氮及其化合物教学案.doc

1、 1 / 13第四节 氮及其化合物( 教、学案)考纲要求1.了解氮单质及其重要化合物的主要性质 及应用。 2.了解氮单质及其重要化合物对环境质量 的影响。 命题热点1.以不同价态的氮考查氧化还原反应. 2.以 NO、NO 2 的制备考查 HNO3 的性质。 3.以氨和铵盐的相互转化考查 NH3、NH 4+ 的检验及 NH3 的实验室制法等。 全局性掌控 本节重要知识有 N2、NO、NO 2、NH 3、HNO 3、铵盐的性质及用途，NH 3 的制法，NH 的检验等，主要考查硝酸的强氧化性，如离子共存，氨气的性质、实验室制法及相关探究性实验，硝酸与金属反应的相关计算，大气污染等硝酸的强氧化性一直是

2、高考的热点，硝酸与金属的反应也经常出现，预测 2013 年的高考中氮及其化合物知识仍会与理论知识结合起来综合考查. 氮元素及其化合物之间的转化关系 判断正误，启迪思维1.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH) 22H =Fe2 2H 2O(2010四川卷 T9B项) 2.CO、NO、NO 2 都是大气污染气体，在空气中都能稳 定存在(2010山东卷 T13C 项) 3.pH1 的溶液中能大量共存的离子组：Fe 2 、NO 、SO 42+ 、Na (2010江苏卷 T6A项) 4.NO 可用于某些疾病的治疗(2010上海卷 T4D 项) 5.将 NH3 通入热的 CuSO4 溶液中能使 C

3、u2 还原成 Cu(2010全国卷T 7D 项) 氮族元素概述氮族元素包括 五种元素，位于元素周期表的 族。一、氮的单质及其氧化物（一）氮气氮元素在自然界中以 和 两种形态存在，游离态的氮均以 形式存在，N2 占空气体积的 左右。1.物理性质： 。2.分子结构：电子式为 。结构式为 。由于氮气分子中的 NN 键很牢固，断裂需很多能量，所以通常状况下，氮气的化学性质不活泼。3.氮的固定2 / 13（1）氮的固定的定义（2）氮的固定种类氮的固定分 和 两种。自然固氮又有 和 两种。雷电固氮的化学方程式为 （汽车引擎中也有此反应发生，因此汽车尾气中含有氮的氧化物会污染大气） 。目前工业上人工固氮的方

4、法主要是合成氨，其反应的化学方程为 N2 加热时可以和镁反应： （ 二）氮的氧化物1.氮的氧化物有多种： ，其中 和 分别为 和 的酸酐，而中学化学重点研究的是 NO 和 NO2 两种氧化物。2.NO 和 NO2 的性质二、氨1.物理性质氨气是无色有 气味的气体，易液化（液态氨称为液氨，常用做制冷剂） 。极易溶于水，常温常压下，1 体积水能溶解约 700 体积的 NH3，其水溶液称为氨水。2.分子结构电子式为 结构式 分子空间构型3.化学性质 （1）与水反应 化学方程式 水溶液显 性，原因是 （用电离方程式表示）（ 2）液氨和氨水的区别NH3H 2O NH3H2O NH4 OH ，氨水呈碱性。

5、液氨 氨水物质成分微粒种类主要性质3 / 13存在条件（3）与酸反应实质： NH 3 与 HCl、H 2SO4 反应的化学方程式分别为 与 CO2 等酸性氧化物反应： （4）与盐溶液的反应：将氨水分别加入下列溶液中 被滴试剂 现象 离子方程式FeCl3AlCl3AgNO3(5)还原性氨与氧气反应： 。此反应叫氨的催化氧化，是工业上制取硝酸的基础。与其他氧化剂反应(O 2 NO CuO Cl2 适当条件反应）(6)制法 实验室制法： 工业制法：_.(7)用途：制 HNO3、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。 三、铵盐氮肥农业上常用铵盐作为氮肥。1.物理性质： 2.结构（1）NH 4 电子式 （2）铵盐

