自然界中的氮的循环以及氮循环中的重要物质-

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3.一定条件下,将等体积的NO和O2的混合气体 置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后剩
余气体的体积为原总体积的( )
A.1/4
B.3/4
C.1/8
D.3/8
解析:NO 和 O2 反应生成 NO2 , NO2 溶于水又生成 NO。 2NO+O2 ===2NO2 ① 3NO2 +H2O ===2HNO3 +NO② 由方程式可知等体积气体混合时,O2 过量, ②中生成的 NO 会再被 O2 氧化,多次循环, 将①②两方程式合并成 4NO+3O2 +2H2O===4HNO3 等体积混合,余 O2 1/4 体积,原混合气体 2 体积, 余气为原气 1/8。
答案:C
氮的固定
下列属于固氮作用的化学反应是( ) A.N2和H2 在一定条件下反应生成NH3 B.NO与O2反应生成NO2 C.NH3催化氧化生成NO和H2O D.由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4
解析:将空气中游离态的氮转化为化合态的氮的过程 叫氮的固定。固定氮的方式有自然固氮和人工固氮,如工 业合成氨是人工固氮,雷雨天气产生NO气体就属于自然固 氮,另外豆科植物的根瘤菌也将空气中的氮气转化为植物 体内的蛋白质,也属于自然固氮。
(3)若在一次雷雨闪电中两块云间的电势差为109 V, 从一块云移到另一块云的电量约为30 C,此次闪电放出的 能量是______kJ。
(4)若闪电时有千分之一的能量用于生成NO,能产生 NO ______ mol。
(5)此次雷雨生成物相当于给大地施加尿素 [CO(NH2)2]肥料______kg。
4HNO3
当V(NO) ∶V(O2) =4∶3时,恰好反应,无剩余气体;
当V(NO2)∶V(O2)<4∶3时,剩余氧气;
当V(NO2)∶V(O2)>4∶3时,剩余NO。
特别提示:将方程式4NO2+O2+2H2O = 4HNO3与 4NO+3O2+2H2O = 4HNO3相加可以得到方程式NO2+NO +O2+H2O = 2HNO3,由此可知NO、NO2、O2等体积混合 时恰好能被水完全吸收,但混合气体能被水完全吸收时三 者不一定必须是等体积,其实只需要混合气体的O2分为两 部分,一部分恰好与NO反应,另一部分恰好与NO2反应即 可。
________并随水进入土壤和水体。
根瘤菌 硝酸盐 铵离子 硝酸根离子 氨 氮气 氧气 NO2
(2)人们通过化学方法把空气中的氮气转化为 ________,再根据需要进一步转化成各种__________。
(3)化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的 ________通过大气进入陆地和海洋,进入氮循环。
综合计算
已 知 NO2 和 NaOH 溶 液 反 应 为 : 3NO2 + 2NaOH===2NaNO3+NO+H2O, NO、NO2 可一起与 NaOH 溶
液作用:NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O,欲用V升某烧 碱溶液将由n mol NO与m mol NO2组成的混合气体全
(4)由题意知,每吸收180.7 kJ的能量,即可合成 NO 2 mol,此次闪电放出能量的千分之一就是3×104 kJ,它可以 生成NO:3×104 kJ÷180.74 kJ×2 mol=332 mol。
(5)由氮守恒又可找出NO与尿素的关系式为
2NO——CO(NH2)2
2 mol
60 g
即每产生2 mol NO相当于给大地施加尿素60 g,则 332 mol NO相当于施加尿素的量为:332 mol/2 mol×60 g=9960 g=9.96 kg。
则原混合气体中 NO 为 50 mL-30 mL=20 mL
所以:V(NO2)∶V(NO)=30∶20=3∶2。 答案:C
名师点睛:差量法是根据化学反应中反应物和生 成物的相差量跟反应物的消耗量或生成物的增加量之 间的比例关系为解题思路而建立起来的解题方法。关 键是找准变化量,把题中的已知差量与化学方程式中 的化学计量数对应差量列出比例关系,进行计算,是 一种简捷的解题方法。
尝试应用
1.下图是氮元素在自然界中的循环示意图,又知 1 mol氮气与氧气化合生成2 mol NO气体时需吸收180.7 kJ热量。试回答:
