NH4HCO3受热易分解1. 铵盐的性质:(2)受热易分解(3)能与强碱反应NH4NO3大量分解时会爆炸。(1)可溶NH4+ + OH- = NH3·H2O 稀溶液混合加强碱后加热NH4+的检验3. 收集方法:固固加热型2. 发生装置:向下排空气法 实验室制氨气5. 装置中收集氨的试管口放置棉花:4. 检验氨收集满的方法:湿润的红色石蕊试纸;
蘸有浓盐酸的玻璃棒。防止空气对流1. 实验原理:6. 干燥氨气:碱石灰 氨气制取方案可行性研究1. 加热氯化铵2. 加热碳酸氢铵3. 加热浓氨水4. 浓氨水中加入碱石灰不可行:受热分解,冷却后又化合。受热分解产物有NH3、H2O、CO2,用碱石灰干燥后可以得到NH3。制得氨气用碱石灰干燥后即可。NaOH溶于水放热,CaO与水反应放热,使得浓氨水受热分解得到NH3。 硝酸的氧化性Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O1. 不稳定性2. 强氧化性(1)与金属反应(2)与非金属反应硝酸工业
尾气吸收汽车
尾气转化NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O 三、人类活动对氮循环和环境的影响光化学烟雾硝酸型酸雨固氮活动增加活化氮的数量NOx水体富营养化N、P随意排放1、(1) 铁与足量的稀硝酸反应:(2)足量的铁与稀硝酸反应:Fe + 4HNO3(稀、足量) = Fe(NO3)3 + 2NO↑+ 2H2O3Fe (足量) + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O 硝酸与金属反应的问题2、浓硝酸中放入足量的铜片(1) 反应开始时:(2) 反应快要结束时: (3) 反应停止后,再加入稀硫酸: 硝酸与金属反应的问题Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O又有气泡产生 (4) 向0.4 mol/L HNO3和0.1 mol/LH2SO4混合溶液100mL 中,加入1.92g铜粉,加热后充分反应(假设反应前后溶液体积不变) 。求所得溶液中Cu2+的物质的量浓度。 硝酸与金属反应的问题(5)若将12.8 g 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?酸性氧化性守恒法Cu~Cu(NO3)2~2HNO3n(HNO3) = n(NO) + n(NO2)硝
酸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例1:盛满等体积的NO和NO2的混合气体的试管,倒置在水槽中,反应完毕后,液面上升的高度是试管的多少? NO、NO2的计算问题差量法4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO34NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3① 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO② 2NO + O2 = 2NO2例2:一定条件下将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中,并倒立于水槽中,充分反应后液面上升的高度是试管的多少?合并 NO、NO2的计算问题思考·讨论1、现有一试管二氧化氮,将其倒置于盛满水的水槽中,足够长的时间后,有什么现象?
试管中气体的颜色褪去,液面上升,剩余气体大约占试管总体积的1/3。 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2、若使试管中液面上升,可采取什么措施?通入氧气 2NO + O2 == 2NO2
3、在持续通入氧气的情况下能否使倒扣在水槽中的一试管的二氧化氮液面不断上升,直至试管完全被液体充满?
思考·讨论分析: 3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO+O2 = 2NO2 在这个过程中要通入多少O2, NO2才能完全转变成HNO3呢? 3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO+O2 = 2NO24NO2+O2+2H2O=4HNO3
NO2与O2以4︰1的体积比混合,与足量
的水反应就可以完全转变成硝酸。①②① ×2 得:(工业合成硝酸)6NO2+2H2O=4HNO3+2NO③② + ③得:+2NO+O2 = 2NO2
问题4. 要使NO尽可能被水吸收,需要通入多少体积的O2 ? 2NO + O2 == 2NO2
① 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO②同理推出 (1)X3+(2)X2 得:
(1)X3 6NO+3O2==6NO2
(2)X2 6NO2+2H2O==4HNO3+2NO
4NO+3O2+2H20=4HNO3 NO与O2以4︰3的体积比混合,与足量
的水反应就可以完全转变成硝酸。+4NO+3O2+2H20=4HNO3当V(NO):V(O2)=4:3时,恰好反应,无气体剩余
当V(NO):V(O2)>4:3时,▁▁过量,剩余气体▁▁
当V(NO):V(O2)<4:3时,▁▁过量,剩余气体▁▁
NOO2想一想?NOO2已知V(NO2):V(O2)=4:1时,完全被水吸收4NO2+O2+2H2O=4HNO3
1. V(NO2):V(O2)>4:1时▁▁过量,剩余 气体为▁▁2.当V(NO2):V(O2)=7:1时,▁▁过量,过量▁▁份,剩余气体为▁▁,剩余▁▁份.NO2NO 剩余的NO2会继续反应
3NO2 + H2O == 2HNO3 + NONO23NO13、有一句谚语叫“雷雨发庄稼” ,请写出有关化学方程式HNO3与土壤中的矿物作用,生成了可被植物吸收的硝酸盐课件24张PPT。普通高中课程标准实验教科书 化学1(必修)第三章第二节 氮的循环联想·质疑闪电闪电时空气中会发
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?一、氮在自然界中的循环二、氮循环中重要物质及其变化1、氮气与氮的固定 N2
分子中两个
氮原子共用
三对电子,
结构特别稳定氮的化合物氮的固定 N2+3H2 2NH3 概括·整合 NO与NO2的比较无色有刺激性气味气体
难溶于水,剧毒!红棕色有刺激性气味
气体,能溶于水,剧毒!2NO+O2=2NO23NO2+H2O=
2HNO3+NO0.005mol×30g/mol +0.045mol×46g/mol
0.05mol
== 44.4g/mol
M1==
(体积比)
13
8
依题意: 3/2x +y/2 ==0.03mol
依题意: y/2 +z ==0.03mol
解得: y ==0.04mol
0.004mol×46g/mol +0.01mol×92g/mol
0.05mol
== 55.2g/mol
M2==
C
?
CO2、H2O
CO、H2
3LH2O(气)
2LCO
1LCO2
C
CuO
CuO
C
CO2、H2O
CO、H2
?
?
?
?
?
故答案为:
(1)不可能;(2)有;(3)没有。
评述:氢气和氧气的反应可以认为是铜作催化剂的反应,由此将5组份体系转化为三组分体系。这种转换符合化学反应原理,是一种等价转换。真是三管变两管,就简又删繁。
思考·讨论1、现给你一试管二氧化氮,其它药品和
仪器自选,根据上述反应,请你设计实验,
要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。
2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示?充分利用原料,减少污染物的排放4NO2+O2+2H2O= 4HNO33、NO2和O2混合溶于水1)在一烧瓶中将NO2和O2以4:1的体积比(标
准状况)混合,倒置于足量水中充分反应后所得
溶液的物质的量浓度为 mol/L2)将12mlNO2和O2的混合气体通入足量的水
中,充分反应后余气2ml(气体均在相同状态
下测定)求原各气体的体积。0.036NO2 8ml、O2 4ml或NO2 10.8ml、O2 1.2ml三、氨与氮肥【实验记录】形成红色喷泉产生大量白烟氨气极易溶于水生成NH4Cl固体【小结:氨的化学性质】(1)氨跟水反应——显弱碱性(2)氨跟酸的反应 NH3+HCl=NH4Cl (白烟)NH3+HNO3=NH4NO3 (白烟) 与挥发性的酸反应有白烟2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 这个反应叫做氨的催化氧化,
它是工业上制硝酸的基础. -3+2(3)NH3具有还原性 -3氮 肥四、铵盐的性质 都是晶体,都易溶于水产生氨气产生使湿润
的红色石蕊
试纸变蓝的
气体五、氨的实验室制法 ?1. 原理2. 装置3.收集方法4.检验方法与制O2相同向下排空气法湿润红色石蕊试纸 六、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go1) 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
与某些盐起反应
与碱起反应
返回2 )硝酸的不稳定性思考:
▲浓硝酸为什么常呈黄色?
▲如何保存硝酸?返回返回七、人类活动对自然界氮
循环和环境的影响 NONO2伦敦光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾广州光化学烟雾酸 雨酸雨的形成酸雨的
危害水体富营养化悲哀的海豚被污染的河流第二节《氮的循环》第一课时导学案
【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
联想质疑 材料阅读
原理 方法 技巧
天下奇闻 在新疆和青海两省交界处,有一狭长山谷,有时牧民和牲畜进入后,风和日丽的晴天顷刻间会电闪雷鸣,狂风大作,人畜常遇雷击而倒毙,被当地牧民称为“魔鬼谷”。 奇怪的是这里草木茂盛,你知道其中的原因吗?
