自然界中的氮的循环以及氮循环中的重要物质-

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。
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
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)
（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
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
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
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__________________________________。
(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：
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 ________。
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
(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_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。
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。
(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＋
(2)由此说明闪电对人类生活有何益处： ______________________________________。
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。
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
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。
(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。
________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。
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。
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
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：(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