氮及其化合物学案.docx
《氮及其化合物学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氮及其化合物学案.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
氮及其化合物学案
氮及其化合物学案
课标解读
课标要求
学习目标
1.通过自然界中氮的循环,了解氮气及氮的氧化物的主要性质
2.认识其在生产中的应用
1.了解氮的固定,掌握氮气的性质
2.掌握NO、NO2的重要性质及其与环境的关系
知识再现
一、氮在自然界中的循环
游离态（单质）：
_______，
______态：
存在于动植物体、土壤和水体中。
通过豆科作物的________把空气中的氮气转化为________
自然固氮
高能固氮______________
2、氮的固定
化学固氮：
反应的方程式________________________
人工固氮
仿生固氮
二、氮气的结构和性质
1、氮气的电子式________,两个氮原子间通过_______个共用电子对形成共价键，并破坏这种_________,需要_________,因此氮气化学性质不活泼很难和其他物质发生化学反应。
2、氮气的化学性质
（1）氮气和氢气反应（反应方程式）________________________,反应条件__________。
（2）氮气和氧气反应（反应方程式）_______________________,反应条件__________。
三、氮的氧化物及其性质
1、氮的氧化物简介
种类
物理性质
稳定性
NO
____色气体，____溶于水
中等活泼
NO2
____色气体，____溶于水，有毒
较活泼，易发生二聚反应
N2O4
____色气体
较活泼，受热___分解
N2O
无色气体
较不活泼
N2O3
（亚硝酸酸酐）
蓝色气体（—20°C）
常温不易分解为NO、NO2
N2O5
（硝酸酸酐）
无色固体
气态不稳定，常温易分解
2、NO、NO2的性质、制法
（1）完成下列化学方程式
NO和氧气的反应：
_____________________________，条件___________。
NO2和N2O4的相互转化：
_______________________，条件___________。
因此反应在______下进行，故通常“纯净”的NO2或N2O4并___纯。
NO2和水反应：
________________________。
NO2和NaOH溶液反应：
_______________________。
硝酸工业用NaOH吸收尾气：
_________________________。
（2）NO2具有较强的氧化性，能______SO2；能使湿润的淀粉KI试纸______。
（3）氮的氧化物溶于水计算的有关化学方程式
原理：
2NO+O2=2NO2………
3NO2+H2O=2HNO3+NO………
x3+
x2可得反应方程式_____________________________。
+
x2可得反应方程式______________________________。
+
可得反应方程式_______________________________。
（4）NO、NO2的制取
实验室制取NO的化学方程式为__________________________；用______法收集。
实验室制取NO2的化学方程式为_________________________；用______法收集。
典题解悟
【例1】氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义，有些氮的转化是从氮气到氮的化合物。
有的转化是从氮的化合物到氮的化合物。
下列过程中，以游离态的氮为原料，最终产生氮的化合物的是（）
A．工业合成氨B．硝化细菌的硝化过程
C．动物尸体腐烂D．豆科植物的根瘤菌固氮
高温、高压
E．盛夏时节，雷雨肥田，植物茂盛
催化剂
【解析】工业合成氨的反应原理为：
3H2+N22NH3，硝化细菌的硝化
过程是将氨或铵盐转化成硝酸盐；动物尸体腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程；豆科植物的根瘤菌固氮过程是在固氮酶的作用下将氮气转化为氮的化合物；雷雨肥田的过程为氮气和氧气在放电条件下转化为一氧化氮，一氧化氮与氧气反应转化为二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸进入土壤后转化为硝酸盐，被植物吸收，植物茂盛。
【答案】A、D、E
【例2】发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。
引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是（）
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2与NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
【解析】根据火箭喷出大量红烟这一明显现象可推知应为NO2，因此答案为B。