6、中存在 键和 键。3.化学性质（1）受热分解（以 NH4HCO3 和 NH4Cl 为例）（2）铵盐与碱反应以 NH4Cl 和 NaOH 为例（3）铵盐的水解 4 、NH 4+的检验四、硝酸1.硝酸的物理性质纯硝酸是无色，易挥发，有刺激性气味的液体能与水以任意比混溶常用的浓 HNO3 的质量分数大约为 69%，98%以上的浓 HNO3 在空气中由于挥发出 HNO3 而产生“发烟”现象，通常叫做发烟硝酸。 2.硝酸的化学性质（1）强酸性： ，具有酸的通性。（2）不稳定性： 。浓硝酸常呈黄色是因为 4 / 13硝酸的存放存 （3）强氧化性与金属反应a.除金、铂外，几乎所有金属都能与 HNO3 发生反

7、应，被氧化成最高价硝酸盐。b.Cu 分别 与浓 HNO3、稀 HNO3 发生反应的化学方程式为： c.铁、铝遇冷的浓 HNO3 或浓 H2SO4 会发生钝化，故可用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓 H2SO4。 叫做王水，能溶解金、铂等不溶于硝酸的金属。与非金属反应（如浓硝酸和碳反应） 与其他还原性化合物或离子（如 HBr、HI、S 2-、SO 2、SO 32-、Fe 2+等）反应，3、硝酸的制法：工业制法：实验室制法：NO3-的检验方法练习:1如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物) ，当倒扣在盛有水 的水槽中时，试管内水面上升，但不 能充满试管，当向试管内鼓入氧气后， 可以观察到

8、试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体( ) A可能是 N2 与 NO2 的混合气体 B只能是 O2 与 NO2 的混合气体 C可能是 NO 与 NO2 的混合气体 D只能是 NO2 一种气体 2如图所示，当向试管内通入 21 mL O2 时，最后试管中的液面仍在原 来的位置，则原试管中 NO 为( )A6 mL B12 mL C16 mL D18 mL 3.容量为 10 mL 的试管，充满 NO2 和 O2 的混合气体，把试管倒立在水槽中，充分反应后，试管中尚有 1 mL 气体，则原混合气体中各成分的体积各为多少？考点二：氨气的实验室制法及性质

9、 喷 泉 实 验 (1)喷 泉 实 验 成 功 的 关 键 盛 气 体 的 烧 瓶 必 须 干 燥 ； 气 体 要 充 满 烧 瓶 ； 烧 瓶 不 能 漏 气 (实 验 前 应 先 检 查装 置 的 气 密 性 )； 所 用 气 体 能 大 量 溶 于 所 用 液 体 或气 体 与 液 体 快 速 反 应 。 (2)常 见 的 喷 泉 实 验 装 置 喷 泉 实 验 的 本 质 是 形 成 压 强 差 而 引发 液 体 上 喷 ， 为 此 可 设 计 多 种 不 同 的 装置 和 采 用 不 同 的 操 作 (如 使 气 体 溶 于 水 、热 敷 、 生 成 气 体 、 发 生 气 体 体 积

10、 减 小 的反 应 等 )来 使 喷 泉 产 生 。 5 / 13练习45有关氨气的实验较多，下列对这些实验或实验原理的 分析中，正确的是 ( ) A某同学将收集到的一大试管氨气倒扣在盛满水的 烧杯中，充分吸收后试管中还有少量气体，该同学用红色石蕊试纸检验该气体中可能含有氨气 B氨水中滴入酚酞变红，是因为氨气能电离出氢氧 根离子 C因氨水中的氨主要以 NH3H2O 的形式存在，故 25%的氨水是指每 100 g 氨水中含NH3H2O 25 g 例 3利 用 如 图 13 7所 示 的 装 置 ， 可以 验 证 NH3和 HCl的 有 关 性 质 。 实 验 前 a、b、 c活 塞 均 关 闭

11、。 图 13 7 (1)若 要 在 烧 瓶 中 产 生 “喷 泉 ”现 象 ，烧 瓶 中 不 产 生 “喷 泉 ”现 象 ， 其 操 作 方 法是 _。 (2)若 先 打 开 a、 c活 塞 ， 再 挤 压 胶 头滴 管 ， 在 烧 瓶 中 可 观 察 到 的 现 象 是_。 (3)通 过 挤 压 胶 头 滴 管 和 控 制 活 塞 的开 关 ， 在 烧 瓶 中 产 生 “喷 泉 ”现 象 ， 烧 瓶 中 不 产 生 “喷 泉 ”现 象 ， 其 操 作 方 法 是_。 6 / 13DNH 3H2O 的热不稳定性可以解释实验室中用加热氨 水的方法制取氨气 2 实验室制法（1）原理（2）装置:（3

