高中化学 自然界中的元素第2节氮的循环学案（1）鲁科版.docx

第2节 氮的循环互动课堂疏导引导 一、氮气1.氮的存在和氮的固定(1)自然界中氮元素以游离态和化合态两种形式存在。氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程。固氮包括人工固氮和自然固氮两种类型。2.氮气的结构和性质(1)氮气的结构分子式：N2，结构式：。氮气在通常状况下性质稳定的原因是N2中的三键很牢固。（2）物理性质：纯净的氮气是无色无味的气体，密度比空气的略小，不溶于水。（3）化学性质：在通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。氮气通常可以作保护气。但在一定条件下，氮气也能和许多物质发生反应。氮气与氢气的反应N2+3H2高温、高压催化剂2NH3此反应为可逆反应，用于工业合成氨气。氮气与氧气的反应N2+O22NO二、氮的氧化物（1）NO：是无色气体，有毒，不溶于水。易被氧气氧化。2NO+O22NO2（2）NO2：是红棕色有刺激性气味的气体，易溶于水，有毒。NO、NO2是大气污染物。3NO2+H2O=HNO3+NO（3）与碱溶液反应：2NO2+2NaO=HNaNO2+NaNO3+H2ONO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2ONaOH用于氮的氧化物的吸收。三、氨与铵盐1.氨气(1)物理性质：无色有刺激性气味气体，密度比空气的小，极易 (1700)溶于水。 记忆要诀 氨的物理性质无色密小味刺激，易溶易液制冷剂。(2)化学性质与水反应：（中学唯一的碱性气体）。说明：氨水中有，甚至还有水电离出的H+。与酸反应：=（挥发性酸反应有白烟生成） 具有还原性：4NH3+5O24NO+6H2O。(3)实验室制NH3原理(实验室制法)：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O。收集：向下排空气法 检验： 用湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口或管口，观察试纸是否变蓝。2.铵盐的化学性质（1）不稳定性：NH4ClNH3+ HClNH4HCO3NH3+H2O+CO2铵盐分解规律：生成氨气和酸（2）检验： 方法点拨NH3的检验方法（1）常用湿润的红色石蕊试纸检验。（2）也可用蘸有氯化氢的玻璃棒检验。案例1氨气可以做喷泉实验，这是利用氨气的 （）A.易液化B.比空气轻C.极易溶于水 D.能跟水反应【剖析】 喷泉实验是利用气体物质与液体物质之间的互相作用，形成压强差。由于氨气极易溶于水，当向装满氨气的烧瓶中滴入少量水，由于大量的氨气溶解，使烧瓶内气体压强减小，在大气压的作用下，使烧杯内的水进入烧瓶中，从而形成喷泉。【答案】 C【借题发挥】 （1）产生喷泉的条件：上下形成压强差。通常有两种情况：可以减小烧瓶内气体的压强（如右图）；可以增大下端的压强（如在公园内的喷泉）。（2）能产生喷泉的气体：因为氨气易溶于水，氨气和水之间作用可产生喷泉。其他气体如果能被某液体物质大量吸收，则也可以产生喷泉。如二氧化碳和氢氧化钠溶液。案例2在1 L 1 molL-1的氨水中（）A.含有1 mol NH3分子B.含NH3和之和为1 molC.含1 mol NH3H2OD.含NH3、NH3H2O、之和为1 mol【剖析】 氨气溶于水后，大部分与水反应，所以氨气进入水中后有三种存在形式：NH3H2O、NH3、，三者的总和等于1 mol。【答案】 D【借题发挥】 （1）氨水的成分：三分子NH3H2O、H2O 、NH3；三离子、OH-、H+。 （2）氨水的保存：氨水见光易分解，保存在棕色瓶中，避光。（3）氨水的主要成分是NH3H2O，但氨水的溶质是NH3；氨气溶于水能导电是因为生成的NH3H2O是弱电解质，而NH3是非电解质。（4）氨水的浓度越大，溶液的密度越小。四、硝酸1.