44 氮及其化合物教案原卷版Word下载.docx

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②氮气与氢气反应的化学方程式为N2＋3H2

2NH3。

（工业合成氨反应原理）

③氮气与金属镁反应的化学方程式为3Mg＋N2△,Mg3N2。

3．氮的固定

（1）概念：

将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。

（2）类型：

氮的固定

4．氮气的应用

①焊接金属时作保护气；

②液氮可作冷冻剂；

③重要的化工原料，用来制取化肥、炸药等。

[考点达标层面]

1．将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。

下图中能实现人工固氮的是（　　）

2．有关自然界中氮的循环的下列说法不正确的是（　　）

A．雷电可以将大气中的氮转化为硝酸盐

B．夏天腐烂的蔬菜有毒是因为产生了亚硝酸盐

C．动物体内的蛋白质降解时直接变成氮气进入大气

D．合成氨是最主要的人工固氮方式

3．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是（　　）

①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3

④N2→NO　⑤N2→NH3

A．①　　　　　　　　　B．②⑤

C．④D．③④

考点二环境污染的罪魁祸首——氮的氧化物

1．氮的氧化物

氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。

2．NO与NO2性质的比较

性质

NO

NO2

颜色状态气味

无色无味气体

红棕色有刺激性气味的气体

溶解性

难溶于水

与水反应

毒性

有毒（跟血红蛋白结合）

有毒

不反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

与氧气反应

2NO＋O2===2NO2

对环境的影响

导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层

[高考考查层面]

命题点1　氮氧化物对环境的影响

（1）光化学烟雾：

NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。

（2）酸雨：

NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。

反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

（3）破坏臭氧层：

科学研究表明，进入高空平流层的氮氧化物，可以加快臭氧层中臭氧的分解速率，从而像氟氯烃类物质一样破坏臭氧层，形成臭氧空洞：

2O3

3O2。

导致地面紫外线辐射量增加。

[典题示例]

1．NO对环境的危害在于（　　）

①破坏臭氧层　②高温下能使一些金属被氧化　③造成酸雨　④与人体血红蛋白相结合

A．仅①③　　　　　　　　　　B．仅③④

C．①②③D．①③④

2．世界上许多科学家都强烈反对发展超音速运输机（SST），其主要理由是（　　）

A．燃料燃烧时，尾气中的氮氧化物污染大气

B．燃料燃烧时，尾气中的氮氧化物导致光化学烟雾

C．燃料燃烧时，尾气中的氮氧化物加快臭氧层分解

D．燃料燃烧时，尾气中的氮氧化物导致酸雨

命题点2　消除氮氧化物对环境污染的方法

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：

_________________

________________________________________________________________________。

2．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是：

2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O,8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。

则M、X代表的物质的化学式分别是（　　）

A．NaNO2、N2B．HNO2、N2

C．NO、HNO3D．N2、N2

[方法技巧]

NOx尾气的处理方法

1．碱液吸收法

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：

n（NO2）≥n（NO）。

一般适合工业尾气中NOx的处理。

2．催化转化法

在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体（N2）或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2和CO2）。

一般适用于汽车尾气的处理。

1．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×

”）。

（1）制取二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。

（　　）

（2）标准状况下，6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA。

（3）NO2与水反应的离子方程式：

3NO2＋H2O===2H＋＋2NO

＋NO。

（4）CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。

（5）用NaOH溶液吸收NO2的离子方程式是：

2OH－＋2NO2===NO

＋NO＋H2O。

（6）NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。

2．氮的氧化物（用NOx表示）是大气污染物，必须进行处理。

（1）汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。

①汽车尾气中的CO来自于__________________________________________________，

NO来自于________________________。

汽车尾气对环境的危害主要有_______________（至少填两种）。

②汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。

反应的化学方程式可表示为________________________。

（2）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。

已知：

4NH3＋6NO

5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2

7N2＋12H2O。

同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。

（3）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________。

考点三氨和铵盐

1．氨

无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。

极易溶于水（1∶700），可由喷泉实验证明。

①与水反应：

NH3＋H2ONH3·

H2ONH

＋OH－。

氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：

NH3·

H2O、H2O、NH3、NH

、OH－、H＋。

H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为：

H2O△,NH3↑＋H2O。

②还原性：

与氧气发生催化氧化反应的化学方程式：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

③与酸反应：

与氯化氢反应的化学方程式：

NH3＋HCl===NH4Cl，产生白烟。

（3）制法（书写化学方程式）：

①工业制法：

N2＋3H2

②实验室制法：

Ca（OH）2＋2NH4Cl

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

（4）用途：

制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。

2．铵盐

（1）不稳定性：

NH4Cl

NH3↑＋HCl↑，

NH4HCO3

NH3↑＋H2O↑＋CO2↑。

（2）与强碱反应：

NH4Cl＋NaOH

NH3↑＋NaCl＋H2O。

应用于NH

的检验：

命题点1　氨气的实验室制法

[实验基础]

