专题02 氮与社会可持续发展（期中复习课件）高一化学下学期苏教版

氮与社会可持续发展 专题02 考点串讲 举一反三 典例精析 要点精讲 思维导图 PPT下载 http:///xiazai/ 目 录 CONTENTS 1 氮的固定 2 重要的含氮化工原料 3 含氮化合物的合理使用 思 维 导 图 专题07 氮与社会可持续发展 氮的固定 含氮化合物的合理使用 重要的含氮化工原料 氮分子的结构 自然固氮 氨气 硝酸 常见氮肥及其使用 铵盐的性质 氮氧化物的无害化处理 人工固氮——合成氨 01 氮的固定 模板来自于：第一PPT https:/// 4 一、氮分子的结构 要点01 氮的固定 1．氮元素的位置、结构与存在 (1)氮元素位于元素周期表的 周期、第 族。氮原子的最外电子层有 电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过 与其他原子相互结合构成物质。 (2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的 中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 和 中。 第二 ⅤA 5个 共用电子对 蛋白质 硝酸盐 铵盐 要点精讲 5 一、氮分子的结构 要点01 氮的固定 2．氮气的物理性质 N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水。 3．氮气的结构与化学性质 (1)N2的结构 N2的结构式为 ，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。 (2)化学性质 N2在等条件下 ，N2获得足够的能量，使N≡N断裂。如： ①3Mg＋N2 Mg3N2； N≡N 高温、放电 要点精讲 6 二、自然固氮 要点01 氮的固定 1．氮的固定：将大气中 的氮转化为 的过程。 2．自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌 将氮气转化成氨。发生的反应有： （1）N2＋O2 2NO。 （2）2NO＋O2===2NO2。 （3）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 游离态 氮的化合物 要点精讲 7 三、人工固氮——合成氨 要点01 氮的固定 人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是工业合成氨。 要点精讲 8 要点01 氮的固定 1．N2的性质与氮的固定 归纳总结 要点精讲 9 要点01 氮的固定 2．自然界中氮循环的主要形式 游离态→化合态 (1)豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。 (2)在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，这些氮的氧化物随降水进入土壤和水体。 (3)合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮气转化为化合态的氮 化合态→游离态 硝酸盐在某些细菌作用下转化为氮气 化合态→化合态 化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋，参与氮的循环 要点精讲 10 【典例01】氮气是一种不活泼的气体，其根本原因是 D A．氮气有还原性 B．氮原子的半径较小 C．氮气是双原子分子 D．使氮气分子中的氮氮三键断裂需要吸收很高的能量 【典例02】下列反应中，属于氮的固定的是 A．雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO B．由NH3制尿素 C．将含氨化合物转变为植物蛋白质 D．土壤中的硝酸盐被细菌分解转化为氮气 A 典例精析 11 【变式01】生物固氮和高能固氮都属于自然固氮的途径，下列固氮过程属于生物固氮的是 B A．闪电作用下氮元素由游离态转化为化合态 B．豆科植物根瘤菌将空气中的氮气转化为含氨化合物 C．利用电能在常温常压下将氮气转化为氨气 D．工业上利用N2和H2在高温、高压和使用催化剂的条件下合成NH3 【变式02】下列过程不属于氮的固定的是 A．雷雨天气中的N2转化为氮氧化合物 B．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为氨 C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐 D．高温，高压，催化剂的条件下用N2和H2合成NH3 B 举一反三 12 【变式03】一种新型合成氨的方法如图所示。下列说法错误的是 C A．过程①与工业合成氨反应均属于“氮的固定” B．NH3的水溶液能导电， NH3属于电解质 C．该过程的总反应为 D．过程②和③均属于非氧化还原反应 举一反三 13 02 重要的含氮化工原料 模板来自于：第一PPT https:/// 14 1．结构 NH3的电子式为 ，结构式为 ，氨分子的空间构型为三角锥形。键角107°18′，是极性分子。 2．物理性质 无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1︰ 700)，可由喷泉实验证明。 