氮及其化合物 学案 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

氮及其化合物的学案【学习目标】（一）学习目标1.结合实验，了解氨与水、酸或氧气的反应。2.知道氨的催化氧化反应是工业上制取硝酸的基础，知道铵盐是重要的氮肥。3.通过对铵盐性质的学习，了解氨的实验室制法，知道铵盐的检验方法，培养学以致用的理念。【预习新知】（一）硝酸一．硝酸1．硝酸是一种___色、___挥发、有_______气味的___体。浓硝酸见光或者受热容易分解生成_________，常因溶有少量NO2而略显黄色，所以硝酸应保存在____________中。2．硝酸的化学性质(1)具有强酸的通性：电离方程式为________________。但硝酸与金属反应一般不产生H2。(2)不稳定性：___________易分解，化学方程式为______________________。3．强氧化性【思考讨论】为什么浓硝酸是黄色呢？__________________________________________________________。【实验探究】将铜片置于两支具支试管的底部(如图)。通过分液漏斗分别加入2mL浓、稀硝酸。两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？__________________________________________________________。(2)如何证明集气瓶里的气体是NO？__________________________________________________________。(3)分析两支具支试管中发生反应的氮元素的价态变化，思考硝酸的浓度对还原产物有何影响？__________________________________________________________。【思考讨论1】铜与足量稀硝酸反应时，表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比是多少?__________________________________________________________。【思考讨论2】铜与足量浓硝酸反应时，表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比是多少?__________________________________________________________。4．酸雨及防治硝酸用途广泛，是制炸药、染料的原料，也是化学实验室的必备试剂。二．一氧化氮和二氧化氮1.酸雨概念：pH<____的降水。2.污染物来源(1)SO2主要来源于_____、_______等的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼。(2)NO2主要来源于_______尾气、硝酸厂的尾气。3.酸雨类型(1)硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4，反应的化学方程式为________________、__________________。(2)硝酸型：NO2→HNO3，反应的化学方程式为_____________________。4.危害(1)直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊________。(2)加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电缆的________。5.防治(1)调整能源结构，发展清洁能源。(2)研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少_______的排放。(3)加强工厂废气的回收处理。(4)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放。【拓展延伸】常见的环境污染类型类型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和氮氧化物的排放使土壤酸化，腐蚀建筑物等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涤剂的大量使用及其废水的任意排放，化肥的不合理使用等使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，发生在淡水中为水华白色污染塑料制品的大量使用和任意丢弃破坏土壤结构和生态环境【思考探究】（一）思考探究一、硝酸的强氧化性1.少量的Fe与足量稀硝酸反应，Fe被氧化为＋2价还是＋3价？过量的Fe与稀硝酸反应呢？提示：硝酸的氧化性较强，可将Fe氧化为Fe3＋，故少量的Fe与足量稀硝酸反应，Fe被氧化为＋3价；由于Fe可与Fe3＋生成Fe2＋，故过量的Fe与稀硝酸反应得到＋2价铁。2.铜投入稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？为什么？提示：会溶解。由离子方程式8H＋＋＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，只要溶液中同时有H＋和，铜就会发生反应而溶解。知识归纳总结1.规律(1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。(2)浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO。(3)还原剂一般被氧化为最高价态。2.表现(1)硝酸与金属的反应①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O；②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同；③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化，加热时反应。(2)硝酸与非金属的反应①反应规律：非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O；②实例：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(3)硝酸与还原性化合物的反应硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、等均能被HNO3氧化。二、硝酸与金属反应的有关计算1．铜与足量稀硝酸反应时，表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比是多少？提示：Cu与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。当有8molHNO3参加反应时，有2molHNO3表现氧化性，6molHNO3表现酸性，故表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比为3∶1。2．mgCu与足量的一定浓度的硝酸充分反应，生成VLNO、NO2混合气体(标准状况下)，则参加反应的HNO3的物质的量是多少？提示：被还原的硝酸无论生成NO还是NO2，均有氮原子与被还原，NO和NO2的总物质的量与被还原HNO3的物质的量相等；末被还原(起酸性作用)的硝酸等于Cu(NO3)2物质的量的2倍，故参加反应的硝酸的物质的量为(＋)mol。