氮及其重要化合物学案.docx
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氮及其重要化合物学案
氮及其重要化合物
一 氮气及氮的氧化物的性质
1．氮元素在自然界中的存在
2．氮气的性质
写出有关反应的化学方程式：
①
②（工业合成氨原理）
③
3．氮的氧化物
（1）氮有多种价态的氧化物，如、、、、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是；NO2与N2O4能相互转化（写方程式）。
（2）NO和NO2的比较
NO
NO2
颜色
毒性
溶解性
与O2反应
与H2O反应
对人体、环
境的影响
（1）与血红蛋白结合，使人中毒
（2）转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
提醒：
①氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：
2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。
②NO只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。
③验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2（或空气），无色气体变为红棕色。
【随堂练习】
1．（RJ必修1·P953、P964改编）下列气体，不能用排空气法收集的是；
不能用排水法收集的是；不会造成空气污染的是。
①N2 ②NO ③NO2 ④SO2 ⑤CO ⑥NH3
2．（RJ必修1·P967改编）在NO2与H2O的反应中（ ）
A．NO2只是氧化剂
B．HNO3为氧化产物
C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
D．1molNO2与H2O完全反应转移电子为2NA
3．（溯源题）（2015·北京理综，8）判断下列关于自然界中氮循环（如下图）的说法是否正确。
（1）氮元素均被氧化（）
（2）工业合成氨属于人工固氮（）
（3）含氮无机物和含氮有机物可相互转化（）
（4）碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环（）
[拓展性题组]
题组一 氮气及氮的氧化物的性质
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）食品袋中充氮气可用来防腐（）
（2）N2与氧气反应制NO从而制硝酸（）
（3）标准状况下，6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA（）
（4）制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气（）
（5）工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应（）
（6）NO2与水反应的离子方程式：
3NO2＋H2O===2H＋＋2NO
＋NO（）
（7）NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象（）
（8）在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集（）
（9）NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒（）
（10）汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是由游离态氮转化来的（）
2．将红热的木炭与浓硝酸共热产生的气体等分为两份，第①份先通过适量蒸馏水后，再通入少量澄清石灰水中；第②份直接通入少量澄清石灰水中。
则石灰水的变化最可能为（ ）
A．①不变浑浊，②变乳白色B．①变乳白色，②不变浑浊
C．①变乳白色，②变乳白色D．①不变浑浊，②不变浑浊
3．（2016·辽宁抚顺期末，8）将NO2、CO2的混合气体通过装有足量Na2O2的容器后，再用干燥烧瓶收集得到混合气体2.5mol，然后倒立于水槽中，最后水充满整个烧瓶，则混合气体中NO2的物质的量是（ ）
A．4mol B．3mol C．2mol D．1mol
【思维建模】
氮氧化物与O2、H2O反应的计算方法
（1）电子守恒
当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
（2）原子守恒法
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。
当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
拓展
下列四组混合气体体积比为①V（NO2）∶V（O2）＝2∶1；②V（NO）∶V（O2）＝2∶1；③V（NH3）∶V（O2）＝2∶1；④V（NO2）∶V（NO）∶V（O2）＝1∶1∶1，将分别盛满上述各种气体的容积相等的四支试管倒置于盛有水的水槽中，最后试管内液面由低到高顺序为。
题组二 氮氧化物对环境的影响
4．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。
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①2NO2―→2NO＋2O；②2NO＋O2―→2NO2；③O＋O2―→O3。
下列有关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
5．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。
汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO
4CO2＋N2
【练后归纳】
氮氧化物对环境污染及防治
1．常见的污染类型
（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。
（3）破坏臭氧层：
NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
2．常见的NOx尾气处理方法
（1）碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
（2）催化转化：
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。
拓展
下面氮的氧化物的混合气体通过NaOH溶液后，能够全部被吸收的是。
①V（NO）∶V（NO2）＝1∶1 ②V（NO）∶V（NO2）＝1∶2
③V（NO）∶V（NO2）＝3∶1 ④V（NO）∶V（NO2）＝2∶1
二 氨、铵盐
1．氨
（1）物理性质：
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。