(1)图中________过程称为氮的固定(填写序号)。
(2)下列能将蛋白质转化为氨的生物是______(填写字 母)。
A.藻类 B.分解者 C.化能合成细菌
O2+2H2O
4HNO3
当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时,恰好反应,无剩余气体;
当V(NO2)∶V(O2)<4∶1时,剩余氧气;
当V(NO2)∶V(O2)>4∶1时,NO2过量,剩余气体为 NO,且体积为过量NO2体积的1/3。
(3)NO和O2同时通入水中时,此时的反应为:
4NO+3O2+2H2O
C.3∶2
D.2∶3
解析:判断此题可根据化学方程式,运用差量法 进行计算,由所得结果来确定正确的选项。设混合气 体中NO2的体积为x
差量法:
3NO2+H2O===2HNO3+NO
ΔV
3 mL
1 mL 3 mL-1 mL=2 mL
x
50 mL-30 mL=20 mL
3 mx L=220mmLL
x=30 mL
2.氮在自然界中的循环
单质 化合物
(1)在自然界中豆科植物根部的________,把空气中
的氮气转变为________等含氮的化合物。动物遗体中的蛋
白质被微生物分解成________、________和________,又
回到土壤,被植物吸收利用。在放电条件下,空气中少量
的________与
化合生成NO,NO和O2 迅速生成
答案:(1)①N2+O2==放=电==2NO ②2NO+O2===2NO2 ③3NO2+H2O===2HNO3+NO (2)闪电时可把空气中的氮(N2)转化为氮肥(“固氮” 反应)(48300 余万吨),落到地面上后可发生:2 HNO3+Ca(HCO3)2===Ca(NO3)2+2H2O+2CO2↑, 形成硝酸盐以利于作物生长
放电
高温、高压
(1)N2+O2
2NO (2)N2+3H2 催化剂
(3)3Mg+N2
点燃 =====
Mg3N2
2NH3
2.一氧化氮和二氧化氮
无色 红棕色 剧毒 剧毒 不溶解 溶于水并
与水反应 2NO+O2
2NO2 ;
3NO2+H2O
2HNO3+NO
3.氮的固定 (1)概念:________________________叫氮的固定。 (2)分类:主要分为__________________。
答案:A
名师点睛:此类题目要紧紧抓住题目的要求去做,同 时要求同学们对概念有正确的理解,如本题中只要牢牢抓 住“氮由游离态生成化合态就是氮的固定”,则很容易得 到正确答案。
变式训练 1.下列过程属于人工固氮的是( )
A.分离液态空气制氮气
B.闪电使N2 转化为NO C.合成氨
D.豆科植物将N2 转化为NH3
解析:固氮是将游离态的氮转化为化合态的氮, A中没有生成化合态氮,B、D是自然固氮,合成氨和 仿生固氮是人工固氮。
答案:C
NO2、NO与水或氧气的反应
将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒 立于水槽中,反应后气体体积缩小为30 mL,则原混合 气体中NO2和NO的体积比是( )
A.5∶3
B.3∶5
自然界中的元素
第2节 氮的循环 第1课时 自然界中的氮的循环以及
氮循环中的重要物质
1.了解氮的固定,掌握氮气的性质。 2.掌握NO、NO2的重要性质及其与环境的关系。
氮在自然界中的循环
知识清单
1.氮的存在,氮是地球上含量丰富的一种元 素,以________的形式存在于大气中,以________ 的形式存在于动植物体里、土壤和水体中。
NaNO2+NH4Cl===NH4NO2+NaCl NH4NO2==加=热==N2↑+2H2O
特别提示:1.将空气液化后,升温时先挥发出 的气体是沸点低的气体,故先得到氮气。
2.实验室制备氮气时,可以发生氧化反应制 得(如将氨气与氧化铜加热),也可以发生还原反应 制得(如用氨气还原氮的氧化物制取氮气)。
(1)使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的方法 (2)自然固氮 、人工固氮(或工业固氮)
综合拓展
氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析
(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时,可根 据反应:3NO2+H2O 2HNO3+NO,利用气体体积的 变化差值进行计算。