硝酸的物理性质纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。98以上的浓硝酸在空气中由于挥发出HNO3会产生“发烟”现象，通常叫做发烟硝酸。2.硝酸的化学性质（1）不稳定性：浓硝酸受热或见光分解产生棕红色的二氧化氮气体。一般浓硝酸保存在棕色试剂瓶里，放置在阴凉处。4HNO3=4NO2+O2+2H2O（2）强氧化性：硝酸能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应，通常，浓硝酸与金属反应生成的气体主要是二氧化氮，稀硝酸与金属反应生成的气体主要是一氧化氮。常温下，浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化。如：将铜片分别投入到浓硝酸中和稀硝酸中Cu+4HNO3(浓) =Cu(NO3)2+2NO2+2H2O、3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO+4H2O浓硝酸在加热条件下，还能与碳、硫、磷等非金属单质发生氧化还原反应。如：将木炭投入到热的浓硝酸中C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O疑难突破怎样书写浓硝酸和浓硫酸参与的离子方程式？常用浓硝酸的质量分数为69%(为1.405 gcm-3)，其中约1/3的质量为水，而酸的电离要依靠较多量水的作用，加之HNO3为强电解质，在水中能完全电离，故浓HNO3在离子方程式中可拆写成离子形式。（同理浓盐酸在离子方程式中也可拆写为离子形式）而98%浓H2SO4中，水量极少，不利于H2SO4分子的电离，故浓H2SO4在与固态物质反应时，不能用离子形式表示，只有在较多量水存在的反应中，H2SO4分子才完全电离，此时方能拆写为离子形式。 记忆要诀 硝酸的性质硝酸金属铜，反应不放氢(1)；稀硝三八无(2)，浓硝一四棕(3)；铝铁能钝化(4)，光热不稳定(5)；一硝三盐王，能把金铂溶(6)。这个歌诀基本概括了硝酸的性质：(1)硝酸和金属铜反应不放出氢气。(2)铜与稀硝酸反应：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。反应式中Cu和HNO3（稀）前的化学计量数分别是3和8，且生成无色气体NO。(3)铜与浓硝酸反应：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，反应式中Cu和HNO3（浓）前的化学计量数分别为1和4，并生成棕色气体NO2。(4)铝和铁在冷浓HNO3中钝化。(5)硝酸不稳定，见光受热易分解。(6)浓硝酸和浓盐酸的体积之比为13.的混合液叫王水，能溶解金和铂。要点剖析 硝酸的强氧化性硝酸的强氧化性不仅表现在与金属的反应，硝酸还能与许多非金属及某些有机物发生氧化还原反应。它能使C、S、P等非金属单质氧化成高价态含氧酸。但应注意硝酸与金属反应时，硝酸既是氧化剂，同时还起酸的作用；而硝酸与非金属反应时，硝酸只起氧化剂作用。 误区警示 硝酸的氧化性强弱判断 硝酸的氧化性强弱不应根据硝酸被还原产物的化合价改变的大小来决定，而应根据其得电子的难易程度来决定，硝酸的浓度越大，氧化性越强。知识总结 浓、稀硝酸的化学性质浓、稀硝酸均具有强氧化性；金属与硝酸反应均不产生氢气；金属与浓硝酸反应，还原产物一般为NO2；金属与稀硝酸反应，还原产物一般为NO；而金属被氧化为相应的硝酸盐。浓硝酸与某些非金属反应时，还原产物一般为NO2；非金属一般被氧化为最高价氧化物，若最高价氧化物易溶于水，则生成相应的含氧酸。知识总结 氧化性酸和酸的氧化性的比较所谓氧化性酸是指酸根部分易于获得电子的酸，如浓硫酸、硝酸等，由于其中易获得电子，表现出很强的氧化性；而氢碘酸、氢硫酸、碳酸、磷酸等酸根部分不能或不易获得电子，所以它们是非氧化性酸，在水溶液中任何酸都能不同程度地电离出H+，H+在一定条件下可获得电子形成H2，这是H+的氧化性，它和氧化性酸中心元素处于高价态易获得电子具有的氧化性是不同的，浓硫酸与浓硝酸的强氧化性都是因为其中心元素的化合价处于最高价不稳定，极易得到电子的原因。 