一 氮的循环
请仔细观察课本 页图,并仔细阅读 页
你知道氮的循环的意义吗?
看一看读一读:你发现氮的循环有那几种方式?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
1)
2)
3)
写一写:细心的你在氮的循环过程中找到了几种有关氮的物质,请写出他们的化学式
二 氮的性质
想一想:在这些含氮的物质中,我们首先感受一下我们身边的氮气,他能看的见吗?能摸得到吗?能闻得到吗?
(1)氮气的物理性质
联想·质疑:老人们常说雷雨丰庄稼
1,雷电交加时,空气中的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些化学反应?产生了哪些物质?请写出有关反应。
(2)化学性质
1)
2)
3)
2,有人说NO是明星分子,你对她有哪些了解,如何看待她的功与过
3,,NO她在空气中能稳定存在吗?她与氧气反应得到的产物你对他了解吗,能说一说吗
4,现有一试管二氧化氮,将其倒置于盛满水的水槽中,足够长的时间后,有什么现象?
若使试管中液面上升,可采取什么措施?
三 氮的固定
阅读材料:粮食危机
据联合国的统计资料,全球中国肥料信息网资料: 化肥在农业增产中的作用功不可没。有关数据显示,中国居民人均耕地使用面积为1.41亩,不足世界人均耕地使用面积的40%.中国有600多个县人均耕地面积低于国际粮农组织的标准.就这样一个耕地匮乏的国家,用占世界7%的耕地养活了占世界22%以上的人口,不能说不是一个奇迹。化学肥料在保证农产品产量解决人民温饱问题,优化产品质量提高人民健康水平,保证耕地质量实现农业可持续发展方面,起到了至关重要的作用。有40%以上的人受到各种不同程度的粮食危机的威胁,至少有3亿儿童在饥饿与死亡边缘挣扎……
5,雷电中发生的化学反应和所产生的物质对于人类的生产和生活有什么意义?
氮的固定:
氮的方式有几种:
在人工固氮的过程中,氮气与氢气的反应有何特点,写出反应的化学方程式
可逆反应:
可逆反应的特点:
可逆反应的表示方法:
本节小结:
当堂测试
1.下列说法不正确的是
A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在。
B.氮元素是构成生命的基本元素
C.大气、陆地和水体中的氮元素在不停的进行着氮的循环。
D.仿生固氮是一种自然固氮
分析
2.关于NO的下列叙述不正确的是
A.NO不溶于水,是一种大气污染物
B.NO是一种红棕色的有毒气体
C.NO结合血红蛋白的能力比CO还强
D.NO与氧气反应生成NO2,体现其还原性
分析
3,请写出雷雨过程中形成硝酸的化学反应:
1)
2)
3)
分析
4将一收集满15mLNO2气体的试管倒立于水槽中,可观察到哪些现象?反应后剩余什么气体?其体积为多少?
分析
课后自我评价:
第三章 自然界中的元素
第二节 氮的循环
二、氮循环中的重要物质及其变化
1、氮气
①与氧气反应:通常状况下氮气和氧气 ,但在放电条件下,却可以直接化合生成 色, 溶于水的 。此反应的化学方程式为: 。
②与氢气反应:此反应的化学方程式为: 。
③与金属镁反应:此反应的化学方程式为: 。
2、一氧化氮和二氧化氮
一氧化氮:是一种 色 味的气体, 溶于水, 毒
在常温下与空气中氧气化合,生成二氧化氮,化学方程式为: 。
二氧化氮:是一种 色 味的气体, 溶于水, 毒。
二氧化氮溶于水时,与水反应,生成硝酸和一氧化氮。该化学方程式为:
二氧化氮有较强的氧化性,可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
3、氮的固定
⑴概念: 的方法叫氮的固定。
⑵分类:可以分为 、 。
4、氨与铵态氮肥
⑴氨
①物理性质
氨是 色 气味的 体。
喷泉试验
实验现象:形成喷泉,且烧瓶内液体呈红色。
实验结论:氨气 溶于水,
且与水反应生成了使溶液显 性的物质。
②化学性质
与水的的反应
氨 溶于水,在常温常压下,1体积水中约溶解 体积氨。氨的水溶液叫
氨溶于水时,大部分NH3 和H2O通过氢键结合,形成一水合氨(NH3 .H2O),NH3 .H2O
可以部分电离成 和 ,所以氨水显 性。氨溶于水的过程中存在着下列可逆反应:NH3 + H2O NH3 .H2O NH4+ +O H- 。NH3 .H2O不稳定,受热时分解为 和 。
氨与氯化氢的反应
氨气和氯化氢气体可生成氯化铵,该化学方程式为 。
氨与氧气的反应
化学方程式为 工业上制硝酸的基础。
③氨的实验室制法:装置图如右图
在实验室,常用加热 和 的混合物的方法来制取氨气,例如把固体氯化铵和氢氧化钙的混合物加热可制得氨气。该化学方程式为 。
用湿润的 试纸放在收集气体的试管口可以看到,加热一会儿后, 试纸变 ,这说明氨气已经充满试管。应立即停止加热,并将多余的氨气吸收掉,(可在导管口放一团用 或 浸湿的棉花球),避免 。若要制取干燥的氨气,可使产生的氨通过干燥剂。在实验室,通常是将制得的氨气通过 以除去水蒸气。
由于氨水受热分解也可产生氨气,在实验室有时也用加热浓氨水的方法得到氨气。
NH3 .H2O NH3 ↑+H2O
另外,把浓氨水滴入固体氢氧化钠中,也可以制得氨气。
⑵铵盐
①铵盐受热分解
有些铵盐受热可分解产生氨气,NH4Cl受热会分解,生成氨气和氯化氢,冷却时,氨气和氯化氢又重新结合,生成NH4Cl。用化学方程式表示上述过程。
。
碳酸氢铵在30℃以上,即可分解,NH4HCO3 NH3↑+ CO2↑+H2O ,在储存碳酸氢铵时,应 包装并放在 处,施肥时,应将其埋在土下以保持肥效。
铵盐与碱反应
氨气的实验室制法就是铵盐与碱反应的例子。其他氨盐都可以与碱反应产生NH3。(氨态氮肥不能与碱性的草木灰混合使用)写出硫酸铵与氢氧化钠反应方程式
铵根离子的检验:
步骤:在含有NH4+的溶液中加入 并加热,用湿润的 色石蕊试纸检验,若试纸变成 色,则证明原溶液中含有NH4+。
二、氮循环中的重要物质及其变化
6、硝酸及其应用
⑴物理性质
纯净的硝酸是 色、 挥发、 刺激性气味的 。浓硝酸见光或受热分解成红棕色的二氧化氮气体。为了防止硝酸见光分解,一般将它保存在 试剂瓶中,放置在 处。
⑵化学性质
①强酸性:具有酸的通性
稀硝酸遇石蕊试液变 色;
浓硝酸遇紫色石蕊试液先变 (H+作用),随后 (氧化作用)。
②不稳定性:浓硝酸见光或受热分解,该化学方程式为 。
硝酸越浓,越 分解。浓硝酸久置呈黄色,是由于 。
③强氧化性
⒈ 与金属的反应
Cu 与浓HNO3: 。
Cu 与稀HNO3: 。
浓硝酸与浓盐酸的混合物(体积比 )叫王水,能使一些不溶于硝酸的金属如 、 等溶解。
常温下浓HNO3使 、 钝化
2. 与非金属的反应
浓硝酸在加热条件下,能与碳、硫、磷等非金属单质发生氧化还原反应
C 与浓HNO3的化学方程式: 。
三、人类活动对自然界氮循环和环境的影响
⑴光化学烟雾 ⑵水体的富营养化
⑶酸雨:氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸,也能形成酸雨。
一. 本周教学内容:
第3章 第2节 氮的循环
二. 教学目的
1. 能简要说明氮循环的基本过程,知道固氮的本质以及生物固氮和人工固氮这两种固氮形式。
2. 了解氮循环过程中的重要物质以及人类活动对氮循环和环境的影响(知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题)
3. 能列举含氮元素的单质及其化合物了解氮气、氨气、铵盐及硝酸的主要物理性质和化学性质,知道NH的检验方法和氨气的实验室制法,能书写相关反应的化学方程式。
三. 教学重点、难点 氮气、氨、铵盐和硝酸的性质
四. 知识分析
空气中的主要物质?植物生长需要的主要元素?
