氮和其化合物教学案.doc

第四节 氮及其化合物(教、学案)考纲要求1.了解氮单质及其重要化合物的主要性质 及应用。 2.了解氮单质及其重要化合物对环境质量 的影响。 命题热点1.以不同价态的氮考查氧化还原反应. 2.以NO、NO2的制备考查HNO3的性质。 3.以氨和铵盐的相互转化考查NH3、NH 4+ 的检验及NH3的实验室制法等。 全局性掌控 本节重要知识有N2、NO、NO2、NH3、HNO3、铵盐的性质及用途，NH3的制法，NH的检验等，主要考查硝酸的强氧化性，如离子共存，氨气的性质、实验室制法及相关探究性实验，硝酸与金属反应的相关计算，大气污染等硝酸的强氧化性一直是高考的热点，硝酸与金属的反应也经常出现，预测2013年的高考中氮及其化合物知识仍会与理论知识结合起来综合考查. 氮元素及其化合物之间的转化关系 判断正误，启迪思维1.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)22H =Fe22H2O(2010四川卷T9B项) 2.CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳 定存在(2010山东卷T13C项) 3.pH1的溶液中能大量共存的离子组：Fe2、NO 、SO42+ 、Na(2010江苏卷T6A项) 4.NO可用于某些疾病的治疗(2010上海卷T4D项) 5.将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2还原成 Cu(2010全国卷T7D项) 氮族元素概述氮族元素包括 五种元素，位于元素周期表的 族。一、氮的单质及其氧化物（一）氮气氮元素在自然界中以 和 两种形态存在，游离态的氮均以 形式存在，N2占空气体积的 左右。1.物理性质： 。2.分子结构：电子式为。结构式为 。由于氮气分子中的NN键很牢固，断裂需很多能量，所以通常状况下，氮气的化学性质不活泼。3.氮的固定（1）氮的固定的定义（2）氮的固定种类氮的固定分 和 两种。自然固氮又有 和 两种。雷电固氮的化学方程式为 （汽车引擎中也有此反应发生，因此汽车尾气中含有氮的氧化物会污染大气）。目前工业上人工固氮的方法主要是合成氨，其反应的化学方程为 N2加热时可以和镁反应： （ 二）氮的氧化物1.氮的氧化物有多种： ，其中 和 分别为 和 的酸酐，而中学化学重点研究的是NO和NO2两种氧化物。2.NO和NO2的性质二、氨1.物理性质氨气是无色有 气味的气体，易液化（液态氨称为液氨，常用做制冷剂）。极易溶于水，常温常压下，1体积水能溶解约700体积的NH3，其水溶液称为氨水。2.分子结构 电子式为 结构式 分子空间构型3.化学性质 （1）与水反应 化学方程式 水溶液显 性，原因是 （用电离方程式表示）（ 2）液氨和氨水的区别NH3H2O NH3H2O NH4OH，氨水呈碱性。液氨氨水物质成分微粒种类主要性质存在条件（3）与酸反应实质： NH3与HCl、H2SO4反应的化学方程式分别为 与CO2等酸性氧化物反应： （4）与盐溶液的反应：将氨水分别加入下列溶液中被滴试剂现象离子方程式FeCl3AlCl3AgNO3(5)还原性氨与氧气反应：。此反应叫氨的催化氧化，是工业上制取硝酸的基础。 与其他氧化剂反应(O2 NO CuO Cl2适当条件反应） (6)制法 实验室制法： 工业制法：_.(7)用途：制HNO3、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。 三、铵盐氮肥农业上常用铵盐作为氮肥。1.物理性质： 2.结构（1）NH4电子式 （2）铵盐中存在 键和 键。3.化学性质（1）受热分解（以NH4HCO3和NH4Cl为例） （2）铵盐与碱反应以NH4Cl和NaOH为例 （3）铵盐的水解 4 、NH4+的检验 四、硝酸1.硝酸的物理性质纯硝酸是无色，易挥发，有刺激性气味的液体能与水以任意比混溶常用的浓HNO3的质量分数大约为69%，98%以上的浓HNO3在空气中由于挥发出HNO3而产生“发烟”现象，通常叫做发烟硝酸。 2.硝酸的化学性质（1）强酸性： ，具有酸的通性。（2）不稳定性： 。浓硝酸常呈黄色是因为 硝酸的存放存 （3）强氧化性与金属反应a.除金、铂外，几乎所有金属都能与HNO3发生反应，被氧化成最高价硝酸盐。b.Cu分别与浓HNO3、稀HNO3发生反应的化学方程式为： c.铁、铝遇冷的浓HNO3或浓H2SO4会发生钝化，故可用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。 叫做王水，能溶解金、铂等不溶于硝酸的金属。与非金属反应（如浓硝酸和碳反应） 与其他还原性化合物或离子（如HBr、HI、S2-、SO2、SO32-、Fe2+等）反应， 3、硝酸的制法：工业制法：实验室制法：NO3-的检验方法练习:1如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水 的水槽中时，试管内水面上升，但不 能充满试管，当向试管内鼓入氧气后， 可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体() A可能是N2与NO2的混合气体 B只能是O2与NO2的混合气体 C可能是NO与NO2的混合气体 D只能是NO2一种气体 2如图所示，当向试管内通入21 mL O2时，最后试管中的液面仍在原 来的位置，则原试管中NO为() A6 mL B12 mL C16 mL D18 mL 3.容量为10 mL的试管，充满NO2和O2的混合气体，把试管倒立在水槽中，充分反应后，试管中尚有1 mL气体，则原混合气体中各成分的体积各为多少？考点二：氨气的实验室制法及性质 练习45有关氨气的实验较多，下列对这些实验或实验原理的 分析中，正确的是() A某同学将收集到的一大试管氨气倒扣在盛满水的 烧杯中，充分吸收后试管中还有少量气体，该同学用红色石蕊试纸检验该气体中可能含有氨气 B氨水中滴入酚酞变红，是因为氨气能电离出氢氧 根离子 C因氨水中的氨主要以NH3H2O的形式存在，故25%的氨水是指每100 g氨水中含NH3H2O 25 g DNH3H2O的热不稳定性可以解释实验室中用加热氨 水的方法制取氨气 2实验室制法（1）原理（2）装置:（3）收集方法;（4）干燥:（5）验满方法：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸 变蓝色；将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生 （6）尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸 湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气 练习6、氨气的三种实验室制法 常见装置 1. 若用固体NH4Cl和消石灰制取氨气，则采用哪种装置？反应原理是什么？如何制得干燥的氨气？如何验满？2.若采用加热浓氨水的方式制取NH3，则采用哪种装置？3. 若图2的分液漏斗中盛有浓氨水，则烧瓶中的固体可选用何种物质？反应原理是什么？