魯科版必修1 第3章第2節(jié)氮的循環(huán) 學(xué)案.doc

第2節(jié)氮的循環(huán)1自然界中氮的循環(huán)(1)氮元素的存在：氮是地球上含量豐富的元素，存在形式：一種是以游離態(tài)存在于空氣中，另一種是以化合態(tài)的形式存在于動植物體中、土壤中和水體中。化合態(tài)的氮元素主要以no、nh的形式存在，在有機(jī)物中以蛋白質(zhì)形式存在。(2)氮的循環(huán)在自然界中，把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物實現(xiàn)氮的循環(huán)有兩種途徑：一是豆科植物根部的根瘤菌，把氮?dú)廪D(zhuǎn)化為硝酸鹽等含氮化合物；二是在放電條件下，氮?dú)馀c氧氣結(jié)合為氮氧化物，并隨雨水進(jìn)入水體中。人類在氮循環(huán)方面是通過化學(xué)方法把氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成各種含氮的化合物?；剂先紵⑸趾娃r(nóng)作物枝葉燃燒所產(chǎn)生的氮氧化物通過大氣進(jìn)入陸地和海洋，進(jìn)入氮循環(huán)?！纠?】 某生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)如圖所示。(1)哪一類生物能將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨()a微生物b藻類(2)該生態(tài)系統(tǒng)的豆科植物不施氮肥，仍能表現(xiàn)出良好的長勢，原因是_。解析：在氮的循環(huán)過程中，豆科植物的根瘤菌能將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽等含氮化合物，從而滿足自身營養(yǎng)的需要。no被吸收后最終可轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)被微生物分解成氨、硝酸根、銨根離子，而氨又可被硝化細(xì)菌氧化為no。答案：(1)a(2)豆科植物的根瘤菌能將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽等含氮的化合物，滿足自身營養(yǎng)的需要2氮?dú)?1)氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)純凈的氮?dú)馔ǔ顟B(tài)下是無色的氣體，沒有味道，沒有毒性，密度與空氣的密度接近且略小。氮?dú)庠谒械娜芙舛群苄?，通常狀態(tài)下，1體積水中只能溶解大約0.02體積的氮?dú)?。?dāng)壓強(qiáng)為1個大氣壓時，氮?dú)庠?95.8 變?yōu)闊o色液體，在209.9 變?yōu)檠┗罟腆w。析規(guī)律 巧比氣體密度：比較兩種氣體的密度大小時，可利用“同溫、同壓下，兩氣體的密度之比等于其相對分子質(zhì)量之比”，只需比校相對分子質(zhì)量(或平均相對分子質(zhì)量)的大小即可。如n2的相對分子質(zhì)量為28，空氣的平均相對分子質(zhì)量為29，故n2的密度比空氣略小。(2)氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)通常情況下，n2的化學(xué)性質(zhì)不活潑，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。但是在一定條件下，氮?dú)饽芘c氧氣、氫氣等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。釋疑點 n2為什么穩(wěn)定氮分子是由氮原子構(gòu)成的雙原子分子，兩個氮原子之間共用三對電子，使每個原子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以，要破壞這種牢固的結(jié)合需要很高的能量。n2和o2的反應(yīng)在電閃雷鳴的雨天，空氣中的氮?dú)馀c氧氣可以直接化合生成一氧化氮?dú)怏w。n2o22no(無色氣體)生成的一氧化氮?dú)怏w在常溫下很容易被空氣中的氧氣氧化生成二氧化氮?dú)怏w。2noo2=2no2(紅棕色)生成的二氧化氮?dú)怏w溶于水時與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮。3no2h2o=2hno3no生成的硝酸隨雨水淋灑到地面上，與土壤中的礦物作用，形成能被植物吸收的硝酸鹽，促進(jìn)植物生長。俗話說的“雷雨發(fā)莊稼”“一場雷雨一場肥”就是這個道理。