(一)氮在自然界中的循环和存在形式
1. 氮元素在自然界中的存在形式
自然界中氮元素存在的形式一种是游离态,如N2,一种是化合态,如铵盐、硝酸盐、氨、蛋白质等。
2. 氮在自然界中的循环
(1)氮在自然界中的循环的基本过程
自然界里,空气的氮气转化为植物可以直接吸收含氮化合物的两种主要形式,豆科植物的根瘤菌把N2转化为硝酸盐;闪电使少量N2与O2化合生成NO,随之变为硝酸随降水进入土壤和水体。植物的根从土壤中吸收铵盐、硝酸盐,经过复杂的生物转化,形成了各种氨基酸,氨基酸最后变成蛋白质。动物以植物为食而获得植物蛋白,并将其转化为动物蛋白,动物遗体中的蛋白质被微生物分子分解成铵离子、硝酸根和氨,又回到了土壤和水体中,被植物再次吸收利用。
(2)氮循环的重要意义
由于存在着氮元素的循环,其他生命元素的循环,以及水的循环,地球的生命才生生不息,生机勃勃。
(二)氮循环的重要物质及其变化
1. 氮气
(1)物理性质
无色无味的难溶于水的气体;密度比空气小,在空气中约占总体积的78%,占其它质量的75%。
(2)分子结构
两个氮原子之间的强烈作用,要破坏这种牢固的结合,需要很高的能量。常温下,N2的化学性质很不活泼,但在高温、放电、点燃等条件下能与O2、Mg、H2等反应。
(3)化学性质
①与O2反应:N2+O2=2NO ②与H2反应:N2+3H2=2NH3
③与Mg的反应:N2+3Mg=Mg3N2
温馨提示:
●由于N2的化学性质不活泼,所以N2与其它物质的反应,需特别注意标明条件。
●N2和O2反应后,“最初产物”是NO,而不是NO2。
●一般情况下,N2不能燃烧,也不助燃,但Mg条却可以在N2中燃烧。
(4)用途:a.保护气b.液氮作深度冷冻剂c.合成氨等
思考:相同质量的镁条分别在O2、N2和空气中充分燃烧,所得固体产物的质量m1,m2,m3由大到小的顺序是
(解答:m1>m3>m2 )
重要补充:①氮的固定
概念:使空气中游离的氮转变为含氮化合物的方法。
分类:自然固氮和人工固氮
②可逆反应
概念:在相同条件下,能同时正反两个方向进行的反应,为可逆反应,化学方程式中用“”代替“=”。
特点:相同条件下,相反方向的两个化学反应;与化学反应有关的各种物质共存,如N2+3H2 2NH3反应体系中就存在N2、H2、NH3分子。
2、氮的氧化物—NO、NO2的重要性质
(1)物理性质
NO:无色无味难溶于水的气体 有毒
NO2:红棕色有刺激性气味的气体 有毒
(2)化学性质
2NO+O2=2NO2 6NO+4NH3=5N2+6H2O
3NO2+H2O=2HNO3 +NO 6NO2+8NH3=7N2+12H2O
(3)计算中用到的两个重要化学方程式
4NO+3O2+2H2O=4HNO3 ;4NO2+O2+2H2O=4HNO3
思考:① NO有毒,为什么在1992年被世界著名学术期刊《科学》(Seience,美国)评为明星分子?
②NO2为什么能使多种织物退色,损坏多种织物和尼龙制品,对金属和非金属材料也有腐蚀作用?
③实验室如何收集NO、NO2?为什么?
解答:①NO作为一种神经系统的信使分子,在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有着及其重要的作用。
② NO2溶于水生成了硝酸,使织物退色、腐蚀材料。
③ 收集NO用排水法,收集NO2用向上排空气法;前者易与氧气反应,后者易与水反应
3、氮的氢化物——NH3
(1)分子结构
立体结构(三角锥形)
(2)物理性质
无色、有刺激性气味的气体,标况下密度为0.771g·L-1,比空气轻,极易溶于水(1:700),且快速溶解,易液化得液氨,液氨气化时要吸收大量的热,使物质的温度急剧下降,所以液氨常用作制冷剂。
关于喷泉实验:
①氨气能形成喷泉的本质原因是氨极易溶于水。
②用教材中的装置进行喷泉实验,引发水上喷的操作是挤压胶头滴管,使少量水进入烧瓶。该实验的原理是,少量水进入烧瓶时,氨迅速溶解,瓶内压强迅速降低,水在外界大气压作用下,压入烧瓶。如果把胶头滴管去掉,如何引发水上喷?
③氨溶解于水不是简单的溶解过程,有化学反应,生成碱性物质。
(3)化学性质
①氨与水的反应 NH3+H2O NH3·H2O
说明:
●氨的溶解中更重要的是生成了NH3·H2O,但溶质为NH3
●氨的水溶液显弱碱性,NH3·H2O NH4++OH—
●氨水易挥发,要密封保存,对许多金属有腐蚀作用,不能用金属容器盛装。
●氨水的密度小于水的密度,且质量分数越大,密度越小。
●氨水的成分:NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH— H+
②氨与HCl反应
NH3+HCl=NH4Cl
练习:写出NH3与硝酸、硫酸、磷酸的化学方程式
解答:NH3+HNO3=NH4NO3;2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4;3NH3+H3PO4=(NH4)3PO4)
③氨与某些盐溶液的反应
FeCl3+3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4Cl ;MgCl2+2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4Cl
④氨的还原性
a. 氨与O2的反应
催化氧化:4NH3+5O2=4NO+6H2O ;与纯O2反应 : 4NH3+3O2=2N2+6H2O
b. 与Cl2反应
①氨气不足(Cl2过量) 2NH3+3Cl2=N2+6HCl
②氨气足量 8 NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl
c. 与CuO的反应 2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O(可用于制N2)
小结:
●NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,可用于氨气的检验
●氨水与液氨为不同物质,氨水为混合物,液氨为纯净物;NH3为非电解质,而NH3·H2O为弱电解质。
●与浓氨水靠近,能产生白烟现象的物质:①挥发性酸如浓HNO3、浓HCl ②酸性气体HCl、HBr、HI、H2S等;③Cl2。但浓H2SO4、浓H3PO4因难挥发而无此现象。
●NH3可在纯氧中燃烧,不是在空气中燃烧,故NH3不属于可燃烧气体。
4. 铵盐的主要性质
(1)概念:由铵根离子和酸根离子组成的盐
(2)物理性质:都是无色晶体,都易溶于水
(3)化学性质
①受热易分解
a. 热不稳定酸的铵盐为NH3和酸的分解产物NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
(对热不稳定酸:H2CO3、H2SO3、H2SiO3)
b. 挥发性酸对应的铵盐的分解产物是NH3和相应的酸 NH4ClNH3↑+HCl↑
(挥发性酸:HCl、HBr、H2S、HI)
c. 高沸点酸的铵盐的分解产物为NH3和相应的酸 (NH4)3PO43NH3↑+H3PO4
d. 氧化性酸的铵盐的分解产物随温度而异 2NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O
②与碱反应 NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O
(4)NH4+的检测: 在未知溶液中加入强碱并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验,若试纸变蓝,则证明原溶液中含NH4+
思考:
①铵盐都能受热分解,能不能用此种方法检验NH4+的存在?
②铵盐与浓碱溶液,铵盐与稀碱溶液反应并加热,铵盐与稀碱溶液反应不加热的离子方程式有何不同?
解答:①不能。②生成氨气、生成氨气、生成一水合氨。
5. 硝酸的重要性质
(1)物理性质:纯HNO3是无色,易挥发(沸点83℃),有刺激性气味的液体。易溶于水密度比水大,常用的浓HNO3质量分数为69%,98%的硝酸称“发烟硝酸”)
(2)化学性质
①酸的通性
②特性
a. 不稳定性: 4HNO34NO2+O2+2H2O并且越多越易分解
b. 强氧化性:浓硝酸可以与不活泼金属如铜、银等以及碳、磷等非金属反应。
说明:
①浓、稀HNO3均有强氧化性 ②氧化性:浓HNO3>稀HNO3
③金属与硝酸反应不产生H2,而是与浓硝酸反应生成NO2,与稀HNO3生成NO
4HNO3(浓)+Cu=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
8HNO3(稀)+3Cu=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
小知识:
●常温下浓HNO3可使铁、铝表面形成致密的氧化物膜而钝化,(浓H2SO4也有此性质)因此可用铁、铝容器盛放浓H2SO4、HNO3。
●氧化性酸和酸的氧化性:酸的氧化性是指H+的氧化性;氧化性酸是酸根离子中心原子获得电子的性质。
思考:①分别将盛有浓HCl,浓H2SO4,浓HNO3的烧杯置于空气中,其中质量增加的是 ,质量减少的是 ,原因分别是 。
②浓HNO3为什么常是黄色? 浓HNO3如何保存?
