2012-2013学年高中化学 4.2《生产生活中的含氮化合物》同步学案 苏教版必修1

用心 爱心 专心 1 第二单元第二单元 生产生活中的含氮化合物生产生活中的含氮化合物 学海导航学海导航 一 氮气和氮氧化物一 氮气和氮氧化物 1 氮气 无色无味 难溶于水的气体 空气中 78 体积分数 是氮气 氮分子 N2 为双原子分子 结构稳定 决定了氮气性质的稳定性 常温下氮气很稳定 很难与其它物质发生反应 因此 生产上常用氮气作保护气 但这种稳定是相对的 在 一定条件下 如高温 放电等 也能跟某些物质 如氧气 氢气等 发生反应 N2 O2 2NO N2 3H2 2NH3 2 固氮作用 游离态氮转变为化合态氮的方法 途径 举例 自然固氮 闪电时 N2 转化为 NO 生物固氮 豆科作物根瘤菌将 N2 转化为化合态氮 工业固氮 工业上用 N2 和 H2合成氨气 3 氮氧化物 NO 和 NO2 NONO2 色 态 常温下 无色气体红棕色气体 气 味没有气味刺激性气味 毒 性有 毒有 毒 重要反应 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 氮氧化物对环境 的污染 危害及 防治措施 硝酸型酸雨的产生及危害 造成光化学烟雾的主要因素 破坏臭氧层 措施 使用洁净能源 减少氮氧化物的排放 为汽车安装尾 气转化装置 处理工厂废气 氮的氧化物是大气污染气体 常用碱液 NaOH 溶液 吸收 二 氮肥的生产和使用二 氮肥的生产和使用 1 氨的合成 N2 3H2 2NH3 2 氨气的物理性质 氨气是无色 有刺激性气味的气体 在标准状况下 密度是 0 771g L 1 比空气小 氨 易液化 液氨气化时要吸收大量的热 使周围温度急剧下降 所以液氨可作致冷剂 放电 催化剂 高温高压 催化剂 高温高压 放电 用心 爱心 专心 2 氨极易溶于水 常温常压下 1 体积水中大约可溶解 700 体积的氨气 氨的水溶液称氨水 计算氨水的浓度时 溶质应为 NH3 3 氨的化学性质 1 氨溶于水时 大部分氨分子和水分子形成一水合氨分子 NH3 H2O 一水合氨分子 NH3 H2O 不稳定 受热时分解为氨气和水 NH3 H2O NH3 H2O NH3 H2O NH4 OH 氨水显弱碱性 氨水显弱碱性 比较液氨液氨与氨水氨水 名 称液 氨氨 水 形 成氨降温加压 液 化 氨溶于水 物质分纯净物混合物 成 分 NH3 NH3 NH3 H2O H2O NH4 OH H 2 氨具有弱碱性 可以与酸 硫酸 硝酸 盐酸等 反应 生成铵盐 NH3 H NH4 3 与氧气反应 具有还原性 氨气在催化剂 如铂等 加热的条件下 生成一氧化氮和水 并放出热量 此反应是 放热反应 是工业制硝酸的基础 4NH3 5O2 催化剂 4NO 6H2O 4 铵盐 由铵离子和酸根离子构成的盐 如 硫酸铵 NH4 2SO4 俗称硫铵 又称肥田粉 氯化铵 NH4Cl 俗称氯铵 硝酸 铵 NH4NO3 俗称硝铵 碳酸氢铵 NH4HCO3 俗称碳铵 它们都是白色 易溶于水的晶 体 铵盐属于铵态氮肥 常用氮肥有硝态氮肥和尿素 CO NH2 2 铵盐受热易分解 NH4Cl NH3 HCl NH4HCO3 NH3 H2O CO2 铵盐能与碱反应放出氨气 NH4Cl NaOH NaCl NH3 H2O 铵态氮肥 要避免与碱性肥料混合施用 5 实验反思 喷泉实验的实质是什么 氨气为什么可做喷泉实验 是否只有氨气才能做 该实验 用心 爱心 专心 3 用氯化铵和氢氧化钙固体混合共热制氨气 应使用什么实验装置 注意哪些问题 三 硝酸 1 硝酸的工业制法 氨催化氧化法 原理 4NH3 5O2 催化剂 4NO 6H2O 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 总反应式 NH3 2O2 HNO3 H2O 2 硝酸的物理性质 纯硝酸为无色有刺激性气味的液体 沸点较低 83 易挥发 在空气中遇水蒸气形 成硝酸的小液滴而呈白雾状 98 