高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环图片课件ppt

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环图片课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇素养初探，课堂篇素养提升，知识铺垫，必备知识，氨1物理性质，氨水的性质，2化学性质，化学氮肥，正误判断等内容，欢迎下载使用。

1.通过对固氮反应的分析、氨气的转化与生成的实验探究以及浓硝酸性质的学习,认识氨气、铵盐的物理性质和化学性质以及典型的实验现象,能书写主要反应的化学方程式,知道它们的主要应用,建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法,建立变化观念与平衡思想。2.通过对氨气的转化与生成的实验探究以及N 的检验方法,培养科学探究与创新意识。
1.氨气密度比空气小且极易溶于水,实验室收集NH3只能用向下排空气法收集。2.常见化肥种类有氮肥、磷肥、钾肥、复合肥等。3.施用化肥对环境的不利影响:(1)引起土壤酸化板结;(2)过多排放含N、P的化合物引起水域富营养化。
2.化学性质(1)氨与水反应。①氨溶于水时,大部分NH3与H2O结合形成NH3·H2O。氨水受热有氨气逸出,反应的化学方程式为NH3·H2O NH3↑+H2O。②喷泉实验。实验现象(溶液中滴有酚酞):形成喷泉,且烧瓶内液体呈红色。实验结论:氨气极易溶于水,且与水生成了使溶液显碱性的物质。
(2)氨与酸反应。①与HCl反应,化学方程式为NH3+HCl==NH4Cl,蘸有浓氨水与浓盐酸的两玻璃棒靠近时出现的现象为产生白烟。浓氨水与挥发性酸反应,都可生成白烟,如浓硝酸等。②与H2SO4反应,化学方程式为2NH3+H2SO4== (NH4)2SO4。
(3)氨的还原性。氨中氮元素的化合价是-3价,是氮元素的最低价态,因此,氨具有还原性,能与具有氧化性的物质(如氧气)反应。氨在催化剂(如铂等)存在的情况下与氧气反应生成一氧化氮:4NH3+5O2 4NO+6H2O。
【微思考1】氨气的喷泉实验说明了什么问题?提示 NH3极易溶于水,氨水呈碱性。【微思考2】为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟?提示 浓氨水和浓盐酸均有挥发性,挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇,反应生成NH4Cl固体小颗粒,即为白烟。浓硫酸没有挥发性,故不可能形成白烟。
二、铵盐1.定义由铵根离子和酸根离子构成的盐。2.物理性质易溶于水的白色晶体。
3.铵盐的化学性质(1)实验探究:
【微思考3】我们知道碘单质易升华,氯化铵受热分解过程和碘的升华过程相同吗?提示 不同。NH4Cl由固体到气体,实际经历了化学变化,而I2的升华只是物质状态变化,是物理变化。【微思考4】所有铵盐加热都产生氨气吗?提示 不是,有的铵盐分解不产生氨气,如硝酸铵。
三、NH3的实验室制法1.制备原理氯化铵与熟石灰反应:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。2.氨气的收集及验满用向下排空气法收集,并用湿润的红色石蕊试纸检验氨气是否收集满。
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂。(　　)2.氨气显碱性,可用无水CaCl2干燥。(　　)3.浓氨水可检验氯气管道是否漏气。(　　)4.分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升,说明两者均易溶于水。(　　)5.实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3并不涉及氧化还原反应。(　　)6.NH3·H2O为一元弱碱,含有N 的水溶液均显弱碱性。(　　)
若实验室中用如图装置做喷泉实验,如何引发喷泉?