（2）化学性质
①还原性
与氧气反应：
。
②与酸反应
与氯化氢反应：
。
现象：
。
应用：
用于NH3与挥发性酸的互相检验。
③与水反应：
，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。
（3）用途
制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。
2．氨气的实验室制法
3.铵盐
（1）物理性质：
都是无色或白色晶体，易溶于水。
（2）化学性质——“三解”
①不稳定性（热解）
a．NH4Cl受热分解：
。
b．NH4HCO3受热分解：
。
②与碱反应（碱解）
铵盐与碱溶液反应的离子方程式
a．在稀溶液中不加热：
。
b．加热时或浓溶液：
。
③铵盐溶于水易水解（水解）：
。
（3）NH
的检验：
【模板】
【随堂练习】
1．（RJ必修1·P97实验4－8改编）教材P97“氨的喷泉实验”体现了氨的哪些性质（ ）
①还原性 ②极易溶于水 ③有碱性物质生成 ④氧化性 ⑤氨易液化
A．①③⑤ B．②③ C．②③④ D．①②④
2．（RJ必修1·P1035改编）某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液（保持湿润），挂在铁架台上。
另取一只盛某种溶液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方（如图）。
过一会儿，发现纸蝴蝶变为红色。
下表的组合中，能够实现上述变化的是①②。
①
②
③
④
纸蝴蝶上的喷洒液
石蕊
酚酞
酚酞
石蕊
小烧杯中的溶液
浓盐酸
浓氨水
NaOH溶液
浓硫酸
3.（溯源题）[2016·课标全国Ⅰ，26
（1）]氨气的制备
（1）氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
（2）欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：
发生装置→________（按气流方向，用小写字母表示）。
[拓展性题组]
题组一 氨和铵盐的性质及应用
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂（）
（2）向AgNO3溶液中滴加过量氨水，溶液澄清，Ag＋与NH3·H2O能大量共存（）
（3）浓氨水可检验氯气管道漏气（）
（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）实验室用NH4Cl和Ca（OH）2制备NH3并不涉及氧化还原反应（）
（6）氨水能使酚酞变红，氨气是碱（）
（7）所有铵盐受热均可以分解，但产物不一定有NH3（）
（8）加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3（）
（9）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（）
（10）铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性（）
2．某同学仿照“喷泉”实验的原理，在实验室做了一个“喷烟”实验，如图所示。
他在甲、乙两个烧瓶中分别充入X、Y两种无色气体，在胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内，然后打开止水夹，便可以看到甲烧瓶中的导管口喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。
若已知X、Y是HCl、NH3、Cl2、O2、CH4、SO2、NO气体中的两种，则下列判断中正确的是（ ）
A.X是NH3，Y是HClB．X是Cl2，Y是NH3
C．X是SO2，Y是O2D．X是NO，Y是O2
3．（2016·沈阳三测）工业上常采用生物硝化法将NH
转化为NO
来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是（ ）
A．生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降：
NH
＋2O2===NO
＋2H＋＋H2O
B．长期过量使用NH4Cl等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化
C．检验NH
所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
D．微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pH
【归纳反思】
喷泉实验的原理及应用
（1）喷泉实验的原理
使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。
（2）形成喷泉的类型
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
NO2
NO、O2
（4∶3）
NO2、O2
（4∶1）
吸收剂
水、NaOH
溶液
水
NaOH
溶液
水
水
水
（3）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。
题组二 氨气的制取及实验探究
4．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
5．（2016·华南师大附中测试）某化学兴趣小组利用如下装置制取氨气并探究氨气的有关性质。
甲
（1）图甲中，仪器A的名称是________，A中盛放的固体是________。
（2）已知单质B是空气中含量最多的成分，则玻璃管中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________。
（3）C装置的作用是_______________________________________________。
（4）若按如图乙所示装置进行NH3性质实验。
乙
①先打开旋塞1，B瓶中的现象是______________________________，原因是______________________________________________，稳定后，关闭旋塞1。
②再打开旋塞2，B瓶中的现象是___________________________________。
【练后归纳】
实验室制取氨气的简易方法
方法
化学方程式（或原理）
发生装置
加热浓氨水
NH3·H2O
NH3↑＋H2O
浓氨水＋固体NaOH
NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的生成
浓氨水＋固体CaO
CaO与水反应，使溶剂（水）减少；反应放热，促使氨水分解。
化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca（OH）2
三 硝酸
1．物理性质
硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。