一、氨气分子的结构和物理性质 要点01 氨气 要点精讲 15 二、氨气的化学性质 要点01 氨气 要点精讲 16 三、液氨和氨水的区别 要点01 氨气   液氨 氨水 形成 NH3液化 NH3溶于水 物质分类 纯净物 混合物 微粒种类 NH3 NH3、NH3·H2O、H＋、H2O、NH、OH－ 存在条件 常温常压下不能存在 常温常压下可存在 要点精讲 17 四、喷泉实验装置及其创新 要点01 氨气 设计说明： (1)装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于试剂瓶中，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。 (2)装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨气溶于水)。 (3)装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。 要点精讲 18 要点01 氨气 (4)装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。 (5)装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。 (6)装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。 四、喷泉实验装置及其创新 要点精讲 19 五、氨水问题分析 要点01 氨气 (1)氨水的溶质质量分数为： (2)氨水的化学性质 ①不稳定性：NH3·H2O NH3↑＋H2O 要点精讲 20 要点01 氨气 1.NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。 2.氨水呈碱性，属于一元弱碱溶液，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。 易错提醒 要点精讲 21 要点02 硝酸 一、硝酸的物理性质 (1)纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，熔点：－42 ℃、沸点：83 ℃、密度：1.5 g·cm－3。 (2)硝酸沸点较低，易挥发，在空气中遇水蒸气形成白雾。 (3)质量分数在69%以上的硝酸称为浓硝酸。95%以上的浓硝酸叫做发烟硝酸。 要点精讲 22 要点02 硝酸 二、硝酸的化学性质 性质 化学方程式或离子方程式 说明 易挥发性 NaNO3＋H2SO4(浓) HNO3↑＋NaHSO4 ①难挥发酸制易挥发酸 ②因硝酸受热易分解，故微热 强酸性 CaCO3＋2HNO3＝Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O —— 不稳定性 4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 久置时呈黄色，贮存方法：棕色瓶、放冷暗处 要点精讲 23 要点02 硝酸 性质 化学方程式或离子方程式 说明 强氧化性 C＋4HNO3(浓) 4NO2↑＋CO2↑＋2H2O 3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 6I－＋8H＋＋2NO3－＝3I2＋2NO↑＋4H2O 3SO2＋2NO3－＋2H2O＝3SO42－＋2NO↑＋4H＋ 室温下，铁、铝在浓硝酸中发生钝化 ①酸性条件下，Fe2＋、I－与NO3－在溶液中不能大量共存 ②实验室不能用HNO3制取SO2气体 ③钝化是化学变化！ 氧化性 与酸性 Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 3Ag＋4HNO3(稀) 3AgNO3＋NO↑＋2H2O 溶解铜、银时要用稀HNO3 氧化性→生成低价N的物质 酸性→ 生成硝酸盐 要点精讲 24 要点02 硝酸 1.浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。 2.常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应。故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放。 易错提醒 要点精讲 25 要点02 硝酸 三、硝酸的工业制法 原料 反应原理 主要设备 说明 氨、 空气、 水 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O 转化器 ①理论上相当于4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3，整个反应相当于NH3＋2O2==HNO3＋H2O ②尾气用NaOH溶液吸收：NO＋NO2＋2NaOH==2NaNO2＋H2O 2NO＋O2==2NO2 —— 3NO2＋H2O==2HNO3＋NO 吸收塔 生产流程 要点精讲 26 要点02 硝酸 三、硝酸的工业制法 要点精讲 27 要点02 硝酸 四、硝酸与金属反应的有关计算 硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被还原为低价氮的化合物。有关的计算方法： 要点精讲 28 要点02 硝酸 四、硝酸与金属反应的有关计算 硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被还原为低价氮的化合物。有关的计算方法： 二守恒 原子守恒 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量： n(HNO3)总＝n(HNO3)余＋xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。 