提示 打开止水夹,用手(或热毛巾等)焐热烧瓶,NH3受热膨胀,赶出玻璃导管内的气体,NH3与水接触,即产生喷泉。
特别提醒喷泉实验成功的关键①气体在吸收液中被吸收得既快又多。②装置的气密性要好。③烧瓶内气体纯度要大。
2.常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂
3.喷泉实验的有关计算(1)实验完成后,溶液充满烧瓶,若溶质为原气体,则溶液物质的量浓度可由体积换算确定。标准状况下,若烧瓶内气体的体积为V L,则有V(aq)=V L,
(2)若溶质由气体发生化学反应生成,则依实际情况判断。如用V L NO2与O2(体积比为4∶1)的混合气体进行喷泉实验,发生的反应为4NO2+O2+2H2O==4HNO3,
例1(2020山东济南平阴县检测)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现象的是(　　)
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NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹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.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
答案 B解析 根据喷泉实验的原理,要发生喷泉现象,必须使烧瓶中压强迅速下降,导致外界压强大于烧瓶中的压强,从而使烧杯(或锥形瓶)中的液体进入烧瓶中产生喷泉现象。①中的Cl2易溶于CCl4;③中的NH3易溶于水,所以可以使烧瓶中压强迅速下降,产生喷泉现象;④中首先是浓硫酸注入水中放热使浓氨水挥发出氨气,锥形瓶中压强增大,浓氨水进入烧瓶与HCl反应使烧瓶中压强减小,从而产生喷泉;而②中H2不溶于NaOH溶液,也不与NaOH溶液反应,所以不能产生喷泉现象。
方法点拨解有关喷泉实验题的方法(1)喷泉产生的本质原因是容器内外产生压强差。产生压强差的方法有:①减小容器内气体的压强,如液体将气体吸收或与其反应等;②增大容器外的压强。(2)喷泉实验成功的关键:①装置气密性良好;②容器要干燥;③容器内要尽量收集满干燥的气体,即气体的纯度要高;④玻璃导管插入液体的部分不能太短,以防导管过早与液体脱离而导致喷泉停止。
变式训练1(双选)在如图所示的装置中,烧瓶中充满干燥的气体a,将滴管内的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,并打开弹簧夹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(　　)
答案 BD解析 NO2与水反应可以形成喷泉,但由于NO2与水反应还可以产生NO,故最终不会充满液体,A错误;Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小,故不会形成喷泉,C错误;B、D两选项中的气体都会与相对应的液体快速反应而使得烧瓶内的压强快速减小,从而形成喷泉,最终几乎充满烧瓶,故B、D两项正确。
根据氨气的制备装置,思考下列问题:
(1)用该装置还可以制备哪些气体?提示 氨气的发生装置还可以用来制取O2等。(2)氨气中含有水蒸气,可以用浓硫酸干燥吗?提示 不能。浓硫酸能与氨气反应生成铵盐,应用碱石灰干燥氨气。
(3)能否将收集气体的小试管换为一带有单孔塞子的集气瓶?提示 不能。这样瓶内的空气无法排出,收集的氨气不纯。(4)装置中试管口塞一团棉花的作用是什么?提示 防止氨气沿试管壁冲出与空气形成对流。
氨气的实验室制法(1)反应原理。利用固体氯化铵与消石灰混合加热制得。2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O(2)发生装置类型。
(3)气体的收集、检验和干燥。①收集:向下排空气法。②检验:湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒。③干燥:用碱石灰干燥。常用装置为:
(4)尾气处理。为避免污染空气,多余的氨气一定要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花)。同时,在尾气吸收过程中要注意防止倒吸。常采用的防倒吸装置有下列几种。已知CCl4是一种常用的有机溶剂,密度比水的大,不与NH3或H2O发生反应。
方法规律 1.实验室制备氨气的流程
2.氨气的快速制取法实验室常使用下面的装置来制取少量氨气。
在分液漏斗中加入浓氨水,烧瓶中加入固体NaOH、生石灰或者碱石灰,然后将浓氨水滴入烧瓶即可有氨气逸出。
例2已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用如图中的C装置可以实现该反应(夹持装置省略)。
(1)A为实验室制氨气的装置,该反应的化学方程式为　。 (2)B中加入的物质是　　　　　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)实验时在C中观察到的现象是　　　　　　　,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (4)检验D中挥发出的气体的方法和现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O(2)碱石灰(合理即可)　干燥氨气(3)黑色固体变为红色2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O(4)用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,产生大量白烟
