氮及化合物.docx

第三节 氮及其化合物适用学科高中化学适用年级高中三年级适用区域人教版适用地区课时时长（分钟） 60知识点1. 氮的单质、重要化合物的主要性质及其应用;2.氮的单质、重要化合物对环境质量的影响；3.掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。教学目标知识与技能：对氮的相关化合物有一个系统整体的了解，能够灵活运用氮相关知识答题。过程与方法：能够结合实验现象，猜测和验证氮化合物的性质。情感态度与价值观：了解氮化合物和生活的密切联系，培养科学素养，保护环境，热爱生活。教学重点1、 氮的单质、重要化合物的主要性质及其应用；2、 硝酸的氧化性；3、 金属与硝酸反应的计算；4、 NH4+的检验。教学难点1、金属与硝酸反应的计算；2、元素及其化合物性质的推断。教学过程1、 课堂引入由下面的图片可见氮及其化合物在自然界中是广泛存在的， 也说明氮及其化合物在建立人与自然和谐关系中的重要作用。不仅如此，氮及其化合物在各行各业都有着广泛的用途，如炸药中就含有氮元素二、复习预习1、复习物质的分类；2、氮的化合物的分类。三、知识讲解考点1：氮及其氧化物1氮在自然界中的存在与转化(1)氮元素的存在与氮的固定： (2)N2的物理性质：无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(3)N2的化学性质：与氧气反应：N2O22NO。导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。与氢气反应：N23H22NH3。2NO与NO23氮的氧化物与O2、H2O反应的计算方法a关系式法(1)NO和O2混合气体通入水中由2NOO2=2NO2和3NO2H2O=2HNO3NO得总反应为4NO3O22H2O=4HNO3 (2)NO2和O2混合气体通入水中由3NO2H2O=2HNO3NO和2NOO2=2NO2得总反应为4NO2O22H2O=4HNO3 (3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中先按3NO2H2O=2HNO3NO计算出生成的NO体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。b电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。c原子守恒法4NO2O2和4NO3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5H2O=2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。N(N)N(O)考点2：氨和铵盐1氨的物理性质无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1700)，可由喷泉实验证明。2氨的化学性质 (1)还原性：与氧气反应：4NH35O24NO6H2O。(2)与酸反应：与氯化氢反应：NH3HCl=NH4Cl，产生白烟。(3)与水反应：NH3H2ONH3H2ONHOH，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。(4)与盐溶液反应现象离子方程式FeCl3溶液生成红褐色沉淀Fe33NH3H2O= Fe(OH)33NHAlCl3溶液生成白色沉淀Al33NH3H2O= Al(OH)33NH3.氨的用途(1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。(2)制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。4氨的制法加热固态铵盐和碱的混合物5铵盐及NH的检验(1)铵盐的物理性质铵盐都是白色固体，均易溶于水。(2)铵盐的化学性质(3)NH4+的检验。考点3：硝酸1.物理性质硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。2化学性质(1)不稳定性反应：4HNO32H2O4NO2O2。(2)强氧化性硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。与金属反应：稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与非金属反应：浓硝酸与C的反应为：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(3)与有机物反应硝化反应(与C6H6反应)：C6H6HNO3C6H5NO2H2O。颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。考点4：金属与硝酸反应的有关计算方法1思路2计算中守恒法的应用(1)原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。(2)得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，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)电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有：c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。(4)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。