专题07 氮和可持续发展（期末复习课件）高一化学下学期苏教版

氮和可持续发展 专题07 考点串讲 举一反三 要点精讲 典例分析 思维导图 目 录 CONTENTS 1 氮的固定 氮的氧化物 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 01 氮的固定 氮的氧化物 模板来自于：第一PPT https:/// 4 (1)氮元素的存在 既有游离态，也有化合态，大部分氮元素以游离态的氮气分子形式存在于空气中。 (2)氮分子的结构 氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成，氮气分子存在氮氮三键。 氮气分子的电子式为 ，结构式为N≡N。 1．氮分子的结构和氮气的性质 要点精讲 5 (3)氮气的化学性质 氮气的化学性质稳定，通常情况下不易发生反应。 ①在放电或高温条件下，氮气可与氧气化合，化学方程式为N2＋O2=====2NO。 ②镁能在氮气中燃烧，化学方程式为3Mg＋N2 ===== Mg3N2。 ③氮气能与氢气反应，化学方程式为N2＋3H2 2NH3。该反应是工业合成氨的反应原理。 放电或高温 点燃 要点精讲 6 将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫做氮的固定。氮的固定主要有自然固氮和人工固氮两种方式。 (1)自然固氮 ①生物固氮：自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将氮气通过化学过程转化为含氮化合物。 豆科植物的根瘤菌能将空气中的游离态氮转化为化合物形态的氨（或铵态氮肥）。 2．氮的固定 要点精讲 7 ②高能固氮：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物。 ③“雷雨发庄稼”涉及的反应过程： 化学方程式为： N2＋O2 === 2NO 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 放电 要点精讲 8 (2)人工固氮——合成氨 ①在高温、高压和催化剂条件下，以氮气和氢气为原料合成氨。 N2(g)＋3H2 (g) 2NH3 (g) 　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 ②合成氨的原料是氮气和氢气，该反应放出大量的热，工业上用来预热原料气，合成氨达到平衡时，混合气体中氨的含量为20%左右，分离出氨后，将未反应的氮气和氢气送回合成塔循环使用。 要点精讲 【易错提醒】 (1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮化合物的过程，为氧化还原反应。 (2)氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下也能与氢气、氧气等反应。 (3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2反应)，又有还原性(与O2反应)。 要点精讲 3．氮的氧化物 (1)一氧化氮 一氧化氮是一种无色、无味、有毒的气体，微溶于水。 NO易被空气氧化，化学方程式为2NO＋O2===2NO2，实验室收集NO时，应该用排水法。 (2)二氧化氮 二氧化氮是一种红棕色，有刺激性气味的有毒气体，能与水反应。 NO2与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，实验室收集NO2时，应该用向上排空气法。 要点精讲 11 (3)氮氧化物的应用 大气中的NO和NO2达到一定浓度时会对人体造成伤害，能引发上呼吸道及肺部疾病。 人体中极少量的NO有助于促进血关扩张，防止血管栓塞。 二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可用来制造硝酸。 要点精讲 12 【特别提示】 NO、NO2溶于水的计算 由于NO2与H2O反应会生成HNO3和NO，NO又可与O2反应生成NO2，因此适量的氧气可使NO或NO2恰好完全溶于水。 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　① 2NO＋O2===2NO2　② ①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3， ①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。 要点精讲 13 【典例01】(氮的固定 氮的氧化物）氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　) A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2 === 2NO B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C．⑤中涉及的反应可能有2NO2-＋O2===2NO3- D．⑥中涉及的反应可能有2NO3-＋12H＋===N2↑＋6H2O D 放电 典例精析 14 【典例02】(氮的固定 氮的氧化物)将充有20 mL N2和NO2的混合气体的试管倒立在水槽中，充分反应后，试管残留10 mL气体，则原混合气体中N2和NO2的体积之比是(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．2∶3 C 典例精析 15 【变式01】(氮的固定 氮的氧化物)下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(　　) B 举一反三 16 【变式02】(氮的固定 氮的氧化物)光催化固氮被认为是一种极具前景的人工固氮技术，光照条件下，在催化剂表面进行固氮反应的两种途径如图所示，下列说法错误的是(　　) A．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定 B．途径②中，N2发生了氧化反应 C．选择合适的催化剂，可以使N2与O2一步化合生成NO2 D．在常温下，NO是微溶于水的共价化合物 C 举一反三 17 02 重要的含氮化工原料 模板来自于：第一PPT https:/// 18 1．