氮及其化合物的轉(zhuǎn)化

氮及其化合物的相互轉(zhuǎn)化

任務(wù)一：跟隨氮肥發(fā)展史建立氮及其化合物的價類二維圖播放“如何解決糧食短缺"視頻視頻內(nèi)容:19世紀(jì)末世界人口激增，造成糧食短缺，故需要氮肥來增加糧食產(chǎn)量，雖然智利硝石可做氮肥,但儲量有限，所以克魯克斯向全球科學(xué)家發(fā)起了“向空氣要面包”的號召?！竞诵膯栴}】如何響應(yīng)克魯克斯的號召“向空氣要面包”呢通過討論，學(xué)生提出可通過氧化法或還原法來固氮?！举Y料】1、1905年，第一座電弧固氮工廠在挪威建成,但耗電量大,難以推廣。21908年,哈伯在600℃、200個大氣壓、鋨做催化劑的條件下合成了氨氣,后以博施為代表的BASF公司團隊解決了合成氨量產(chǎn)問題,1913年第一座合成氨工廠投產(chǎn)使用,哈伯、博施兩人分獲1918年、1931年諾貝爾獎?！举Y料】隨著合成氨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，擁有該專利的BASF公司,急于拓寬市場,想要進軍氮肥業(yè)。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會購買氨氣直接做氮肥嗎氨氣是否可溶于水,并伴有何變化學(xué)生分析氨水的成分我國合成氨工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀我國合成氨工業(yè)的發(fā)展是在20世紀(jì)30年代開始的，經(jīng)過幾十年的不懈奮斗和發(fā)展，我國已經(jīng)擁有了許多不同流程、不同規(guī)模的合成氨工廠。我國目前擁有了一支能夠進行合成氨生產(chǎn)的科研等方面的研究技術(shù)團隊，讓我國已成為世界上最大的合成氨生產(chǎn)國，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的1/3?！举Y料】氨水在一段時間內(nèi)為我國的糧食增產(chǎn)作出了卓越貢獻(xiàn),然而因它易揮發(fā)運輸不便等原因,已逐漸淡出了消費市場?！締栴}】氣態(tài)的氨氣無法做氮肥,液態(tài)的氨水也有弊端,那可如何轉(zhuǎn)化,制得更優(yōu)化的氮肥呢【學(xué)生】氨有堿性,應(yīng)該能與酸作用,產(chǎn)物為鹽應(yīng)該是固態(tài)的。【資料]20世紀(jì)初,BASF公司通過銨鹽來搶占氮肥市場,然而,它們的氮肥銷量并不理想,因為當(dāng)?shù)孛癖姼矚g使用以前智利硝石類的硝酸鹽類氮肥?！竞诵膯栴}】如何由氨氣獲取硝酸鹽類氮肥？【學(xué)生]通過“價一類”模型,NH3可被氧化為NO，預(yù)測O2可充當(dāng)實現(xiàn)該轉(zhuǎn)化的氧化劑?！疽曨l】氨氣的催化氧化實驗視頻【資料]農(nóng)民不喜歡使用銨鹽類氮肥,因為在使用中常跑氨,與草木灰等堿性肥料共施肥效降低?！締栴}】針對以上問題，預(yù)測銨鹽可能具有哪些性質(zhì)銨態(tài)氮肥使用注意事項任務(wù)二：書寫特定情境下氮及其化合物相互轉(zhuǎn)化的有關(guān)反應(yīng)1、在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其離子方程式為。答案：3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋2、N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物，用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為。答案12NH3＋2O2N2O＋3H2O3、2016·全國卷Ⅱ，26改編實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。答案NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O5、工業(yè)上可用次氯酸鈉和氨反應(yīng)制肼N2H4，若反應(yīng)只有一種氧化產(chǎn)物。寫出該方法制備肼的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。答案：NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O6、工業(yè)上常采用生物硝化法將NH轉(zhuǎn)化為NO來處理氨氮廢水，工作流程如圖，生物硝化法處理廢水，會導(dǎo)致水體pH逐漸下降，其離子方程式為答案：NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O思維建模特定情境氧化還原反應(yīng)方程式的書寫思維建模：步驟1、找物質(zhì)找出該情境下參與反應(yīng)的氧化劑、還原劑及對應(yīng)的還原產(chǎn)物及氧化產(chǎn)物。步驟2、得失電子守恒確定一個原子或離子得失電子的數(shù)目（注意化學(xué)式中的原子個數(shù)），根據(jù)得失電子守恒確定任務(wù)三：測定氮含量2017全國I卷【鏈接高考1】．（15分）凱氏定氮法是測定蛋白質(zhì)中氮含量的經(jīng)典方法，其原理是用濃硫酸在催化劑存在下將樣品中有機氮轉(zhuǎn)化成銨鹽，利用如圖所示裝置處理銨鹽，然后通過滴定測量。已知：NH3H3BO3=NH3·H3BO3；NH3·H3BO3HCl=NH4ClH3BO3?；卮鹣铝袉栴}：（1）a的作用是_______________。（2）b中放入少量碎瓷片的目的是____________。f的名稱是__________________。（3）清洗儀器：g中加蒸餾水：打開1，關(guān)閉2、3，加熱b，蒸氣充滿管路：停止加熱，關(guān)閉1，g中蒸餾水倒吸進入c，原因是____________；打開2放掉水，重復(fù)操作2~3次。（4）儀器清洗后，g中加入硼酸（H3BO3）和指示劑。銨鹽試樣由d注入e，隨后注入氫氧化鈉溶液，用蒸餾水沖洗d，關(guān)閉3，d中保留少量水。打開1，加熱b，使水蒸氣進入e。①d中保留少量水的目的是___________________。②e中主要反應(yīng)的離子方程式為________________，e采用中空雙層玻璃瓶的作用是________。（5）取某甘氨酸（C2H5NO2）樣品m克進行測定，滴定g中吸收液時消耗濃度為cmol·L-1的鹽酸VmL，則樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________%，樣品的純度≤_______%。氮元素有多種可變化合價，物質(zhì)的種類較多，在復(fù)習(xí)時要從物質(zhì)類別和價態(tài)變化理解這些物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。核心知識梳理H2高溫高壓催化劑NH3N2H2O放電O2NOHClNH4ClCa(OH)2△