电子守恒 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量：金属失电子的物质的量＝n(NO2)＋3n(NO) 要点精讲 29 要点02 硝酸 四、硝酸与金属反应的有关计算 一关系 起酸性作用的HNO3的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)，即反应中转移的电子的物质的量 一技巧 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 要点精讲 30 A．有刺激性气味 B．常温常压下密度比空气的小 C．难溶于水 D．能与HCl反应 【典例01】下列关于氨的说法不正确的是 C A 能用如图装置进行喷泉实验的一组气体是 【典例02】 典例精析 31 A．纯净水 B．硝酸 C．氨水 D．水银 【典例03】我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。这里的“强水”是指 B A．0.004 mol B．0.005mol C．0.01mol D．0.02mol 【典例04】有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL，其中含有硫酸的浓度为2mol/L，含硝酸的浓度为1mol/L，现向其中加入3.2g铜粉，充分反应后(假设只生成NO气体)，最多可收集到气体的物质的量为 D 典例精析 32 【变式01】下列气体中，既能用浓硫酸又能用碱石灰干燥的是 A A．NO B．CO2 C．Cl2 D．NH3 【变式02】常温下，1体积水能溶解约700体积NH3。用圆底烧瓶收集NH3后进行如图所示的喷泉实验，下列分析不正确的是 B A．圆底烧瓶中的溶液呈红色，说明氨水呈碱性 B．喷泉停止后，圆底烧瓶内剩余少量气体，是因为NH3的溶解已达到饱和 C．实验过程中，不涉及氧化还原反应 D．改用CO2和NaOH溶液也能形成喷泉 举一反三 33 【变式03】氨能被氧气氧化，经一系列反应得到硝酸。分析如图实验所得结论错误的是 B A．浓氨水具有挥发性 B．锥形瓶中会有白烟产生，其主要成分是硝酸铵 C．若Pt丝始终保持红热，则该反应放热，催化剂是Pt D．锥形瓶口有少量红棕色气体出现，图中反应为 举一反三 34 【变式04】1.12g 铜镁合金完全溶解于 50mL63%的浓硝酸(密度为1.40g  mL1 )中，得到 NO2 和NO的混合气体 1120mL(换算为标准状况)，(忽略反应前后溶液体积变化)。向反应后的溶液中逐滴加入1.0mol L1NaOH 溶液，当金属离子刚好全部沉淀，得到 2.14g 沉淀。下列正确的是 C A．该合金中n Cu：n Mg  2：1 B．合金完全溶解时，溶液中cH+   12.8mol L-1 C．刚好得到 2.14g 沉淀时，加入NaOH 溶液的体积是 650mL D．混合气体中 NO2 的体积分数是 20% 举一反三 35 【变式05】现取25.6g Cu与200mL某浓度的浓硝酸反应，当铜完全溶解后，收集到产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积共11.2L，以下说法不正确的是 A．反应中消耗 HNO3的物质的量为1.3mol B．标况下，产生的NO2体积为3.36L C．将盛有NO和NO2混合气体的容器倒扣在水中，容器内液面上升，再通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶解，则通入O2的体积是4.48L D．向溶液中加入 500mL4mol·L-1NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀，则原硝酸溶液的浓度为 12.5mol·L-1. B 举一反三 36 03 含氮化合物的合理使用 模板来自于：第一PPT https:/// 37 要点01 铵盐的性质 物理性质 都是白色晶体，都易溶于水 不稳定性 NH4Cl NH3↑＋HCl↑(不可制备氨气) NH4HCO3 NH3↑＋CO2↑＋H2O   与碱反应 稀溶液不加热：NH ＋OH－＝NH3·H2O(没有氨气生成) 浓溶液或加热：NH ＋OH－ NH3↑＋H2O(有氨气生成)   NH 的检验 待测液加入较浓的NaOH溶液，加热，试管口放湿润的红色石蕊试纸，若试纸蓝色，则溶液中含有NH 一、铵盐的通性 要点精讲 38 1.实验室制备 原理 2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 制备与收集   干燥 用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)，不能用浓硫酸、无水CaCl2和P2O5干燥 用途 液氨汽化吸收热量，可用作制冷剂 NH3是一种重要的化工原料，可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等 要点01 铵盐的性质 二、氨气的实验室制法 要点精讲 39 方法 将浓氨水滴入固体碱性物质(如：CaO粉末、NaOH固体、碱石灰) 加热浓氨水 装置图     原理 NH3·H2O＋CaO＝NH3↑＋Ca(OH)2 NH3·H2O NH3↑＋H2O 说明 浓氨水中存在平衡NH3＋H2O NH3·H2O NH ＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO粉末或NaOH固体或碱石灰)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解 要点01 铵盐的性质 三、氨气的简易制法 要点精讲 40 要点01 铵盐的性质 氨气实验室制法应注意的问题 1.