解答:①浓H2SO4;浓HCl、浓HNO3;浓H2SO4有吸水性,吸收空气中的水蒸气;浓HCl、浓HNO3都有挥发性。②浓硝酸易分解产生NO2,NO2溶于水显黄色;浓硝酸通常保存在棕色瓶中,置于冷暗处。
【典型例题】
例1. 下列过程属于人工固氮的是( )
A. 分离液态空气制氮气 B. 闪电时N2 转化为NO
C. 合成氨 D. 豆科作物根瘤菌将N2 转化为NH3
答案: C
解析:该题目考查氮的固定知识,将空气中游离态的氮转化为化合物的方法,统称为氮的固定,分为自然固氮和人工固氮,B、D 属于自然固氮,C属于人工固氮。
点评:本题属于基本概念应用题
例2. 采用不同的分类方法,可将非金属氧化物分为不同的类别。例如,从某种意义讲P2O5、SO2、SO3、CO2、Cl2O7等归为一类,则下列氧化物中与它们同属一类的是( )
A. CO B. NO C. N2O5 D. NO2
答案: C
解析:本题考查了基本概念。题目中所给氧化物都是酸酐,而所给选项中CO、NO、NO2 都是不成盐氧化物,只有N2O5 是硝酸的酸酐。
点评:解答本题关键是从题干中准确分析、判断、归纳出几种物质的共同规律,分析选项时,明确非金属氧化物可能是酸性氧化物,也可能不是。结合平时积累的知识解决问题。
例3. 有关氨的性质的叙述中正确的是( )
A. 氨不能在空气中燃烧
B. 氨水呈碱性
C. 氨气和酸相遇能产生白色烟雾
D. 在反应 NH3 + H+= NH4+ 中,氨失去电子被氧化
答案:AB
解析:氨只能在纯氧中燃烧,不能在空气中燃烧,A 正确;因为NH3·H2O=NH4++OH-,故氨水呈碱性,并视为一元弱碱,B 正确;氨气只有与挥发性酸相遇才能生成白烟,C错; 反应NH3 + H+ = NH4+为非氧化还原反应,D错。综上分析,本题答案为A、B。
点评:氨是一种重要的物质,学习中应全面掌握氨的重要性质。
例4. 为了测定某铜银合金的成分,将30.0 g 合金溶于80 mL 13.5 mol·L-1的浓HNO3中,待合金完全溶解后,收集到气体6.72 L (标准状况),并测得溶液中c(H+)=1mol·L-1。假设反应后溶液的体积仍为80 mL,试计算:
(1)被还原的HNO3 的物质的量;
(2)合金中银的质量分数。
答案:(1) 0.3 mol (2)36%
解析:(1) HNO3 被还原生成NO 或NO2 气体 , 因此产生的气体的物质的量即是被还原的HNO3 的物质的量。
n = 6.72 L/ 22.4L·mol-1=0.3mol
(2)反应后溶液中c(H+)= 1mol·L-1, 说明硝酸过量。
参加反应的HNO3 为 (13.5mol·L-1 -1mol·L-1)×0.08L=1mol,
设合金中Cu的物质的量为x, Ag的物质的量为y则得:
解得: x=0.3mol y=0.1mol
则合金中银的质量分数为:(0.1mol×108g/mol)/30.0g =36%
点评:本题是硝酸的性质、氧化还原反应、混合物的计算等多方面综合题,解决此类问题,既要准确掌握相关基础知识,还要准确分析化学过程,灵活选择解题方法。属要求较高的题目。
【模拟试题】
一、选择题 (每题有1或2个正确答案)
1. 铜粉放入稀硫酸中,加热后无现象,当加入一点钠盐后,铜粉质量减少,新加入的盐可能是下列中的( )
A. 氯化物 B. 硫酸盐 C. 硝酸盐 D. 磷酸盐
2. 通常状况下能共存,且能用浓硫酸干燥的一组气体是( )
A. H2、O2、N2 B. O2、NO、NO2 C. H2、N2、NH3 D. NH3、HCl、NO2
3. 下列关于硝酸的叙述正确的是( )
A. 稀硝酸是弱酸,浓硝酸是强酸
B. 铜与浓硝酸和稀硝酸都能反应生成二氧化氮
C. 浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
D. 稀硝酸与活泼金属反应放出氢气,而浓硝酸则使金属钝化
4. NH4HCO3 在试管中加热,使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠的干燥管,足量浓H2SO4 的洗气瓶,最后得到的气体是( )
A. NH3 B. O2 C. H2O D. CO2
5. 在一定条件下,将等体积的NO 和 O2 的混和气体置于试管中,并将试管倒立于水槽的水中,充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的( )
A. 1/4 B. 3/4 C. 1/8 D. 3/8
6. 下列反应中硝酸既表现氧化性又表现酸性的是( )
A. H2SO3 与稀HNO3 反应
B. 铁和热的浓HNO3
C. Ag 和稀硝酸共热
D. Fe(OH)3 和稀HNO3
7. 在Fe、Cu的混合物中,加入一定量的稀HNO3 并微热。充分反应后剩余金属ag。再向其中加入一定量的稀盐酸并加热,充分振荡后还剩金属bg ,则( )
A. a 可能等于b B. a 一定等于b
C. a 可能小于b D. a 一定大于b
8. 在一定条件下,将m体积NO和n体积O2 同时通入倒立于水中且盛满水的容器内,充分反应后,容器内残留m/2 体积的气体,该气体与空气接触后变为红棕色,则m与n的比值为( )
A. 3:2 B. 2:3 C. 8:3 D. 3:8
9. 用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不易区分真伪的方法是( )
A. 测定密度 B. 放入硝酸中 C. 放入盐酸中 D. 观察外观
10. 某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只有单一的还原产物。当参加反应的金属与被还原的HNO3 的物质的量之比为2:1 时,还原产物是( )
A. NO2 B. NO C. N2O D. N2
二、填空题
11. 有一瓶无色混和气体,是由HCl、O2、NH3、NO、CO2、N2中的某些气体组成。①把混和气体通过浓硫酸后,气体体积明显减小;② 剩余气体通过碱石灰后,气体体积又明显减小;③ 最后,剩余气体接触空气时,立即变为红棕色。由此可见,原混和气体中,一定含有________________,一定不含__________________(提示: NH3 可与H2SO4 反应而被吸收,而干燥时与CO2 不反应)。
12. 在硝酸生成过程中所排放出来的废气中含有NO 和NO2 , 它们污染环境。现在氨通过催化还原法将它们转化为无毒气体___________直接排入空气中。写出有关的反应方程式:______________。假设NO和NO2 物质的量之比恰好为1:1,则两者的混合物相当于一种酸酐。写出由烧碱溶液吸收这种酸酐的化学方程式_____________。
13. 根据你学习的有关氨的知识,完成下面的问题。
(1)合成氨对化学工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途_________;__________。
(2)实验室制备氨气,下列方法中最适宜选用的是______________。
①固态氯化氨加热分解
②固体氢氧化钠中滴加浓氨水
③氯化氨溶液与氢氧化钠溶液共热
④固态氯化氨与氢氧化钙混和加热
三、计算题
14. 将32.64 g 铜与140 mL 一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和 NO2 混和气体在标准状况下的体积为11.2 L,请回答:
(1)NO 的体积为_________L ,NO2 的体积为____________L;
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入VmL amol/L的NaOH 溶液,恰好使溶液中的Cu2+ 全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为_________mol/l;
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH 溶液中全部转化为NaNO3, 至少需要30%的双氧水____________g。
请做完之后再看答案!