另外，汽車發(fā)動機(jī)中也有n2與o2的反應(yīng)，因此，汽車尾氣中一般含有氮的氧化物。n2與h2的反應(yīng)在高溫、高壓和有催化劑存在的條件下，n2和h2可以直接化合，生成氨氣，并放出熱量，反應(yīng)方程式如下：n23h22nh3實際上氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨氣的同時，氨氣也分解生成氮?dú)夂蜌錃?，這樣的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。因此，氮?dú)夂蜌錃獠豢赡芡耆D(zhuǎn)化為氨氣，在反應(yīng)后的體系中氮?dú)?、氫氣、氨氣三種氣體同時存在。談重點 可逆反應(yīng)的特點：可逆反應(yīng)指的是在相同條件下能同時向正、反兩個方向進(jìn)行的反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)特點：“兩同”：同一條件下，正、逆反應(yīng)同時進(jìn)行。“共存”：反應(yīng)物和生成物必須同時存在于同一反應(yīng)體系中，即反應(yīng)不能進(jìn)行到底。表示方法：在可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中用“”表示，不用“=”表示。n2與mg等金屬反應(yīng)n23mgmg3n2(3)n2的主要用途a氮?dú)馐呛铣砂敝葡跛岬闹匾牧?；b氮?dú)獬Ｓ米鞅Ｗo(hù)氣，用于焊接金屬，填充燈泡、保存農(nóng)副產(chǎn)品等；c液氨可作冷凍劑，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、高科技領(lǐng)域。(4)氮的固定使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫氮的固定，簡稱固氮。氮的固定大體有兩種方法：【例2】 下列過程屬于氮的固定的是()a空氣液化得到液態(tài)的氮bnh4hco3nh3h2oco2cnh3hcl=nh4cldn23h22nh3解析：在理解氮的固定時，一定要弄清楚是游離態(tài)氮到化合態(tài)氮，其他由化合態(tài)氮到化合態(tài)氮(例如：nh3nh4no3，nono2等)，化合態(tài)氮到游離態(tài)氮(例如nh3n2等)的過程都不是氮的固定。答案：d3一氧化氮和二氧化氮氮在循環(huán)過程中有許多氮的氧化物產(chǎn)生，現(xiàn)將no和no2的性質(zhì)總結(jié)如下：物質(zhì)一氧化氮二氧化氮化學(xué)式nono2物理性質(zhì)無色、不溶于水的氣體、有毒、用排水法收集紅棕色、易溶于水、有刺激性氣味的氣體，有毒，用向上排空氣法收集化學(xué)性質(zhì)常溫下容易與o2化合2noo2=2no23no2h2o=2hno3no2no2n2o4日常聯(lián)系no使人中毒的原理與co相似，其更易與血紅蛋白結(jié)合，造成人體缺氧；no在生物學(xué)方面有著獨(dú)特的作用，它作為傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”，在使血管擴(kuò)張、免疫、增強(qiáng)記憶力等方面有著極其重要的作用no2有較強(qiáng)的氧化性，可使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)。能使多種紡織物退色，對金屬和非金屬有腐蝕作用。no2是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的成分(1)由于no極易被氧化為紅棕色的no2，因此收集no時用排水集氣法，不能用排空氣法。no2易溶于水，收集no2用向上排空氣法，不能用排水法。(2)no2溶于水生成hno3，但no2不是hno3的酸酐(因二者中氮元素化合價不同)?！纠?】 發(fā)射衛(wèi)星的運(yùn)載火箭，其推進(jìn)劑引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是co2、h2o、n2、no，這些氣體均無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅色氣體。產(chǎn)生紅色氣體的原因是()a高溫下n2遇空氣生成no2bno遇空氣生成no2cco2與no反應(yīng)生成co與no2dno和h2o反應(yīng)生成h2和no2解析：no是一種無色無味的氣體，但是這種氣體化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，在空氣中很容易被氧化為紅棕色的no2氣體，因而看到火箭噴出的大量紅色氣體是生成的no被氧化成no2的緣故。