12、）收集方法;（4）干燥:（5）验满方法：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸 变蓝色；将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生 （6）尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸 湿的棉花球，可减小 NH3 与空气的对流速度，收集到纯净的 NH3，同时也可避免污染空气 练习6、氨气的三种实验室制法 常见装置 1. 若用固体 NH4Cl 和消石灰制取氨气，则采用哪种装置？反应原理是什么？如何制得干燥的氨气？如何验满？2.若采用加热浓氨水的方式制取 NH3，则采用哪种装置？3. 若图 2 的分液漏斗中盛有浓氨水，则烧瓶中的固体可选用何种物质？反应原理是什么？7、(2011汕头龙湖第四次联考)

13、某研究性学习小组对实验室制取 NH3 进行了如下设计： (1)甲同学拟用浓氨水和固体 NaOH 制取 NH3，并用图装置作为 NH3 的发生装置 写出固体 NaOH 的作用为_ (2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气，并确保不污染环境请你根据其设想回答： 7 / 13若用排空气法收集 NH3，请在图的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用的试剂(自选)名称 若用排液取气法收集 NH3，可选用的试剂是_(填序号) AH 2O B浓 H2SO4 CCCl 4 D饱和 NaCl 溶液 8、9、某研究小组进行 NH3 有关的实验。(药品：浓氨

14、水、氯化铵固体、氢氧化钙固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰) 变 式 题 某 课 外 小 组 在 实 验 室 制备 氨 气 ， 并 进 行 有 关 氨 气 的 性 质 探 究 。 (1)该 小 组 同 学 加 热 生 石 灰 与 氯 化铵 的 混 合 物 制 取 干 燥 的 氨 气 。 应 该 选 用 的 仪 器 及 装 置 有_(填 字 母 )。 生 石 灰 与 氯 化 铵 反 应 生 成 氨 气 的化 学 方 程 式 为_。 (2)该 小 组 同 学 设 计 如 图 13 9所 示装 置 探 究 氨 气 的 还 原 性 。 图 13 9 氨 催 化 氧 化 的 化 学 方 程 式 为_。

15、若 实 验 时 通 入 氨 气 的 速 率 过 快 ，在 烧 瓶 中 会 出 现 白 烟 ， 该 物 质 的 化 学 式为 _。 (3)该 小 组 同 学 以 氨 气 和 二 氧 化 碳 为原 料 制 备 碳 酸 氢 铵 。 甲 同 学 先 将 二 氧 化 碳 通 入 水 中 ，充 分 溶 解 后 ， 再 通 入 氨 气 ； 乙 同 学 先 将氨 气 通 入 水 中 ， 充 分 溶 解 后 ， 再 通 入 二氧 化 碳 。 请 选 择 合 适 的 方 案 并 说 明 原 因 。 写 出 检 验 产 物 中 有 NH4的 方 法 。 8 / 13(1)写出实验室制取 NH3 的化学反应方程式：_

16、 。将 NH3 通入溴水中，有 N2 生成，反应的化学方程式为 _(2)从下图中挑选所需仪器，装配成快速制取干燥 NH3 的装置简图 (只写编号，必要的塞子、玻璃导管、胶皮管、固定装置和尾气处理装置略去)，仪器是 。(3)实验小组关于用上述药品快速制取氨气的原理分析，有道理的是 (填序号)。在 NH3H2O 中有平衡 NH3H 2O NH3H2O NH4+OH ，NaOH 使平衡向左移动。 在 NH3H2O 中有平衡 NH3H 2O NH3H2O NH4+OH ，NH 4NO3 使平衡向左移动。 NaOH 溶于水时放热，使体系温度升高， NH3 的溶解度减小，会使部分 NH3 逸出。 NH 4

17、Cl 会分解释放出 NH3。 在快速制取 NH3 时可以加入 NaNO3 固体，以便加快产生 NH3。规律技巧硝酸主要有四大性质，即挥发性、不稳定性、强酸性、强氧化性，学习时应明确各性质的注意点，同时要注意与相似物质的对比。1.硫酸和硝酸的对比 (4)用 如 图 甲 所 示 装 置 收 集 NH3， 如何 判 断 烧 瓶 中 已 收 集 满NH3： 。 (5)图 乙 中 胶 头 滴 管 中 的 水 挤 入 烧瓶 后 ， 观 察 到 的 现 象 是 。 9 / 13HNO 3、H 2SO4、HCl 在化学反应过程中，其浓度的变化往往引起反应实质的变化，解题时应充分重视。因浓 H2SO4 具有脱水