【例3】将盛有12mlNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2ml无色气体，则原混合气体中O2的体积是（）
A．1.2mlB.2.4mlC.3.6mlD.4ml
【解析】氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：
（1）NO2或NO2与N2（非O2）的混合气体溶于水时可依据：
3NO2+H2O3HNO3+NO，利用气体体积差值进行计算。
（2）NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2+O2+2H2O4HNO3可知，当体积比V（NO2）：
V（O2）
=4：
1，恰好完全反应
>4：
1，NO2过量，剩余气体为NO
<4：
1，O2过量，剩余气体为O2
（3）NO和O2同时通入水中时，其反应是：
2NO+O22NO2，4NO2+O2+2H2O4HNO3，
总式为：
4NO+3O2+2H2O4HNO3
当体积比V（NO）：
V（O2）
=4：
3恰好完全反应
>4：
3剩余NO
<4：
3剩余O2
（4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按
（1）求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按（3）方法进行计算。
值得注意的是：
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于N2O5的组成。
即
（2）（3）二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路。
即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：
<2：
5O2剩余
N：
O=2：
5完全反应
>2：
5剩余NO
本题依据的化学反应原理为：
4NO2+O2+2H2O4HNO3
3NO2+H2O2HNO3+NO
设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：
若剩余O2，则V剩=
，得x=4。
若剩NO，则V剩=
，得x=1.2。
【答案】A或D
推断：
一无色气体可能是由CO2、HCl、NH3、NO2、NO、H2中的一种或几种组成。
将此无色气体通过装有浓硫酸的洗气瓶，发现气体体积减少一部分，继续通过装有固体Na2O2的干燥管，发现从干燥管出气口一端出来的气体颜色显红棕色，再将该气体通入盛满水、倒立于水槽中的试管内，最后试管里仍然充满液体。
由此可知：
（1）原气体中一定含有_________,一定不含有__________。
（2）由最终结果可知，原气体中______气体的体积比为________。
课标解读
课标要求
学习目标
了解氨及铵盐的主要性质,认识其在生产中的应用。
1.了解氨的物理性质,掌握氨的化学性质;
2.了解铵盐的性质;
3.掌握铵根离子的检验方法。
知识再现
1．氨分子的结构
写出氨的化学式、电子式和结构式，_________________________。
氨分子氮的化合价为____，分子中含有________（极性、非极性）键，键角为_____，分子构型为______，氨分子为_________（极性、非极性）分子。
2．氨的物理性质
氨是没有颜色、有______气味的气体；密度比空气____；______溶于水且能快速溶解，在常温、常压下1体积水能溶解____体积氨。
证明氨极易溶于水的实验是___________。
3．氮的喷泉实验
（1）实验操作：
（2）实验观察到的现象：
（3）为什么【实验1】能形成喷泉？
当挤压滴管的胶头，胶头滴管中的水进入烧瓶，氨迅速溶解，使烧瓶内______减小，在______作用下，烧杯内的水迅速进入烧瓶形成喷泉。
4．氨的化学性质
（1）氨与水反应
氨溶于水时，大部分NH3与H2O结合，形成NH3•H2O。
NH3•H2O可以部分电离生成______和______，所以氨水显碱性，它能使酚酞试液变红。
请写出有关方程式：
__________________________。
（2）氨与酸反应
【实验2】
实验步骤：
_____________________________；
观察到的现象：
__________________________________；
实验结论：
挥发性的强酸与氨气在空气中相遇便产生_________的现象，如HCl，HBr，HI、HNO3等遇氨气均有该现象产生，而H2SO4、H3PO4无此现象。
（3）氨的还原性
工业上利用氨在催化剂（如铂等）存在的情况下跟氧气反应来制取硝酸。
写出有关化学方程式，并指出反应的氧化剂、还原剂。
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
5．常见的铵盐有：
______、______、______。
铵盐是____溶于水的____色晶体。
（1）铵盐的受热分解
氯化铵、碳酸氢铵受热会发生分解反应，特别是碳酸氢铵在______以上即可分解，写出有关化学方程式。