氨气的性质 (1)氨气的物理性质 氨气是无色、有刺激性气味、密度比空气小，极易溶于水的气体，常温时，1体积水大约溶解700体积的氨气，氨易被液化。 液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，因此液态氨在工业上常作制冷剂。 要点精讲 19 (2)氨气的化学性质 ①氨与水的反应 a．氨气溶于水形成的溶液称为氨水，氨分子大部分与水结合生成NH3·H2O，NH3·H2O部分电离成铵根离子和氢氧根根离子，因此氨水显弱碱性。 化学方程式为：NH3＋H2O NH3·H2O NH4++OH- b．检验氨气的方法是用湿润的红色石蕊试纸（或pH试纸）检验，试纸变蓝色。 c．NH3·H2O是一种一元弱碱，不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为：NH3·H2ONH3↑＋H2O。 要点精讲 ②氨与酸的反应 a．与浓盐酸反应： 浓盐酸（或浓硝酸）与浓氨水反应，有大量白烟生成。用于NH3与挥发性酸的互相检验。 化学方程式：HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。 b．与硫酸反应： 化学方程式：2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4。 ③与盐溶液的反应 过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4+。 要点精讲 ④NH3的还原性——氨的催化氧化 NH3中的氮元素的价态为－3价，在一定条件下与氧化剂作用时作还原剂，表现为还原性。 在加热和催化剂作用下，氨气与氧气反应生成一氧化氮和水，并放出热。这一反应叫氨的催化氧化，是工业制备硝酸的重要反应之一。 化学方程式为：4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O。 催化剂 △ 要点精讲 【特别提示】 NH3还原性的表现 4NH3＋5O2====4NO＋6H2O(工业制HNO3的重要反应之一)； 4NH3＋6NO====5N2＋6H2O(除NO毒气)； 2NH3＋3CuO===N2＋3Cu＋3H2O； 8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(检查Cl2管道是否发生泄漏)。 催化剂 △ 催化剂 △ △ 要点精讲 23 2．硝酸 (1)硝酸的物理性质 硝酸是一种无色，易挥发，具有刺激性气味的液体。能与水以任意比互溶。 (2)硝酸的化学性质 ①硝酸是一元强酸，具有酸的通性。 能使紫色的石蕊试液变红、与某些金属氧化物反应、与某些盐反应、与碱反应。但硝酸与金属反应一般不产生H2。 硝酸与CaCO3反应的化学方程式为：CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O。 要点精讲 24 ②不稳定性 硝酸不稳定，见光或受热易分解，化学方程式为： 4HNO3======2H2O＋4NO2↑＋O2↑。 硝酸的保存方法：密封贮存在低温、避光处。 市售硝酸常因溶有少量NO2略显黄色。 见光或受热 要点精讲 ③硝酸的强氧化性 硝酸是一种氧化性很强的酸，能与大多数金属（除Au、Pt等少数金属以外）、许多非金属以及有机物发生氧化还原反应。 ①HNO3与金属反应 分别写出浓硝酸、稀硝酸分别与Cu的反应方程式： Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 要点精讲 ②硝酸与非金属的反应 写出C与浓硝酸反应的方程式：C＋4HNO3(浓)===CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③常温下浓硝酸可以使铝、铁等金属发生钝化。可以用铝质或铁质容器盛放浓硝酸。 ④与其他还原性物质反应 分别写出硝酸与Fe2+、SO32-反应的离子方程式： 3Fe2++4H++NO3-===3Fe3++NO↑+2H2O 3SO32-+2H++2NO3-===3SO34-+2NO↑+H2O 加热 要点精讲 【易错提醒】 (1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性（生成盐），参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO3-形式存在。 (2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物。 (3)在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要注意溶液中H＋和NO的组合，它们相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO不能氧化这些离子。 (4)硝酸的还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。 要点精讲 【典例01】(氨气的性质)氨气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl来检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是(　　) A．若管道漏气，遇氨就会产生白烟 B．该反应利用了Cl2的强氧化性 C．该反应属于复分解反应 D．生成1 mol N2有6 mol电子转移 C 典例精析 29 【典例02】 (喷泉实验)如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　) B A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶，然后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D．在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹 典例精析 30 【典例03】 (硝酸的性质)下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(　　) A．