2024版新教材高中化学专题7氮与社会可持续发展第三单元含氮化合物的合理使用学生用书苏教版必修第二册

第三单元含氮化合物的合理使用新课程标准1．通过实验探究了解铵盐的主要性质，认识铵盐在农业生产中的应用和对生态环境的影响。2．了解氨气的实验室制法。3．了解NOx对大气质量的影响。学业质量水平合格性要求1.能从物质类别和元素价态变化的视角说明含氮物质之间的转化。(水平1)2．能依据实验室制氨气的设计改进或优化实验方案敢于质疑勇于创新。(水平2)等级性要求能运用绿色化学的思想对化学品的生产和使用进行评估，提出处理环境污染物的建议。(水平3)图说考点基础知识——自学·思记·尝试[新知预习]一、铵盐1．铵盐：(1)概念：由________和________形成的离子化合物。(2)物理性质：多为无色、________水的晶体，都含有________离子。(3)化学性质：①铵盐的性质实验探究实验装置及操作现象试管中固体________，试纸变蓝固体________，产生______气体，试管口有______生成试管中________________，试纸变蓝结论NH4HCO3分解产生________NH4Cl分解产生________NH4Cl和Ca(OH)2反应生成________②铵盐的化学性质特别提醒(1)NH4Cl受热分解生成NH3、HCl，而NH3、HCl在试管口遇冷又化合为NH4Cl，该过程为化学变化，与碘单质的升华有着本质区别。(2)铵盐与强碱溶液反应的离子方程式：①不加热NH4+＋OH－=NH3·H2O；②加热NH4+＋OH－≜NH3↑＋③NH4a．原理b.操作方法取少量固体样品(或溶液)于试管中，加入________溶液，加热，用________________靠近试管口(或将蘸有________的玻璃棒靠近试管口)，试纸________(或产生白烟)，则证明固体样品(或溶液中)含有NH4特别提醒(1)检验铵盐时，必须先加碱将NH4+转化为NH(2)用碱液检验铵盐时要加热，如不加热，可能因溶液浓度较小，反应生成的NH3溶于水中而无NH3放出。2.氨气的制备(1)氨气的实验室制法实验原理铵盐和碱共热产生氨气：2NH4Cl＋Ca(OH)2≜CaCl2＋2NH3↑＋2H2O实验装置“固＋固△气气体收集方法氨气极易溶于水且密度比空气的小，通常用向下排空气法收集验满方法用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)或蘸有浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒(产生白烟)接近试管口干燥方法氨气是碱性气体，常用碱石灰作干燥剂，不能用酸性干燥剂(浓硫酸、P2O5等)干燥，也不能用无水CaCl2干燥，因为它们均能与氨气发生反应。常用的干燥氨气的装置如图所示：尾气处理可在试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花；氨气极易溶于水，用水吸收时要防止倒吸，常用的防倒吸装置如图所示：防倒吸原理：将NH3通入a装置时，因NH3极易溶于水，使制取NH3的装置内的压强小于大气压强，水被吸入漏斗中，水面下降，与漏斗口分离，在重力作用下，漏斗中的水又回落到烧杯中，达到防倒吸的目的。b装置与a装置相似，水倒吸进入球形干燥管中，因其容积较大，可达到防倒吸的目的。c装置利用了NH3不溶于CCl4而易溶于水的原理。d装置中，烧杯中的水倒吸后留存于试剂瓶中，不会进入前面的装置特别提醒实验室制备NH3的注意事项1．制取NH3所用的铵盐不能是硝酸铵。因为在加热过程中，NH4NO3分解易发生爆炸。2．熟石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是NaOH、KOH易潮解、结块，不利于产生NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。3．由于NH3极易溶于水，在制备、收集过程中，应尽可能不与水接触，以减少损失和防止倒吸。☞学而思氨是化学实验室常需制取的气体。实验室也可以用下列两种方法快速制备NH3：方法一：加热浓氨水。方法二：将浓氨水滴入生石灰(或碱石灰)固体中。(1)请写出上述两方法中发生反应的化学方程式(原理)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)根据上述原理，该小组欲用下列装置制取氨，方法一应选择________(填字母，下同)，方法二应选择________。(3)下图是该小组设计收集氨气的几种装置，其中可行的是________(填字母)，集气的原理是________________________。二、常见氮肥及其使用氮的质量分数约为46.7%，是目前固态氮肥中含氮量最高的一种化肥氮肥类别铵态氮肥(氨水、氯化铵、碳酸氢铵等)硝态氮肥(硝酸钠、硝酸钙等)尿素[分子式为CO(NH2)2，有机氮肥]使用注意事项(1)低温保存、深施盖土、避免受热原因：铵盐的热稳定性较差(2)不可以跟碱性物质(如草木灰等)混合使用原因：铵态氮肥能与碱反应产生氨气(1)NO3(2)不宜在高温天气、多雨的水田区施用，而多用于冷凉的旱地，原因是在土壤湿度大的情况下，NO3-经微生物作用可发生NO3-微生物NO、N施用尿素后，土壤中的微生物将其吸收，使其水解成碳酸铵或碳酸氢铵，缓慢释放氨气被作物吸收利用，因此通常在作物需肥期前4～8天施用对环境的影响(1)长期使用化肥的土壤，容易酸化、板结；(2)肥料进入溪水、河水和湖泊，导致细菌和藻类迅速生长，并消耗水中的氧气，严重时水中含氧量减少，许多水生生物随之死亡、腐烂，水质下降知识链接复合肥料复合化肥是一种优质、高效的化肥，目前使用较多的主要是含氮和磷的复合化肥，如磷酸二氢铵(NH4H2PO4)和磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]等。