__________________________________________________________
__________________________________________________________
（2）铵盐与碱反应
写出下列反应的化学方程式：
．硫酸铵与氢氧化钠溶液反应；
．硝酸铵与氢氧化钠溶液反应。
___________________________________________________________
___________________________________________________________
铵盐遇碱会产生_________________,其离子方程式为_________________________。
（3）NH3的实验室制法
实验室一般用_____或_____与_____混合加热来制取氨气，不用硝铵或碳铵的原因是____________________；不用NaOH，KOH的原因是___________________________。
氨气的收集与验满：
用_______收集，并用_________检验氨所是否收集满。
6．化学氮肥
（1）化学氮肥主要包括铵态氮肥（主要成分为______）、硝态氮肥（主要成分为_______）和有机态氮肥——尿素_______。
（2）铵态氮肥
常见的铵态氮肥如______________________________是历史上最长的氮肥。
如何科学储存和施用铵态氮肥？
____________________________________________
铵盐受热易______，在储存铵盐时，应密封包装并放在____通风处。
施肥时，应将其埋在土下以保持肥效，且不能跟______物质如______、______等混合施用。
尿素和复合化肥
尿素的分子式________，它的含氮量高达______，是目前含氮量最高的氮肥。
尿素作为氮肥有什么优点？
__________________________________
工业上是怎样合成尿素的？
_____________________________________
复合化肥：
目前使用较多的主要是含氮和磷的一类复合化肥。
如磷酸一铵（NH4H2PO4）和磷酸二铵[（NH4）2HPO4]等。
典题解悟
【例1】如图，实验形成的“喷泉”的颜色为红色。
请回答下列问题：
烧杯内装的是什么气体？
为什么会产生此种现象？
在实验中即使每一步都无误，喷泉停止后，烧瓶也不能被水充满，为什么？
【解析】
因为气体遇酚酞试液变红，必为碱性气体—NH3。
此现象包含两层含意：
一是“喷泉”，二是“红色”。
当小滴管中的水进入烧瓶后，由于NH3极易溶于水（1：
700），使烧瓶内压强减小，当其压强小于大气压时，烧杯中的水被压入烧瓶，进入烧瓶的水进一步溶解NH3，使烧瓶中的压强急剧下降，水会越来越迅速地沿尖嘴导管进入烧瓶内而形成“喷泉”的现象，直至烧瓶内的NH3完全溶解为止。
NH3+H2ONH3•H2ONH4++OH-
而使酚酞变红，从而产生红色的喷泉。
因为NH3极易溶于水，只能用向下排空气法收集，这样很难使NH3充满烧瓶，其中会残留少量空气，所以喷泉停止时，烧瓶内一般不能充满水。
【例2】某同学学习了氨的催化氧化反应后，想自己设计并做一个探究实验，探究氨在催化剂的作用下被空气中的氧气氧化的情况。
经过仔细考虑，他设计了如下实验，请你认真分析他设计的实验，然后回答问题：
实验方法：
在锥形瓶中加入浓氨水，然后将铂丝加热到红热状态，将红热的铂丝插入锥开瓶中，观察现象。
（1）该同学想探究氨的催化氧化，他为什么选择浓氨水？
若想快速看到实验现象，应向浓氨水中加入什么物质或进行什么操作？
（2）你推测他会看到什么现象？
为什么？
【解析】浓氨水具有挥发性，挥发出氨气，氨在催化剂和加热的条件下被氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸（具有挥发性），硝酸遇到氨气产生大量的白烟。
氨水除具有碱性外，还具有易挥发性，且浓度越大越易挥发，温度越高越易挥发。
所以，氨水保存时要注意密封，且放到低温处保存。
由于氨水具有易挥发性，因此，向浓氨水中加入氢氧化钠或加热是实验室中制备氨气的一种简便快捷的方法。
【答案】
（1）浓氨水具有挥发性，可以挥发出氨气，进行氨的催化氧化实验；该同学可向浓氨水中加入氢氧化钠或加热来加快浓氨水的挥发。
（2）该同学会看到有红棕色气体出现，随后又消失，然后出现白烟；原因是氨在催化剂的加热的共同作用下被氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸（具有挥发性），硝酸遇到氨气产生大量的白烟。
【例3】能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、（NH4）2SO4四种溶液（可以加热）的一种试剂是（）
A．BaCl2B.Ba（NO3）2C.Ba（OH）2D.AgNO3
△
【解析】NH4+的检验方法是：
将待检物取出少量置于试管中，加入NaOH溶液后，加热，用湿润的红色石蕊试纸在管口检验，若试纸变蓝色，则证明待检物中含铵盐（NH4+）：
NH4++OH-NH3↑+H2O
上述四种物质中，有两种含NH4+，另有两种含SO42-，SO42-的检验用Ba2+,所以选择Ba（OH）2来鉴别。
