氮及其化合物导学案(教师版)(11页).doc

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1、-氮及其化合物导学案(教师版)-第 11 页氮及其化合物考点1氮气及氮的氧化物1. 氮元素的存在在自然界中，氮元素既有态，也有态，大部分氮元素以态的形式存在于空气中。2. 氮气的物理性质: 颜色：，状态：，气味：，水溶性：溶于水。3. 氮气的化学性质常温下，氮气的化学性质稳定，通常情况下不易发生化学反应。写出下列反应的化学方程式。(1) 工业上合成NH3：。(2) N2和O2在放电条件下生成NO：。(3) Mg在N2中燃烧：。4. 氮的固定(1) 含义：将的氮转变为的氮。(2) 方式：、生物固氮、工业固氮。5. 氮的氧化物:氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O

2、5等。完成NO和NO2的比较：NONO2物理性质颜色毒性溶解性化学性质与O2反应2NO+O22NO2与H2O反应3NO2+H2O2HNO3+NO实验室制法(用化学方程式表示)Cu+ HNO3(稀)Cu+ HNO3(浓)注意： (1) 氮的氧化物都是大气污染物。空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素(2) NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝例题1一定条件下，将0.1L CO、0.2L CO2、0.1L NO、0.2L NO2和0.2L NH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶(洗气瓶排列顺序不确定)。假设气体通过

3、每个洗气瓶都能充分反应，则尾气(已干燥)()A. 可能是单一气体 B. 不可能含有一氧化碳C. 可能存在原气体中的两种气体 D. 成分和洗气瓶的排列顺序无关 【答案】AC变式1:NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1) NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：。(2) 在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：。(3) 通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下图所示。2 Pt电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应。1 写出NiO电极的电极反应式：。【答案

4、】(1) 3NO2+H2O2HNO3+NO (2) 2CO+2NON2+2CO2(3) 还原NO+O2-2e-NO2微课1书写减少氮氧化物排放的化学方程式图1 图2 图3(1) 汽车排出的尾气中也含有氮氧化物，为避免污染，常给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图1所示。写出净化过程中的总化学方程式： 。(2) TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH，OH能将NO、NO2氧化，如图2所示，OH与NO2反应的化学方程式为NO2+OHHNO3。写出OH与NO反应的化学方程式：。(3) 用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气

5、的一种脱硝(除NOx)技术。其脱硝机理如图3，写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式：。答案：(1) 2NO+O2+4CO4CO2+N2(2) 3OH+NOHNO3+H2O (3) 2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O 考点2氨气及铵盐1. 氨气(1) 氨气的物理性质颜色：；气味：；密度：比空气；溶解性：溶于水(常温常压下，1体积水中大约可溶解体积氨气)；熔、沸点低，易液化。(2) 氨气的化学性质与水反应：NH3+H2ONH3H2O 计算氨水浓度时通常将视作溶质，氨水的浓度越大，密度。弱碱性：NH3H2ON+OH-络合性：Ag+2NH3H2OAg(NH3)2+2H2O与酸反应：

6、实质是NH3+H+N与O2反应：4NH3+5O24NO+6H2O(3) NH3的用途: 液氨可用作。NH3是一种重要的化工原料，可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等。2. 铵盐(1) 铵盐的物理性质：色晶体，溶于水。(2) 铵盐的化学性质热不稳定性NH4ClNH4HCO3与碱溶液的反应N+OH-，氨气能使试纸变色(可用于检验铵盐)。(3) N的检验未知液呈碱性湿润的色石蕊试纸变色，则证明含N。例题2下列说法正确的是()A. 氨气与氯气相遇可能冒白烟 B. 氨气通入浓硫酸或浓硝酸中会被氧化C. 氨气可以由所有铵盐受热分解得到 D. 氨气比PH3易液化是因为NH键的键能比PH键的键能大 【答案】A变

7、式2探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A. 将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水B. 将pH=11的氨水稀释1 000倍，测得pH8，说明NH3H2O为弱碱C. 加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定D. 将红热的铂丝伸入右图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2 【答案】D1. NH3的实验室制法(1) 方法一：加热固态铵盐和碱的混合物。一般加热NH4Cl和Ca(OH)2 的混合物。原理：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O装置

8、：固体+固体气体(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。收集：只能用向下排空气法。干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)，不能用CaCl2。验满：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。注意事项：收集时，一般在试管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速率，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。(2) 方法二：加热浓氨水。原理：NH3H2ONH3+H2O装置：(3) 方法三：浓氨水中加固态碱性物质(如NaOH粉末)。原理：浓氨水中存在平衡NH3+H2ONH3H2ON+OH-，加入固态碱性物质(如CaO、N