这类化肥具有养分含量高、副成分少且物理性状好等优点。☞学而思(1)为什么硝态氮肥不宜在高温天气、多雨的水田区施用，而用于冷凉的旱地？(2)有一位农民看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受潮了，就放在太阳下面晒，下午取的时候发现少了许多。为什么？三、氮氧化物的无害化处理1．含氮物质的主要来源(1)大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的________。(2)硝酸生产等产生的________处理不当。(3)机动车辆尾气排放等。2．氮氧化物的危害氮氧化物(NOx)是大气污染物，主要包括NO、NO2。氮氧化物直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。除此之外还能形成硝酸型酸雨、产生光化学烟雾、破坏臭氧层。形成硝酸型酸雨形成原理：2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。危害：(1)直接损害农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化；(2)加速建筑物、工业设备、运输工具和电缆等的腐蚀产生光化学烟雾形成原理：在日光照射下NO2能使O2经过复杂的反应生成O3，O3与空气中的氮氧化物和一些碳氢化合物在紫外线的照射下发生作用产生一种有毒烟雾。危害：具有特殊气味，刺激眼睛，对人体健康、植物生长等都有很大的危害破坏臭氧层科学研究表明，进入大气平流层的氮氧化物可以增大臭氧层中臭氧的分解速率，从而像氟氯烃类物质一样破坏臭氧层，形成臭氧层空洞，相关反应为危害：增强紫外线的辐射，影响地球上的生物及人类生活环境3.氮氧化物的预防和控制(1)使用清洁能源，减少氮氧化物的排放。(2)对生产化肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理。(3)减少汽车尾气危害①以甲醇、液化气代替汽油；②安装汽车尾气净化装置，将NOx转化为中性的、无污染的氮气：2CO＋2NO催化剂=N2＋2CO③使用以液化天然气(LNG)或高效燃料电池作为动力的新型环保汽车。教材延伸常见的氮氧化物的处理方法方法原理碱液吸收法NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O催化转化法2CO＋2NO催化剂=2CO2＋N2(氨气吸收法8NH3＋6NO2一定条件=7N2＋12H24NH3＋6NO一定条件=5N2＋6H[即时自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥。()(2)铵盐受热时分解，都有NH3产生。()(3)加热盛有NH4Cl的试管，试管底部有固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华。()(4)取少量试液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，可检验溶液中是否含NH4+。((5)化肥的施用会造成土壤污染和水污染，但不会造成大气污染。()(6)持续农业运动是以将化肥、农药施用保持最低水平，保障食品安全为中心的。()(7)氮的氧化物和碳的氧化物的排放是酸雨形成的主要原因。()(8)硫的氧化物的排放是光化学烟雾形成的主要原因。()2．试管中盛有少量白色固体，确认白色固体是铵盐的方法是()A.加水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口B.加NaOH溶液，加热，滴入紫色石蕊溶液C.加NaOH溶液，加热，滴入酚酞溶液D.加NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口3．下列不属于铵盐的共同性质的是()A.易溶于水B.与苛性钠共热产生NH3C.都是晶体D.受热分解都产生NH34．下列装置不能达到实验目的的是()5．月季花适宜在酸性土壤中生长。某同学给月季花施肥前，对下列氮肥溶液的pH进行了测定，结果如下：化肥名称尿素碳酸氢铵硫酸铵氨水溶液的pH78511该同学最好选用()A．尿素 B．碳酸氢铵C.硫酸铵 D．氨水6．中办、国办在第二轮中央生态环保督察启动之际印发了《中央生态环境保护督察工作规定》。可见国家对环境保护的重视程度。下列环境问题与产生的主要原因不相符的是()①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的③“温室效应”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的A.只有①② B．只有②③C.全部 D．只有②7．(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：①NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O；②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。在反应①中，氧化剂、还原剂分别是哪种物质？在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是多少？(2)在一定条件下氨气可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气与二氧化氮、一氧化氮在一定条件下反应的化学方程式。技能素养——合作·探究·分享例1实验室可用下列几组试剂制取少量NH3：①固体Ca(OH)2和NH4Cl；②浓氨水和固体CaO；③浓氨水。