使紫色石蕊试液变红 B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2 C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3 D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2 B 典例精析 31 【典例04】 (硝酸与金属反应的相关计算)将19.2 g的铜屑投入400 mL浓度均为0.5 mol·L－1 HNO3和H2SO4的混合溶液中，溶液增加的质量为(　　) A．4.5 g B．9.9 g C．13.2 g D．14.7 g B 典例精析 32 【变式01】(氨气的性质)已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用如图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色，D中出现无色液体。下列有关说法正确的是(　　) A．反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3 B．装置D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝 C．装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙 D．为防止装置D中发生倒吸，可以改用向下排空气法收集氮气 B 举一反三 33 【变式02】(喷泉实验)如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊试液的蒸馏水。下列说法错误的是(　　) A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢 B．在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂 C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉 D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体 D 举一反三 34 【变式03】(硝酸的性质)某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是(　　) A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应 B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色 C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体 D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色 D 举一反三 【变式04】(硝酸与金属反应的相关计算)将12.8 g铜完全溶于适量浓硝酸中，生成标准状况下的氮氧化物(仅含NO2和NO)共5.6 L。 (1)若用2 mol·L－1的NaOH溶液吸收气体，恰好反应生成了含NaNO2和NaNO3的混合液，实验测定其中含有NaNO3 0.05 mol。消耗NaOH溶液的体积为______mL。 (2)为了使气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，可同时加入双氧水。则至少需要34%的双氧水的质量为________g。 答案　(1)125　(2)2 举一反三 03 含氮化合物的合理使用 模板来自于：第一PPT https:/// 37 1．铵盐的性质 (1)铵盐的物理性质 铵盐 多为无色、易溶于水的晶体。 (2)铵盐的化学性质 ①不稳定性：铵盐不稳定，受热易分解。 NH4Cl分解的化学方程式为：NH4Cl===NH3↑+HCl↑ NH4HCO3分解的化学方程式为：NH4HCO3 ===NH3↑+CO2↑+H2O △ △ 要点精讲 38 ②与碱反应： 铵盐与碱溶液反应的离子方程式： a．在稀溶液中不加热：NH4+＋OH－===NH3·H2O。 b．加热时或浓溶液：NH4+＋OH－===NH3↑＋H2O。 (3)铵盐的检验方法 向铵盐中加入NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝，证明样品中含有NH。 高温 △ 要点精讲 39 2．氨气的实验室制法 (1)反应原理 加热固态铵盐和碱的混合物，一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物： 2NH4Cl＋Ca(OH)2 ===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (2)实验装置 ①制取装置： △ 要点精讲 40 ②收集：向下排空气法。 ③验满方法： a．用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色； b．将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，现象是有白烟产生。 (3)尾气处理 收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，作用是： ①防止NH3与空气对流，提高NH3的纯度和收集速度； ②吸收多余的氨气，防止污染空气。 要点精讲 (4)实验室快速制取氨气的方法 ①氨水直接加热 浓氨水加热，氨气在水中的溶解度下降，同时NH3·H2O受热分解，产生氨气。 反应方程式为：NH3·H2O===NH3↑＋H2O ②向浓氨水中加NaOH或CaO或碱石灰，NaOH等具有吸水性，使氨气从氨水中挥发出来。 △ 要点精讲 【易错提醒】 (1)因为NH3为碱性气体，且能与CaCl2反应生成CaCl2·8NH3，所以不能用浓硫酸、无水氯化钙、P2O5等代替碱石灰干燥NH3。 (2)收集NH3时，试管口处的干燥棉花可减缓NH3与空气的对流。 要点精讲 43 3．