△NH4++OH—

H2ONH3·H2OO2、催化劑、△NO2O2

HNO3H2ON2O4H2O②濃酸、Cu①光或△③濃酸、C稀酸、CuNO2苯濃硫酸甲苯Mg點燃Mg3N2TNT高溫或放電1、N2+O2═══2NO5、3Cu+8HNO3(稀)═══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O2、2NO+O2═══2NO26、Cu+4HNO3(濃)═══Cu(NO3)2+2NO↑+2H2O3、3NO2+H2O═══2HNO3+NO7、Mg3N2+3H2O═══2NH3↑+3Mg(OH)2↓4、4NH3+5O2═══4NO+6H2O催化劑Δ典例導(dǎo)航知識建構(gòu)進階練習(xí)22020·河南聯(lián)考一定條件下，含氮元素的物質(zhì)可發(fā)生如圖所示的循環(huán)轉(zhuǎn)化?；卮鹣铝袉栴}：1氮的原子結(jié)構(gòu)示意圖為。2圖中屬于“氮的固定”的是填字母，下同；轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生非氧化還原反應(yīng)的是。3若“反應(yīng)h”是在NO2和H2O的作用下實現(xiàn)，則該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為。和ca和l2∶1解析反應(yīng)h的化學(xué)方程式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化產(chǎn)物，NO是還原產(chǎn)物，因此氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶1。4若“反應(yīng)i”是在酸性條件下由與n的作用實現(xiàn)，則該反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。1234562019·江蘇，16N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物，含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。1N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物，用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為________。解析NH3被O2氧化生成N2O，N元素從－3價升至＋1價，1molNH3失去4mole－，O元素從0價降至－2價，1molO2得到4mole－，根據(jù)N和O元素得失電子守恒及原子守恒配平方程式。2NH362NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收，主要反應(yīng)為解析A項，通入尾氣速率過快時，尾氣吸收不充分，錯誤；B項，采用氣、液逆流方式吸收尾氣時，尾氣吸收會更充分，正確；C項，補充NaOH溶液，cOH－增大，能更充分的吸收尾氣，正確。①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有填字母。A加快通入尾氣的速率B采用氣、液逆流的方式吸收尾氣溶液BC123456②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體中的主要雜質(zhì)是填化學(xué)式；吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是填化學(xué)式。解析NO2與NaOH反應(yīng)可生成NaNO2、NaNO3和水，所以NaNO2晶體中會混有NaNO3雜質(zhì)。由吸收尾氣的主要反應(yīng)可知，NO2吸收更充分，故吸收后排放的尾氣中NO的含量較高。NONaNO31234563NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣，可提高尾氣中NO的去除率。其他條件相同，NO轉(zhuǎn)化為的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH用稀鹽酸調(diào)節(jié)的變化如圖所示。①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和，其離子方程式為________