知识归纳总结1．硝酸与金属反应的规律硝酸与金属单质反应时一部分被还原，一部分生成硝酸盐，故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性，但硝酸与金属反应一般不生成H2。(1)硝酸与铜的反应：在反应中硝酸的作用可用如图表示：可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变为NO。①由氮原子守恒可知，无论是NO2还是NO，被还原的硝酸与被还原生成气体的物质的量总是相等的；②未被还原的与Cu2＋构成Cu(NO3)2，的物质的量为Cu2＋物质的量的2倍；③运用电子守恒、原子守恒，便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。(2)稀硝酸与铁的反应：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O①3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②反应物的量与生成物的关系如图所示：上述反应首先发生反应①，若Fe剩余再发生反应③Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，合并①③即可得反应②。所以，无论反应①还是反应②，被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。2．金属与硝酸反应常用的计算方法(1)原子守恒法：HNO3与金属反应时，反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量等于显酸性的HNO3(以硝酸盐的形式存在于溶液中)的物质的量与显氧化性的HNO3(以NOx的形式存在)的物质的量之和。(2)电子守恒法：HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。(3)电荷守恒：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：c()＝c(H＋)＋n×c(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。【巩固训练】（一）巩固训练1.在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终充满烧瓶，则a和b分别是()abA4mol/LNaOH溶液B水C饱和食盐水D1mol/L盐酸A.A B.B C.C D.D2.植物对氮元素的吸收过程如下，下列说法正确的是()A.高温有利于加快过程① B.浇水和松土有利于过程②C.过程③中被还原 D.过程④叫做氮的固定3.硝酸在反应中只表现强氧化性的反应是()A.C与浓反应 B.Cu与浓反应C.Cu与稀反应 D.与反应4.下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是()A.稀硝酸能与等盐反应，产生和B.稀硝酸与FeO反应生成和，与Fe反应生成和C.浓硝酸、稀硝酸都只能使蓝色石蕊试纸变红D.浓硝酸因分解放出的又溶解于浓硝酸而呈黄色5.你认为减少酸雨产生可采用的措施是()①少用煤作燃料②把工厂烟囱加高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤6.酸雨的污染与防治在节能减排工作中的意义重大，下列气体直接排放不会形成酸雨的是()A. B. C. D.NO7.下图为的喷泉实验装置。下列说法不正确的是()A.试剂X可以是CaOB.将湿润的蓝色石蕊试纸置于三颈瓶口，试纸变红，说明已经集满C.氨的喷泉实验体现了氨极易溶于水的性质D.关闭a，将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c，打开b，挤出水，可完成喷泉实验8.在一定条件下，将充满和的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的，则原混合气体中和的体积之比可能是()①8:1 ②7:3 ③7:1 ④4:1A.①② B.①③ C.②③ D.②④9.下列关于氮及其化合物的说法错误的是()A.常温下可以用铁制容器盛装浓硝酸 B.铵态氮肥应避免与碱性肥料混合使用C.NO、均易溶于水 D.浓硝酸见光或者受热易分解10.酸雨被称为“天堂的眼泪”。下列有关说法正确的是()A.酸雨是指pH<7的雨水，酸雨长时间放置，酸性变强B.与的过度排放是形成酸雨的主要原因C.使用新型能源不会对酸雨的防治产生效果D.酸雨不会对动物的健康产生任何影响

参考答案1.答案：A解析：A.能与NaOH反应：，产物是易溶盐，故能形成喷泉且溶液最终充满烧瓶，A符合题意；B.微溶于水，所以两者混合后，水不能充满整个烧瓶，B不符合题意；C.不能溶于饱和食盐水，也不和溶液成分反应，不会产生喷泉，C不符合题意；D.不溶于1mol/L盐酸，也不和溶液成分反应，不会产生喷泉，D不符合题意；故选A。2.答案：B解析：A.过程①有根瘤菌参与催化，不能高温下进行，A错误；B.过程②是和反应生成，浇水和松土有利于过程②的反应，B正确；C.过程③中转化为，N的化合价由+3价升高到+5价，作还原剂被氧化，C错误；D.氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，过程④是氮的化合物中氮的转变，D错误；故答案为B。3.答案：A解析：A.C与浓反应生成，浓硝酸只体现氧化性，故A符合；B.Cu与浓反应生成、硝酸铜、水，生成，体现氧化性，生成硝酸铜，体现酸性，故B不符合；C.Cu与稀反应生成NO、硝酸铜、水，生成NO，体现氧化性，生成硝酸铜，体现酸性，故C不符合；D.与反应不是氧化还原反应，只体现酸性，故D不符合；答案选A。4.答案：D解析：稀硝酸与反应的化学方程式为具有还原性，而稀硝酸具有强氧化性，发生的反应依次为、，A错误；稀硝酸具有强氧化性，与FeO反应生成，与Fe反应不生成，B错误；稀硝酸可以使蓝色石蕊试纸变红，最终不会褪色，而浓硝酸可以使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，C错误；浓硝酸不稳定，易分解生成红棕色的气体，气体溶于硝酸而使其溶液呈黄色，D正确。5.答案：C解析：①少用煤作燃料、③燃料脱硫、⑤开发新能源都可减少含硫物质的排放，可减少或氨氧化物的形成；②加高工厂烟囱不能减少、氮氧化物的产生，即不能减少酸雨的产生，④在已经酸化的土壤中加石灰，可以改良土壤，但不能减少酸雨的产生。故选C。6.答案：A解析：大量的氮氧化物、排放到空气中会导致酸雨形成，排放过多会造成温室效应，与酸雨形成无关，故选A。7.答案：B解析：A.浓氨水滴到碱石灰或者CaO或固体NaOH上，利用固体溶解或反应放热促使氨气逸出，故A正确；B.检验氨气应用湿润的红色石蕊试纸，观察是否变蓝，故B错误；C.喷泉实验可说明氨气极易溶于水，可使烧瓶内外形成较大压强差从而产生喷泉现象，故C正确；D.三颈烧瓶中收集满氨气后，关闭a，并用单孔赛塞紧颈口c防止氨气逸出，然后挤出水，吸收烧瓶中的氨气，可完成喷泉实验，故D正确；故选：B。8.答案：C解析：发生的反应可能为、，试管中剩余体积的气体可能为NO或。设原气体体积为8L，则剩余气体为1L，由知，若剩余，则反应的和的体积共7L，，，则和的体积之比，②正确；若剩余1LNO，由知，相当于剩余，则反应的和的体积共5L，，则和的体积之