1．用铵盐和碱制取

2．用浓氨水制取

方法

化学方程式（或原理）

气体发生装置

加热浓氨水

H2O

NH3↑＋H2O

浓氨水＋固体（CaO）

CaO与水反应使水量减少，且反应放热，促使NH3·

H2O分解，NH3逸出。

化学方程式：

H2O＋CaO===Ca（OH）2＋NH3↑

[流程分析]

氨的制取及氨的催化氧化实验探究

[专题集训]

1．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是（　　）

A．①②　　　　　　B．②③　　　　　　

C．③④　　　　　　D．①③

2．有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。

化学试剂：

①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体

（1）甲同学想方便快速地制取少量氨气，应选择的装置是________（填序号），选用试剂是________（填序号）。

选用上述试剂制氨气的理由是______________________________，实验过程中，制气时的实验操作是________________________________。

（2）乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：

①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂（自选）名称。

②若用排液集气法收集NH3，可选用的试剂是________（填序号）。

A．H2O　　　　B．浓H2SO4

C．CCl4D．饱和NaCl溶液

命题点2　喷泉实验的原理及其应用

1．喷泉实验的原理

由于容器内外产生压强差而形成喷泉。

气体迅速溶于水或某种溶液中，容器内压强小于容器外压强，从而产生喷泉，依据这一原理，只要能够造成容器内气体大量溶于液体，就可以形成喷泉。

2．形成喷泉的类型

（1）只要气体易溶于吸收剂，均可做喷泉实验，吸收剂可以是水，也可以是酸液、碱液等。

下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。

气体

HCl

NH3

CO2、Cl2、SO2、H2S

NO、O2（4∶3）

吸收剂

水、NaOH溶液

水

NaOH溶液

（2）容器内的液体由于受热挥发（如浓盐酸、浓氨水、酒精等）或由于发生化学反应产生气体，容器内产生大量气体，压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。

如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是利用此原理。

3．引发喷泉的几种方法

（1）使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。

（2）使烧瓶内气体温度降低，从而使气压减小。

（3）使烧瓶外待喷液面上的气压增大。

4．喷泉实验的几种常见装置

说明：

装置②中最好采用顶部有孔的烧瓶。

装置③引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。

1．下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉现象的是（　　）

A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹

D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹

2．如右图所示装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。

挤压滴管的胶头，然后打开止水夹，下列与实验事实不相符的是（　　）

A．Cl2（饱和食盐水），无色喷泉

B．NH3（H2O含石蕊），蓝色喷泉

C．HCl（H2O含石蕊），红色喷泉

D．SO2（NaOH溶液），无色喷泉

（1）浓氨水可检验氯气管道漏气。

（2）NH3可用于设计喷泉实验是因为NH3能使酚酞溶液变红。

（3）液氨用作制冷剂时不涉及化学变化。

（4）加热NH4Cl和Ca（OH）2混合物，并将产生的气体通入酚酞溶液中，酚酞溶液变成红色。

（5）施肥时，草木灰（有效成分为K2CO3）不能与NH4Cl混合使用的原因是K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效。

