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20氮及其化合物

龙文教育学科教学案

教师:

孟磊学生:

钱莹日期:

2013-8-5星期:

一时段:

10:

00-12:

00

课题

20-氮及其化合物

学习目标与

考点分析

单质、化合物、性质、制备

学情分析

基本掌握

学习重难点

全部

教学方法

回顾、总结、练习

教学提纲与过程

第一部分:

教学提纲

第二部分:

教学过程

(一)氮

1.氮元素的存在

既有游离态,又有化合态。

在空气中,体积:

78%;质量75%。

2.物理性质

无色、无味、密度比空气稍小,难溶于水。

3.化学性质

N2分子结构稳定,化学性质不活泼,但在高温、高压、放电、点燃等条件下,能与H2、O2、Mg发生化学反应。

(1)与H2反应:

N2+3H2

2NH3

注意:

①条件:

高温、高压、催化剂;②是可逆反应;③是工业合成氨的方法。

(2)与金属镁反应:

3Mg+N2

Mg3N2

(3)与O2反应:

N2+O2

2NO

4.氮气的用途:

(1)合成氨、制氮肥、硝酸。

(2)用作保护气:

如:

①焊接金属;②充填灯泡;③保护粮食、水果。

(3)液氮可作冷冻剂。

5.氮的固定

(1)定义:

将游离态的氮(N2)转化为化合物的过程,叫做氮的固定。

(2)方法:

A.自然固氮:

①雷雨固氮(N2转化为NO);②生物固氮(如:

根瘤菌固氮)。

B.人工固氮:

如合成氨工业。

(二)氮氧化物

1.氮氧化物的种类

氮元素常见的价态有-3、+1、+2、+3、+4、+5,所以其氧化物种类较多,有:

N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。

氮元素只有两种含氧酸:

HNO3(硝酸)、HNO2(亚硝酸)。

仅为红棕色气体,其余均为无色气体。

2.NO与NO2的比较

颜色

气味

溶解性

稳定性

生产

毒性

NO

无色

无味

不溶于水

不稳定

N2+O2

2NO

都有毒(一定浓度)

NO2

红棕色

刺激性气味

易溶于水

稳定

2NO+O2=2NO2

3.NO2与水的反应

2NO2⇌N2O4(因此,没有纯净物的存在)

4.NO2与SO2的反应

NO2+SO2===SO3+NO(NO2具有强氧化性)

探讨:

(1)实验室制取一氧化氮和二氧化氮的收集方法

(2)如何除去NO中的NO2

(3)Br2蒸气与NO2在外观上很相似,可用哪些方法区别它们?

①用冰冷却两种气体,变为深红棕色液体的是溴蒸气,另一种为二氧化氮气体。

②向瓶中分别加入少量蒸馏水,振荡,气体颜色变浅,溶液显黄色的原气体是二氧化氮,气体颜色变浅,溶液呈橙黄色的原气体是溴蒸气。

③向瓶中分别加入少量硝酸银溶液,振荡,有淡黄色沉淀生成的,原气体为溴蒸气,另一种是二氧化氮。

④向瓶中分别加入少量四氯化碳,振荡,气体颜色变浅,溶液显黄色的原气体是二氧化氮,显橙红色的原气体是溴蒸气。

 

(4)盛有NO2的试管倒置于水中,会发生什么现象?

红棕色气体消失,水位上升,最后水充满试管的2/3,无色气体充满试管的1/3(上部)

例题:

1.据最新消息,我国今年将实现“神舟号”宇宙飞船载人飞行。

发射飞船的运载火箭,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射出大量红烟,产生红烟的原因是

A高温下N2遇空气生成NO2BNO遇空气生成NO2

CCO2与NO反应生成NO2DNO与H2O反应生成NO2

2.收集NO和NO2两种气体

A都可用排水集气法

B都可用向上排空气集气法

CNO用向上排空气集气法,NO2用排水集气法

DNO用排水集气法,NO2用向上排空气集气法

(三)氮的氧化物溶于水的有关计算

1.NO、NO2的混合气体溶于水时的反应

3NO2+H2O===HNO3+NO,可利用气体体积变化差值进行计算,可求得混合气体中各气体的体积。

2.NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应

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

反应情况

所列方程

0

O2过量,剩余气体为O2

x=4

恰好完全反应

x>4

NO2过量,剩余NO

分别根据上述不同情况,再与V(NO2)+V(O2)=V总联立起来,即可求得混合气体各气体的体积。

3.NO、O2的混合气体溶于水时涉及的体积

4NO+3O2+2H2O===4HNO3,

参照上表进行讨论。

4.NO、NO2、O2三种气体溶于水

可先由反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,求出NO的体积,再加上原混合气体中的NO即为NO的总体积,再按(3)的方法进行计算。

例题:

某集气瓶内装的混合气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得棕色溶液,气体颜色消失,再打开玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色。

该混合气体可能是

AN2NO2Br2BNO2NON2CNO2O2NODN2O2Br2

2.将NO2、NH3、O2的混和气体22.4L通过稀硫酸后,溶液的质量增加26.7g,气体体积缩小为4.48L(气体体积均在标准状况下测定),剩余气体能使带余烬的木条复燃,则混和气体的平均分子量为

A28.1B30.2C33.1D34.0

3.盛满等体积NO和NO2的混合气体的试管,倒置在水槽中,反应完毕后,液面上升的高度是试管的

A1/2B1/3C2/3D5/6

(四)氮氧化物的污染与防治

1.来源:

氮肥的生产、金属的冶炼、汽车等交通工具的大量使用等。

2.危害:

①NO、NO2都可使人中毒。

②形成硝酸型酸雨。

③形成有毒的光化学烟雾(光照下,NO2使O2变成O3,O3与空气中的一些CxHy(烃)作用,形成光化学烟雾)。

④破坏臭氧层(形成臭氧空洞)。

3.预防、消除污染的主要方法:

(1)使用洁净能源,减少氮氧化物的排放;

(2)为汽车安装尾气转化装置:

2CO+2NO

2CO2+N2

(3)处理工厂废气。

①碱液吸收法:

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

②NH3还原法:

6NO+4NH3=5N2+6H2O

例题:

将20mLNO2和NH3的混合气体,在一定的条件下充分反应(方程式为:

6NO2+8NH3=7N2+12H2O),已知参加反应的NO2比氨少2mL(体积均在相同状态下测定),原混合气体中NO2和NH3的物质的量之比为

A3:

2B2:

3C3:

7D3:

4

(五)氨

1.氨的物理性质

无色,有刺激性气味的气体(对人眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用)。

密度:

比空气小。

溶解性;极易溶于水(1∶700)。

沸点:

-33.5℃,易液化→液氨(液氨可作制冷剂)。

2.化学性质

(1)氨与水的反应:

NH3+H2O

NH3·H2ONH3·H2O

NH4++OH-

注意:

(A)氨与水反应生成一水合氨(NH3·H2O)而不能写成NH4OH。

(B)NH3·H2O是一种弱碱,小部分电离为NH4+、OH-,从而使氨水呈碱性。

(C)NH3·H2O很不稳定,通常状况下也会部分分解为NH3和H2O,浓度增大、加热均能促进NH3·H2O的分解和挥发:

NH3·H2O

NH3↑+H2O。

(D)注意:

氨水中溶质是氨气而不是NH3·H2O。

(E)氨水的密度小于1g/cm3,氨水的浓度越大,密度越小。

(2)与酸的反应

NH3+HCl=NH4Cl(有白烟生成,可作为检验氨气的方法)

NH3+HNO3=NH4NO3(有白烟生成)

2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3(俗称碳铵)

(探讨):

用浓硝酸或浓硫酸代替浓盐酸做以上实验会有相同现象吗

(3)氨的还原性

(A)氨的催化氧化:

4NH3+5O2

4NO+6H2O(氨的催化氧化,是工业上制硝酸的基础,也是工业上制NO的方法)

(B)2NH3+3Cl2=N2+6HCl

(C)8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl

(D)2NH3+3CuO

3Cu+N2+3H2O

(4)氨的制备方法

A.工业制法:

N2+3H2

2NH3

B.实验室制法:

Ca(OH)2+2NH4Cl

2NH3↑+2H2O+CaCl2

C.制气装置:

固~固,加热型(与实验室用氯酸钾和二氧化锰共热制氧气相同)

D.收集方法:

向下排空气法

E.干燥:

用碱石灰或生石灰作干燥剂

F.验满方法:

(1)用湿润的石蕊试纸检验;

(2)用蘸有浓盐酸的玻璃杯检验。

G.消石灰不能用KOH、NaOH代替,易吸水结块,不利于产生NH3,且高温下腐蚀试管。

H.欲快速制氨气,可将浓氨水滴入NaOH(或CaO)固体中。

(六)铵盐的性质

1.都是白色的离子晶体,都易溶于水铵盐溶于水时吸热,使溶液温度降低。

2.与碱共热能产生氨气

(NH4)2SO4+2NaOH

Na2SO4+2NH3↑+2H2O

NH4NO3+NaOH

NaNO3+NH3↑+H2O

注意:

氯化铵与氢氧化钠的反应

固态下:

NH4Cl+NaOH

NH3↑+H2O+NaCl

浓溶液:

NH4Cl+NaOH

NH3↑+H2O+NaCl

稀溶液:

NH4Cl+NaOH

NH3↑+H2O+NaCl

稀溶液:

NH4Cl+NaOH

NH3·H2O+NaCl

3.受热易分解

NH4Cl

NH3+HCl看似升华,不是升华,发生了

NH3+HCl=NH4Cl两个化学反应

4.探究

(1)如何将固体氯化钠中混有的氯化铵除去?

(2)用加热铵盐法检验铵盐的方法可行吗?

(3)用什么方法检验铵盐比较好呢?

(一)硝酸

1.硝酸的物理性质

(1).纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体。

能与水以任意比互溶

(2).硝酸低沸点(83℃)、易挥发

(3).质量分数为69%以上为浓硝酸

(4).98%以上的硝酸称为“发烟硝酸”

由于硝酸具有强氧化性,对皮肤、衣物、纸张等都有腐蚀性,所以使用硝酸(特别是浓硝酸)时,一定要格外小心,注意安全。

万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上,应立即用大量水冲洗,再用小苏打水或肥皂洗涤。

2.化学性质

(1)酸的通性

A、使指示剂变色

B、与碱反应HNO3+NaOH=NaNO3+H2O

C、与碱性氧化物2HNO3+CaO=Ca(NO3)2+H2O

D、与盐反应2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2

E、与金属反应

(2)不稳定性

4HNO3

4NO2↑+O2↑+2H2O

在实验室保存浓硝酸的试剂瓶:

氯水、溴水、碘水、硝酸银、碘化银、溴化银等均用棕色瓶保存。

(3)硝酸与铜的反应

铜与浓硝酸反应激烈,产生红棕色气体,溶液由无色变为绿色。

铜与稀硝酸反应较缓慢,产生无色气体,逸至试管口变为红棕色,溶液由无色变为蓝色。

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

对比结论:

a.浓、稀硝酸都具有强氧化性;b.浓硝酸的氧化性强于稀硝酸;c.浓硝酸与铜反应产生NO2;稀硝酸与铜反应产生NO;d.浓、稀硝酸的氧化性均强于浓硫酸

硝酸铜的生产工艺:

2Cu+O2

2CuOCuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O

优点:

减少环境污染;;HNO3利用率高

(4)硝酸的强氧化性

A.与金属的反应

与金属反应:

HNO3可与绝大多数金属反应(除Pt、Au、Ti外),金属与HNO3反应时,金属被氧化成高价硝酸盐;;硝酸浓度越高,氧化性越强(浓HNO3>稀HNO3);;常温下,浓硝酸使铁、铝等金属钝化

B.与非金属的反应

4HNO3(浓)+C

CO2+4NO2+2H2O

S+6HNO3(浓)

H2SO4+6NO2↑+2H2O

规律:

浓硝酸与非金属反应(C、S、P),一般将非金属氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸;自身被还原为NO2。

