最新鲁科版必修1第二节《氮的循环》学案1.docx
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最新鲁科版必修1第二节《氮的循环》学案1
最新鲁科版必修1第二节《氮的循环》学案1
【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。
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。
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？
【学习内容】
1．。
2．由于氮分子结构稳定,所以在通常状况下,氮气的,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。
写出下列反应的化学方程式并注明反应的条件：
N2和O2,
N2和H2,此反应是工业上的反应原理。
3．氮的固定是指。
氮的固定主要有和两种方式。
自然固氮有：
和等。
人工固氮的方式有和。
NH4+、NO3-是自然界中氮的主要形态。
氮气是惰性的,只有通过和而活化。
4．氮循环中的物质有多种氧化物,如等（氧化物中氮元素的化合价为＋1、＋2、＋3、＋4、＋5）。
其中NO、NO2均为毒气体,是大气污染物。
NO为色溶于水的气体,它与结合的能力比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评为分子。
NO2为色溶于水的气体。
在通风厨内打开盛NO的集气瓶,观察到的现象为。
5．用化学方程式及简要的文字说明“雷雨发庄稼”的科学道理。
。
6．可逆反应是指。
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：
2H2+O2=2H2O为可逆反应”。
你认为这句话对吗？
【方法指导】
[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,1molO2与1molN2化合生成2molNO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2molNO能生成lmolCO（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
【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？
【学习内容】
1．氨是氮循环中的重要物质,是色味的气体,比空气,在常温、常压下1体积水可溶解体积的氨。
氨溶于水可用下列过程表示,所得溶液称,呈性。
2．喷泉是一种常见的自然现象,其产生原因是。
做氨的喷泉实验成功的关键是：
③。
氨的喷泉实验体现了氨具有下列性质
。
3．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？
4．氨与酸反应生成相应的铵盐,若用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓盐酸的玻璃棒,可观察到反应化学方程式为,利用此方法可检验的存在。
NH3与盐酸、硫酸、硝酸反应的实质均可用离子方程式表示为；由于氨中氮元素的化合价为-3,所以氨具有性。
氨的催化氧化反应的化学方程式为：
这是工业上制备硝酸的基础。
另外,在加热条件下氨可还原氧化铜,产生的气体无污染,试写出反应的化学方程式。
5．化学氮肥主要包括氮肥（主要成分为）、氮肥（主要成分为）、氮肥——尿素[CO（NH2）2]
6．铵盐都是晶体,都溶于水。
铵盐的主要化学性质有：
受热容易分解。
如：
NH4Cl受热分解的化学方程式为：
现象为
；NH4HCO3受热分解的化学方程式：
。
将生成的气体通入新制的石灰水中,现象为。
与碱共热都能生成氨气,因此铵态氮肥（填“能”或“不能”）与碱性物质如草木灰等混合使用。
铵盐与碱溶液反应的离子方程式为。
利用该性质可检验的存在。
7．实验室中可以用（填化学式及状态）和共热制NH3,反应的化学方程式为。
用法收集NH3,可以用（填试剂名称）。
检验集气瓶中的NH3的是否已收集满,方法是。
可以用来干燥NH3。
（选填序号a.碱石灰,b.浓硫酸,c.P2O5）
【方法指导】
[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.NH4NO3B.NH4Cl
C.（NH4）2SO4D.（NH4）3PO4
[解析]由以下转化关系：
NH4NO3NH3NONO2HNO3NH4NO3
（X）（Y）（Z）（X）
可知X是NH4NO3
[答案]A
【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.某同学回农村老家陪爷爷下地干活时,发现爷爷家的庄稼矮小细弱,叶片发黄。
如果你是这位同学的话,应该告诉爷爷及时
A.施磷肥B.施钾肥C.施氮肥D.浇水
4.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.③②C.⑤ D.①④
5.摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。
吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇
动即会制冷。
该化学物质是
A．氯化钠B．固体硝酸铵C．固体氢氧化钠D．生石灰
6.阿波罗宇宙飞船升入太空是以N2H4（联氨）和N2O4为推力源。
反应温度高达2700℃,反应式为2N2H4＋N2O4==3N2＋4H2O。
对于该反应的说法正确的是
A．联氨是氧化剂B．氧化产物和还原产物的质量比为1：
2
C．属于置换反应D．联氨是还原剂
7.下列操作不能用于检验NH3的是
A.气体使湿润的酚酞试纸变红B.气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
C.气体与浓H2SO4生成铵盐D.气体与浓盐酸产生铵盐
8.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
9.某氮的氧化物是大气污染物之一,在一定温度和有催化剂存在的条件下,该氧化物跟氨气反应只生成氮气和水,若生成的氮气和水的物质的量之比为5∶6,该氮的氧化物的化学式为
A.NO B.N2O3 C.NO2 D.N2O5
10.已知25%氨水的密度为0.91g·cm-3,5%氨水的密度为0.98g·cm-3,若将上述两溶液等
体积混合,所得氨水溶液的质量分数是
A．等于15%B．大于15%C．小于15％D．无法估算
11.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
12.
（1）一种白色固体A（纯净物）受热分解得到气体a和b,此外还有水生成,a可使湿红色石蕊试纸变蓝,b可使湿蓝色石蕊试纸变红,b的相对分子质量约是a的2.6倍,则a是______,b是_________；A可能是_________,也可能是__________。
（填化学式）
（2）实验室常用浓硫酸和盐酸盐晶体共热制取HCl气体,结合以下内容回答有关问题。
有一种白色晶体A,它与浓NaOH溶液共热,放出无色气体B。
用圆底烧瓶收集干燥的B。
按右下图装置仪器,挤压滴管的胶头时,可以得到蓝色喷泉；A与浓H2SO4反应,放出无色气体C（C通入AgNO3溶液产生不溶于硝酸的白色沉淀）。
用圆底烧瓶收集干燥的C,仍按右下图装置仪器,挤压滴管的胶头时,可以得到红色喷泉。
写出化学式：
A___________,B,C。
写出离子方程式
A＋NaOH__________。
C+AgNO3____________。
13.