考点5：氮及其重要化合物转化关系的综合应用1.2有关氮及其重要化合物的推断题常以产生白烟、红棕色气体、无色气体在空气中变为红棕色、能使红色石蕊试纸变为蓝色等特殊现象为突破口。3含氮物质的化合价变化及规律(1)氮元素间的歧化和归中歧化同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低；歧化：3NO2H2O=2HNO3NO。归中同一元素高价态和低价态生成中间价态；归中：6NO4NH3=5N26H2O。 (2)含氮物质的连续氧化NH3NONO2HNO3； N2NONO2HNO3。四、例题精析【例题1】红热的木炭与浓硝酸共热产生的气体等分为和两份，第份先通过适量蒸馏水，再导入少量石灰水；第份直接通入少量石灰水。则石灰水的变化最可能为()A不变浑浊，变乳白色B变乳白色，不变浑浊C变乳白色，变乳白色D不变浑浊，不变浑浊【答案】B【解析】碳与浓硝酸反应产生CO2和NO2的混合气体，混合气体先通过水，NO2可与水反应生成硝酸和NO，则剩余NO和CO2的混合气体，再通过石灰水会产生CaCO3沉淀；而混合气体直接通过石灰水，NO2可与水反应生成硝酸为强酸，故会产生Ca(NO3)2溶液，难以得到CaCO3沉淀。【例题2】将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体分别是()A1.2 mL，NOB2.4 mL，O2C3.5 mL，O2 D4 mL，NO 【答案】A【解析】4NO2O22H2O=4HNO3，3NO2H2O=2HNO3NO。设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：若剩O2，则V剩x(12 mLx)2 mL，解得x4 mL，B、C错误； 若剩NO，则V剩(12 mLx)4x2 mL，解得x1.2 mL，D错误，A正确。【例题3】如图利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。图表中对实验现象所做的解释不正确的是()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与挥发出来的HCl反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液中有红褐色沉淀该溶液一定是FeCl3溶液D干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3H2O是一种可溶性碱 【答案】B【解析】挥发出来的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体，产生白烟，A正确；NH3与浓H2SO4反应，但因浓H2SO4难挥发故无明显现象，B错误；NH3遇到FeCl3溶液生成红褐色Fe(OH)3沉淀，C正确；干燥的红色石蕊试纸不变色，而湿润的红色石蕊试纸变蓝，可说明NH3溶于水生成的NH3H2O为碱，但不能说NH3是碱，D正确。【例题4】只用一种试剂，将NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四种溶液分开，这种试剂是()ANaOH溶液BAgNO3溶液CBaCl2溶液 DBa(OH)2溶液 【答案】D【解析】NH4Cl溶液加Ba(OH)2溶液并加热有气体生成，(NH4)2SO4溶液加Ba(OH)2溶液并加热有白色沉淀和气泡生成；NaCl溶液遇到Ba(OH)2无明显现象，Na2SO4溶液遇到Ba(OH)2产生白色沉淀。【例题5】将14 g铜银合金与足量一定浓度的硝酸溶液反应，把放出的气体与标准状况下体积为1.12 L的O2混合后再通入水中，恰好全部被吸收，则合金中铜的质量为()A3.2 gB4.8 gC6.4 gD10.8 g 【答案】A【解析】根据发生的反应，可以推断出铜银合金失电子总数等于氧气得电子总数。设合金中铜、银的物质的量分别为x mol、y mol，则64x108y14,2xy4，解得：x0.05，y0.1，故合金中铜的质量为：64 g/mol0.05 mol3.2 g，A正确。五、课堂运用【基础】1烧瓶中放入铜片和稀硝酸，来制取较纯净的一氧化氮，反应开始后发现烧瓶中充满红棕色气体，这时的操作应是()A立即接上收集容器，用向上排空气法收集B待烧瓶中红棕色气体消失后，用向上排空气法收集C待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集D立即用排水法收集【答案】C【解析】3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，NO因与空气中的O2反应产生红棕色的NO2，同时还含有N2，所以想得到较纯净的NO，必须待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集，C正确。2、如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为()A11B57 C75D43【答案】A【解析】NO2、NO装满试管，则体积相同，依据阿伏加德罗定律，n(NO2)n(NO)，根据原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为11。3、在如图所示装置中，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呈喷泉状态喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是表中的()a(干燥气体)b(液体)ANO2H2OBNO4 mol/L NaOH溶液CCl2饱和NaCl溶液DNH31 mol/L盐酸【答案】D【解析】A项能形成喷泉，但最终溶液不能充满烧瓶；B、C项不能形成喷泉；D项能形成喷泉，且溶液最终充满烧瓶。