以上的浓硝酸称为 发烟硝酸 69 的硝酸溶液称为浓 HNO3 浓 HNO3由于 HNO3分解产生的 NO2溶于硝酸中而一般呈黄色 3 硝酸的化学性质 1 不稳定性 4HNO34NO2 2H2O O2 光或热 硝酸越浓越易分解 因此浓 HNO3应存放在棕色试剂瓶中 2 强酸性 具有酸的通性 3 强氧化性 HNO3中的 5 价 N 元素处于最高价态 具有很强的氧化性 如 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O 钝化作用 常温下 浓 HNO3使 Fe Al 钝化 4 氮及其化合物的性质和转化关系 NH4NO3 NH3 HNO3 N2 NO NO2 5 自然界中氮的循环 雷电 细菌分解 遗 体 固氮 作用 遗体 空气中 的氮气 硝酸盐 氨或铵盐 植物 动物 亚硝酸盐 硝酸盐 植物 空气中 的氮气 亚硝酸盐 氨或铵盐 动物 用心 爱心 专心 4 例题解析例题解析 例题 1 12 分 下图中 A 是一种无色液体 G 是极易溶于水的碱性气体 Y 是胃酸的主要 成分 K 是不溶于稀硝酸的白色沉淀 反应 是工业制 X 的主要反应之一 请按要求填空 1 写出下列物质的化学式 A E F Y 2 反应 的化学方程式为 3 1molB 通过反应 得到 1molF B 中 F 的质量分数为 72 则 B 的化学式为 分析 解题要寻找突破口 如 G 是极易溶于水的碱性气体 中学阶段只能是 NH3 Y 是胃 酸的主要成分 推知 Y 是 HCl 反应 是以氨为原料制取 X 联想工业制硝酸的原理 可推 出 C 是 O2 J 是 NO A 是 H2O 再推知 D 是 H2 E 是 N2 X 是 HNO3 I 是 AgNO3 K 是 AgCl H 是 NO2 反应 是 4NH3 5O2 催化剂 4NO 6H2O 反应 是 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3 中 1molB 通过反应 得到 Ag 和 N2 从已知条件出发 B 中 F 的质量分数为 72 从而推知 F 的化学式为 AgN3 答案 12 分 1 H2O N2 Ag HCl 2 4NH3 5O2 催化剂 4NO 6H2O 3 AgN3 例题 2 汽车尾气 含有烃类 CO SO2与 NO 等物质 是城市空气的污染源 治理的方法 之一是在汽车的排气管上装一个 催化转换器 用铂 钯合金作催化剂 它的特点是使 CO 与 NO 反应 生成可参与大气生态环境循环的无毒气体 并促使烃类充分燃烧及 SO2的转化 1 写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式 2 催化转换器 的缺点是在一定程度上提高空气的酸度 其原因是 3 控制城市空气污染源的方法可以有 多选扣分 a 开发氢能源 b 使用电动车 c 植树造林 d 戴上呼吸面具 分析 解此题 一方面应从反应物自身的性质入手 汽车尾气中 CO 具有较强的还原性 NO 具有较强的氧化性 一定条件下 可能发生氧化还原反应 另一方面 应紧扣题意 寻找突 用心 爱心 专心 5 破口 由 生成可参与大气生态循环的无毒气体 推出生成产物为 CO2和 N2 答案 1 2CO 2NO 2CO2 N2 2 SO2转化成 SO3 产生硫酸酸雾 3 a b 例题3 在下图装置中 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 最终几乎充满烧瓶 则a和b分别是 分析 此题考查形成喷泉的实验 从而了解形成喷泉的实质 是要形成内外气压差 答案 BD 例题 4 在 100ml NaOH 溶液中加入 NH4NO3和 NH4 2SO4的固体混合物 加热充分反应 右 图表示加入的混合物质量和产生的气体体积 标准状况 的关系 试计算 1 NaOH 溶液的物质的量浓度 2 当 NaOH 溶液的体积为 140mL 固体混合物质量是 51 6g 时 充分反应后 