氮的循环

化学(鲁科版) | 10年级

认识氮气、氮的氧化物、氨与铵盐、硝酸的性质与转化,理解自然界中的氮循环与人类活动的关系,了解氮肥与环境保护。

这一页讲的是必修第一册 第3章 物质的性质与转化 · 氮的循环里的「氮的循环」,教材要求做到:能说出氨、铵盐、硝酸的主要性质。它不是凭空出现的——要先会「硫的转化」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「原子结构与元素性质」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 3 道、进阶 5 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。

掌握标准

先修关系

先修 · 学这页之前先会硫的转化本知识点氮的循环后续 · 学完接着学原子结构与元素性质

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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)

第 1 题 基础

下列关于氮气性质的说法正确的是( )

  1. 氮气无色无味、难溶于水,常温下化学性质很稳定
  2. 氮气约占空气体积的 78%,因此很容易与其他物质化合
  3. 氮气不能支持燃烧,所以镁条在氮气中也不能燃烧
  4. 氮气与氧气在常温下就能迅速化合生成二氧化氮
看答案与解析

答案:A

解析:氮气分子中两个氮原子间形成键能很大的三键,断裂需要很高能量,所以常温下化学性质稳定,且无色无味、难溶于水;氮气体积分数大并不等于活泼,镁条在氮气中能继续燃烧生成氮化镁,氮气与氧气只有在放电或高温下才化合生成一氧化氮。故选 A。

第 2 题 基础

下列关于氨的性质与用途的说法中,错误的是( )

  1. 氨极易溶于水,其水溶液显碱性
  2. 氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
  3. 氨气可以用浓硫酸干燥
  4. 氨气与氯化氢相遇会产生白烟
看答案与解析

答案:C

解析:氨溶于水生成一水合氨,能电离出氢氧根离子,溶液显碱性,可使湿润的红色石蕊试纸变蓝;氨与氯化氢化合生成氯化铵固体小颗粒,现象为白烟。氨本身是碱性气体,会与浓硫酸反应生成硫酸铵,因此不能用浓硫酸干燥,只能用碱石灰等碱性或中性干燥剂。故选 C。

第 3 题 进阶

关于硝酸性质的说法正确的是( )

  1. 浓硝酸与铜反应生成二氧化氮,稀硝酸与铜反应生成一氧化氮
  2. 浓硝酸见光不分解,可以敞口长期放置
  3. 硝酸与铁反应时只生成硝酸亚铁
  4. 稀硝酸不能与铜发生反应
看答案与解析

答案:A

解析:硝酸具有强氧化性,与铜反应时浓硝酸被还原为红棕色的二氧化氮,稀硝酸被还原为无色的一氧化氮,故 A 正确;浓硝酸见光或受热易分解,须用棕色瓶避光保存,故 B 错误;硝酸与铁反应时若硝酸过量生成硝酸铁,铁过量才生成硝酸亚铁,故 C 错误;稀硝酸同样能氧化铜,故 D 错误。故选 A。

第 4 题 挑战

关于自然界中的氮循环以及氮氧化物污染的说法,正确的是( )

  1. 雷电条件下氮气与氧气化合生成一氧化氮,属于氮的固定
  2. 土壤中的铵盐被植物吸收后,直接经反硝化作用返回大气
  3. 汽车尾气中的氮氧化物主要来自汽油里氮元素的燃烧
  4. 水体中氮素含量偏高不会破坏水体的生态平衡
看答案与解析

答案:A

解析:氮的固定是把游离态的氮转化为含氮化合物的过程,雷电使氮气与氧气化合生成一氧化氮即属高能固氮;铵盐被植物吸收后首先被同化为有机物,需经硝化作用生成硝酸盐,再由反硝化细菌还原为氮气才能返回大气;汽车尾气中的氮氧化物是高温下空气中氮气与氧气化合产生的,并非来自汽油中的氮;水体氮素过高会引起富营养化,破坏生态平衡。故选 A。

第 5 题 基础

氮的固定是指把____态氮转化为含氮化合物的过程;工业上以氮气和氢气为原料合成氨,其化学方程式为____。

看答案与解析

答案:游离;N2 + 3H2 = 2NH3(高温、高压、催化剂)

解析:氮的固定是把空气中游离态的氮气转化为氨、硝酸盐等含氮化合物的过程,分生物固氮、高能固氮和人工固氮三类;工业合成氨即人工固氮的典型实例,反应在高温高压和催化剂条件下进行,且为可逆反应。

第 6 题 进阶

浓硝酸见光或受热时容易分解,分解反应的化学方程式为____,因此实验室保存浓硝酸需使用____色试剂瓶并放在阴凉避光处。

看答案与解析

答案:4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O(光照或受热);棕

解析:硝酸不稳定,见光或受热分解生成红棕色的二氧化氮、氧气和水,因此久置的浓硝酸常因溶有二氧化氮而显黄色;为防止分解,浓硝酸必须盛放在棕色试剂瓶中并置于阴凉避光处保存。

第 7 题 挑战

结合自然界中的氮循环,说明氮的固定有哪些主要途径,并写出两条防治氮氧化物污染的具体措施。

看答案与解析

答案:氮的固定主要有生物固氮,如豆科植物根瘤菌把氮气转化为含氮化合物;高能固氮,如雷电放电使氮气与氧气化合生成一氧化氮;人工固氮,如工业合成氨和尿素生产。防治氮氧化物污染可在汽车上安装催化转化装置,使尾气中的一氧化氮和一氧化碳转化为氮气和二氧化碳;也可用碱液吸收工业尾气中的氮氧化物,并推广清洁能源、减少化石燃料的高温燃烧。

解析:氮循环依靠固氮作用把大气中的游离态氮送进生物圈,再通过硝化、反硝化和氨化作用返归大气;明确三途径即可对应三条来源,而氮氧化物主要来自高温燃烧和工业尾气,故从源头控温、尾气催化转化与碱液吸收三方面作答,均属课本要求范围内。

第 8 题 进阶

硝酸铵是一种常用的氮肥,化学式为 NH4NO3,其中氮元素的质量分数是多少(结果保留整数)?

看答案与解析

答案:35

解析:硝酸铵的相对分子质量为 14×2+1×4+16×3=80,其中两个氮原子的相对原子质量之和为 28,故氮元素的质量分数为 28÷80×100%=35%,这也说明铵态氮与硝态氮各占一半,是含氮量较高的氮肥。

课标对应

…了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产生活中的应用…

《课程标准》原文节选(che-2017:G.NR.05)

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