净化装置：通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、 浓硫酸和无水氯化钙干燥。 2.收集方法：向下排空气法收集，试管口塞一团疏松的棉花团，目的是防止氨气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气。 3.尾气处理：多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀 硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸，常 采用的装置如图所示： 易错提醒 要点精讲 41 一、 常见氮肥及其使用注意事项 要点02 常见氮肥及其使用 氮肥 注意事项 铵态氮肥 低温保存，深施盖土，避免受热；不可以跟碱性物质(如草木灰等)混合使用 硝态氮肥 NO 不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附，在潮湿的土壤中流动性大，容易被植物吸收。但土壤湿度大时，易发生反硝化作用导致硝态氮肥流失 尿素 在农作物需肥前4～8天施用。由于尿素肥效高、易保存、使用方便、长期使用对土壤的破坏作用小，是目前使用量最大的一种氮肥 要点精讲 42 二、氮肥的科学施用 1.根据各种氮肥特性加以区别对待。碳酸氢铵和氨水易挥发损失,宜作基肥深施;硝态氮肥在土壤中移动性强、肥效快,可作旱田的良好追肥;一般水田作追肥可用铵态氮肥或尿素。 2.要将氮肥深施。氮肥深施可以减少肥料的直接挥发、随水流失、硝化脱氮等方面的损失。深层施肥还有利于根系发育,使根系深扎,扩大营养面积。 3.合理配施其他肥料。氮肥与有机肥配合施用对作物高产、稳产及降低成本具有重要作用。 要点02 常见氮肥及其使用 要点精讲 43 要点03 氮氧化物的无害化处理 污染 类型 光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒烟雾 酸雨：NOx排入大气中后，最终与水反应生成HNO3型酸雨 破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加 处理 汽车尾气NOx(NO、NO2)经催化处理生成无污染的N2。硝酸工业尾气是用氢氧化钠溶液处理生成有用的工业产品硝酸盐和亚硝酸盐。   要点精讲 44 【典例01】下列关于氨及铵盐的叙述正确的是 A．氨是一种无色无味极易溶于水的气体 B．氨沸点低，很容易液化，液氨可用作制冷剂 C．所有铵盐受热均可以分解，产物均有氨 B D． 受热易分解，因此可用作化肥 典例精析 45 【典例02】硫和氮的氧化物造成的环境问题日益受到关注，下列说法错误的是 C A．SO2和NO2均为有刺激性气味的有毒气体，是酸雨的主要成因 B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、CO和PM2.5 C．豆科植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定 D．工业废气中的SO2可采用生石灰法进行脱除 典例精析 46 【典例03】 实验室制取NH3并研究其性质。下列装置能达到相应实验目的的是 D A．制备NH3 B．干燥NH3 C．收集NH3 D．NH3易溶于水 典例精析 47 【变式01】 C 下列关于铵盐的叙述错误的是 A． 俗称碳铵，是我国广泛用于农业的化肥 B．可用烧碱处理含高浓度的 废水并回收利用氨 C． 受热易分解，因而可用作化肥 D．加热 或 固体，不能用于实验室制取氨气 举一反三 48 【变式02】 A 工业上常采用生物硝化法将 转化为 来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是 A．生物硝化法处理废水，会导致水体碱性增强 B．长期过量施用NH4Cl等铵态化肥，易导致水体富营养化 C．检验 所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸 D．微生物保持活性的pH范围为7：9，可以加入石灰石来调节水体的pH 举一反三 49 A．硝酸钾是一种复合肥料 B．雷雨可以给土壤带来少量氮肥 C．使用农药可能使一些害虫产生抗药性 D．为了增加粮食的产量可以大量使用化肥 【变式03】施用化肥和农药是保障农作物生产、减少农作物损失的重要措施。下列说法错误的是 D 举一反三 50 若加入Fe3+，则NO的氧化率更高。 【变式04】含NO烟气需要处理后才能排放。现有两种方法处理NO烟气： A 方法Ⅰ．酸性条件下，用 作氧化剂将NO氧化为 。 方法Ⅱ．在钒基催化剂作用下发生脱硝反应，机理如图所示： 下列说法错误的是 A．方法Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：3 B．方法Ⅰ中加入Fe3+，氧化率更高的原因可能是产生氧化性更强的ClO2 C．方法Ⅱ总反应的化学方程式为 D．反应过程中 被还原 举一反三 51 https://www.zxxk.com/docpack/3466196.html 点击下方链接，使用配套考点清单和考题猜想 THANKS $$