答案：b4.氨與銨態(tài)氮肥(1)氨氣的物理性質(zhì)氨氣是無色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化，且極易溶于水，常溫、常壓下1體積水能溶解約700體積的氨氣。(2)氨氣的化學(xué)性質(zhì)氨氣與水的反應(yīng)思考：氨溶解于水僅僅是簡單的溶解嗎？氨氣溶于水形成的溶液的酸堿性怎樣？實驗用品：干燥的燒瓶、膠頭滴管、燒杯、酚酞試液、鐵架臺(帶鐵夾)、長玻璃管。實驗步驟：在干燥的燒瓶里充滿氨氣，用帶有玻璃管和膠頭滴管(滴管里預(yù)先吸入水)的塞子塞緊瓶口；倒置燒瓶，使玻璃管插入盛有水的燒杯里(事先滴入少量酚酞試液)，按圖所示安裝好裝置。打開橡皮管上的止水夾，擠壓膠頭滴管的膠頭，使少量水進(jìn)入燒瓶，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：燒杯里的水沿玻璃管進(jìn)入燒瓶，形成噴泉，燒瓶中的液體呈紅色。解釋及結(jié)論：氨氣極易溶于水，膠頭滴管中少量的水使燒瓶中的氨迅速溶解，至使燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小。大氣壓將燒杯中的水通過玻璃管壓到燒瓶中，于是形成了噴泉。燒瓶內(nèi)液體呈紅色說明氨氣溶于水所得溶液呈堿性。噴泉實驗關(guān)鍵：a.裝置氣密性要好，否則不能形成噴泉。b.所用燒瓶要干燥，否則現(xiàn)象不明顯。c.圓底燒瓶內(nèi)要充滿氨氣，否則實驗不易成功。氨氣的水溶液叫氨水。溶解于水的氨氣與水發(fā)生如下可逆反應(yīng)：h2onh3nh3h2onhoh，所以氨水顯弱堿性。一水合氨(nh3h2o)是一種弱堿，不穩(wěn)定，受熱易分解放出有刺激性氣味的氨氣：nh3h2onh3h2o。談重點 液氨與氨水的比較名稱液氨氨水物質(zhì)分類純凈物(非電解質(zhì))混合物(nh3h2o)粒子種類nh3分子分子：h2o、nh3h2o、nh3離子：nh、oh、h存在條件常溫、常壓下不能存在常溫常壓下可以存在，一般情況下，氨水盛裝在橡皮袋、陶瓷壇里。氨水易揮發(fā)，因此，氨水應(yīng)密封保存，且置于低溫處注意：氨水的密度比水的小，越濃，其密度越小。氨水中氮元素主要以nh3h2o的形式存在，但氨水的溶質(zhì)是nh3而非nh3h2o，計算氨水的濃度時按nh3計算。氨氣與酸的反應(yīng)氨氣是中學(xué)階段學(xué)到的唯一顯堿性的氣體，因而可以與酸反應(yīng)。實驗方法：分別在兩個集氣瓶中滴入幾滴濃氨水和濃鹽酸，蓋上玻璃片，然后抽去中間的玻璃片，如下圖所示，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：兩個試劑瓶內(nèi)都產(chǎn)生了大量的白煙。實驗結(jié)論及解釋：濃氨水中揮發(fā)出氨氣，濃鹽酸中揮發(fā)出氯化氫氣體，兩種氣體在集氣瓶內(nèi)相遇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成細(xì)小的氯化銨固體顆粒，現(xiàn)象為有大量白煙生成。反應(yīng)的化學(xué)方程式為nh3hcl=nh4cl。在通常狀況下，氨除了跟濃鹽酸反應(yīng)以外，還易跟許多酸發(fā)生反應(yīng)生成銨鹽，例如：2nh3h2so4=(nh4)2so4nh3hno3=nh4no3nh3ch3cooh=ch3coonh4nh3co2h2o=nh4hco3注意：a.若用玻璃棒分別蘸取濃氨水和濃鹽酸，當(dāng)玻璃棒靠近時，會產(chǎn)生大量白煙。(因為濃氨水、濃鹽酸都易揮發(fā)，揮發(fā)出來的nh3和hcl相遇生成nh4cl固體小顆粒)b若換成濃硝酸，同樣有白煙生成(濃硝酸易揮發(fā))。而換成濃硫酸，不會有白煙生成(濃硫酸難揮發(fā))。氨與氯化氫的反應(yīng)析規(guī)律 nh3的檢驗：用玻璃棒蘸濃鹽酸靠近集氣瓶口時，若產(chǎn)生大量白煙，可以作為檢驗nh3的一種方法。另外一種檢驗氨氣的方法是用濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口或集氣瓶口，利用石蕊試紙變藍(lán)色來判斷。氨氣的催化氧化反應(yīng)nh3中氮元素為3價，是最低價態(tài)，具有還原性，可與具有氧化性的物質(zhì)反應(yīng)。通常狀況下氨與氧氣不反應(yīng)，但一定條件(pt作催化劑)下可與氧氣反應(yīng)：4nh35o24no6h2o，此反應(yīng)是工業(yè)制hno3的基礎(chǔ)。