【试题答案】
一、选择题
1. C 2. A 3. C 4. B 5. C 6. BC 7. D 8. C 9. D 10. C
二、填空题
11. NH3 CO2 NO ; O2 HCl
12. N2 ; 6NO2 +8NH3 7N2 +12H2O
6NO + 4NH3 5N2 +6H2O ;
NO +NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 +H2O
13. (1)制化肥 制硝酸(液氨作制冷剂)
(2)②④
三、计算题:
14. (1)5.8 5.4
(2)(a V·10-3 +0.5)/0.14
(3)57.8
【励志故事】
人生最好的教育
一个还在上中学的女孩,因为母亲得了重病,为了减轻家庭负担,就希望利用暑假时间打工挣点钱。她来到一家公司应聘,那家公司看了她的简历没怎么考虑就拒绝了她。女孩收回自己的材料,用手掌撑了一下椅子站起来,觉得手被扎了一下。低头一看原来椅子上有一颗钉子露出了头。她见桌子上有一条镇纸石,于是拿起来用它将钉子敲平,然后转身离去。可是几分钟后,公司经理却派人将她追了回来。她被聘用了。
一个在爱中长大的人,他最好的回报也是爱。当爱促使一个人去做他很难做到的事情时,这足以证明爱的力量!
而在一件很细小的、与自己无关的事情上也能体现出对别人体贴和关心的人,他所受到的爱的教育无疑是成功的。
第2节 氮的循环
【教学目标】
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。
【教学重点】
知识重点:
1、氮的固定方式;
2、N2、NO2、NO、NH3、NH4+、HNO3的性质及应用;
3.人类活动对氮循环的影响。
方法重点:
应用氮循环中的各类物质间的反应关系和氧化还原反应,探讨物质的性质、以及含有相同元素的物质之间的相互转换。
【教学难点】氮循环中的重要物质硝酸及其氧化性。
【教学时间】3课时
【教学过程】
第一课时
【联想·质疑】
闪电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在雷电交加的时候,空气里的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些化学反应?产生了哪些物质?这些化学反应和所产生的物质对人类的生产和生活有什么意义?
【板书】一、氮在自然界中的循环
【阅读】
阅读课本内容:一、氮在自然界中的循环,分析氮在自然界中的循环示意图。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。
【设问】
氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面,那么氮循环中的重要物质有哪些并发生怎样的变化呢?
【板书】二、氮循环中的重要物质及其变化
1、氮气与氮的固定
【讲解】
所以在通常状况下,由于氮分子结构稳定,氮气的化学性质不活泼,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。
【思考】“雷雨发庄稼”包含了什么化学原理?
【引导分析】
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。有关方程式如下:
【板书】N2+O2 2NO;
2NO+O2=2NO2 ;
3NO2+H2O=2HNO3+NO
【讲解】
氮循环中的物质有多种氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4等(氧化物中氮元素的化合价为+1、+2、+3、+4、+5)。其中NO 、NO2均为有毒毒气体,是大气污染物。NO为无色不溶于水的气体,它与人体的血红蛋白结合的能力比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评为明星分子。NO2为红棕色易溶于水的气体。在通风厨内打开盛NO的集气瓶,会观察到无色气体迅速变为红棕色。
【讨论】
1、植物只能利用化合态的氮,有哪些方式可使空气中的氮气转化为化合态的氮?
2、什么叫氮的固定?有哪些方式?
【讲解】学生讨论后讲解。
氮的固定是指使空气中的游离态的氮转化为含氮化合物的方法。
氮的固定主要有自然固氮和人工固氮两种方式。
自然固氮有:高能固氮和生物固氮等。
人工固氮的方式有合成氨和仿生固氮。
NH4+、NO3-是自然界中活化氮氮的主要形态。氮气是惰性的,只有通过自然固氮和人工固氮两种方式而活化。
【板书】N2+ 3H2 2NH3
【讲解】可逆反应是指在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应。
【思考】有人说,“氢气和氧气化合生成水,水可分解为氢气和氧气,所以反应:H2+O2 =2H2O为可逆反应”。你认为这句话对吗?
【阅读】化学与技术:氨的合成。
【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:
(1)此次闪电所产生的NO的物质的量有多大?
(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
。
【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:
=166mol。
(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 2NO;2NO+O2=2NO2 ;3NO2+H2O=2HNO3+NO
【随堂练习】
1.下列说法不正确的是
A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在。
B.氮元素是构成生命的基本元素
C.大气、陆地和水体中的氮元素在不停的进行着氮的循环。
D.仿生固氮是一种自然固氮
2.生物固氮是指
A.植物从土壤中吸收含氮养料
B.豆科植物的根瘤菌将氮气转变为氮的化合物作为养料吸收
C.将氮转变为硝酸及其它氮的化合物
D.反硝化细菌将硝酸转变为氮气放出
3.下列变化中不属于氮的固定的是
A.工业上合成氨 B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮
C.豆科作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨 D.由氨制备碳酸氢铵和硫酸铵
4.关于NO的下列叙述不正确的是
A.NO不溶于水,是一种大气污染物 B.NO是一种红棕色的有毒气体
C.NO结合血红蛋白的能力比CO还强 D.NO与氧气反应生成NO2,体现其还原性
5.发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟,产生红烟的原因是
A.高温下氮气遇空气生成NO2 B.CO2与NO反应生成CO和CO2
C.NO与空气生成NO2 D.NO和H2O反应生成H2和NO2
6.现有等体积混合而成的四组气体:①NO2+NO、②NO2+O2、③HCl+N2、④NO+N2,将其分别通入体积相同的试管并立即倒立在足量的水中,试管内水面上升的高度分别为H1、H2、H3和H4,其中高度关系是
A.H2>H3>H1>H4 B.H3>H2>H1>H4?
C.H1=H2=H3=H4 D.H1>H2>H3>H4?
7.一氧化氮是大气污染物之一。目前,有一种治理方法在400℃左右、有催化剂存在的情况下,用氨将一氧化氮还原为氮气和水。该反应的化学方程式为 ,氧化剂为 ,还原剂为 ,氧化产物与还原产物的质量比为 。
8.实验室合成氨装置如图所示,试回答:
装置甲的作用是:①______ __,②_____ ___,从乙处导出的气体是____ _,检验产物的简单化学方法是_________ ________。
9.一种气态氮的氧化物112mL(标准状况),质量为0.38g,其组成里含氧63.16%,其化学式是 。
10.将一收集满15mLNO2气体的试管倒立于水槽中,可观察到哪些现象?反应后剩余什么气体?其体积为多少?
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?
【板书】2、氨与铵态氮肥
(1)氨
【观察思考】演示实验:氨的喷泉实验。
【归纳】板书:氨的物理性质。
氨是氮循环中的重要物质,是无色有刺激性气味的气体,比空气轻,在常温、常压下1体积水可溶解700体积的氨。氨溶于水可用下列过程表示:
NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-,
所得溶液称氨水,呈弱碱性性。
【思考】喷泉是一种常见的自然现象,其产生原因是存在内外压强差。
1、喷泉实验成功的关键是什么?
2、氨的喷泉实验说明了什么?
【引导分析】
喷泉实验成功的关键是:装置气密性好且干燥;气体要收集满
氨的喷泉实验体现了氨具有下列性质:氨极易溶与水,溶液呈碱性。
【讨论】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?
【板书】氨的化学性质:与水反应。
NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-,
【观察思考】演示实验:用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒,观察现象。
【引导分析】
与酸反应:氨与酸反应生成相应的铵盐。
用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒,可观察到冒白烟,反应化学方程式为NH3+HCl = NH4Cl,利用此方法可检验氨气的存在。NH3与盐酸、硫酸、硝酸反应的实质均可用离子方程式表示为NH3+H+= NH4+
【思考】根据氨中氮元素的化合价为-3,推断氨具有什么性?
【引导分析】氨中氮元素的化合价为-3,所以氨具有还原性。
氨的催化氧化反应:,这是工业上制备硝酸的基础。
【板书】氨的用途。
【阅读】氨的用途由学生阅读后总结,指出氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
【板书】(2)铵盐的性质
【讲述】氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。化学氮肥主要包括氨态氮肥、硝态氮肥和有机态氮肥——尿素[CO(NH2)2]
【观察思考】演示实验:铵盐的性质
1、加热氯化铵固体的实验。
2、加热碳酸氢铵固体的实验。
3、氯化铵固体与氢氧化钠溶液反应的实验。
【归纳】铵盐都是晶体,都易溶于水。铵盐的主要化学性质有:
受热容易分解。如:
NH4Cl NH3↑+HCl↑;
NH4HCO3 NH3↑+CO2↑+H2O通入石灰水中,变浑浊。
铵盐与碱共热都能生成氨气,如:
NH+OH- NH3↑+H2O
利用该性质可检验NH的存在。因此铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合使用。
【思考】利用铵盐与碱共热都能生成氨气,实验室中如何制取氨气?