请回答下列问题：(1)用上述三组试剂制取少量NH3，需要加热的是________(填序号)，第②组试剂中产生NH3的化学方程式表示为________________________________________________________________________。(2)下面的制取装置图中，方法①应选用装置________(填“A”或“B”，下同)，方法②应选用装置________。(3)在制取后，如果要干燥氨气，应选用的干燥剂是________。A．浓硫酸 B．固体氢氧化钠C．五氧化二磷 D．碱石灰E．固体CaO F．无水CaCl2(4)检验集气瓶中是否收集满氨气的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)为防止环境污染，以下装置(盛放的液体为水)可用于吸收多余NH3的是________(填序号)。例2研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是()A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关关键能力归纳提升一、快速制取氨气的方法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2O≜NH3↑＋H2O注：①NH3·H2O不稳定，受热易分解，②加热温度不宜过高浓氨水＋固体NaOHNaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的放出浓氨水＋固体CaONH3·H2O+CaO=NH3↑+Ca(OH)2CaO的作用：①吸水；②吸水后放热促进NH3的放出；③增大溶液中OH－的浓度，减少NH3的溶解状元随笔实验室制取氨气时反应物的选择：(1)可用(NH4)2SO4代替NH4Cl，但不能用NH4NO3、(NH4)2CO3或NH4HCO3。(2)不能用NaOH或KOH代替Ca(OH)2，因为它们易吸湿结块，不利于产生NH3，另外NaOH易腐蚀试管。二、环境污染与防治1．常见的环境污染环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球变暖，冰川融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蚀建筑物光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧层空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃破坏土壤结构和生态环境2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化(1)NaOH溶液吸收SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(2)氨气吸收2NH3＋H2O＋SO2=(NH4)2SO38NH3＋6NO2一定条件=7N2＋12H4NH3＋6NO一定条件=5N2＋6H(3)汽车尾气转换器2CO＋2NO催化剂=2CO2＋(4)石灰吸收CaO＋SO2≜CaSO3、2CaSO3＋O2=2CaSO4课堂检测——夯实·测控·演练1.关于铵盐的叙述中正确的是()①所有铵盐中，氮元素化合价都是－3价②所有铵盐都溶于水③铵态氮肥不宜跟草木灰混合施用④铵盐都是离子化合物⑤铵盐都能与碱反应，不能与酸反应A．①③④ B．②③④C．①②③④ D．①②③④⑤2．化石燃料燃烧、硝酸生产等产生的工业废气处理不当及机动车辆尾气排放会使NO、NO2进入大气中，NO2在日光照射下分解成NO和O时，即开始光化学烟雾的循环，不断地产生O3［1］，光化学烟雾通常呈现淡蓝色，其主要成分及简单形成机理如图所示。下列说法错误的是()A．光化学烟雾有强氧化性B．氮氧化物还可引发酸雨等污染问题C．光化学烟雾成分中含有无机物和有机物D．光化学烟雾呈现淡蓝色是因为含有NO23．能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四种溶液(可以加热)的一种试剂是()A．BaCl2溶液B．Ba(NO3)2溶液C．Ba(OH)2溶液D．AgNO3溶液4．施用氮肥能促进作物生长，并能提高作物中蛋白质的含量。下列关于氮肥的说法错误的是()A．尿素CO(NH2)2是一种氮肥B．储存碳酸氢铵时，应密封并置于阴凉通风处C．铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合施用D．氮肥溶于水，其中的氮元素均以铵根离子形式存在5．汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。有关该雾霾的叙述错误的是()(一种雾霾)A．该雾霾中含硝酸铵固体B．反应②是非氧化还原反应C．NH3是形成该雾霾的催化剂D．NH3可能来自过度施用氮肥6．下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某些化学性质，其中能达到实验目的的是()A．用装置甲制取氨气B．用装置乙除去氨气中的水蒸气C．用装置丙验证氨气具有还原性D．用装置丁吸收尾气7．为了检验某固体物质中是否含有NH4+，下列试纸和试剂一定用不到的是(①蒸馏水②NaOH③红色石蕊试纸④蓝色石蕊试纸⑤稀硫酸A．①⑤ B．④⑤C．①③ D．①④⑤8．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．③④C．①③ D．②④9．如图是氮元素的各种价态与物质类别的对应关系：(1)根据A对应的化合价和物质类别，A的摩尔质量是________，从氮元素的化合价能否发生变化的角度判断，图中既有氧化性又有还原性的化合物有________。