疑难突破硝酸与浓硫酸都具有强氧化性，怎样理解它们在性质上既相似又有区别？相似性指浓H2SO4的强氧化性是H2SO4中的硫元素（+6），而HNO3的强氧化性是HNO3中的氮元素(+5)。所以这两种与绝大多数金属反应一般都不生成H2，而是高价态的S(+6)和N(+5)被还原，生成SO2、NO2(NO)气体。在常温下均使铁、铝发生钝化。不同之处指H2SO4是稳定性酸，不易挥发，沸点高，而HNO3是挥发性酸，不稳定，见光或受热易分解。案例3下列关于硝酸的叙述中，正确的是（）A.在相同条件下，硝酸的浓度越大，密度越大，挥发性越强B.所有的金属与稀硝酸反应都放出NO气体C.稀硝酸与铜反应生成NO，而浓硝酸与铜反应则生成NO2，说明稀硝酸的氧化性更强 D.稀硝酸具有酸的通性，可与较活泼金属反应生成氢气【剖析】 A项是硝酸的物理性质，是正确的; B项大部分金属与稀硝酸反应生成NO,但有些不活泼金属如金、铂不与稀硝酸反应;C项浓硝酸的氧化性大于稀硝酸,比较氧化性的强弱不是得电子的多少,而是得电子的难易；D项硝酸是强氧化性酸,与较活泼金属反应不能生成氢气。【答案】 A【借题发挥】 硝酸还原产物的规律:硝酸越稀,金属越活泼,硝酸被还原的产物中氮的化合价越低,一般依次为：NO2、NO、N2O、NH4NO3。活学巧用1.氮气转化为氮的化合物的过程常称为固氮，而通过闪电产生固氮又是常见的自然固氮方式之一，试讨论在闪电作用下，空气中的氮气是如何转化为氮的化合物的？【思路解析】 电闪雷鸣时，大气中部分氮气与氧气化合：N2+O2=2NO，产生的NO易与空气中的氧气化合：2NO+O2=2NO2，而NO2又溶解于水生成HNO3和NO：3NO2+H2O=2HNO3+NO，硝酸电离出的被植物根系吸收。【答案】 略2.氮气可以用来填充灯泡，原因是（）A密度小B化学性质很稳定C无色D价格低廉【思路解析】 N2中的N三键很牢固,化学性质很稳定,通常可用来作保护气。【答案】 B3.起固定氮作用的化学反应是（）AN2与H2在一定条件下反应生成NH3BNO遇O2转化为NO2C硝酸工厂用NH3氧化制NOD由NH3制碳酸氢铵和硫酸铵【思路解析】 固定氮指游离态氮转化为化合态氮的过程。【答案】 A4.下列气体中，不会造成空气污染的是（）A.N2 B.NOC.NO2 D.CO【思路解析】 有毒气体都会造成空气污染。【答案】 A5.在NO2与水的反应中，NO2（）A.只是氧化剂B.只是还原剂C.既是氧化剂，又是还原剂D.既不是氧化剂，又不是还原剂【思路解析】 根据反应3NO2+H2O=2HNO3+NO中元素化合价的变化可判断。【答案】 C6.以下气体与人体血液中的血红蛋白作用而引起中毒的是（）ANO BCOCNH3DCl2【思路解析】 NO和CO均有毒,易与人体血液中的血红蛋白结合。【答案】 AB7.下列气体只能用排水集气法收集的是（）ACO2BNOCNO2DNH3【思路解析】 只有不溶于水且不与水反应也不能用排空气收集的气体才只能用排水法收集。【答案】 B8.氨水呈弱碱性的主要原因是（）A.通常情况下，氨的溶解度很大B.氨水中的一水合氨电离出少量OH- C.溶于水的氨分子中只有少量发生电离 D.氨本身的碱性弱【思路解析】 氨气溶于水生成的NH3H2O是弱碱。【答案】 B9.下列不属于铵盐所共有的性质（）A都是晶体B都能与碱反应放出氨气C常温下易分解D都能溶于水【思路解析】 不挥发性酸形成的铵盐在常温下较稳定。【答案】 C10.下列过程不属于氮的固定的是（）A.B.C.D. 【思路解析】 氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态的氮，从N元素的价态变化来看是0价变正价或0价变负价。这样，A、C、D不符合题意。B是化合态氮变化合态氮，不是氮的固定。可选。【答案】 B11.