2．化学性质
（1）不稳定性
反应：
。
①市售浓硝酸呈黄色的原因是：
。
②硝酸要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
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。
按要求完成下列反应的化学方程式：
①与金属反应
稀硝酸与铜反应：
；
浓硝酸与铜反应：
。
②与非金属反应
如浓硝酸与C的反应为；
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。
（3）与有机物反应
①硝化反应（与C6H6反应）：
；
②显色反应：
蛋白质遇到浓硝酸变黄色。
提醒：
①浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。
②浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。
③常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，故常温下，浓硝酸可用铁桶盛放。
④硝酸几乎能够与所有的金属反应（除Au、Pt外），但不生成氢气；与变价金属反应时，金属能够被氧化为最高价态。
⑤硝酸与具有还原性的弱酸盐（如Na2SO3、NaI等）、碱性氧化物、碱以及其他还原剂反应时，优先发生氧化还原反应。
⑥分析离子共存的问题时要注意隐含的硝酸，即酸性条件的硝酸盐溶液，H＋和NO
共存时相当于稀硝酸，有较强的氧化性。
【随堂练习】
1．（RJ必修1·P108,9）写出三种能鉴别假金币（铜锌合金）的方法
（1）。
（2）。
（3）。
2．（RJ必修1·P1037改编）工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。
为了节约原料和防止污染，最宜采用的方法是（ ）
A．Cu＋HNO3（浓）―→Cu（NO3）2B．Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu（NO3）2
C．Cu
CuO
Cu（NO3）2D．Cu
CuSO4
Cu（NO3）2
3．（溯源题）判断下列说法是正确
（1）1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA（）（2016·课标全国Ⅰ，8C）
（2）将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼（）（2016·海南化学，7B）
（3）向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液：
SO
＋2H＋===SO2↑＋H2O（）（2015·山东理综，12A）
（4）加Al放出H2的溶液：
Fe2＋、K＋、NO
、SO
能大量共存（）（2015·江苏化学，6C）
（5）稀硝酸可除去试管内壁的银镜（）（2015·海南化学，7C）
[拓展性题组]
题组一 硝酸的性质及应用
1．（2017·合肥八中月考）硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。
下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是（ ）
A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
2.下列说法不正确的是（ ）
A．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
B．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
C．铜与浓硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
D．HNO3―→NO―→NO2，以上各步变化均能通过一步实现
【归纳总结】
NO
在酸性条件下的强氧化性：
NO
在酸性条件下具有强氧化性，往往作为隐含条件出现在试题中，在解题中往往被忽视而形成易错点。
常见的隐含形式有；
（1）在离子共存问题中，NO
在酸性条件下不与具有较强还原性的离子如S2－、I－、Fe2＋等大量共存。
（2）SO
的检验中不能用HNO3酸化、不能用Ba（NO3）2作沉淀剂，以防止SO
的干扰。
（3）向Ba（NO3）2溶液中通入还原性气体SO2可得到BaSO4沉淀。
（4）向Fe（NO3）2溶液中加入非氧化性酸，如盐酸，Fe2＋能被氧化为Fe3＋。
（5）向过量铜与一定量硝酸反应后的混合物中加入非氧化性酸，铜能继续溶解。
（6）向含还原性离子的酸性溶液中加入硝酸盐，还原性离子可被氧化。
拓展
向Fe（NO3）2的稀溶液中加入盐酸，
（1）现象：
。
（2）离子方程式：
。
题组二 硝酸的综合应用
4．（计算）有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol·L－1和2mol·L－1，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为（设反应中HNO3被还原成NO）（ ）
A．0.448L B．0.672L
C．0.896L D．0.224L
5．（实验探究）某研究性小组借助A～C的仪器装置（可选用），探究Ag与浓硝酸反应的过程中是否产生NO。
回答下列问题：
（1）用上图所示仪器，组合一套用水吸收生成的NO2，并测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是____________________（填各导管的编号）。
反应前，先通入N2的目的是___________________________________________________。
（2）反应后，从装置C中取25.00mL待测溶液放入锥形瓶中，并滴加2～3滴酚酞作指示剂，用0.10mol·L－1NaOH标准溶液进行滴定，到终点时，消耗NaOH标准溶液20.00mL。
滴定达到终点的标志是____________。
（3）装置C中溶质物质的量浓度为________。
Ag与浓硝酸反应过程中生成标准状况下的NO2的体积为________mL。
（4）在测定NO的体积时，装置B右边细管中液面比左边的液面高，此时应调节装置B右边的细管，使其________（“下降”或“升高”），以保证装置B中两边液面持平。
（5）若实验测得NO的体积为112.0mL（已折算到标准状况），则Ag与浓硝酸反应的过程中________（填“有”或“没有”）NO产生，做出此判断的依据是_________________________
__________________________________________________________________________。
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