化学培优7.doc

2010级高二上学期化学培优教学案（7）探究性问题专题探讨二有关氮及化合物的探究练习1农作物使用的氮肥主要是“氢铵”和尿素。某化学兴趣小组对某“氢铵”化肥进行了专项研究：（1）预测：根据已有知识和“氢铵”的名称，该小组预测该“氢铵”是碳酸或亚硫酸或硫酸的铵盐。（2）验证和探究：NH4+的验证：取少量固体药品于试管中，然后 。阴离子的探究： a.取少量固体药品于试管中，然后向试管中滴加稀盐酸，固体全部溶解，将产生的气体通入下列装置。观察到的现象是：溴水无明显变化，澄清石灰水变浑浊。再向滴加稀盐酸反应后的试管中，加Ba(OH)2溶液，无明显现象。初步结论：“氢铵”是 的铵盐。b.要进一步确定“氢铵”的成分还需要补做如下实验：取适量“氢铵”配制成溶液，取试液于一支洁净的试管中，加 。（3）该实验小组设计了以下二个实验方案测定该化肥的含氮量，请你阅读后解释方案中提出的问题并进行评价：方案（一）：准确称取一定质量的样品，放入方案（一）的烧瓶中，滴加过量NaOH浓溶液，充分微热，按如图装置，通过实验测定烧杯增加的质量（忽略漏斗中附着溶液的质量）。然后进行计算，可得化肥的含氮量。方案（二）：准确称取一定质量的样品，放入方案（二）的烧瓶中，滴加过量NaOH浓溶液，充分微热，按如图装置(A管可以上下移动)，测量生成的氨气体积（设所测体积为标准状况下的体积）。然后进行计算，可得化肥的含氮量。方案（二）图中导管a的作用是： 请你评价上述两套方案是否合理。若合理只需要说明结论；若不合理，请简要说明原因，并指出修改方案（若要添加仪器、药品，请说明添加的位置、名称）方案（一）： 方案（二）： 2实验室中打开盛有浓盐酸的试剂瓶，瓶口立即产生大量的白雾；把盛有浓氨水的试剂瓶打开，在瓶口却看不到白雾。对此甲、乙、丙三位同学分别提出了如下假设：甲：NH3与水蒸气的结合能力不如HCl强，瓶口附近形成的氨水小液滴少，达不到肉眼可见的程度。 乙：浓氨水的挥发性不如浓盐酸强瓶口附近空气中的NH3少形成的氨水小液滴少产生的白雾达不到能被肉眼观察的程度。 丙：NH3的相对分子质量比HCl小，NH3的扩散速率比HCl快，由于挥发出的NH3快速地向四周扩散，形成的氨水小液滴不易集中所以看不到白雾。 为了验证假设的正确性，三位同学进行了下列实验：如图所示-取根长50cm直径约2cm的玻璃管，水平放置，在其两端分别同时塞入蘸有浓盐酸与浓氨水的棉球，立即用橡皮塞塞紧两端。数分钟后，玻璃管中在距离浓盐酸一端约18cm处开始产生白烟。 (1)在进行上述实验之前，甲同学就发现自己假设中的错误，确定甲假设中错误的理由是： 。(2)上述实验中白烟产生在离浓盐酸一端约18cm处的事实说明 。所以，关于浓氨水试剂瓶口看不到白雾的原因 的假设是正确的。氯化铵除了用作为肥料以外也用在金属的焊接上，以除去金属表面的氧化物薄层。最近，我国又有学者将氯化铵用于制备无水氯化镁，其流程为：氯化铵的这两项用途也与上述实验中所观察到的现象密切相关。试同答下列问题：(3)氯化铵的电子式为： 。(4)在加热条什下氯化铵能除去金属表面氧化物的原因： (5)在制备无水氯化镁的过程中如果不添加一定量的氯化铵可能造成的结果： 3以下素材是某课外实验小组的实验记录，请根据实验记录回答有关问题。实验内容：铜与硝酸反应有关问题的探讨。实验器材：电线细铜丝，1molL-1HNO3，14molL-1HNO3，碱石灰，Cu(NO3)2晶体，玻璃丝，酒精灯，试管，夹持器械，火柴。实验记录如下：步骤实验操作现象记录1将1g细铜丝放入盛有10mL1molL-1 HNO3的试管中加热铜丝表面有无色气体逸出，溶液变成天蓝色2将1g细铜丝放入盛有10mL的14molL-1HNO3的试管中产生大量红棕色气体，溶液变为绿色，绿色由深到浅，未见到蓝色。3将硝酸铜晶体配成饱和溶液深蓝色溶液4向饱和的硝酸铜溶液中不断滴加14molL-1HNO3溶液仍呈深蓝色已知：Cu2可以和NH3形成类似Ag(NH3)2的复杂离子Cu(NH3)42，NH3分子也可以换成其他分子或离子。请回答： 稀硝酸与铜丝反应后，所得溶液呈天蓝色的化学粒子符号是 (写化学式)。 使饱和硝酸铜溶液呈深蓝色的化学粒子符号可能是 。有资料上介绍浓硝酸与铜丝反应后所得溶液颜色显蓝色，实验中得到却是绿色溶液，试写出显绿色的可能原因 ，设计两种不同的简单的实验方法证明你的解释： 方案 ；方案 。4某同学为研究硝酸与镁的反应，进行图示实验，实验现象及相关数据如下： A中为一定浓度的硝酸与Mg片发生反应，生成的气体通过B后，在B中只生成一种盐，剩余气体遇空气不变色，其体积为原体积的一半。从C进入D中的气体有两种，且体积比为11。将D加热一段时间后，E中干燥的红色石蕊试纸逐渐恋蓝。(设实验前，装置中的空气已排尽；气体的体积均在同温同压下测定)已知：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，且水蒸气的体积忽略不计，实验中的液体药品均过量。请回答：硝酸与Mg片反应生成的气体成分是_(用化学式表示)。硝酸在装置A的反应中所表现的性质有_。写出D中发生反应的化学方程式_ _。若向反应后的A中加入足量的NaOH固体，使产生的气体全部逸出，其体积为硝酸与Mg片反应生成的气体体积的1/4(同温同压)，写出符合上述实验事实的硝酸与Mg片反应的离子方程式_。5某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧？”由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案（忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去）：实验装置如下图1所示 图1 图2（1）浓硝酸受热分解的化学方程式是 。（2）实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？ （填“正确”或“不正确），理由是 。实验装置如上图2所示（1）硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是 。（2）当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？ （填“正确”或“不正确”），理由是 。 为了更直接说明“NO2能否支持木条的燃烧”这一问题，请你重新设计一个简单的实验方案，简述实验原理和主要操作。6某研究性学习小组研究HNO3的氧化性，设计了如下实验： 在盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液，观察现象，然后再滴入几滴浓HNO3，溶液的颜色变红，但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色，并产生红棕色气体，这一奇特现象激起了同学的好奇心与求知欲望，对此现象设计了探究性实验。 甲同学认为是溶液中的Fe2+的干扰造成的，大家经过理性分析，认为可以排除Fe2+的干扰，理由是_。 乙同学认为红色消失，说明Fe(SCN)3被破坏，红棕色NO2说明了某些离子与HNO3发生了氧化还原，推测可能是KSCN与HNO3作用。KSCN溶液是一种无色液体，根据C、S、N的原子结构和共价键的相关知识推测SCN-的结构式为_。 根据乙同学的观点，设计了实验方案1，往浓HNO3中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深红色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体，而溶液红色消失变为浅绿色，溶液温度升高；继续滴入KSCN，溶液变为浅蓝色，最后变成无色。将产生的气体通入过量的Ba(OH)2溶液，产生浑浊，并剩余一种非极性气体；向反应后的溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀，写出向浓HNO3中滴入KSCN的离子方程式_。 丙同学认为SCN-的性质还可进一步探究，设计了方案2，向Fe(SCN)3中分别滴加过量的氯水、溴水，溶液的红色均消失变为黄色，而加入碘水时溶液的颜色基本不变。丙同学的设计意图是_。 通过本次探究，可以得出以下结论，a、用SCN-间接检验Fe2+时应注意_；b、与SCN-反应使溶液变红的不一定是Fe3+。7下图甲是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是师生改进后的装置： （1）写出铜和浓硝酸反应的化学方程式 。（2）和甲装置相比，乙装置的优点 。（3）为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。先关闭弹簧夹 ，再打开弹簧夹 ，才能使NO2气体充满试管。（4）当气体充满试管后，将铜丝提起与溶液脱离，欲使烧杯中的水进入试管应如何操作 。（5）试管中的NO2和水充分反应后，所得溶液物质的量浓度的最大值是 （标况）。探究性问题专题探讨二参考答案1. 滴加NaOH浓溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口部，加热试管，若红色石蕊试纸变蓝，则证明含NH4+。碳酸；足量BaCl2溶液振荡充分反应，若不产生白色沉淀，说明该化肥主要成分为NH4HCO3；若产生白色沉淀，过滤，取滤液加适量的Ba(OH)2溶液，也产生白色沉淀，说明该化肥主要成分为(NH4)2CO3和NH4HCO3的混合物；若不产生白色沉淀，说明该化肥主要成分为(NH4)2CO3。导管a的作用：保持烧瓶与分液漏斗的压强相同，使分液漏斗中的液体顺利流出；滴入锥形瓶的氢氧化钠溶液体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入氢氧化钠溶液引起的氢气体积误差。方案（一）：不合理；装置中没有干燥装置，稀硫酸吸收了较多水蒸汽，误差太大；在烧杯前加一个装由碱石灰的干燥管。方案（二）：合理2. （1）.NH3能与水分子形成氢键，而HCl不能。（2）NH3扩散速度比HCl快，丙 (3)略(4)氯化铵受热时发生分解反应生成NH3和HCl由于NH3扩散速度比HCl 强，在NH3扩散的同时，HCl能与金属表面的氧化物发生反应生成金属的氯化物，这样就除去了金属表面的氧化物。 (5)由于加热时会发生MgCl2+2H2O Mg（OH）2+2HCl和Mg（OH）2 MgO+H2O,所以最终得到的可能不是无水MgCl2而是氧化镁3 Cu(H2O)42+（2分） Cu(H2O)4x(NO3)x(2x)(1x4) （2分） 可能是还原产物NO2溶入其中引起的（2分）。方案向饱和的硝酸铜溶液中通入大量的NO2气体；方案将浓硝酸与铜丝反应后的溶液加热方案用水稀释。 4NO NO2 N2 H2 酸性 氧化性 Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O N2+3H2 2NH312Mg+30H+5NO312Mg2+NH4+NO2+NO+N2+H2+12H2O5（1）4HNO3(浓) 4NO2+O2+2H2O（2）不正确（1分），带火星的木条熄灭可能是由于加热水蒸气时产生大量水蒸气。II（1）2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2+O2 （2）正确，硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃III用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体，并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥，再将带火星的