(3)銨鹽的性質(zhì)氨氣與酸反應(yīng)可以生成銨鹽，銨態(tài)氮肥的主要成分就是銨鹽，銨態(tài)氮肥包括硫酸銨(nh4)2so4、碳酸氫銨(nh4hco3)、氯化銨(nh4cl)等。銨鹽都是易溶于水的晶體，因而在貯存、使用銨態(tài)氮肥時，要注意防止雨水的淋濕。銨鹽的不穩(wěn)定性a氯化銨加熱氯化銨固體的實驗實驗步驟：取少量氯化銨固體放在試管中加熱，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：試管底部的白色固體漸漸減少，在試管上部的內(nèi)壁上生成了白色固體。實驗結(jié)論：氯化銨不穩(wěn)定，受熱易分解。結(jié)論解釋：氯化銨受熱分解生成氨氣和氯化氫氣體，這兩種氣體遇冷又重新化合為氯化銨。nh4clnh3hclnh3hcl=nh4clb碳酸氫銨實驗步驟：取少量碳酸氫銨固體放入試管中加熱，并將生成的氣體通入新制的澄清石灰水中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。加熱碳酸氫銨固體的實驗實驗現(xiàn)象：試管底部的白色固體漸漸減少，澄清石灰水變渾濁。實驗結(jié)論：碳酸氫銨不穩(wěn)定，受熱易分解。結(jié)論解釋：碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水。nh4hco3nh3co2h2o析規(guī)律 銨鹽分解規(guī)律：多數(shù)銨鹽受熱易分解，多數(shù)分解放出nh3，生成相應(yīng)的酸或酸性氧化物，但也有的銨鹽受熱分解，不放出nh3。例如，nh4no3受熱分解情況較復(fù)雜(發(fā)生氧化還原反應(yīng))：2nh4no32n2o24h2o銨鹽與堿的反應(yīng)實驗步驟：在試管中加入少量氯化銨固體，再滴加適量的10% naoh溶液，加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙貼在玻璃棒上靠近試管口，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。氯化銨固體與naoh溶液反應(yīng)的實驗實驗現(xiàn)象：濕潤的紅色石蕊試紙變?yōu)樗{(lán)色。實驗結(jié)論：氯化銨跟氫氧化鈉反應(yīng)生成了氨氣。結(jié)論解釋：氯化銨跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為nh4clnaohnh3h2onacl，離子方程式為nhohnh3h2o。銨鹽與堿反應(yīng)均能放出氨氣，利用這一性質(zhì)可以制取氨氣，也可以檢驗銨鹽的存在。a氯化銨的受熱分解與碘的升華相比有著本質(zhì)的區(qū)別。前者是化學(xué)變化，后者是物理變化，但都可用于分離或提純。bnh與oh反應(yīng)的離子方程式書寫中，應(yīng)注意條件對產(chǎn)物的影響。若溶液是濃溶液且加熱，產(chǎn)物為氨氣；若溶液為稀溶液且不加熱，產(chǎn)物應(yīng)為nh3h2o。cnh的檢驗方法：向待測液中加入naoh溶液，加熱。若放出能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則證明溶液中含有nh。nhohnh3h2o(4)氨氣的實驗室制法銨鹽與堿反應(yīng)可生成氨氣，在實驗室里常利用這一原理來制備氨氣。實驗原理：固體氯化銨與氫氧化鈣混合加熱制得。2nh4clca(oh)2cacl22nh32h2o實驗裝置：利用固體與固體加熱制氣體的裝置(見下圖)(與實驗室制備氧氣的裝置相同)。收集：用向下排空氣法(因為氨氣的密度小于空氣密度)干燥：堿石灰(cao和naoh的混合物)檢驗是否收集滿的兩種方法：一種是將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，若試紙變藍(lán)，則說明已收集滿。另一種方法是用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近試管口，若有白煙產(chǎn)生，則說明已收集滿。注意事項：制氨氣所用的銨鹽不能用硝銨、碳銨。因為加熱過程中nh4no3可能發(fā)生爆炸性分解反應(yīng)(2nh4no32n2o24h2o)，發(fā)生危險；而碳銨受熱易分解產(chǎn)生co2，使生成的氨氣中有較多co2雜質(zhì)。ca(oh)2不能用naoh、koh代替，原因是：anaoh、koh具有吸濕性，易結(jié)塊，不利于產(chǎn)生nh3。bnaoh、koh在高溫下均能腐蝕試管。干燥劑可用堿石灰或cao固體或naoh固體，不能用酸性干燥劑(如濃硫酸、p2o5)、無水cacl2等，因為它們均能與nh3發(fā)生反應(yīng)。nh3極易溶于水，制備時盡可能使其不與水接觸以減少損失和防止倒吸現(xiàn)象發(fā)生。