生成气体的体积为多少升 3 当 NaOH 溶液体积为 180mL 时 固体混和物的质量为 51 6g 时 充分反应后 生成气体 的体积为多少升 解析 1 由图可见 34 4g 混合物和 100mLNaOH 溶液恰好完全反应 n NaOH n NH3 0 5mol c NaOH 5 00mol L 2 V NaOH 140mL 完全反应所需固体质量 48 16g51 6g 故 NaOH 过量 固体 51 6g 完全反应 V g 16 8L molL L 4 22 2 11 V n 0 100L 0 5mol mL mLg 100 140 4 34 mL mLg 100 180 4 34 L g 2 11 4 34 V 6 51 g g 用心 爱心 专心 6 答案 1 5 00mol L 2 15 68L 3 16 8L 习题精练习题精练 一 选择题 每小题只有一个选项正确 一 选择题 每小题只有一个选项正确 1 据称 2004 年冬季将是自 1869 年人类有气象观测记录以来的四大暖冬之最 江苏气温预 计 较常年偏高 4 6 这与下列各组中的两种气体在大气中的含量都有关系的是 A SO2 CO2 B NO2 CO C CO2 CH4 D NO O3 2 美国三位 医学教授因发现 X 物质在人体血管系统内具有传送信号的功能而荣获 1998 年度 诺贝尔生理学或医学奖 因此 X 物质被誉为 生物信使分子 已知 X 是一种奇电子数 分子 也是一种污染大气的无色气体 且能使血红蛋白失去携氧能力 则 X 是 A CO B HF C CO2 D NO 3 起固氮作用的化学反应的是 A 工业上用氮气和氢气合成氨气 B 一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮 C 氨气经催化氧化生成一氧化氮 D 由氨气制碳酸氢氨和硫酸氨 4 在标准状况下 HCl NH3 SO2 NO2分别充满容积相同的烧瓶做喷泉实验 都获成 功 则生成溶液物质的量浓度相同的是 A B C D 5 在 NO2与水的反应中 水 A 是还原剂 B 是氧化剂 C 既是氧化剂又是还原剂 D 既不是氧化剂又不是还原剂 6 密度为 0 91 g cm 3的氨水 质量百分比浓度为 25 即质量分数为 0 25 该氨水用等体 积的水稀释后 溶液中溶质的质量分数为 A 等于12 5 B 大于12 5 C 小于12 5 D 无法确定 用心 爱心 专心 7 7 在 NH3 HNO3 H2SO4的工业生产中 具有的共同点是 A 使用吸收塔设备 B 使用尾气吸收装置 C 使用 H2作原料 D 使用催化剂 8 工业废气中氮氧化合物是造成污染的主要来源 为治污 工业上通常通入 NH3与之发生下 列反应 NOX NH3 N2 H2O 现有 NO NO2的混合气 3L 可用同温同压下的 3 5LNH3恰好使 其完全转化为 N2 则原混合气体中 NO 和 NO2的物质的量之比 A 1 3 B 2 1 C 1 1 D 1 4 9 限用一种试剂 经过一次性实验就能鉴别下列四种溶液 Na2CO3 NH4 2SO4 NH4Cl KNO3 应选用 A AgNO3溶液 B NaOH 溶液 C Ba OH 2溶液 D 盐酸 10 Inorganic Syntheses 一书中 有一如右图所示的装置 用以制备某种干 燥的纯净气体 该装置中所装的药品正确的是 A A 中装浓硫酸 B 中装浓盐酸 B A 中装浓盐酸 B 中装浓硫酸 C A 中装氢氧化钠浓溶液 B 中装浓氨水 D A 中装浓氨水 B 中装氢氧化钠浓溶液 11 对下列事实的解释正确的是 A 浓硝酸在光照下变黄 证明硝酸不稳定 且产物有红棕色气体可溶于浓硝酸 B 向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸 生成白色沉淀 则原溶液一定含有 SO42 C 常温下 将铜放入浓硫酸中无明显变化 说明铜在冷的浓硫酸中钝化 D 