18、性，浓 HNO3 具有漂白性，在 pH 试纸上分别滴加稀 H2SO4、浓 H2SO4、稀 HNO3、浓 HNO3，看到的现象分别是：2.硝酸的氧化性强弱不是由 HNO3 还原产物中氮元素化合价改变的多少决定的，而是由 HNO3 中氮原子得电子的难易程度决定的。3反应规律 4计算方法 (1)原子守恒法 (2)电子守恒法 （3）离子方程式计算法练习10、(2009全国卷)物质的量之比为 25 的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( ) A14 B15 C23 D25 11、(2011青岛三中月考)足量铜与一定量浓

19、硝酸反应，得到 硝酸铜溶液和 NO2、N 2O4、NO 的混合气体，这些气体与 1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸若向所得硝酸铜溶液中加入 5 mol/L NaOH 溶液至 Cu2 恰好完全沉淀，则消耗 NaOH 溶液的体积是 ( ) A60 mL B45 mL C30 mL D15 mL12 将 Mg、Cu 组成的 m g 混合物投入适量稀 HNO3 中恰好 完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物 NO 气体为 0.896 L(标准状况)，向反应后溶液中加入 2 mol/L NaOH 溶液 60 mL 时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为 (

20、)A2.04 g B(m 2.04) g C( m20.4) g D20.4 g 13中学化学中常见的几种物质存在如下关系，其中甲是 黑色非金属单质，乙是生活中常见的金属单质，D 是红棕色气体( 图中部分产物和反应条件已略去) 10 / 13回答下列问题： (1)写出甲与 A 的浓溶液反应的化学方程式 _ (2)C 的电子式是 _ (3)除去 G 固体中含有的 H 杂质采用的方法是_ (4)A 溶液与一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体反应，生成一种盐，该盐的溶液呈酸性，其原因是(用离子方程式表示 )_ (5)写出由 F 转化为 E 的离子方程式_； 将溶液 F 加热蒸干、灼烧到质量不再减少时

21、所得固体物质的化学式为_ 14 如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置 .浓硝酸的强氧化性实验 将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约 5 mL 浓硝酸，往具支试管中放入约 2 mL 浓硝酸，用排水法收集产生的气体 (1)具支试管中发生反应的化学方程式_. (2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象 _. .稀硝酸的强氧化性实验 (3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是_ (4)能证明稀硝酸与铜反应产生 NO 的实验现象是_(填写代号) Ac 中收集到无色气味 Bc 中收集到的无色气体接触空气后变为

22、红棕色 Cb 中产生的无色气体接触空气后变为红棕色 .实验反思 (5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是_ .问题讨论 用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色 11 / 13对此有两种看法： 两者颜色不同的原因是因为 Cu2 浓度差异引起的 前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色 NO2 溶解于溶液中引起的 (6)你认为上述看法_( 填“”或“”)合理若是合理，说明理由，若是合理，设计一个简单实验证明_. 高考题赏析1、(2011高考重庆卷)固态化合物 A 由两种短周期元素组成，可与水发生复分解反应。甲

23、组同学用如图装置(夹持装置略 )对其进行探究实验。 (1)仪器 B 的名称是_。(2)实验中，中的试纸变蓝，中黑色粉末逐渐变为红色并有 M 生成，则中的试剂为_；中发生反应的化学方程式为_；中的试剂为_。(3)乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为 ，此时中现象为_，原因是 (4)经上述反应，2.5 g 化合物 A 理论上可得 0.56 L(标准状况)M；则 A 的化学式为_。 12 / 133、 （2009 年北京理综，27）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验（夹持仪器已略去） 。实验表明浓硝酸能将 NO 氧化成 NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸

24、的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 molL 1 稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与 NO 反应，能与 NO2 反应。2NO 22NaOHNaNO 3NaNO 2H 2O（1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中盛放的药品依次是_。（2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。（3）装置中发生反应的化学方程式是_。（4）装置的作用是_，发生反应的化学方程式是_。（5）该小组得出的结论所依据的实验现象是_。（6）实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下 4 个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是（选填序号字母）_。a.加热该绿色溶液，观察颜色变化b.加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c.向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化13 / 13