9、aOH、碱石灰等)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3H2O的分解。装置：2. NH3的催化氧化反应 4NH3+5O24NO+6H2O 4NH3+6NO5N2+6H2O 8NH3+6NO27N2+12H2O考点3硝酸1. 硝酸的性质(1) 硝酸的物理性质:纯硝酸是色、有气味、易的液体，能跟水以互溶，常用浓硝酸的质量分数为，“发烟硝酸”的浓度为。(2) 硝酸的化学性质强酸性与CaCO3反应：CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2+H2O稀硝酸遇石蕊试液，(填现象)。浓硝酸遇石蕊试液，(填现象)。不稳定性:HNO3受热或光照分解的化学方程式为。强氧化性:常温下，Fe、Al遇冷、浓硝酸

10、(填现象)。Cu与稀硝酸反应：。Cu与浓硝酸反应：。C与浓硝酸反应：。2. 硝酸的用途硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造、等。例题3等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是()A. FeO B. Fe2O3 C. FeSO4 D. Fe3O4 【答案】A变式3对于1L HNO3和H2SO4的混合溶液，若HNO3和H2SO4物质的量浓度存在如下关系：c(H2SO4)+c(HNO3L-1。则理论上最多能溶解铜的物质的量为() 【答案】B【解析】物质的量浓度为L-1属于稀溶液，而稀硫酸与铜不反应，溶解铜的是稀硝酸，稀硫酸提供氢离子参与反应。溶解最多的铜，N被完全反应。假设1LHN

11、O3和H2SO4的混合溶液中n(H2SO4)=xmol，n(HNO3)=ymol，x+y；铜被溶解的离子方程式是3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O8mol 2mol2x+y y则82=(2x+y)y。解得 x、y，根据 3Cu2N，被溶解的铜为0.72 mol。硝酸的工业生产1. 工业生产中的物质转化：NH3NONO2HNO32. 主要原料：氨气、空气、水3. 主要原理： (1) 4NH3+5O24NO+6H2O (2) 2NO+O22NO2 (3) 3NO2+H2O2HNO3+NO4. 尾气处理: NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOHNaNO3+NaN

12、O2+H2O【随堂检测】1. 下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质，其中能达到实验目的的是()A. 用装置甲制取氨气 B. 用装置乙除去氨气中的水蒸气C. 用装置丙验证氨气具有还原性 D. 用装置丁吸收尾气 【答案】C2. 一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是()A. 硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少 B. 硝酸浓度不同，生成Fe(NO3)3的物质的量相同C. 硝酸浓度越大，产生的气体越少D. 用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同 【答案】BD3. 红热的木炭与浓硝酸共热产生的气体等分为和两份，第份先通过适量

13、蒸馏水，再导入少量石灰水；第份直接通入少量石灰水。则石灰水的变化最可能为()A. 不变浑浊，变乳白色 B. 变乳白色，不变浑浊C. 变乳白色，变乳白色 D. 不变浑浊，不变浑浊 【答案】B【解析】碳与浓硝酸反应产生CO2和NO2的混合气体，混合气体先通过水，NO2可与水反应生成硝酸和NO，则剩余NO和CO2的混合气体，再通过石灰水会产生CaCO3沉淀；而混合气体直接通过石灰水，NO2可与水反应生成的硝酸为强酸，故会产生Ca(NO3)2溶液，难以得到CaCO3沉淀。4. 判断下列说法是否正确(1) 分别加热盛有NH4Cl和单质碘的试管，管口均有固体凝结。()(2) 常温下铁能被浓硝酸钝化，可用铁

14、质容器贮运浓硝酸。()(3) 常温下，浓硝酸不跟铁发生化学反应，可用铁制容器盛装浓硝酸。()(4) 液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂。()(5) 氨气显碱性，可用P2O5或无水CaCl2干燥。()(6) 氮气化学性质通常不活泼，可将炽热的镁粉放在氮气中冷却。()(7) 向某稀溶液中加入少量NaOH溶液，未产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该溶液中一定不含N。()(8) 标准状况下，6.72L NO2与水充分反应转移的电子数目为NA。()(9) 氨气具有氧化性，可用浓氨水检验氯气管道是否泄漏。()(10) 加入铝粉能放出氢气的溶液中一定能大量存在C、Al、I-、N等离子。()【答案】(1

15、) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 【课后检测】1. 下列装置应用于实验室制取NH3，并用AlCl3溶液吸收多余氨气制氢氧化铝，最后回收氯化铵的实验，能达到实验目的的是()A. 用装置甲制取NH3 B. 用装置乙吸收NH3制取Al(OH)3C. 用装置丙在不断搅拌下分离Al(OH)3和NH4Cl溶液 D. 用装置丁蒸干NH4Cl溶液并灼烧制NH4Cl2. 相同质量的铜片分别与体积相同且过量的浓硝酸、稀硝酸反应，二者比较相等的是()A. 反应中氧化剂得到电子总数 B. 铜片消耗完所需时间C. 反应后溶液中铜离子的物质的量浓度(反应后溶液体积不变)D. 反