（1）实验室常用加热固体NH4Cl和消石灰的方法制取氨气。
应选择与下列哪种气体的相同制气装置
A.O2 B.CO2C.H2
（2）实验室中要快速制取氨气可选择下列装置和试剂。
ABCD
（3）实验室中用加热固体NH4Cl和消石灰制取氨气时,装好药品的试管安装时应使试管的管口__________倾斜。
试管应夹在____________,对试管加热时,应先___________,然后再对_____________部分集中加热。
要制取干燥的氨气,通常使氨气先通过装有___________的______________,然后再收集,收集时应用____________法收集,检验氨气是否充满容器的方法是 。
（4）某同学将制取并收集的氨气用下图装置进行喷泉实验,结果实验没能成功。
请你帮助分析实验失败的原因可能是
。
你认为喷泉实验成功的关键是
。
（5）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
14.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）
15.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：
。
16.在100mLNaOH溶液中加入NH4NO3和（NH4）2SO4固体混合物,加热充分反应。
表示
加入的混合物质量和产生的气体的体积（标准状况）的关系。
试计算：
（1）NaOH的物质的量浓度
（2）当固体混合物的质量是51.6g时,与足量的NaOH
溶液充分反应后,生成气体的体积（标况）是多少L？
17.在标准状况下,1L水溶解700L氨气,所得溶液的密度为0.9g/mL,求氨水的质量分数及物质的量浓度。
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？
【学习内容】
1、纯净的硝酸是色、挥发、的液体。
硝酸除了具有酸的通性以外,还有以下特性：
不稳定性。
硝酸受热或见光易分解,化学方程式为：
因此硝酸应保存在色瓶里,放在处；
强氧化性。
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,稀硝酸与金属反应生成的气体主要是。
铜与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为：
、
。
在常温下,铁、铝等金属能与稀HNO3反应,但在浓HNO3中发生现象。
浓硝酸在加热条件下,还能与碳、硫、磷等非金属反应,碳与浓硝酸反应的化学方程式为：
。
另外,硝酸也能氧化某些还原性的化合物。
如等
2、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？
【方法指导】
[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.1.0×10-3molB.1.6×10-3molC.2.2×10-3molD.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
142
x4x2x
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
382
y
y
y
据题意,则有
x+y=
2x+
y=
联立
、
解得：
x=0.45×10-3moly=0.15×10-3mol
故n（HNO3）=4×0.45×10-3mol+
×0.15×10-3mol=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
【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.NOB.NO2C.NH4NO3D.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.下列各组离子在溶液中能大量共存的是
A.Na＋、H＋、Cｕ2＋、NO
B.Na＋、Fe2＋、H＋、NO
C.NH
、Cl－、SO
、OH－D.HCO
、NH
、Na＋、OH－
7.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.FeCl3B.Na2CO3C.KNO3D.FeSO4
8.3.2g铜与过量硝酸（8mol·L－1,30mL）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）molB.（0.1＋a）mol
C.（0.05＋a）molD.amol
9.下列反应中,硝酸既表现氧化性又表现酸性的是
A.FeO+HNO3B.C+HNO3C.Cu+HNO3D.CuO+HNO3
10、请把下列化学物质和相应的名词一一对应起来：
A、SO2a、酸雨
B、氟里昂b、温室效应
C、塑料制品c、臭氧空洞
D、CO2d、白色污染
E、磷、氮e、光化学烟雾
F、NxOf、赤潮
11.有的浓硝酸呈黄色,这是因为,方程式为。
硝酸能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应,铜与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为：
、
。
常温时浓硝酸可以使金属_______等发生,这是因为在金属表面生成了致密的。
所以浓硝酸在常温下贮存和运输时,可用或制成金属容器来盛装。
12.将红热的黑色固体单质甲放入一久置呈黄色的溶液乙中,充分反应后,产生由两种气体组成的混合气体A,A在常温下不与空气作用,将A做如下的实验：
（1）推断各物质的化学式：
甲：
_______；乙：
_______；丙：
________；
A：
________；B：
_______；C：
_________。
（2）写出甲与乙反应的化学方程式：
_____________________________。
13.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_____________________________。
14.两份铜的试样分别与浓硫酸、稀硝酸反应。
（1）若消耗硫酸和硝酸的物质的量相同,则两份铜的试样的质量比是_____________；
（2）若产生的气体的体积相同（STP）,则两份铜的试样的质量比是_____。
15.在500ｍL0.2mol·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毫升？
氮的循环习题
1.下列试剂①浓氨水②氯水③硝酸银④浓硝酸⑤浓盐酸其中必须用棕色瓶装的是
A.全部B.②③④C.②③⑤D.①③④
2.下列变化中不属于氮的固定的是
A.氮气和氢气在一定条件下生成氨气
B.雷雨闪电时,大气中产生了一氧化氮
C.豆科作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨
D.在一定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素
3.Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能,近年来此领域研究有很大进展,因此这三位教授获得了1998年诺贝尔医学及生理学奖。
关于NO的下列叙述不正确的是
A.NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物
B.NO可以是某些含高价氮物质还原的产物
C.NO结合血红蛋白的能力比CO还强
D.NO是红棕色气体
4.用铜锌合金制成的假金元宝骗人事件屡有发生。
下列不易区别其真伪的方法是
A．测定密度B．放入硝酸中C．放入盐酸中D．观
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