解析 (1)根据题意可以判断试管A为实验室制取氨气的装置,因此装入的药品应该为氯化铵和氢氧化钙,发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)制得的氨气中含有杂质水蒸气,可以用碱石灰等干燥剂来吸收。(3)加热后,黑色氧化铜变为红色的铜,所以C中观察到的现象是黑色粉末部分逐渐变为红色;根据元素守恒、电子守恒写出反应的化学方程式2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O。(4)生成的水和氨气通过装置D时冷凝生成氨水留在D中,而氮气通过排水法进行收集;检验氨气可利用其碱性,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,产生大量白烟。
变式训练2如图是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是(　　)
A.①②B.②③C.①③D.②④
答案 C解析 ①NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,冷却时二者又化合生成NH4Cl,错误;②CaO+H2O==Ca(OH)2,同时放热,使NH3·H2O分解,同时降低了NH3的溶解度,有利于NH3的产生和逸出,正确;③试管口应略向下倾斜,错误;④浓氨水受热挥发出NH3,正确。
为什么用浓的NaOH溶液,而不用澄清石灰水?提示 由于澄清石灰水中c(OH-)小,产生的NH3·H2O少,不宜使NH3逸出。
1.铵盐受热分解不一定产生NH3,如NH4NO3 N2O↑+2H2O。2.铵盐与碱反应离子方程式书写的三种情况
例3(2020广东揭阳、汕头名校联考)(双选)工业上常采用生物硝化法将 来处理氨氮废水,工作流程如图,下列说法错误的是(　　)
B.长期过量使用NH4Cl等铵态化肥,会使水体富营养化C.检验N 所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸D.可以加入石灰石来调节水体的酸碱性
解析 A项,根据流程图可知N 被氧气氧化生成硝酸根离子和氢离子,溶液的酸性增强,所以A项错误;铵态氮肥会引起水体中含N化合物的增多,会导致水体富营养化,所以B项正确;检验N 应使用红色石蕊试纸,所以C项错误;石灰石与H+反应可调节水体的酸碱性,所以D项正确。
方法点拨检验N 的答题规范(1)实验操作:取少许待测液或晶体置于小试管中,加入浓氢氧化钠溶液,微热,将湿润的红色石蕊试纸(或者蘸有浓盐酸的玻璃棒)放在试管口。(2)现象、结论:试纸变蓝色(或者冒白烟),说明是铵盐或待测液含有N 。
变式训练3试管中盛有白色晶体,检验该白色晶体是否为铵盐的方法中不可行的是(　　)A.加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的pH试纸放在试管口C.加氢氧化钠溶液,加热,将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口D.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口答案 A解析 NH3使湿润的pH试纸变蓝,遇浓盐酸生成白烟,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;加热铵盐不一定有氨气逸出。
1.可用来干燥氨气的有(　　)A.浓硫酸B.碱石灰C.氯化钙D.五氧化二磷答案 B解析 碱石灰属于碱性干燥剂,可以干燥氨气。
2.(2020山东聊城东昌府区检测)某同学仿照喷泉实验原理在实验室里做了一个“喷烟实验”。如图所示,在甲、乙两个烧瓶中分别装入X、Y两种无色气体,胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液,实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶中,然后打开弹簧夹,便可看到甲烧瓶中的导管喷出白色的烟,同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅最后褪为无色。则X、Y分别为(　　)A.NH3和HClB.HCl和NH3C.SO2和HClD.NO和HCl
答案 A解析 要想产生“喷烟”现象,应具备两个条件:一是形成压强差,二是两种气体反应会生成白烟,排除C、D项。根据甲中溶液颜色发生的变化,结合题给条件“胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液”可知,甲中气体显碱性,即X为NH3,故Y为HCl,所以A项正确。
3.下列说法正确的是(　　)A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3B.所有铵盐都易溶于水,所有铵盐中的氮元素均呈-3价C.NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为N +OH- NH3↑+H2OD.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
解析 有的铵盐受热分解产生氨气,有的铵盐受热分解不产生氨气,A错误;所有的铵盐都易溶于水,铵盐中除N 中的N呈-3价外,还可能含有其他价态的氮元素(如NH4NO3中的N有-3、+5两种价态),B错误;铵盐与碱反应时,反应条件不同,产物也不同,在加热时生成NH3,不加热时,往往生成NH3·H2O,C正确;可用加热法分离NH4Cl和某些固体的混合物,但该过程中是NH4Cl先受热分解,然后降温时化合,而不是升华,D错误。
4.(2019湖南长郡中学高一期末)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验,能达到实验目的的是(　　)
A.用装置甲制备氨气B.用装置乙除去氨气中的少量水C.用装置丙收集氨气D.用装置丁吸收多余的氨气
解析 为防止试管炸裂,试管口应略向下倾斜,故A错误;浓硫酸与氨气能够反应,不能用浓硫酸干燥氨气,故B错误;应用双孔塞,该装置中气体不能导入烧瓶中,故C错误;氨气极易溶于水,利用干燥管能防止发生倒吸,故D正确。