16、应生成气体的体积(同温、同压)3. 下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是()A. 氮元素均被氧化 B. 工业合成氨属于人工固氮C. 含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D. 碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环4. 物质的量之比为13的锌与稀硝酸混合，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，下列说法正确的是()A. 在此反应中硝酸体现强氧化性，全部被还原B. 向反应后的溶液中再加入金属铁，不再发生化学反应C. 该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为14D. 该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为155. 汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。

17、在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为2NO22NO+2O；2NO+O22NO2；O+O2O3。下列对该反应过程及产物的叙述正确的是()A. NO2起催化剂作用 B. NO起催化剂作用C. NO2只起氧化剂作用 D. O3与O2互为同分异构体6. 铵盐是一类重要的氮的化合物，设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是()A. 1 mol N含有的电子数为11NAB. N中N元素的化合价为-3，在氧化还原反应中常作氧化剂C. 0.1 L 3 molL-1NH4NO3溶液中氮原子数等于AD. 硫酸铵中既含有离子键又含有共价键，而氯化铵中只

18、含有离子键7. 判断下列说法是否正确(用“”或“”回答)。(1)氯化铵、次氯酸都属于强电解质。()(2)制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。()(3)液氨用作制冷剂不涉及化学变化。()(4)浓氨水可检验氯气管道漏气。()(5)将NH4Cl溶液蒸干制备NH4Cl固体。()(6)常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完。()(7)只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液。()(8)标准状况下，22.4 L氨水含有NA个NH3分子。()(9)通过灼热的镁粉除去N2中的O2。()(10)P2O5可用于干燥Cl2和NH3。()8. 某校实验小组

19、的同学利用下图所示实验装置探究氨与氧化铜的反应(图中夹持、固定装置均略去)。(1)按图设计组装好仪器，先，再装入药品。(2)A中分液漏斗内应装B中固体试剂为。(3)打开分液漏斗活塞，加入试剂，点燃C处的酒精灯，一段时间后，观察到C中氧化铜全部转化成光亮的红色固体，F中集气瓶内收集到一种无色气态单质。写出装置C中反应的化学方程式： 。(4)E中浓硫酸的作用是。(5)已知Cu2O也是红色的。下表为实验前后C装置的质量，通过计算可知反应后的产物中 (填“有”、“无”或“无法确定”)Cu2O。空玻璃管实验前(样品+玻璃管)实验后(样品+玻璃管)59.60 g65.60 g64.64 g9. 某小组对C

20、u与浓硝酸的反应进行研究。记录如下：装置药品现象实验10.64 g 铜片和20.0 mL浓硝酸铜片消失，得到绿色溶液A，放置较长时间后得到蓝色溶液B. Cu与浓硝酸反应的化学方程式是 。. 探究实验1中溶液A呈绿色而不是蓝色的原因。(1)甲认为溶液呈绿色是由Cu2+浓度较大引起的。乙根据实验记录，认为此观点不正确，乙的依据是。(2)乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO2引起的。进行实验2：先将NO2通入B中，再鼓入N2。结果证实假设成立。则以上两步操作对应的现象分别是、。(3)为深入研究，丙查阅资料，有如下信息：. 溶有NO2的浓硝酸呈黄色；水或稀硝酸中通少量NO2溶液呈无色。. NO2溶于水，会发

21、生反应2NO2+H2OHNO3+HNO2。HNO2是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解。. N能与Cu2+反应：Cu2+(蓝色)+4NCu(NO2。据此，丙进一步假设：a. 可能是A中剩余的浓硝酸溶解了NO2得到的黄色溶液与Cu(NO3)2的蓝色溶液混合而形成的绿色；b. 可能是A中生成了Cu(NO2使溶液呈绿色。丙进行如下实验：操作现象1. 配制与溶液A的c(H+)相同的HNO3溶液，取20.0 mL，通入NO2气体溶液呈黄色2. 再加0.01 mol Cu(NO3)2固体搅拌至完全溶解溶液变为绿色3. 加水稀释溶液立即变为蓝色1. 向20.0 mL 0.5 molL-1Cu(N