以下实验室制取氨气的试剂组合中，最合适的是（）A固体氯化铵和消石灰B氯化铵溶液和石灰水C硝酸铵和碱石灰D稀氨水和碱石灰【思路解析】 由于氨气易溶于水,实验室制取氨气用固体氯化铵和消石灰。【答案】 A12.试管中盛有白色晶体，检验它是否是铵盐的方法中不可行的是（）A加热，将湿润的红色石蕊试纸放在管口B加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的酚酞试纸放在管口C加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口D加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在管口【思路解析】 铵盐的检验原理是：，再用试纸或浓盐酸检验氨气的存在。【答案】 A13.下列措施不能使0.1 molL-1的醋酸溶液导电性增强的是（）A.加水B.加无水醋酸C.加NaOH固体D.通NH3【思路解析】 不使醋酸溶液导电性增强,则所加物质只要不增加溶液中离子浓度即可。 A项加水使溶液被稀释,离子浓度减小，溶液导电性减弱,故正确;其他三项都会使原溶液中离子浓度增大,使溶液导电性增强,不正确。【答案】 A14.下列酸与氨气相遇不产生白烟的是（）A.浓硫酸B.浓硝酸C.浓盐酸D.磷酸【思路解析】 只有挥发性的酸与氨气相遇产生白烟,浓硫酸、磷酸无挥发性。【答案】 AD15.常温下不能溶于浓硝酸的金属是（）A.CuB.PtC.AlD.Mg【思路解析】 Pt不能被浓硝酸氧化, 常温下Al在浓硝酸中发生钝化,也不能被溶解。【答案】 BC16.在下列反应中，HNO3既表现了氧化性，又表现了酸性的是（）A.3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO+4H2OB.C+4HNO3(浓) =CO2+4NO2+2H2OC.CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2OD.3FeO+8HNO3(稀) =3Fe(NO3)3+NO+5H2O【思路解析】 硝酸在反应中生成对应的盐则体现硝酸的酸性,反应中硝酸根被还原则体现硝酸的氧化性。【答案】 AD17.与硝酸强氧化性有关的叙述是（）A应避光保存B可与铜反应C浓硝酸通常呈黄色D能与碱反应【思路解析】 A项是硝酸的物理性质;B项能体现硝酸的强氧化性;C项浓硝酸呈黄色的原因是硝酸分解产生NO2溶解到HNO3里,与氧化性无关;D项是酸的通性。【答案】 B18.有关氨的性质的叙述正确的是（）A.氨不能在空气中燃烧B.氨水呈碱性C.氨气和酸相遇都能产生白色烟雾D.在反应=中，氨失去电子被氧化【思路解析】 NH3能在纯O2中燃烧，不能在空气中燃烧，A正确。NH3溶于水，大部分与H2O反应，生成NH3H2O，NH3H2O是弱碱，电离出OH-使溶液显碱性，B正确，。C错误，NH3遇挥发性酸（如浓盐酸，浓HNO3）才能出现白烟（NH4Cl或NH4NO3固体小颗粒），白雾是NH3或酸气如HCl（g）、HNO3（g）与空气中H2O（g）结合形成的小液滴。NH3遇非挥发性酸只生成白色固体，不出现白烟，但仍有白雾NH3与空气中H2O（g）结合成的小液滴。本选项不正确，易误认为是只生成白烟，不出现白雾，其实不然。NH3和H+的反应为非氧化还原反应，所以D不正确。【答案】 AB19.下列反应中硝酸既表现氧化性，又表现出酸性的是（）A.氧化铝和硝酸B.少量氧化亚铁和硝酸C.硫化氢和硝酸D.铜和浓硝酸【思路解析】 HNO3中N元素价态降低，表现HNO3的氧化性。反应中生成盐和水，表现出HNO3的酸性。少量FeO与浓、稀HNO3的反应分别是：FeO+4HNO3(浓)=Fe(NO3)3+NO2+2H2O3FeO+10HNO3(稀)=3Fe（NO3）3+NO+5H2OCu与HNO3反应：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O【答案】 BD2