【板书】氨气的实验室制法:(发生装置与氧气的相同)
【边讲边板书】实验室中可以用熟石灰和氯化铵固体共热制NH3。
反应的化学方程式:2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O?
用向下排空气法收集NH3,用湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口,观察到试纸变蓝色,证明氨气已收集满,用碱石灰来干燥NH3。
【思考】干燥氨气为什么不用浓硫酸?
【阅读】资料在线:尿素和复合化肥。
【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. NH4Cl? C. (NH4)2SO4 D. (NH4)3PO4?
【解析】由以下转化关系:
NH4NO3 NH3 NO NO2 HNO3 NH4NO3
(X) (Y) (Z) (X)
可知X是NH4NO3
【答案】A
【随堂练习】
1.有关氨的性质叙述中正确的是
A. 氨具有还原性? B. 氨极易溶于水,氨水显碱性?
C. 氨气和酸相遇都能产生白烟? D.在反应NH3+H+=NH4+中,氨失去电子被氧化?
2.氨水中存在的粒子有?
①NH3 ②NH3·H2O ③H2O ④OH- ⑤NH4+ ⑥H+?
A. 只有①②③④ B. 只有②④⑤⑥?
C. 有①②③④⑤ D. 有①②③④⑤⑥?
3.关于铵盐性质的叙述:①铵盐都易溶于水②铵盐都是白色固体 ③铵盐受热易分解④铵盐都能与碱反应,且加热后一般有氨气放出⑤铵盐都能与酸反应。其中,你认为哪个不应是铵盐所共有的
A. ① B.③② C.⑤ D. ①④
4.体积不相同的三个烧瓶中分别盛满了NH3、HCl和NO2,将它们倒扣在水槽中充分溶解后,塞住瓶口取出,烧瓶内三溶液物质的量浓度之比为
A. 1:1:1 B. 2:2:3?
C. 3:3:2 D. 无法判断?
5.将可能混有下列物质的硫酸铵样品13.2g, 在加热条件下与过量氢氧化钠溶液反应,可收集到气体4.3L(标准状况),则该样品内不可能含有的物质是
A.碳酸氢铵和硝酸铵 B.碳酸铵和硝酸铵
C.氯化铵和碳酸氢铵 D.氯化铵和碳酸铵
6.喷泉是一种常见的自然现象,其产生原因是存在内外压强差。在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是
a(干燥气体)
b(液体)
A
NO2
H2O
B
Cl2
4mol/LNaOH溶液
C
NO
H2O
D
HCl
1mol/LNaOH溶液
7.限用一种试剂,经过一次实验(可加热)就能鉴别:Na2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl、KNO3四种无色溶液。[供选择的试剂有:AgNO3溶液,NaOH溶液、Ba(OH)2溶液、盐酸]该试剂是 。所发生反应的离子方程式、实验现象和被鉴别的物质分别记录如下:
序号
实验现象
反应的离子方程式
被鉴别的物质
(1)
(2)
(3)
8.某同学设计并探究氨在催化剂作用下,被空气中氧气氧化的实验,他设计了如图装置。实验方法:在锥形瓶中加入浓氨水,然后将铂丝加热到红热状态,再插入锥形瓶中,观察现象。
(1)该同学探究氨的催化氧化,他选择浓氨水是因为:
。若想快速看到实验现象,应向浓氨水中加入 或进行 操作。
(2)你推测他将看到的现象是 ,
有关方程式为: 。
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?
【板书】3、硝酸及其应用
【展示】展示硝酸试剂瓶,观察。
【归纳】物理性质:纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。98%以上的硝酸在空气中发雾。
【板书】化学性质:
【讲解】硝酸除了具有酸的通性以外,还有以下特性:
【思考】久置的浓硝酸常呈黄色,为什么?
【板书】①不稳定性。
【边讲边板书】硝酸受热或见光易分解,化学方程式为:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O,因此硝酸应保存在棕色色瓶里,放在阴凉处;浓硝酸分解出的NO2部分溶于硝酸而呈黄色。
【思考】为什么可用铝制容器来盛浓硝酸?
【板书】②强氧化性。
【讲解】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NO2,稀硝酸与金属反应生成的气体主要是NO。
铜与浓硝酸、稀硝酸的反应:
【板书】Cu+4NHO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O?
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O?
【讲解】在常温下,铁、铝等金属能与稀HNO3反应,但在浓HNO3中发生钝化现象,故可用铝制容器来盛浓硝酸。
另外,浓硝酸在加热条件下,还能与碳、硫、磷等非金属反应。
【板书】碳与浓硝酸的反应:C +4HNO3 4NO2↑+CO2↑+2H2O
【讲解】另外,硝酸也能氧化某些还原性的化合物。
【思考】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?
【板书】三、人类活动对自然界氮循环和环境的影响
【阅读】课本77-78页,人类活动对自然界氮循环和环境的影响
【展示】展示下列有关图片并讲解。
1、温室效应
2、酸雨的危害
3、光化学烟雾
4、水体富营养化:赤潮
【交流研讨】
1、如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响?
2、如何减少氮氧化物对环境的影响?
【小节】
【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.1.6×10-3mol? C.2.2×10-3mol D.2.4×10-3mol?
【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.?
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。? Cu+4NHO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O?
1 4 2
x 4x 2x?
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O?
3 8 2
y y y?
据题意,则有
①x+y=
②2x+y=
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 +×0.15×10-3 mol =2.2×10-3mol?
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)?
=+2×
=2.2×10-3mol.
【答案】C?
【随堂练习】
1、造成光化学烟雾的有害气体主要是
A. 二氧化碳、碳氢化合物 B. 一氧化氮和二氧化氮
C. 二氧化硫 D. 氟氯烃
2.治理太湖污染是我国目前重要的环保工程,措施之一是在太湖流域推广无磷洗衣粉,这是继无氟冰箱,无铅汽油推广以来又一重要“绿色化工产品”,下列关于磷污染说法正确的是
A. 磷是营养元素,促进鱼类大量繁殖 B. 磷是有毒物质,杀死水中的动植物
C. 磷导致藻类疯长,鱼类因缺氧而无法生存 D. 磷促进水中动植物尸体的分解
3.下列药品保存在棕色瓶中的是
A. 浓硝酸 B. 浓盐酸 C. 纯碱 D. 氢氧化钠
4.硝酸与各种金属单质反应时,一般不会生成的物质是
A.NO B.NO2? C.NH4NO3 D.H2?
5.下列关于硝酸的说法中错误的是?
A. 硝酸具有强氧化性和不稳定性?
B. 硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药
C. 稀硝酸和较活泼的金属反应,一般不生成氢气
D. 稀硝酸跟铜反应,N的化合价由+5降为+2;浓硝酸跟铜反应,N的化合价只能由+5降为+4.可见稀硝酸的氧化性比浓硝酸强.?
6.铜粉放入稀硫酸溶液中,加热后无明显变化,但加入某盐一段时间后,发现铜粉质量减少,则该盐可能是?
A.FeCl3 B.Na2CO3? C.KNO3 D.FeSO4
7.3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L-1,30 mL)充分反应,硝酸的还原产物为NO2和NO,反应后溶液中所含H+为amol,则此时溶液中所含NO为?
A.(0.2+a)mol B.(0.1+a) mol? C.(0.05+a) mol D.a mol?
8.下列反应中,硝酸既表现氧化性又表现酸性的是
A.FeO + HNO3 B.C + HNO3 C.Cu + HNO3 D.CuO + HNO3
9.A、B、C、D、E五种物质在一定条件下的转化关系如图所示。其中A在常温下为气态单质,则
A为_____;B为_____;C为_____;D为_____;E为__ __;
由B→C变化的化学方程式_____________ _________。
10.在500mL0.2 mol·L-1的稀硝酸中加入1.92克铜片,让其充分反应。试求.
(1)产生的气体在标准状况下占的体积?
(2)溶液中H+的物质的量浓度是多少?
(3)NO3-的物质的量浓度是多少?
(4)若要使溶液中的Cu2+全部转化为Cu(OH)2沉淀,应加入0.2mol/L的氢氧化钠溶液多少mL?