（6）检验NH

时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体。

（7）分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明二者均易溶于水。

（8）用湿润的红色石蕊试纸检验氨气。

2．NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质（如图）。

下列有关表述正确的是（　　）

A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥

B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解

C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应

D．图中所涉及的盐类物质均可以水解

考点四典型的氧化性酸——硝酸

1．物理性质

硝酸是无色、易挥发的液体，有刺激性气味，能与水以任意比例混溶。

2．化学性质

①反应：

4HNO3

2H2O＋4NO2↑＋O2↑。

②市售浓硝酸呈黄色的原因是：

硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。

③硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。

（2）强氧化性：

不论浓、稀硝酸都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。

①与金属反应。

稀硝酸与铜反应的化学方程式：

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。

浓硝酸与铜反应的化学方程式：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。

②与非金属反应。

如浓硝酸与C反应的化学方程式：

C＋4HNO3（浓）△,CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

③与还原性化合物反应。

硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。

如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为：

3Fe2＋＋4H＋＋NO

===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

命题点1　浓、稀硝酸氧化性比较

1．由铜与硝酸反应的化学方程式知，浓硝酸被还原为NO2，氮元素的化合价变化为＋5→＋4；

稀硝酸被还原为NO，氮元素的化合价变化为＋5→＋2。

一般情况下，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低。

2．实验证明，硝酸浓度越大，得电子的能力越强，因而其氧化能力越强。

如稀硝酸能将HI氧化为I2，而浓硝酸可将HI氧化为HIO3。

6HI＋2HNO3（稀）

3I2＋2NO↑＋4H2O

HI＋6HNO3（浓）

HIO3＋6NO2↑＋3H2O

3．硝酸在氧化还原反应中，其还原产物可能有多种价态的物质：

O2、HN

2、

O、

2O、

H3等，这取决于硝酸的浓度和还原剂还原性的强弱。

除前面的实例外，锌与硝酸可发生如下反应：

4Zn＋10HNO3（稀）===4Zn（NO3）2＋N2O↑＋5H2O

4Zn＋10HNO3（极稀）===4Zn（NO3）2＋NH4NO3＋3H2O

4．硝酸与金属反应的规律：

（1）HNO3与金属反应不能产生H2。

（2）还原产物一般为HNO3（浓）→NO2，HNO3（稀）→NO；

很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。

（3）硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。

1．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（　　）

①反应中氧化剂得到的电子总数

②铜片消耗完所需时间

③反应后溶液中铜离子浓度（反应后溶液体积不变）

④反应生成气体的体积（同温、同压）

A．①③　　　　　　　　B．②④

C．①④D．②③

2．如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。

Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验

将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸，往具支试管中放入约2mL浓硝酸，用排水法收集产生的气体。

（1）具支试管中发生反应的化学方程式为____________________________________

（2）实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是__________________________

Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验

（3）上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是________________________________________________________________________。

（4）能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是______（填写序号）。

A．c中收集到无色气体

B．c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色

C．b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色

命题点2　硝酸与金属反应的计算

1．思维流程

2．计算中守恒思想的应用

（1）原子守恒法：

HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO

的形式存在于溶液中；

一部分作为氧化剂，转化为还原产物。

这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。

（2）得失电子守恒法：

HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。

（3）电荷守恒法：

HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH－）则有：

c（NO

）＝c（H＋）＋nc（Mn＋）（Mn＋代表金属离子）。

（4）离子方程式计算法：

金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO

在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO

进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

1．38.4g铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4L（标准状况），反应消耗的硝酸可能是（　　）

A．1.0mol　　　　　　　B．1.6mol

C．2.2molD．2.4mol

2．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。

若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（　　）

A．60mLB．45mL

C．30mLD．15mL

（1）实验室里用锌粒与稀HNO3反应制取H2。

（2）Cu溶于稀HNO3反应的离子方程式：

Cu＋2H＋＋NO

===Cu2＋＋NO2↑＋H2O。

（3）将可调高度的铜丝伸入稀HNO3中，溶液变蓝，说明铜与稀HNO3发生置换反应。

（4）用铜和稀硝酸反应制取NO2气体。

（5）常温下，将Al片放入浓硝酸中无明显现象，原因是Al与浓硝酸不反应。

（6）磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO

（7）过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。

（8）在1.0mol/L的KNO3溶液中，H＋、Fe2＋、Cl－、SO

可以大量共存。

2．将Mg、Cu组成的mg混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896L（标准状况），向反应后的溶液中加入2mol/LNaOH溶液60mL时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀质量为（　　）

A．（m＋2.28）gB．（m＋2.04）g

C．（m＋3.32）gD．（m＋4.34）g

以“氮的化合物间的转化”为载体串联氮元素单质及其化合物知识

高考载体

NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如下图所示。

[知识串联设计]

（1）实验室里用NH4Cl和熟石灰共热制取氨气，反应的化学方程式为___________________________；

制取氨气还可以将浓氨水滴入生石灰中，二者混合能产生氨气的原因是什么？

___________________。

（2）步骤Ⅰ中NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是__________________________________。

（3）NO能否用排空气法收集？

________（填“能”或“不能”），检验该气体的方法是___________________。

（4）写出步骤Ⅲ发生反应的化学方程式____________________________，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是________________。

（5）硝酸具有强氧化性，其稀溶液与Cu发生反应的离子方程式为_____________________。

（6）NO有毒，对环境造成污染。

如何清除工业尾气中的NO气体？

_______________________________。

（7）如何通过实验检验试样中的NH

？

___________________________。

（8）氨气具有还原性，当氨气通过灼热的氧化铜时，黑色的氧化铜转化成红色的铜，写出该反应的化学方程式______________________________________。