将Ba（OH）2溶液分别加入到上述四种溶液中的现象分别为：
只有白色沉淀；只有刺激性气味的气体；无现象；既有白色沉淀又有刺激性气味的气体。
【答案】C
【例4】某同学在实验室里发现了一瓶白色固体，加入水中迅速溶解，加入CaCl2溶液中无任何现象，加入澄清石灰水中有白色沉淀生成；加热时有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；加热固体粉末，发现有气体和水滴生成，最后不留任何残渣。
该同学发现的白色固体是什么？
你能帮助他分析产生这些实验现象的原因吗？
并写出有关的化学方程式。
【解析】固体加入CaCl2溶液中任何现象，加入澄清石灰水中有白色沉淀生成，说明白色固体中有HCO3-；加热反应后的溶液，有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明白色固体中有NH4+。
所以，白色固体为碳酸氢铵。
【答案】白色固体为碳酸氢铵；HCO3-与OH-反应生成CO32-和水，CO32-与Ca2+反应生成碳酸钙白色沉淀，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，沉淀消失；加热碳酸氢铵，碳酸氢铵完全分解生成氨气、二氧化碳和水，最后无残渣剩余。
△
有关的化学方程式为：
△
NH4HCO3+Ca（OH）2NH3↑+CaCO3↓+2H2O
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
O2△
催化剂
Cu
H2O
高温、高压
O2
闪电O2
催化剂
【例5】下图表示A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图。
其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。
（1）各物质的化学式
A________B_________C_________D__________E__________
（2）各步反应的化学方程式
AC_______________________________
DC_______________________________
BE_______________________________
EC_______________________________
CB_______________________________
【解析】本题的突破口B为红棕色，B是NO2，C与O2能生成气体B，故C为NO。
E在常温下不是气体，故E为HNO3，由图转化关系进一步分析知A为N2，D为NH3。
【答案】略。
【例6】在标准状况下，用以下气体做喷泉实验，请根据情况，填写烧瓶中溶液的物质的量浓度（假设烧瓶中溶质不能扩散出来）。
（1）用氯化氢气体做喷泉实验，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为_______；
（2）用NH3做喷泉实验，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为_______；
（3）用NO2气体做喷泉实验，喷泉结束后，水充至烧瓶容积的2/3处，则溶液的物质的量浓度为________；
（4）用NO2和O2按4：
1体积比混合，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为________；
【解析】
（1）由于HCl气体极易溶于水，最终所得溶液的体积和原HCl气体的体积相等，即相当于VL溶液中溶解了HCl气体：
（设烧瓶体积为VL），溶液的物质的量浓
度为：
mol•L-1=0.045mol•L-1。
（2）由于NH3也极易溶于水，最终所得溶液的体积和原NH3的体积是相等的。
故所得溶液的物质的量浓度也为
mol•L-1，约为0.045mol•L-1。
（3）由反应方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO知，NO2气体有2/3被氧化成HNO3，喷泉结束后所得溶液的体积亦为原NO2气体体积的2/3，故该溶液的物质的量浓度为
mol•L-1，约为0.045mol•L-1。
（4）由反应方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3知，NO2与HNO3的物质的量相等，NO2的体积占混合气体总体积的4/5，即相当于1L溶液中溶有的HNO3为：
，约为0.036mol，其物质的量浓度为0.036mol•L-1。
【答案】见解析
课标解读
课标要求
1.认识硝酸的重要性质,认识其在生产中的应用
2.能运用所学知识解释生产生活中的化学现象,
解决与化学有关的实际问题
学习目标
1.认识硝酸的重要性质
2.理解浓.稀硝酸与金属反应的特点
3.了解硝酸在生产。
生活中的应用
知识再现
1.硝酸的物理性质:
纯净的硝酸是色，挥发，有气味的液体,能以溶于水,常用浓硝酸的质量分数约为,质量分数98%的硝酸叫做硝酸,硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造，，和等.