第二节 氮的循环
一、教材分析
(一)知识脉络
氮及其化合物是元素化合物知识的重要组成部分。本节教材通过闪电这一自然现象,激发学生思考自然界中的含氮物质,通过自然界中的氮循环,引出氮循环中的重要物质—氮气、NO、NO2、氨、铵盐、硝酸等,然后通过观察思考、实验探究认识这些重要物质的性质、用途。在学习过程中了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。
(二)知识框架
(三)新教材的主要特点:
从培养学生终身发展所必备的知识和能力出发,重点介绍重要代表物的性质与用途,同时注重培养学生的观察能力和综合分析问题的能力。
二.教学目标
(一)知识与技能目标
1、了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响;
2、通过了解生物固氮和人工固氮形式,认识N2 、NO 、NO2的性质;
3、通过观察思考活动,认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题;
4、通过观察思考活动,认识 HNO3的性质。
(二)过程与方法目标
1、培养学生通过观察实验现象,总结分析物质性质的能力;
2、初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响,进一步认识实验中变量控制的思想。
(三)情感态度与价值观目标
1、通过介绍合成氨发展的艰辛历程,体会从实验室研究到工业生产的过程,渗透化学与技术关系的教育;
2、通过介绍酸雨,光化学烟雾和富营养化等环境问题,了解人类活动对氮循环的影响,树立保护环境的意识。
三、教学重点、难点
(一)知识上重点、难点
重点:氮气、氨、铵盐和硝酸的性质。
难点:硝酸的氧化性。
(二)方法上重点、难点
培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力,并使学生初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响,进一步认识实验中变量控制的重要性。
四、教学准备
(一)学生准备
1、预习第二节-氮的循环
2、查找氮循环的资料,小组合作画出氮循环图示,写出短文。重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质,它们是如何转化的?
(二)教师准备
1、教学媒体、课件;
2、补充实验。
五、教学方法 实验引导,学生观察、归纳。
六、课时安排 三课时
七、教学过程
第1课时
【复习】 1、碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质;
2、C、CO、CO2;碳酸盐、碳酸氢盐的相互转化。
【提问】上次课后给大家布置了一项任务:查找氮循环的资料,小组合作画出氮循环图示,写出短文。重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质,它们是如何转化的?下面,请各小组准备交流。
【小组交流】选取二个小组作为代表在课堂上交流,其他小组的成果课后以科技小报的形式展示或收录到成长档案袋中。
【点评评价】教师点评并做好表现性评价
【过渡】在氮循环中涉及到了较多重要的含氮元素的物质及其变化,下面我们一起来探讨这些物质的性质及转化。
【板书】1、氮气与氮的固定。
【讲述】 氮气是由氮原子构成的双原子分子,两个氮原子间共用三对电子,使每个原子都达到稳定结构。要破坏这种牢固的结合,需要很高的能量。故常温下,氮气的化学性质不活泼,很难与其它的物质发生反应。但在一定的条件下,氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。
【演示实验】 在一个空矿泉水塑料瓶距瓶底10cm处,对称地钻两个小孔,
然后放在感应圈上,将感应圈的两根极针通过小孔插入瓶中,使
两根极针成一条直线,且针尖之间相距0.5cm(如图),接通电源,
观察实验现象。待矿泉水瓶中产生红棕色气体后,加入蒸馏水,
振荡,用蓝色石蕊试纸检验产生的溶液。
【结论】 在放电或高温的条件下,空气中的氮气能与氧气发生反应,生成一氧化氮,一氧化氮在空气中很不稳定,易被氧化成二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸。
【板书】
N2+O2 2NO (有毒、无色、难溶于水)
2NO+O2=2NO2 (有毒、红棕色、与水反应)
3NO2+H2O=2HNO3+NO
<讨论>1、现给你一试管二氧化氮,其它药品和仪器自选,根据上述反应,请你设计实验,要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。
2、你的设计对工业上生产硝酸有什么启示?(从原料的充分利用,减少污染物的排放等方面考虑。)
【过渡】植物只能利用化合态的氮,除了闪电等自然方法外,能否用人工的方法把空气中的氮气转化为植物可吸收的含氮化合物呢?通过大量实验研究,科学家们发现在一定条件下,氮气和氢气可以直接化合生成氨。
【板书】 N2+3H2 2NH3 (可逆反应)
【讲述】像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“ ”代替“=”。
人们把像这样使空气中游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。综上所述:
【板书】
氮的固定
【指导阅读】 阅读P74 -氨的合成。
【点评】目的让学生体会从实验室研究到工业生产的过程,感受化学与技术的关系。
【课堂小结】 学生自己概括·整合。
【课堂练习】
氮的固定有三种途径:生物固氮、自然固氮和工业固氮。指出下列固氮方式各属于哪种类型。
闪电时氮气转化为一氧化氮。
豆科作物根瘤菌将氮气转化为化合态氮。
在高温、高压和催化剂作用下,氮气和氢气反应合成氨。
雷鸣闪电是日常生活中司空见惯的现象。在闪电发生的过程中,空气中的氮气和氧气直接化合。假设某次雷电放出的能量为1.5107KJ。已知1molO2与1molN2化合时要吸收181KJ的能量,闪电时有1/1000的能量用于这一反应。
(1)此次闪电所产生的一氧化氮的物质的量是多少?
(2)此次雷电的生成物相当于给土壤施加了多少千克的尿素[CO(NH2)2]化肥?
第二节 氮的循环
一、教材分析
(一)知识脉络
氮及其化合物是元素化合物知识的重要组成部分。本节教材通过闪电这一自然现象,激发学生思考自然界中的含氮物质,通过自然界中的氮循环,引出氮循环中的重要物质—氮气、NO、NO2、氨、铵盐、硝酸等,然后通过观察思考、实验探究认识这些重要物质的性质、用途。在学习过程中了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。
(二)知识框架
(三)新教材的主要特点:
从培养学生终身发展所必备的知识和能力出发,重点介绍重要代表物的性质与用途,同时注重培养学生的观察能力和综合分析问题的能力。
二.教学目标
(一)知识与技能目标
1、了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响;
2、通过了解生物固氮和人工固氮形式,认识N2 、NO 、NO2的性质;
3、通过观察思考活动,认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题;
4、通过观察思考活动,认识 HNO3的性质。
(二)过程与方法目标
1、培养学生通过观察实验现象,总结分析物质性质的能力;
2、初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响,进一步认识实验中变量控制的思想。
(三)情感态度与价值观目标
1、通过介绍合成氨发展的艰辛历程,体会从实验室研究到工业生产的过程,渗透化学与技术关系的教育;
2、通过介绍酸雨,光化学烟雾和富营养化等环境问题,了解人类活动对氮循环的影响,树立保护环境的意识。
三、教学重点、难点
(一)知识上重点、难点
重点:氮气、氨、铵盐和硝酸的性质。
难点:硝酸的氧化性。
(二)方法上重点、难点
培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力,并使学生初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响,进一步认识实验中变量控制的重要性。
四、教学准备
(一)学生准备
1、预习第二节-氮的循环
2、查找氮循环的资料,小组合作画出氮循环图示,写出短文。重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质,它们是如何转化的?
(二)教师准备
1、教学媒体、课件;
2、补充实验。
五、教学方法
实验引导,学生观察、归纳。
六、课时安排
三课时
七、教学过程
第2课时
【复习】高能固氮和工业固氮发生的主要反应有哪些?
【引入】氨是氮循环中的主要物质,它在人类的生产和生活中有着广泛的应用。下面我们一起来探讨氨和铵态氮肥的主要性质和用途。
【板书】 2、氨和铵态氮肥
【演示实验1】 氨的溶解性实验。
【演示实验2】 氨和氯化氢的反应。
【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题:
通过观察实验现象,思考、归纳并回答下列问题:
1、完成下列表格
实 验
实验现象
结 论
实 验1
实 验2
2、通过观察实验现象,你获得了氨的哪些物理性质?是通过什么现象获得的?
3、氨的喷泉实验原理是什么?氨溶解于水仅是简单的溶解过程吗?由什么现象可以说明?
4、由[演示实验2]的现象,你能得出哪些结论?
5、氨除了能与盐酸反应外,还能与硫酸、硝酸反应吗?若能,请写出化学反应方程式。演示实验2中若将浓盐酸用浓硝酸、浓硫酸代替,会观察到同样的现象吗?
