人教版高中化学必修一第四章导学案氮及其化合物.docx

人教版高中化学必修一第四章导学案氮及其化合物.docx

《人教版高中化学必修一第四章导学案氮及其化合物.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中化学必修一第四章导学案氮及其化合物.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

人教版高中化学必修一第四章导学案氮及其化合物

第一课时：

氮及其化合物

1.氮元素概述

（1）元素周期表的位置：

第二周期第VA族

（2）原子结构示意图：

（3）主要化合价：

-3价，-2价，0价，+2价，+3价，+4价，+5价

（4）自然界存在形式：

主要以游离状态的N2形式存在，在空气约占78%。

2.氮气的相关性质

氮气的结构

化学式：

电子式：

结构式：

N≡N

氮气的物理性质

无色无味，气态，密度比空气略小，难溶于水，收集时用排水法而不用排空气法。

氮气的化学性质

（1）分子中含有氮氮叁键，通常状况下性质很稳定。

（2）还原性（与O2反应）：

N2+O2==放电==2NO雷电固氮的原理，光化学烟雾以及硝酸型酸雨的成因

（3）弱氧化性（与H2反应）：

N2+3H2==高温高压催化剂==2NH3工业合成氨的原理，即人工固氮的方法之一

（4）弱氧化性与活泼金属单质反应（如金属Na、Mg、Al）

N2+3Mg==点燃==Mg3N2

【拓展】

Mg3N2+6H2O===3Mg（OH）2+2NH3反应剧烈

Mg在空气中燃烧会得到2中含Mg产物，MgO和Mg3N2。

Mg+CO2==点燃==2MgO+C2Mg+O2==点燃==2MgO

N2+3Mg==点燃==Mg3N2

工业获取

分离液态空气，加压使其变为液态，利用N2和O2的沸点不同，蒸馏分离。

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：

人工固氮：

如工业合成氨N2+3H2==高温高压催化剂==2NH3

自然固氮：

如雷雨天产生N2+O2==放电==2NO

生物固氮：

如豆科植物的根瘤菌能够将空气中的氮转化为含氮化合物而促进自身生长。

化学模拟生物固氮：

利用化学方法模拟固氮酶的作用，在温和条件下将氮转化为氨。

氮气的用途

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。

【随堂练习】

1．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）N2分子的结构稳定，因而氮气不能支持任何物质的燃烧（　　）

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.氮的氧化物

氮的氧化物

氮有多种价态的氧化物：

N2O、NO、N2O3、N2O4、N2O5，其中N2O3和N2O5是酸性氧化物。

氮的氧化物都有毒，都对环境产生一定负效应。

一氧化氮和二氧化氮

名称

一氧化氮

二氧化氮

化学式

NO

NO2

色态

无色气体

红棕色具有刺激性气味的气体

溶解性

不溶于水

易溶于水，与水反应

密度

比空气小

比空气大

毒性

有毒，可以与血红蛋白结合（比毒性CO还强）

有毒

与O2反应

常温下即可以反应

不反应

与H2O反应

收集方法

只能用排水法（不溶），不能用排空气法（密度与空气接近）

只能用排空气法（密度比空气大很多）不能用排水法（与水反应）

检验方法

向无色气体中通入O2或者空气，无色气体变为红棕色

对环境的影响

形成硝酸型酸雨，光化学烟雾，破坏臭氧层

有关NO与O2或NO2与O2混合通入水中，液面上升一定高度时用的方程式

4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3

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===2NO23NO2＋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。

（4）NOx尾气的处理方法

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。

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。

【随堂练习】

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，LNO2与水充分反应转移的电子数目为。

（　　）

（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。

（　　）

（7）NO可用向上排空气法或者排水法收集。

（　　）

2．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①③B．仅③④C．①②③D．①③④

4.氨气

氨气的结构

化学式：

电子式：

结构式：

氨气的物理性质

无色，有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（1:

700），易液化。

氨气的化学性质

（1）与水反应：

NH3+H2O

NH3·H2O

NH4++OH－氨气溶于水的溶液叫氨水。

也可据此反应来吸收氨气，要注意防倒吸

（2）与酸反应：

与挥发性的酸（如盐酸、氢溴酸、氢碘酸、浓硝酸）

与盐酸反应：

有白烟生成（NH4Cl固体），可据此检验氨气

与硝酸反应：

有白烟生成

与非挥发性的酸（如稀硫酸）

可用于氨气的尾气吸收

（3）与酸性氧化物反应：

如CO2

（3）氨的催化氧化：

4NH3+5O2==高温催化剂==4NO+6H2O

（4）与NO2反应：

8NH3+6NO2==高温催化剂==7N2+12H2O

可据此原理消除氮的氧化物和氨气对环境的影响

（5）与盐反应

与FeCl3溶液反应：

与AlCl3溶液反应：

与MgCl2溶液反应：

氨气的检验方法

（1）试纸法

实验操作：

将湿润红色石蕊试纸粘在玻璃棒上的一段，接触气体，若试纸变蓝，则该气体是氨气。

（2）浓盐酸法

实验操作：

将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟生成，则该气体是氨气。

反应方程式：

NH3+HCl===NH4Cl

氨气的用途

重要的化工原料，是氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料，还可以做制冷剂。

氨水

（1）氨水的形成以及物理性质：

氯水是NH3溶于水得到的溶液，无色具有刺激性气味。

（2）NH3的溶解特点：

NH3溶于水，大量溶解，少量电离，溶质主要是NH3·H2O

（3）氨水中存在的平衡

NH3+H2O

NH3·H2ONH3·H2O

NH4++OH－H2O

H++OH－

（4）氨水的主要成分

三分子：

NH3、H2O、NH3·H2O三离子：

NH4+、OH－、H+

（5）氨水的性质：

主要体现NH3·H2O的弱碱性

【随堂练习】

1．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（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）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。

（　　）

（5）用湿润的红色石蕊试纸检验氨气。

（　　）

（6）某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性。

（　　）

（7）液氨汽化时要吸收大量热，因而液氨可用作制冷剂。

（　　）

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

3．氨气溶于水得到氨水，氯气溶于水得到氯水，下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是（　　）

A．“两水”都是混合物，溶液中含有的粒子种类、数目相同

B．“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡

C．“两水”都有刺激性气味，都能漂白有机色素

D．“两水”放置时间较久后，都会因为相同的原理而变质

5.铵盐

铵盐的物理性质

铵盐都是无色或者白色晶体，易溶于水。

铵盐的化学性质

（1）不稳定性，铵盐受热都会发生分解，但不一定都产生NH3。

（NH4）2SO4、NH4NO3因温度不同，产物也不同。

碳酸铵受热分解

碳酸氢铵受热分解：

氯化铵受热分解：

硝酸铵受热分解：

110℃分解：

NH4NO3

NH3↑+HNO3

185~200℃分解：

NH4NO3

N2O↑+2H2O

230℃以上，同时用弱光：

2NH4NO3

2N2↑+O2↑+4H2O

400℃以上时，发生爆炸：

4NH4NO3

3N2↑+2NO2↑+8H2O

（2）与碱反应：

铵盐与强碱反应可以生成NH3·H2O当碱的浓度很大，或者受热时，NH3·H2O会分解生成NH3。

稀碱：

浓碱：

加热：

铵根的检验方法

（1）实验操作：

取适量溶液于试管中，向试管中加入足量NaOH溶液，加热产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中有NH4+存在。

（2）反应方程式：

NH4++OH－

NH3↑+H2O

铵态氮肥的使用

铵盐是重要的氮肥，由于铵盐受热易分解，在贮存应密封包装并放在阴凉通风处；施肥时应将其埋在土下并及时灌水，以保证肥效；铵态氮肥不能有碱性物质如草木灰等混合施用。

【随堂练习】

1．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）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。

（　　）

（2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。

（　　）

（3）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。

（　　）

2．下列说法中正确的是（　　）

A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3

B．硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气

C．在盛有硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝

D．铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性

6.硝酸

硝酸的物理性质

硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味，与水任意比互溶。

硝酸的化学性质

（1）强酸性：

具有酸的通性，可以与碱和碱性氧化物反应。

（2）不稳定性：

光照或者受热易分解。

分解方程式：

市售硝酸呈黄色的原因：

硝酸光照分解产生NO2，NO2溶于硝酸中呈现黄色

（3）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，能溶解除了Au、Pt以外的所有金属单质，浓硝酸与浓盐酸按照3:

1的配比制得的王水甚至可以溶解Au、Pt。

（I）稀硝酸：

稀硝酸的还原产物为NO

与金属单质反应：

既体现强氧化性又体现酸性

a.与Fe反应

与Fe反应（硝酸过量）：

离子方程式：

与Fe反应（Fe过量）：

离子方程式：

b.与Al反应：

离子方程式：

c.与Cu反应：

离子方程式

与具有还原性的金属氧化物反应：

与FeO反应的离子方程式：

与还原性的离子反应：

如Fe2+、I－、SO2、SO32－、HSO3－、H2S、HS－、S2－等。

（II）浓硝酸：

浓硝酸的还原产物为NO2

与金属单质反应：

常温下可以与Cu反应，但是与Fe、Al会钝化，使其表面形成一层薄而致密的氧化膜，阻止反应继续发生，加热可以使氧化膜破坏与之继续反应。

反应中浓硝酸既体现强氧化性又体现酸性。

a.加热条件下与Fe反应：

离子方程式：

b.加热条件下与Al反应：

离子方程式：

c.常温下与Cu反应：

离子方程式：

与非金属单质反应：

只体现氧化性

a.加热条件下与C反应：

b.加热条件下与S反应：

与有机物反应（不讲）

【注意】需注意的是，浓硝酸和浓盐酸在书写离子方程式的时候可以拆，而浓硫酸不可以拆。

（4）保存

由于硝酸见光或者受热易分解，因此要保存在棕色瓶中，并置于冷暗处，不能用橡胶塞。

（5）用途：

化工原料，用于制化肥、染料、炸药等。

【随堂练习】

1．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（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

===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

（　　）

（7）过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。

（　　）

（8）在mol/L的KNO3溶液中，H＋、Fe2＋、Cl－、SO

可以大量共存。

（　　）

（9）在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu（NO3）2固体，铜粉仍不溶解。

（　　）

（10）铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。

（　　）

（11）HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步实验完成。

（　　）

（12）浓硝酸保存在棕色瓶内是因为硝酸易挥发。

（　　）

2．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．①③B．②④C．①④D．②③

3．下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是（　　）

A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色

B．硝酸能与FeO反应，只表现氧化性

C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体

D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色

4．下列说法正确的是（　　）

A．投入铁片产生H2的溶液中可大量存在H＋、Mg2＋、SO

、NO

B．可用稀硝酸除去试管内壁上的银镜

C．mol·L－1的KNO3溶液中可大量存在H＋、Fe2＋、Cl－、SO

D．硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS＋2H＋===H2S↑＋Cu2＋

1．下列涉及氮及化合物选项正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）NH3能使酚酞溶液变红，因而NH3可用于设计喷泉实验（　　）

（2）将可调高度的铜丝伸入稀HNO3中，溶液变蓝，则Cu与稀HNO3发生置换反应（　　）

（3）实验室用锌粒、稀HNO3以及试管、带导管的橡皮塞可制取H2（　　）

（4）由于反应物浓度越大，反应速率越快，因而常温下，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（　　）

（5）制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气（　　）

（6）用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2（g）和NO2（　　）

（7）Cu溶于稀HNO3的离子方程式为Cu＋2H＋＋NO

===Cu2＋＋NO2↑＋H2O（　　）

（8）NH3、O2和HNO3三种物质中，任意两种物质在一定条件下均能发生反应（　　）

（9）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（　　）

（10）液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂（　　）

（11）可用浓盐酸检验氨气，反应为NH3＋HCl===NH4Cl（　　）

（12）实验室用NH4Cl和Ca（OH）2制备NH3涉及氧化还原反应（　　）

（13）过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成（　　）

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

（15）向装有Fe（NO3）2溶液的试管中加入稀H2SO4，在管口观察到红棕色气体，是因为HNO3分解生成了NO2（　　）

（16）用浓HNO3与Cu反应制备NO2（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×　（8）×　（9）×　（10）√　（11）√　（12）×　（13）√　（14）√　（15）×　（16）√

解析　

（1）NH3可用于设计喷泉实验，是因为氨气易溶于水。

（2）铜丝伸入到稀HNO发生氧化还原反应。

（3）稀HNO3具有强氧化性，锌粒与稀硝酸反应不能产生H2。

（4）浓硝酸使铝片在常温下钝化。

（5）二氧化氮与水反应产生NO，不能用水吸收。

（6）Br2（g）和NO2都具有强氧化性，都能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。

（7）Cu与稀硝酸反应产生NO。

（8）O2和HNO3二者不能反应。

（9）混淆了红色石蕊试纸和蓝色石蕊试纸的作用。

（11）利用HCl和NH3反应生成白烟（NH4Cl），方程式正确。

（12）原理为2NH4Cl＋Ca（OH）2

2NH3↑＋CaCl2＋2H2O，为非氧化还原反应。

（15）其原理为3Fe2＋＋NO

＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O,2NO＋O2===2NO2。