(2)NO2和O2的混合气体溶于水时,根据反应:4NO2+
解析:本题以自然界中氮元素的循环为主线,综合考 查了化学、生物、物理三个学科的知识。
(1)将氮元素由游离态变为化合态的过程叫做氮的固定, 显然只有过程①符合。
(2)蛋白质转化为氨属于蛋白质的水解和分解,能完成 这一过程的生物应为“分解者”。
(3)两块云放电时,其放出的能量可用下式计算:
E=UIt=UQ=109×30=3×1010(J)=3×107(kJ)
解析:(1)通入的O2与NO发生反应生成NO2: ① 2NO+O2 2NO2,所以看到有红棕色气体生成,生成 的NO2溶于水:②3NO2+H2O 2HNO3+NO,①②两 反应的总方程式为:③4NO+3O2+2H2O 4HNO3,气 体被消耗,所以又会看到试管内液面上升。 V(NO)∶V(O2) ≠4∶3,故最后有气体剩余,不论剩余NO 还是O2,都为无色气体,这是看到的第三个现象。
(2)由此说明闪电对人类生活有何益处: ______________________________________。
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解析:氮是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素的重要成分, 氮肥能促使作物的茎叶生长茂盛,叶色浓绿。蚕豆、大豆等 豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌,能把空气中的氮气转变 成氨作为养料吸收,是植物生长发育的基本条件之一,推动 着自然界周而复始的氮循环,保持着生态平衡,使生命得以 延续。当然,现代农业并不单纯仅仅靠等待大自然的恩赐。
(2)氨 含氮化合物如氮肥、硝酸等 (3)氮氧化合物
综合拓展
关于氮气制取的方法
分离空气法:空气中约含五分之四(体积分数)的氮气, 因此工业上所需的氮气都是从空气中提取的。其方法通常 有两种,一是分离液态空气法,即将液态空气减压分馏; 二是将可燃物在限定容积的容器内燃烧除去氧气,从而获 得氮气。
实验室制法:在实验室要制取较纯的氮气,可以加 热饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体(或饱和溶液)的混合物 来制备氮气。由于该反应是放热反应,所以当加热到开始 反应时就应停止加热,发生反应的化学方程式为:
答案:(1)① (2)B (3)3×107 (4)332 (5)9.96
氮循环中的重要物质及其变化
知识清单
1.氮气
(1)与氧气反应:化学方程式为:________________。
(2)与氢气反应:化学方程式为:________________。
(3)与金属镁反应:
此反应的化学方程式为:_____________________。
尝试应用
2.雷鸣电闪是人们司空见惯的自然现象,地球上 每年平均发生31560余次闪电。
(1)每当雷电交加之际,轰鸣闪电之时,空气中可能 发生如下反应:
①__________________________________。
②__________________________________。
③__________________________________。
变式训练
2.如下图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的 试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准 状下测定)。
试回答下列问题:
(1)写出观察到的现象(可不写满,也可补充): ①____________________________________; ②____________________________________; ③____________________________________。 (2)最终试管中剩余的气体是________,体积为 ________。
(2)设1.5 mL O2全部参加反应,由(1)中③知:V反应 (NO)=V反应(O2)×4/3=1.5 mL×4/3=2.0 mL,而NO的总 体积是3.0 mL,故剩余NO气体1.0 mL
答案:(1)①试管内气体变为红棕色 ②试管内液 面升高
③最后试管内剩余一种无色气体 (2)NO 1.0 mL
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