管口塞棉花的目的是為了防止氨與空氣發(fā)生對流而使收集的氨氣不純。解技巧 快速制nh3：若在實驗室中快速制備氨氣，可將氨水滴入naoh固體(或生石灰)中，如下圖。原因是naoh(或生石灰)在溶于水時不但吸水而且放出大量的熱，這都有利于氨氣的逸出?！纠?】 實驗室制氨常用以下兩種方法：用固體ca(oh)2和nh4cl晶體反應(yīng)制?。挥霉腆w生石灰與濃氨水混合制取。請回答下列問題：(1)寫出用方法制取氨氣的化學(xué)方程式_。(2)方法能夠制取氨氣的原因是_(用化學(xué)方程式表示)。(3)檢驗氨氣是否收集滿的方法是_。(4)通常用于證明氨氣極易溶于水的實驗是_；氨氣溶于水顯堿性，其原理是(用化學(xué)方程式表示)_。(5)上述制氨氣的方法中，有下列裝置，如圖所示，方法應(yīng)選用_，方法應(yīng)選用_(填裝置標(biāo)號)。解析：a裝置適合于固體與固體需要加熱的反應(yīng)；b裝置適合于固體與液體(或液體與液體)不需要加熱的反應(yīng)；c裝置適合于固體與固體需要加熱的反應(yīng)，但管口應(yīng)略向下傾斜。d裝置適合于固體與液體(或液體與液體)需要加熱的反應(yīng)。答案：(1)2nh4clca(oh)2cacl22nh32h2o(2)caonh3h2o=nh3ca(oh)2(3)用玻璃棒蘸取濕潤的紅色石蕊試紙靠近瓶口，試紙變藍(lán)(4)噴泉實驗nh3h2onh3h2onhoh(5)ab5硝酸(1)硝酸的物理性質(zhì)純硝酸：通常為液體，無色、易揮發(fā)(沸點83 )、有刺激性氣味，密度為1.502 7 gcm3，易溶于水，可以與水以任意比混合。發(fā)煙硝酸：含hno3質(zhì)量分?jǐn)?shù)在98%以上的濃溶液，揮發(fā)出的hno3在空氣中產(chǎn)生“發(fā)煙”現(xiàn)象，“發(fā)煙硝酸”因此而得名。濃硝酸：含hno3質(zhì)量分?jǐn)?shù)約69%，易揮發(fā)出hno3，通常為無色或黃色。發(fā)煙硝酸發(fā)出的煙實質(zhì)上是霧，組成霧的是hno3遇空氣中的水后形成的小液滴。但人們已習(xí)慣把這樣的硝酸叫做“發(fā)煙硝酸”。硫酸中也有發(fā)煙硫酸，它是由h2so4溶解so3而形成的。發(fā)煙硫酸發(fā)出的煙實質(zhì)上也是霧。濃鹽酸(含hcl質(zhì)量分?jǐn)?shù)約37%38%)揮發(fā)出的hcl也在空氣中形成霧。(2)硝酸的化學(xué)性質(zhì)酸的通性硝酸作為一種酸，具有酸的通性。表現(xiàn)在它能與以下物質(zhì)反應(yīng)：a.能使酸堿指示劑變色。b.能與金屬單質(zhì)反應(yīng)。c.能與堿性氧化物反應(yīng)，生成鹽和水。d.能與堿反應(yīng)，生成鹽和水。e.能與某些鹽溶液反應(yīng)，生成新鹽和新酸。硝酸的特性硝酸除了具有酸的通性外，還具有以下特性。a不穩(wěn)定性硝酸不穩(wěn)定，見光或受熱很容易分解生成no2、o2和h2o。4hno34no2o22h2o為了防止硝酸見光分解，一般將它保存在棕色試劑瓶中并放置在陰涼處。由于硝酸分解產(chǎn)生的no2溶于硝酸，所以濃硝酸往往呈黃色。b強(qiáng)氧化性()硝酸與金屬銅的反應(yīng)實驗步驟：在兩支試管中各放入一小塊銅片，分別加入少量稀硝酸(4 moll1)和濃硝酸(12 moll1)，立即用蘸有naoh溶液的棉花封住試管口，觀察試管中發(fā)生的現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：加稀硝酸的試管中，化學(xué)反應(yīng)較慢；液體由無色變?yōu)樗{(lán)色；生成無色氣體，該氣體在試管口外變成了紅棕色。加濃硝酸的試管，化學(xué)反應(yīng)較快；液體由無色變?yōu)樗{(lán)色；直接生成了紅棕色氣體。實驗結(jié)論：稀硝酸、濃硝酸都跟銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但濃硝酸跟銅的反應(yīng)更快一些。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：cu4hno3(濃)=cu(no3)22no22h2o3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o上述反應(yīng)中銅作還原劑，hno3作氧化劑，但是hno3的強(qiáng)氧化性與鹽酸、稀硫酸表現(xiàn)出的氧化性不同，鹽酸、稀硫酸表現(xiàn)出的氧化性是由h體現(xiàn)出來的，而hno3的氧化性是5價的n元素表現(xiàn)出來的。