6、氨中氮元素的化合价是-3,请从化合价的角度分析,氨还可能具有什么性质?它可能与哪些物质反应?
7、氨水为何不大量用作化肥?
【归纳板书】 学生归纳,老师点评并板书。
一、氨的物理性质:
无色;有刺激性气味的气体;比空气轻;极易溶于水(1:700)。
二、氨的化学性质:
1、与水反应:NH3+H2O NH3·H2O (可逆反应)
NH3·H2O NH4++OH- (可逆过程)
2、与酸反应:NH3+HCl=NH4Cl
NH3+HNO3=NH4NO3
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
3、与氧气反应:4 NH3+5O2 4NO+6H2O
【讲解】 由于氨水易挥发,不易运输,因此氨水不大量用作化肥,而是常将氨制成各种固态的铵盐加以使用,如何科学的使用铵态氮肥呢?要解决这一问题,首先要了解铵态氮肥的主要成分——铵盐的主要性质。
【演示实验3】取少量氯化铵固体放在试管中加热。
【演示实验4】取少量碳酸氢铵固体放在试管中加热,并将生成的气体通入新制的石灰水中。
【演示实验5】在试管中加入少量氯化铵固体,再滴加适量的10%氢氧化钠溶液,加热,并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管口,观察现象。
【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题:
通过观察实验现象,思考、归纳并回答下列问题:
1、完成下列表格:
实 验
实验现象
结论及化学方程式
实验1
实验2
实验3
2、铵盐具有哪些物理、化学性质?
3、铵盐与碱溶液反应的本质是什么?
4、怎样合理地储存和施用铵态氮肥?
【归纳板书】 学生归纳,老师点评并板书
三、铵盐的物理性质:白色,易溶于水的晶体。
四、铵盐的化学性质:
1、受热易分解:NH4Cl NH3 ↑+HCl↑
NH4HCO3NH3 ↑ +CO2 ↑ +H2O
2、与碱溶液反应:NH4++OH- NH3 ↑+H2O
NH4++OH-= NH3·H2O
保存方法:密封、阴凉通风处保存。
施用注意事项:不能与碱性物质如草木灰等混用;埋在土下以保持肥效。
【课堂小结】 学生整合本节课所学的内容。
【课堂练习】教材P80-81 1(3)(4)(5)、4(1)
【课外作业】教材P81 2、3
第二节 氮的循环
一、教材分析
(一)知识脉络
氮及其化合物是元素化合物知识的重要组成部分。本节教材通过闪电这一自然现象,激发学生思考自然界中的含氮物质,通过自然界中的氮循环,引出氮循环中的重要物质—氮气、NO、NO2、氨、铵盐、硝酸等,然后通过观察思考、实验探究认识这些重要物质的性质、用途。在学习过程中了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。
(二)知识框架
(三)新教材的主要特点:
从培养学生终身发展所必备的知识和能力出发,重点介绍重要代表物的性质与用途,同时注重培养学生的观察能力和综合分析问题的能力。
二.教学目标
(一)知识与技能目标
1、了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响;
2、通过了解生物固氮和人工固氮形式,认识N2 、NO 、NO2的性质;
3、通过观察思考活动,认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题;
4、通过观察思考活动,认识 HNO3的性质。
(二)过程与方法目标
1、培养学生通过观察实验现象,总结分析物质性质的能力;
2、初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响,进一步认识实验中变量控制的思想。
(三)情感态度与价值观目标
1、通过介绍合成氨发展的艰辛历程,体会从实验室研究到工业生产的过程,渗透化学与技术关系的教育;
2、通过介绍酸雨,光化学烟雾和富营养化等环境问题,了解人类活动对氮循环的影响,树立保护环境的意识。
三、教学重点、难点
(一)知识上重点、难点
重点:氮气、氨、铵盐和硝酸的性质。
难点:硝酸的氧化性。
(二)方法上重点、难点
培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力,并使学生初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响,进一步认识实验中变量控制的重要性。
四、教学准备
(一)学生准备
1、预习第二节-氮的循环
2、查找氮循环的资料,小组合作画出氮循环图示,写出短文。重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质,它们是如何转化的?
(二)教师准备
1、教学媒体、课件;
2、补充实验。
五、教学方法
实验引导,学生观察、归纳。
六、课时安排
三课时
七、教学过程
第3课时
【复习引入】 通过前面的学习,你知道通过哪些方法可以制得NH3?如果实验室要制得少量NH3,你会选择哪种方法?为什么?(由于氮气与氢气反应条件不易获得,加热铵盐制得的NH3又不纯,故实验室选择铵盐与碱反应来制得少量氨气。)
【板书】 3、氨气的实验室制法。
(1)反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)22 NH3 ↑+CaCl2+2H2O
(2)发生装置——固体+固体→型
(3)干燥剂——碱石灰或无水CaCl2
(4)收集方法——向下排空气法
(5)验满方法——湿润的红色石蕊试纸
(6)尾气处理——用水吸收
<讨论>:用水吸收氨气时,可能会出现什么现象,如何防止这一现象的发生?
【讲述】 工业三酸之一的硝酸是一种重要的化工原料,也是一种重要的化学试剂,下面我们一起来讨论它的性质。
【板书】 五、硝酸及其应用
【实验1】 取一瓶浓硝酸,打开瓶盖,小心的扇闻浓硝酸的气味。
【实验2】 在两支试管中各放入一小块铜片,分别加入少量4mol/L的稀硝酸和14mol/L的浓硝酸,立即用蘸有氢氧化钠溶液的棉花封住试管口,观察试管中发生的现象。
【实验3】 将[实验2]中的金属铜换成金属铁进行相同的实验,观察发生的现象。
【交流讨论】用多媒体投影所要讨论的问题:
通过观察实验现象,思考并回答下列问题:
1、完成下列表格:
实 验
实 验 现 象
结 论
实验1
实验2
实验3
2、通过实验探究,你对硝酸的氧化性有了哪些认识?
3、浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中,为什么?
4、归纳硝酸的物理、化学性质?
【归纳板书】 学生归纳,老师点评并板书
1、物理性质:纯硝酸无色,易挥发,有刺激性气味,熔沸点低,密度比水大。
2、化学性质:
(1)不稳定性:4HNO3 2H2O+4NO2↑+O2↑
(2)强氧化性:(规律:浓硝酸一般被还原为NO2,稀硝酸一般被还原为NO,产物与硝酸的浓度有关。)
①与金属反应——除金、铂、钛外(常温下,浓硝酸可使铁、铝钝化)
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②与某些非金属单质(如碳)反应
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
<讨论>①通常情况下,浓、稀硝酸作氧化剂时,还原产物有何规律?
②浓硝酸通常被还原为NO2、稀硝酸通常被还原为NO,故相同条件下,稀硝酸的氧化性强于浓硝酸的氧化性,你认为这种观点对吗?请阐述你的理由。
【讲述】 掌握物质性质的目的是为了更好的利用物质,二战期间,由于德军即将占领丹麦,丹麦物理学家,诺贝尔奖获得者玻尔被迫要离开自己的祖国。他坚信以后一定能返回祖国,决心把心爱的诺贝尔奖章留下。为了不使奖章落入德军之手,他把奖章溶解在一种溶液中,并存放在瓶子里。丹麦被德军占领后,纳粹分子闯进玻耳家中,连奖章的影子也没发现。战后,玻耳从溶液中提取出金,又重新铸成了奖章。这种溶液就是王水(由浓盐酸与浓硝酸按体积比3:1混合而成)。又如食物中的硝酸盐是无毒的,但是在一些细菌的作用下,会被还原为有毒的亚硝酸盐导致食物中毒。生活中注意不要吃腐烂的食物,因为这种食物含较多的亚硝酸盐。
【指导阅读】阅读P78-人类活动对自然界氮循环和环境的影响
<思考>由于人类活动对自然界氮循环的影响而导致的环境问题主要有哪些?
(酸雨、光化学烟雾、富营养化)
【课堂小结】 学生自主完成教材第81页的“概括·整合”。
【课堂练习】 教材P80 1(1)(2)
【布置研究性作业】 将学生分成若干小组,依据学生兴趣自主选取其中一个课题进行研究,研究成果将以小组为单位以板报的形式进行交流。
1、如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响?
2、如何减少氮氧化物对环境的影响?
3、查阅资料,了解人工固氮的研究方向、成果及研究固氮的意义。