常见的氮肥及使用 (1)常见的氮肥 ①铵态氮肥：含NH、NH4HCO3、(NH4)2SO4 铵态氮肥在使用时注意两点： a．低温保存，深施盖土，避免受热； b．不可以跟碱性物质（如草木灰等）混合使用。 要点精讲 44 ②硝态氮肥 硝态氮肥包括硝酸钠、硝酸钙等。 NO3-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。 硝态氮肥在土壤湿度大的情况下，硝酸根经微生物作用可还原成气体（NO、N2O 、N2）逸出，这种反硝化作用导致硝态氮肥的损失。 要点精讲 45 ③尿素 化学式为CO(NH2)2，是一种白色晶体，是固态氮肥含氮量最高的一种氮肥。 工业上用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素，反应方程式为： CO2+2NH3======CO(NH2)2+H2O。 尿素是一种中性肥料，适用于各种土壤和作物。 施用尿素后，土壤中的微生物将其吸收，使其水解成碳酸铵或碳酸氢铵，缓慢释放氨气被作物吸收利用。 一定条件 要点精讲 46 (2)合理使用氮肥 ①长期使用化肥的土壤容易酸化、板结。 ②部分肥料随着雨水流入河流和湖泊，水中的肥料会使细菌、藻类迅速生长，并消耗水中的氧气，严重时导致水中含氧量减少，许多水生生物随之死亡、腐烂，水质下降。 要点精讲 4．氮氧化物的无害化处理 (1)氮氧化物的来源 氮氧化物（NOx）主要包括NO和NO2。化石燃料的燃烧、硝酸生产和机动车辆尾气的排放是氮氧化物的主要来源。 (2)氮氧化物的危害 ①形成酸雨 NO2形成酸雨的过程为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO（用化学方程式表示）。 要点精讲 ②光化学烟雾 在日光照射下，NO2使氧气经过复杂的反应生成臭氧(O3)，臭氧与空气中的一些碳氢化合物在紫外线照射下发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称之为光化学烟雾。 要点精讲 (3)预防和控制氮氧化物的污染 ①减少化石燃料使用并进行脱硝处理，积极寻找替代能源。 ②合理处理工业废气，减少有害气体排放。 ③减少汽车尾气危害的措施 a．以甲醇、液化气代替汽油； b．安装汽车尾气净化装置，将NOx转化为中性、无污染的氮气； c．使用液化天然气或高效燃料电池作为动力的新型环保汽车。汽车尾气净化装置里含Pd的金属催化剂，反应方程式为：2CO＋2NO====2CO2＋N2。 d．使用液化天然气或高效燃料电池作为动力的新型环保汽车等方法，减少汽车尾气的排放。 催化剂 要点精讲 【典例01】 (铵盐的性质 氨气的实验室制法)在实验室制取干燥氨气的过程中，下列装置使用合理的是(　　) D A．用装置甲制备氨气 B．用装置乙除去氨气中的少量水蒸气 C．用装置丙收集氨气 D．用装置丁吸收多余的氨气 典例精析 51 【典例02】 (常见的环境污染及防治)下列有关化肥与环境关系的描述正确的是(　　) A．雨天追肥有利于农作物的吸收 B．大量施用化肥对环境没有污染 C．绿色植物都能直接在空气中进行生物固氮 D．过多的尿素进入水体会恶化水质，导致“水华”现象 D 典例精析 【典例03】 (氮及其化合物的相互转化)利用氮元素价类二维图可以从不同角度研究含氮物质的性质及其转化关系。下列说法不正确的是(　　) A．NO2既有氧化性又有还原性 B．通过转化①②③可实现工业制备硝酸 C．自然界可实现上述转化④，这是一种氮的固定 D．NH4NO3受热分解可生成N2、HNO3和H2O， 氧化产物和还原产物的物质的量之比为3∶5 D 典例精析 【变式01】 (铵盐的性质 氨气的实验室制法)实验室制取少量氨气涉及下列装置，其中正确的是(　　) A．①是NH3制备装置 B．②是NH3吸收装置 C．③是NH3制备装置 D．④是NH3收集、检验装置 C 举一反三 【变式02】 (常见的环境污染及防治)下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　　) ①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的 ②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 ③“温室效应”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 ④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的 A．只有①② B．只有②③ C．全部 D．只有② D 举一反三 【变式03】 (氮及其化合物的相互转化)研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO，并进行NO的检验和性质探究实验。 已知：NO在FeSO4溶液中发生反应： FeSO4＋NO====[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可以用于检验NO。 (1)仪器a的名称是____________。 装置A内发生主要反应的离子方程式为_____________________________。 (2)实验开始前，向装置中通入一段时间N2的目的是_________________________。 (3)装置B、C中蒸馏水和无水CaCl2的作用分别是______________、______________。 (4)装置D中Fe粉与NO以物质的量之比2∶3发生反应，生成N2和另一种固体产物，该固体产物的化学式为______________。 (5)进行实验时，装置E中的实验现象为___________________________。 (6)装置F集气瓶中收集的气体是N2和____________(填化学式)。 举一反三 答案　(1)分液漏斗　3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (2)排除空气，防止NO被氧气氧化 (3)吸收挥发出的硝酸蒸气　干燥NO (4)Fe2O3 (5)溶液颜色变为棕色 (6)NO 举一反三 https://www.zxxk.com/docpack/3495563.html 点击下方链接，使用配套考点清单和考题猜想 THANKS $$