在第1個反應(yīng)中有4 mol hno3參加反應(yīng)，但只有2 mol hno3中的氮元素化合價降低，因而參加反應(yīng)的hno3既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)酸性。在第2個反應(yīng)中有8 mol hno3參加反應(yīng)，但只有2 mol hno3中的氮元素化合價降低，因而參加反應(yīng)的hno3也既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)酸性。談重點 鈍化現(xiàn)象：常溫下，fe、al在濃硝酸中發(fā)生鈍化反應(yīng)，該現(xiàn)象屬于化學(xué)反應(yīng)，是因為濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，在金屬表面形成一層致密的氧化物薄膜，阻止了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。因而可用鋁制或鐵制容器來盛濃硝酸。()濃硝酸與非金屬的反應(yīng)加熱條件下，濃硝酸還能將c、p、s等非金屬氧化到最高價態(tài)：c4hno3(濃)co24no22h2o在該反應(yīng)中碳作還原劑，濃硝酸作氧化劑，由于參加反應(yīng)的硝酸中氮元素的化合價全部降低，因而濃硝酸只體現(xiàn)強(qiáng)氧化性。同樣原理可寫出濃硝酸與s、p等非金屬反應(yīng)的方程式：s6hno3(濃)h2so46no22h2o2p10hno3(濃)2h3po410no22h2o【例5】 將1.92 g cu粉與一定量的濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)cu粉完全作用時收集到氣體1.12 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則所消耗的hno3的物質(zhì)的量是()a0.12 mol b0.11 mol c0.09 mol d0.08 mol解析：若1.12 l氣體全部為no2，則由化學(xué)方程式cu4hno3(濃)=cu(no3)22no22h2o求解，但所得結(jié)果與選項矛盾，說明隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃硝酸不斷變稀，又發(fā)生了cu與稀硝酸的反應(yīng)：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o。解此題最基本的方法是運(yùn)用兩個方程式列方程組求解，也可用氮原子守恒法解此題，這樣靈活簡捷快速。2hno3cu(no3)2,1 hno31 no,1 hno31 no2現(xiàn)有ncu(no3)20.03 moln(no)n(no2)0.05 mol所以消耗的hno3的物質(zhì)的量為0.03 mol20.05 mol0.11 mol。答案：b6人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響(1)正面影響進(jìn)入工業(yè)化社會以后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，人類開發(fā)和利用自然資源的規(guī)模越來越大，化石燃料的消耗量急劇增加，化學(xué)合成氮肥的數(shù)量迅速上升，豆科植物的栽種面積也在陸續(xù)擴(kuò)大，人類的固氮活動使活化氮(nh和no)的數(shù)量大大增加?？茖W(xué)家們預(yù)測，從現(xiàn)在到2020年，人工固氮活動所產(chǎn)生活化氮的年均數(shù)量將增加60%，達(dá)到年均2.241011 kg。(2)負(fù)面影響全球人工固氮雖然有助于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的提高，但也給全球生態(tài)環(huán)境帶來壓力，使與氮循環(huán)有關(guān)的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)一步加劇。光化學(xué)煙霧：氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個重要原因。汽車尾氣中的氮氧化物與碳?xì)浠衔锝?jīng)紫外線照射發(fā)生反應(yīng)形成的一種有毒的煙霧，稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧具有特殊氣味，刺激眼睛，傷害植物，并使大氣能見度低。另外，氮氧化物跟空氣中的水反應(yīng)生成的硝酸和亞硝酸是酸雨的成分。