4、用加热法可以分离的一组物质是()A氯化铵和消石灰 B碳酸氢铵和过氧化钠C氯化铵和氯化钠 D碘和氯化铵【答案】C【解析】A项，铵盐可与碱反应，在加热时发生反应2NH4ClCa(OH)22NH32H2OCaCl2，不能用于分离；B项，NH4HCO3受热分解，且产生的H2O及CO2能与Na2O2反应，无法达到分离的目的；D项，碘在受热时升华，NH4Cl受热分解再重新化合后仍与碘混合，无法达到分离的目的；C项，NH4Cl受热分解后可从体系中脱离，遇冷又重新化合为NH4Cl晶体，从而达到与NaCl分离的目的。【巩固】1、为了检验某固体物质中是否含有NH，下列试纸和试剂一定用不到的是()蒸馏水NaOH溶液红色石蕊试纸蓝色石蕊试纸稀硫酸ABCD【答案】B【解析】NH的检验：在含有NH的溶液中加入强碱(OH)并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明原溶液中含有NH，所以一定不会用到的是蓝色石蕊试纸和稀硫酸。2某化学兴趣小组对某奖牌中金属的成分提出猜想：甲认为金牌是由纯金制造；乙认为金牌是由金银合金制成；丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成。为了验证他们的猜想，请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误()A硫酸铜溶液 B氢氧化钠溶液C稀硝酸 D硝酸银溶液 【答案】C【解析】因为硝酸难以溶解金，故选用硝酸能证明甲、乙、丙猜想的正误，若全不溶解则是纯金，若部分溶解则是金银合金，若全部溶解则是黄铜。3、一定条件下，将0.1 L CO、0.2 L CO2、0.1 L NO、0.2 L NO2和0.2 L NH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶(洗气瓶排列顺序不确定)。假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应则尾气(已干燥)()A可能是单一气体 B不可能含有一氧化碳C可能存在原气体中的两种气体 D成分和洗气瓶的排列顺序无关 【答案】A、C【解析】若混合气体先通入NaOH溶液，然后再依次通入饱和碳酸氢钠溶液、水(或水、饱和碳酸氢钠溶液)则最后得到尾气为CO；若混合气体先通过饱和碳酸氢钠溶液、水(或水、饱和碳酸氢钠溶液)，最后通入NaOH溶液，则尾气为CO和NO，由此可知尾气中一定含有CO，A、C正确。4将51.2 g Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物，这些气体恰好能被500 mL 2 mol/L NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，其中NaNO3的物质的量是()A0.2 mol B0.4 mol C0.6 mol D0.8 mol 【答案】A【解析】利用电子守恒的方法，可知铜失去的电子被转移最终生成亚硝酸钠，故亚硝酸钠的物质的量为51.2 g64 g/mol220.8 mol，根据钠守恒可知硝酸钠为0.2 mol。【拔高】1、已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。回答下列问题：(1)A中加入的物质是_，发生反应的化学方程式是_。(2)B中加入的物质是_，其作用是_。(3)实验时在C中观察到的现象是_，发生反应的化学方程式是_。(4)实验时在D中观察到的现象是_，D中收集到的物质是_，检验该物质的方法和现象是_。【答案】(1)固体NH4Cl和Ca(OH)22NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(其他合理答案也可以)(2)碱石灰(或CaO)除去NH3气流中的水蒸气 (3)黑色粉末逐渐变为红色 2NH33CuON23H2O3Cu(4)出现无色液体氨水用玻璃棒蘸取无色液体，滴在红色石蕊试纸上，试纸变蓝；取少量无色液体，加入无水硫酸铜，无水硫酸铜变蓝【解析】(1)由实验目的“氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜”并结合题干装置图可知，A装置提供NH3，且是固、固加热制备气体，则A中应加入固体NH4Cl和Ca(OH)2，发生反应：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。(2)B装置是干燥装置，除去NH3中的水蒸气，应加入碱石灰或CaO等碱性固体干燥剂。(3)C装置中发生反应：2NH33CuON23H2O3Cu，则C中黑色粉末逐渐变为红色。(4)反应生成的N2及水蒸气和未反应的NH3均会从C装置中进入D试管中，则D中收集到的是氨水，因为水蒸气在冰水浴中转化为液态水，氨气极易溶于水。E装置是气体收集装置，收集到的是N2。2、1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1 120 mL (标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g 沉淀，下列说法不正确的是()A该合金中铜与镁的物质的量之比是21B该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/LCNO2和N2O4 的混合气体中，NO2 的体积分数是80% D得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600 mL【答案】D【解析】A项，向反应后溶液中加入NaOH，生成Mg(OH)2和Cu(OH)2沉淀，固体质量增加的是OH的质量，且有n(OH)n(e)，设合金