7、(2011汕头龙湖第四次联考)某研究性学习小组对实验室制取NH3进行了如下设计： (1)甲同学拟用浓氨水和固体NaOH制取NH3，并用图装置作为NH3的发生装置 写出固体NaOH的作用为_ (2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气，并确保不污染环境请你根据其设想回答： 若用排空气法收集NH3，请在图的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用的试剂(自选)名称 若用排液取气法收集NH3，可选用的试剂是_(填序号) AH2OB浓H2SO4 CCCl4 D饱和NaCl溶液 8、9、某研究小组进行NH3有关的实验。(药品：浓氨水、氯化铵固体、氢氧化钙固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰) (1)写出实验室制取NH3的化学反应方程式：_。将NH3通入溴水中，有N2生成，反应的化学方程式为_(2)从下图中挑选所需仪器，装配成快速制取干燥NH3的装置简图(只写编号，必要的塞子、玻璃导管、胶皮管、固定装置和尾气处理装置略去)，仪器是 。(3)实验小组关于用上述药品快速制取氨气的原理分析，有道理的是 (填序号)。 在NH3H2O中有平衡NH3H2O NH3H2O NH4+OH，NaOH使平衡向左移动。 在NH3H2O中有平衡NH3H2O NH3H2O NH4+OH，NH4NO3使平衡向左移动。 NaOH溶于水时放热，使体系温度升高，NH3的溶解度减小，会使部分NH3逸出。 NH4Cl会分解释放出NH3。 在快速制取NH3时可以加入NaNO3固体，以便加快产生NH3。规律技巧硝酸主要有四大性质，即挥发性、不稳定性、强酸性、强氧化性，学习时应明确各性质的注意点，同时要注意与相似物质的对比。1.硫酸和硝酸的对比 HNO3、H2SO4、HCl在化学反应过程中，其浓度的变化往往引起反应实质的变化，解题时应充分重视。因浓H2SO4具有脱水性，浓HNO3具有漂白性，在pH试纸上分别滴加稀H2SO4、浓H2SO4、稀HNO3、浓HNO3，看到的现象分别是： 2.硝酸的氧化性强弱不是由HNO3还原产物中氮元素化合价改变的多少决定的，而是由HNO3中氮原子得电子的难易程度决定的。3反应规律 4计算方法 (1)原子守恒法 (2)电子守恒法 （3）离子方程式计算法练习10、(2009全国卷)物质的量之比为25的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是() A14B15 C23 D25 11、(2011青岛三中月考)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到 硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH 溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是 () A60 mL B45 mL C30 mL D15 mL12将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好 完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896 L(标准状况)，向反应后溶液中加入2 mol/L NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为() A2.04 g B(m2.04) g C(m20.4) g D20.4 g 13中学化学中常见的几种物质存在如下关系，其中甲是 黑色非金属单质，乙是生活中常见的金属单质，D是红棕色气体(图中部分产物和反应条件已略去) 回答下列问题： (1)写出甲与A的浓溶液反应的化学方程式_ (2)C的电子式是_ (3)除去G固体中含有的H杂质采用的方法是_ (4)A溶液与一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体反应，生成一种盐，该盐的溶液呈酸性，其原因是(用离子方程式表示)_ (5)写出由F转化为E的离子方程式_； 将溶液F加热蒸干、灼烧到质量不再减少时所得固体物质的化学式为_ 14如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置 .浓硝酸的强氧化性实验 将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸，往具支试管中放入约2 mL浓硝酸，用排水法收集产生的气体 (1)具支试管中发生反应的化学方程式_. (2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象 _. .稀硝酸的强氧化性实验 (3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是_ (4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是_(填写代号) Ac中收集到无色气味 Bc中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色 Cb中产生的无色气体接触空气后变为红棕色 .实验反思 (5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是_ .问题讨论 用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色 对此有两种看法： 两者颜色不同的原因是因为Cu2浓度差异引起的 前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的 (6)你认为上述看法_(填“”或“”)合理若是合理，说明理由，若是合理，设计一个简单实验证明_. 高考题赏析1、(2011高考重庆卷)固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水发生复分解反应。甲组同学用如图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。 (1)仪器B的名称是_。(2)实验中，中的试纸变蓝，中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成，则中的试剂为_；中发生反应的化学方程式为_；中的试剂为_。(3)乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为，此时中现象为_，原因是 (4)经上述反应，2.5 g化合物A理论上可得0.56 L(标准状况)M；则A的化学式为_。 3、（2009年北京理综，27）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、3 molL1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。2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O（1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置、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