水體富營養(yǎng)化：大量使用氮肥、磷肥、含磷洗滌劑，生活污水中常含有過量的n、p等營養(yǎng)物質(zhì)。這些物質(zhì)流入湖泊、海灣，使海水中富集n、p等植物營養(yǎng)物質(zhì)，稱為水體富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖。這些生物集中在水層表面進(jìn)行光合作用釋放氧氣，使表層海水溶o2達(dá)飽和，從而阻止了大氣中的o2溶入海水。而大量死亡的海藻在分解時卻要消耗水中的溶解氧，使水中溶氧急劇減少，致使魚類死亡。死亡的藻類分解時會放出ch4、h2s等氣體，使水體變得腥臭。這種情況在海洋中發(fā)生稱“赤潮”，在淡水中發(fā)生稱“水華”。(3)氮污染的防治：為了減少人類活動對自然界中氮循環(huán)和環(huán)境的影響，一方面應(yīng)控制進(jìn)入大氣、陸地和海洋的有害物質(zhì)的數(shù)量，另一方面應(yīng)增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)對有害物質(zhì)的吸收能力。因此，應(yīng)保護(hù)森林、植樹造林，促進(jìn)全球氮的良性循環(huán)?！纠?】 為了解決糧食生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)問題，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)前科學(xué)、有效的途徑是()合理開發(fā)海洋資源，尋找新的能源控制人口增長，協(xié)調(diào)人與自然和諧發(fā)展增加化肥和農(nóng)藥的使用，提高作物產(chǎn)量開荒辟地，圍湖造田，擴(kuò)大糧食種植面積利用現(xiàn)代生物技術(shù)，培育具有較高光合效率的作物品種a bc d解析：可持續(xù)發(fā)展是生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會三位一體的發(fā)展，是指生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會三者的協(xié)調(diào)發(fā)展。包括減少化肥和農(nóng)藥的使用，不得隨意改造、破壞生態(tài)環(huán)境，還包括控制環(huán)境污染和改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)生物多樣性，保證以可持續(xù)的方式使用可再生資源。答案：b7no、no2、o2與水反應(yīng)的有關(guān)計算有關(guān)反應(yīng)：3no2h2o=2hno3no2noo2=2no2(1)no2溶于水的計算3no2h2o=2hno3nov3 12v(no2) v(no)vv(no2)v(no)(2)no、no2混合氣體溶于水的計算由3no2h2o=2hno3nov3 2v(no2) vv(no2)(3)no2和o2的混合氣體溶于水，發(fā)生反應(yīng)為3no2h2o=2hno3no,2noo2=2no2合并得4no2o22h2o=4hno3由此可得：(4)no和o2的混合氣體同時通入水中時，發(fā)生如下反應(yīng)：2noo2=2no2,3no2h2o=2hno3no合并得4no3o22h2o=4hno3根據(jù)以上方程式可知no、no2、o2三種混合氣體通入水中，可先按(1)求出no2與h2o反應(yīng)生成no的體積，再加上原混合氣體中的no的體積即為no的總體積，再按(4)方法進(jìn)行計算?！纠?1】 現(xiàn)有no2、o2的混合氣體12 ml，通入足量水中，充分反應(yīng)后逸出氣體2 ml(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積是()a2.2 mlb2.4 mlc3 mld4 ml解析：(總反應(yīng)式法)根據(jù)有關(guān)的反應(yīng)：4no2o22h2o=4hno33no2h2o=2hno3no設(shè)原混合氣體中o2的體積為v(o2)，剩余氣體可能是o2，也可能是no。若剩余o2，則v剩v(o2)12 mlv(o2)2 ml。解得v(o2)4 ml，d正確。若剩余no，則v剩12 mlv(o2)4v(o2)2 ml。解得v(o2)1.2 ml。答案：d【例72】 將充滿no2和o2的混合氣體10 ml的量筒，倒立在盛有水的水槽中，充分反應(yīng)后，最后剩余1 ml氣體，問原混合氣體中no2和o2的體積各是多少？解析：no2和o2混合物溶于水后發(fā)生如下反應(yīng)：4no2o22h2o=4hno3當(dāng)v(no2)v(o2)41時恰好反應(yīng)完全。