C.与一般化合物反应

3H2S+2HNO3(稀)=3S↓+2NO↑+4H2O

H2S+8HNO3(浓)=H2SO4+8NO2↑+4H2O

D.与低价金属氧化物/氢氧化物的反应

低价金属氧化物,低价金属氢氧化物反应时,硝酸既显氧化性又显酸性。

3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+NO↑+5H2O

 

(七)高考练习

1.判断下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在(  )

(2)NO可用于某些疾病的治疗(  )

(3)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()

(4)a(HNO3)、b(NO)、c(NO2)可实现

间的转化(  )

2.发射“嫦娥二号”的长三丙火箭由三个子级构成。

其中一子级上部装有液体四氧化二氮(N2O4),下部装有液体偏二甲肼(C2H8N2)。

发动机内燃烧的化学方程式为C2H8N2+2N2O4―→3N2+2CO2+4H2O,该反应中(  )

A.C2H8N2发生还原反应B.C2H8N2是氧化剂

C.N2O4发生氧化反应D.N2O4是氧化剂

3.将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为(  )

A.NO2B.N2O3C.N2OD.N2O4

4.某氮氧化合物的一分子中含有38个电子。

试问该氮氧化合物是下列的哪一选项

A.NO  B.NO3  C.N2O  D.N2O3  E.N2O5

5.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为______________________________________。

利用反应6NO2+8NH3

7N2+12H2O也可处理NO2。

当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是________L。

6.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。

实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。

由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。

可选药品:

浓硝酸、3mol·L-1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳

已知:

氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应。

2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O

(1)实验应避免有害气体排放到空气中。

装置③、④、⑥中盛放的药品依次是_____________________________________________________。

(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后__________。

(3)装置①中发生反应的化学方程式是________________________________________。

(4)装置

②的作用是_____________,发生反应的化学方程式是______________。

(5)该小组得出的结论依据的实验现象是____________________。

(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。

甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。

同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。

这些方案中可行的是(选填序号字母)____。

a.加热该绿色溶液,观察颜色变化

b.加水稀释该绿色溶液,观察颜色变化

c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化

d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化

7.为测定足量铜与适量一定浓度的浓硝酸反应生成的NO气体和NO2气体的物质的量之比(用m表示),请从下图中选用适当的实验装置,设计一个合理而简单的实验,用于测定m的值。

其中E装置由甲、乙两根玻璃管组成,用橡皮管连通,并装入适量水,甲管有刻度(0mL~50mL),供量气用,乙管可上下移动,用来调节液面高低。

回答下列问题:

(1)实验中气体(NO和NO2)发生装置应选择(填装置序号)。

理由是。

(2)要测定m值,需要将C中的溶液进行中和滴定,由于浓硝酸具有强氧化性,能把酸碱指示剂氧化褪色而影响实验。

因此,中和滴定前必须进行的操作是。

(3)装置的连接顺序是(填各装置接口的编号,连结胶管及夹持装置均省略)。

(4)连接好装置,检查气密性后,应进行两步必要的操作:

第一;

第二。

(5)实验前甲、乙两管液面在同一水平面上,最后读数时乙管的液面高于甲管的液面。

此时应进行的操作是。

(6)实验后若量气管中气体的体积(换算成标准状况下)为V(L),C中硝酸的物质的量为n,则用含n和V的式子表示m=。

8.判断下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×”。

(1)NH4Cl+NaOH

NaCl+NH3↑+H2O能用H++OH-===H2O表示(  )

(2)往盐酸中滴加氨水H++OH-===H2O(  )

(3)AlCl3溶液中加入过量的浓氨水:

Al3++4NH3·H2O―→AlO

+4NH

+2H2O(  )

(4)在稀氨水中通入过量CO2:

NH3·H2O+CO2===NH

+HCO

(  )

(5)AgNO3溶液中加入过量氨水:

Ag++NH3·H2O===AgOH↓+NH

(  )

(6)将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu(  )

【课后练习】

(六)总结

学生对于本次课的评价:

○特别满意○满意○一般○差

学生签字:

教师评定:

1、学生上次作业评价:

○非常好○好○一般○需要优化

2、学生本次上课情况评价:

○非常好○好○一般○需要优化

教师签字:

孟磊

教导主任签字:

___________

龙文教育教务处

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