22、O3)2蓝色溶液中通入少量NO2溶液呈绿色2. 加入稀硫酸有无色气体放出，遇空气变红棕色，溶液很快变为蓝色亚硝酸分解的化学方程式是 。请用平衡原理解释加入稀硫酸后绿色溶液变蓝的原因： 。(4)根据实验得出结论：实验1中溶液A呈绿色的主要原因是，请依据实验现象阐述理由： 。1. A【解析】CaO与水反应增大氢氧根离子浓度，且放热，均可使氨气逸出，甲装置可制备氨气，A正确；氨气极易溶于水，导管在液面下，乙装置可发生倒吸，B错误；过滤时不能搅拌，易捣破滤纸，C错误；蒸干NH4Cl溶液会使氯化铵分解，应用结晶法制NH4Cl，D错误。2. AC【解析】因为m(Cu)相同，失电子总数相等，氧化剂得到电子总

23、数相同，A正确；浓硝酸反应速率快，铜片消耗时间短，反应速率不相等，B错误；m(Cu)相同，因为溶液体积相同，所以c(Cu2+)相等，C正确；因为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O、Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，反应生成气体的体积不相等，D错误。3. A【解析】硝酸盐中氮元素的化合价为+5价，被细菌分解变成大气中氮单质，氮元素由+5价0价，被还原，A错误；工业合成氨是将N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，B正确；氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化，铵盐属于无机物，蛋白质属于有机物，含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C正确；碳、氢

24、、氧三种元素也参加了氮循环，如蛋白质的制造需要碳元素，N2转化为硝酸盐需要氧元素，人工固氮合成NH3需要氢元素，D正确。4. D【解析】根据锌与硝酸反应的产物，可写出化学方程式： 4Zn+10HNO3N2O+4Zn(NO3)2+5H2O，但本题所给n(Zn)n(HNO3)=13，即412，所以该化学方程式又可看成4Zn+12HNO3N2O+4Zn(NO3)2+2HNO3+5H2O(即HNO3有剩余)，A错误；由于有剩余HNO3存在，所以可与铁反应，B错误；被还原的HNO3与未被还原的硝酸之比为210=15，C错误，D正确。5. A【解析】反应过程+得O22O，O+O2O3，NO2起催化剂作用，

25、反应过程中NO2既是氧化剂又是还原剂，A正确，B、C错误；O3与O2的分子式不相同，不互为同分异构体，互为同素异形体，D错误。6. C【解析】1个N中含有10个电子，A错误；N中N元素的化合价为-3价，化合价最低，在氧化还原反应中常作还原剂，B错误；0.1 L 3 molL-1NH4NO3溶液中的氮原子数为A，C正确；铵根离子中，氮与氢原子之间为共价键，D错误。7. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)(8) (9) (10) 8. (1) 检查气密性(2) 浓氨水碱石灰(3) 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O(4) 吸收未反应的NH3(5) 有9. . Cu+4HN

26、O3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O. (1) 溶液A和溶液B中c(Cu2+) 基本相同(2) 溶液由蓝变绿溶液由绿变蓝、有红棕色气体逸出(3) 3HNO2HNO3+2NO+H2O加入稀硫酸，抑制HNO2的电离，并使HNO2分解，c(N)降低，造成Cu2+(蓝色)+4NCu(NO2平衡向逆反应方向移动，溶液由绿色变蓝色(4) A中剩余的浓硝酸溶解了NO2得到的黄色溶液与Cu(NO3)2 的蓝色溶液混合而形成的绿色实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中N不能大量存在，因此在A溶液中，绿色的Cu(NO2不能大量存在，Cu2+与N反应生成Cu(NO2不是使溶液呈绿色的主要原

27、因【解析】. (1) 硝酸具有强氧化性，可与铜反应生成硝酸铜和二氧化氮气体，反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O。. (1) 乙的依据是溶液A和溶液B中c(Cu2+)基本相同。(2) 乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO2引起的，若假设成立，则先将NO2通入B中，再鼓入N2，以上两步操作对应的现象分别是溶液由蓝变绿，溶液由绿变蓝、有红棕色气体逸出。(3) 根据加入稀硫酸有无色气体放出，遇空气变红棕色，可知有一氧化氮生成，则亚硝酸歧化分解的化学方程式是3HNO2HNO3+2NO+H2O。加入稀硫酸后，抑制HNO2的电离，并使HNO2分解，c(N)降低，造成 Cu2+(蓝色)+4NCu(NO2平衡向逆反应方向移动，溶液由绿色变蓝色。(4) 根据实验得出结论：实验1中溶液A呈绿色的主要原因是 A中剩余的浓硝酸溶解了NO2得到的黄色溶液与Cu(NO3)2 的蓝色溶液混合而形成的绿色；依据实验现象阐述理由：实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中N不能大量存在，因此在A溶液中，绿色的Cu(NO2不能大量存在，Cu2+与N反应生成Cu(NO2不是使溶液呈绿色的主要原因。