現(xiàn)剩余1 ml氣體，可能是o2也可能是no，no是發(fā)生如下反應(yīng)3no2h2o=2hno3no所生成的，所以有兩種可能的情況：若o2剩余，則參加反應(yīng)的no2和o2為9 ml。根據(jù)4no2o22h2o=4hno3，得v(no2)9 ml7.2 ml，v(o2)9 ml1 ml2.8 ml。若no剩余，即no2過量，則由3no2h2o=2hno3no知，過量的no2為3 ml，則4no2o22h2o=4hno3中反應(yīng)的no2和o2共7 ml。v(no2)7 ml3 ml8.6 mlv(o2)7 ml1.4 ml答案：若o2過量，則v(no2)7.2 ml，v(o2)2.8 ml；若no2過量，則v(no2)8.6 ml，v(o2)1.4 ml。8硝酸與金屬反應(yīng)的討論(1)硝酸與金屬的反應(yīng)產(chǎn)物除少數(shù)幾種極不活潑的金屬(如金、鉑)，其他金屬都能被硝酸氧化，如果金屬有可變化合價(如鐵、銅)，則都能被氧化成較高價態(tài)，鐵、鋁等少數(shù)幾種金屬在冷的濃硝酸中因表面被迅速氧化成致密的氧化膜而鈍化(因此可用鐵或鋁制容器貯運(yùn)冷的濃硝酸)，在受熱或稀釋時鈍化作用會消失。硝酸的還原產(chǎn)物與硝酸的濃度有關(guān)，一般硝酸越濃，還原產(chǎn)物中氮元素的價態(tài)越高(no2)，隨著硝酸濃度的降低，氮元素的化合價逐漸降低。例如：zn4hno3(濃)=zn(no3)22no22h2o3zn8hno3(較稀)=3zn(no3)22no4h2o4zn10hno3(很稀)=4zn(no3)2n2o5h2o4zn10hno3(極稀)=4zn(no3)2nh4no33h2o因此實際上，當(dāng)金屬與一定量的濃硝酸發(fā)生反應(yīng)時，隨著反應(yīng)的進(jìn)行硝酸濃度逐漸降低，所得還原產(chǎn)物不是單一物質(zhì)。總之，濃硝酸一般被還原為no2，稀硝酸一般被還原為no，極稀硝酸可被還原成nh3，生成nh4no3。(2)硝酸與金屬反應(yīng)時，既表現(xiàn)強(qiáng)氧化性又表現(xiàn)強(qiáng)酸性，可由金屬與硝酸反應(yīng)的關(guān)系，求還原產(chǎn)物的化學(xué)式或物質(zhì)的量。(3)硝酸與鐵反應(yīng)時，由于存在反應(yīng)fe2fe3=3fe2，當(dāng)hno3過量時，產(chǎn)物為fe(no3)3；當(dāng)fe過量時，產(chǎn)物為fe(no3)2；當(dāng)fe與hno3恰好耗盡時，產(chǎn)物可能是fe(no3)3或fe(no3)2或fe(no3)3、fe(no3)2的混合物。(4)濃硝酸與cu反應(yīng)時，若cu過量，反應(yīng)開始時濃硝酸的還原產(chǎn)物為no2，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸變稀，其還原產(chǎn)物將為no，最終應(yīng)得到no2與no的混合氣體，可利用氧化還原過程中化合價升降總數(shù)相等的守恒規(guī)律求解有關(guān)cu、hno3和混合氣體之間的量的關(guān)系。硝酸與其他金屬(過量)反應(yīng)的情況與此類似。(5)注意no在離子共存問題的判斷中的特殊性。在水溶液中，no本無氧化性，但當(dāng)水溶液中有大量h存在時，no就表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，如在有h、no存在的溶液中就不能存在fe2、s2、i、so、br等還原性離子。另外在利用hno3的酸性時，要注意考慮它的強(qiáng)氧化性。如feo與稀硝酸反應(yīng)時的方程式應(yīng)是3feo10hno3(稀)=3fe(no3)3no5h2o，而不是feo2hno3=fe(no3)2h2o。(6)解決與硝酸有關(guān)問題的指導(dǎo)思想由濃變稀的思想由上述可知，金屬與一定量濃硝酸的反應(yīng)，會隨著硝酸濃度的降低，而得到不一樣的產(chǎn)物。所以一定要注意：當(dāng)題目中濃硝酸是定量或適量時，應(yīng)考慮酸的濃度由濃變稀的問題，這很可能是題目設(shè)置的一個陷阱。氮元素守恒的思想硝酸和不活潑金屬反應(yīng)一般生成硝酸鹽和氮氧化物，在此硝酸擔(dān)當(dāng)了兩個角色，一是酸，二是氧化劑。如果分別知道了二者的物質(zhì)的量，也就知道了消耗硝酸的總的物質(zhì)的量。如：3cu8hno3=3cu(no3)22no4h2o反應(yīng)中，當(dāng)3 mol銅和8 mol硝酸反應(yīng)時，起酸性作用的硝酸的物質(zhì)的量為6 mol，即金屬的物質(zhì)的