写出一个表现NO还原性的化学方程式：________________________。(2)实验室依据复分解反应原理制取NH3的化学方程式是________________________。(3)浓、稀硝酸的性质既相似又有差别，若要除去铁制品表面的铜镀层应使用________。(4)汽车尾气中含有CO和NOx等多种有害气体，若在汽车的排气管上安装一种催化转化装置，可使CO与NOx反应生成两种无毒气体，则该反应的化学方程式为________________________________________________。10．甲、乙、丙三位同学分别用下图所示的三套实验装置及化学药品(其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究，并回答下列问题：(1)三位同学制取氨气的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)三位同学都用向下排空气法收集氨气，而不用排水法，其原因是________。A．氨气难溶于水B．氨气极易溶于水C．氨气密度比空气大D．氨气密度比空气小(3)三位同学用上述装置制取氨气时，其中有一位同学没有收集到氨气(如果他们的实验操作都正确)，你认为没有收集到氨气的同学是________(填“甲”“乙”或“丙”)，收集不到氨气的主要原因是____________________(用化学方程式表示)。(4)检验氨气是否收集满的方法是________。A．闻到有刺激性气味B．棉花被气体冲出C．用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变蓝D．用湿润的蓝色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变红(5)三位同学都认为他们的实验装置也可用于加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气，你判断能够达到实验目的的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。第三单元含氮化合物的合理使用基础知识新知预习一、1．(1)铵根离子酸根离子(2)易溶于铵根(3)①逐渐减少逐渐减少刺激性气味白色固体闻到刺激性气味NH3NH3NH3②NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2ONH4ClNH3↑＋HCl↑Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2ONH4+＋OH－NH3↑＋H2O③a.变蓝白烟b．浓氢氧化钠湿润的红色石蕊试纸浓盐酸变蓝学而思提示：(1)方法一：NH3·H2ONH3↑＋H2O；方法二：NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2。(2)DC(3)d利用NH3的密度小于空气，采用短管进氨气，长管出空气的方法收集二、学而思提示：(1)在高温天气、土壤湿度过大、通气不良和有新鲜有机物存在的情况下，硝态氮肥在微生物作用下可还原成N2O、一氧化氮和氮气，这种反硝化作用是硝态氮肥损失的主要途径之一。因此，硝态氮肥适宜气候较冷凉的地区和季节。(2)在太阳光的照射下，碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2和水蒸气，故固体减少。三、1．(1)燃烧(2)工业废气即时自测1．解析：(1)NH4HCO3中含有氮元素，溶于水的NH4+能被植物吸收，可用作氮肥。(2)铵盐不稳定都能加热分解，但不一定有氨气产生，如：NH4NO3N2O↑＋2H2O。(3)不是升华，试管底部NH4Cl分解生成NH3和HCl，试管口NH3与HCl反应生成了NH4Cl，发生了化学反应。(4)含NH4+答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)×(8)×2．解析：答案：D3．解析：所有铵盐受热都分解，但并不是都能放出氨气。答案：D4．答案：A5．解析：根据题意应选择水溶液显酸性的化肥。答案：C6．答案：D7．答案：(1)NO2、NO1∶1(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O4NH3＋6NO5N2＋6H2O技能素养例1解析：(1)①③需要加热；①组反应为2NH4Cl+CaOH2CaCl2＋2NH3↑＋②组反应为NH3·H2O＋CaO=Ca(OH)2＋NH3↑，由于CaO＋H2O=Ca(OH)2既消耗水，又放出热量，CaOH2电离出OH－，增大了c(OH－)，减少了NH3的溶解，因此不必加热，即放出NH3。③组反应为NH3·H2ONH3↑＋H2O。(2)A装置适用于固体与固体加热制气体，B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。3NH3只能用碱性干燥剂，可以用B、D、E干燥。(4)检验NH3一般用湿润的红色石蕊试纸。(5)装置答案：(1)①③NH3·H2(2)AB(3)BDE(4)将湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口，若试纸变蓝，说明NH3已集满(或其他合理答案)(5)②④例2解析：A对，雾和霾都属于气溶胶，其分散剂均为空气。B对，由图可知，NOx转化为NH4NO3，SO2转化为(NH4)2SO4，这些无机颗粒物分散在空气中形成雾霾。C错，NH3参与无机颗粒物的形成，转化为铵盐，故NH3不是催化剂。D对，雾霾的形成与NH3有关，而过度施用铵态氮肥，会释放出NH3，加剧雾霾的