2.硝酸的化学性质
（1）强酸性：
硝酸的电离方程式为具有酸的通性.
（2）不稳定性：
硝酸在条件下即可分解,化学方程式为,常见浓硝酸显色,原因是,故浓硝酸应保存在.
（3）强氧化性：
<1>.与金属反应：
a.常温下,浓硝酸可使，表面形成致密的氧化膜而发生
b.一定条件下硝酸能与除铂以外的多数金属反应,通常浓硝酸反应后生成的气体主要是
稀硝酸反应后生成的气体主要是,分别写出铜与浓.稀硝酸反应的化学方程式：
稀硝酸与铜反应的离子方程式：
<2>与非金属单质反应:
浓硝酸与单质碳反应的化学方程式是
<3>硝酸与低价态化合物的反应
硝酸能氧化很多低价态的化合物,如.所以在酸性条件下NO3--与S2-SO32-I-Fe2+（能否）共存于同一溶液中.
（4）与有机物反应:
<1>硝化反应:
例（用方程式表示）
<2>酯化反应:
例（用方程式表示）
<3>颜色反应:
硝酸与而显示色,以此可用于检验的存在.
典题解悟:
例1.下列药品,在空气中既不易被氧化,也不易分解,且可以用无色玻璃瓶存放的是<>
A.氯水B.钠C.浓硝酸D.浓盐酸
解析:
氯水中的HCIO.硝酸见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中,钠易被空气氧化,而应保存在煤油中,故选D
答案:
D
变式训练:
现有下列物质;
氯水
氨水
浓硝酸
NaOH
溴,其中必须保存在棕色瓶中的是<>
A.全部B.
C.
D.
答案:
C
例2.将1.92gCu粉与一定量的浓硝酸反应,当Cu粉完全作用时,收集到气体1.12L（标况）,则所消耗硝酸的物质的量是<>
A.0.12molB.0.11molC.0.09molD.0.08mol
解析:
消耗的硝酸分两部分,一部分起酸的作用,一部分做氧化剂,由守恒法可知,消耗的硝酸的物质的量应为这两部分的和,即为:
1.92g/64g/molX2+1.12L/22.4L/mol=0.11mol故选B
答案:
B
变式训练:
将1.92克铜粉与一定量的浓硝酸反应,当铜粉完全作用时,用排水法收集的气体在标况下的体积可能为<>
A.1.12LB.0.56LC.0.448LD.0.224L
答案:
C
例3.向KNO3溶液中加入少量浓盐酸,然后分成等量的三份,第一份滴入淀粉碘化钾溶液,溶液将变成色,第二份加入小铜片,反应的离子方程式为
第三份加入少量的AgNO3溶液,将看到有生成.
解析：
酸性条件下NO3-具有强氧化性，能将I-氧化成I2，能将铜氧化成Cu2+，并产生NO气体，溶液中的CI-和Ag+作用生成白色AgCI沉淀。
答案；蓝色，3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO+4H2O白色沉淀。
变式训
升级会员 