氯气使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 说明氯气可与淀粉反应 12 在某 100mL 混合液中 HNO3和 H2SO4的物质的量浓度分别是 0 4mol L 1和 0 1mol L 1 向该混合液中加入 1 92g 铜粉 加热 待充分反应后 所得溶液中的 Cu2 的物质的量 浓度 mol L 1 是 A 0 15 B 0 225 C 0 35 D 0 45 二 填空题 二 填空题 13 制取氨气并完成喷泉实验 图中夹持装置已略去 写出实验室制取氨气的化学方程式 水 氨气 图 1图 2 水 氨气 图 1图 2 用心 爱心 专心 8 收集氨气用 法 要得到干燥的氨气可选用 作干燥剂 用图 1 装置进行喷泉实验 上部烧瓶已装满干燥氨气 引发水上喷的操作是 该实验的原理是 如果只提供如图 2 的装置 请说明引发喷泉的方法 14 A B C D 均为中学所学的常见物质且均含有同一种元素 它们之间的转化关系如下图 所示 反应条件及其他物质已经略去 1 若 A D 的水溶液均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 且 D 为强酸 则 A D 分别为 填写 化学式 A D 写出 A B 转化的化学方程式 2 若 A 的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 D 的稀溶液能使蓝色的湿润石蕊试纸变红 则 A 为 写出 A B 转化的化学方程式 15 NO 分子因污染空气而臭名昭著 近年来 发现少量的 NO 在生物体内许多组织中存在 它有扩张血管 免疫 增强记忆的功能 而成为当前生命科学的研究热点 NO 亦被称为 明 星分子 请回答下列问题 1 NO 对环境的危害在于 填以下项目的编号 A 破坏臭氧层 B 高温下能使一些金属被氧化 C 造成酸雨 D 与人体血红蛋白结合 2 在含 Cu 离子的酶活化中心中 亚硝酸根离子 NO2 可转化为 NO 写出 Cu 和亚硝酸根 离子在酸性水溶液中反应的离子方程式 3 在常温下 把 NO 气体压缩到 100 个大气压 在一个体积固定的容器里加热到 50 发 现气体的压力迅速下降 压力降至略小于原压力 2 3 就不再改变 已知其中一种产物为 N2O 写出上述变化的化学方程式 16 人类也可主动地参与氮循环 合成氨工业就是参与上图过程 的手段之一 氮肥的生产 和使用促进了植物体内蛋白质和核酸的合成 使农业生产取得了飞速发展 以天然气为原料合 成氨是新的生产氮肥的方法 它具有污染小 成本低等诸多优点 其过程大体如下 用心 爱心 专心 9 1 请写出用天然气制备氢气的化学方程式 2 写出合成尿素 CO NH2 2 反应的化学方程式 3 某工厂以标准状态下的含 CH489 6 的天然气 100 m3为原料经过上述过程 只生产 NH4NO3 不生产尿素 若生产中氮元素无损失 求最多可制得 NH4NO3化肥的质量 17 下图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图 请回答下列问题 1 铜与稀硝酸反应的离子方程式 2 I 实验装置中能否证明铜与稀硝酸反应生成的是 NO 气体 填 能 或 不能 简述理由 3 若用 实验装置进行实验 以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是 NO 则 检查气密性 的操作是 用心 爱心 专心 10 在烧杯中加入一定体积的稀硝酸 打开止水夹 用注射器慢慢抽取干燥管内的空气 稀硝 酸沿着干燥管慢慢上升 直到充满整个干燥管 停止抽拉注射器 关闭止水夹 观察干燥 管内的现象 反应停止后 打开止水夹 用注射器抽取干 燥管内的气体 事先已将注射器内原有的空气推出 关闭止水夹后取下注射器 并抽取一 定量的空气 观察到的现象是 4 上述实验完成后 将注射器内的气体通入到 NaOH 溶液中 其目的是 18 某化肥厂用 NH3为原料制