氮及其化合物 學案 高一下學期化學人教版（2019）必修第二冊

氮及其化合物的學案【學習目標】（一）學習目標1.結合實驗，了解氨與水、酸或氧氣的反應。2.知道氨的催化氧化反應是工業(yè)上制取硝酸的基礎，知道銨鹽是重要的氮肥。3.通過對銨鹽性質的學習，了解氨的實驗室制法，知道銨鹽的檢驗方法，培養(yǎng)學以致用的理念?！绢A習新知】（一）硝酸一．硝酸1．硝酸是一種___色、___揮發(fā)、有_______氣味的___體。濃硝酸見光或者受熱容易分解生成_________，常因溶有少量NO2而略顯黃色，所以硝酸應保存在____________中。2．硝酸的化學性質(1)具有強酸的通性：電離方程式為________________。但硝酸與金屬反應一般不產(chǎn)生H2。(2)不穩(wěn)定性：___________易分解，化學方程式為______________________。3．強氧化性【思考討論】為什么濃硝酸是黃色呢？__________________________________________________________。【實驗探究】將銅片置于兩支具支試管的底部(如圖)。通過分液漏斗分別加入2mL濃、稀硝酸。兩支具支試管中觀察到的實驗現(xiàn)象是否完全相同？反應中濃硝酸、稀硝酸起什么作用？__________________________________________________________。(2)如何證明集氣瓶里的氣體是NO？__________________________________________________________。(3)分析兩支具支試管中發(fā)生反應的氮元素的價態(tài)變化，思考硝酸的濃度對還原產(chǎn)物有何影響？__________________________________________________________?！舅伎加懻?】銅與足量稀硝酸反應時，表現(xiàn)酸性的HNO3與作氧化劑的HNO3物質的量之比是多少?__________________________________________________________?！舅伎加懻?】銅與足量濃硝酸反應時，表現(xiàn)酸性的HNO3與作氧化劑的HNO3物質的量之比是多少?__________________________________________________________。4．酸雨及防治硝酸用途廣泛，是制炸藥、染料的原料，也是化學實驗室的必備試劑。二．一氧化氮和二氧化氮1.酸雨概念：pH<____的降水。2.污染物來源(1)SO2主要來源于_____、_______等的燃燒和某些含硫的金屬礦物的冶煉。(2)NO2主要來源于_______尾氣、硝酸廠的尾氣。3.酸雨類型(1)硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4，反應的化學方程式為________________、__________________。(2)硝酸型：NO2→HNO3，反應的化學方程式為_____________________。4.危害(1)直接破壞農(nóng)作物、森林、草原，使土壤、湖泊________。(2)加速建筑物、橋梁、工業(yè)設備、運輸工具及電纜的________。5.防治(1)調整能源結構，發(fā)展清潔能源。(2)研究煤的脫硫技術，改進燃燒技術，減少_______的排放。(3)加強工廠廢氣的回收處理。(4)改進汽車尾氣的處理技術，控制尾氣排放?！就卣寡由臁砍Ｒ姷沫h(huán)境污染類型類型形成原因主要危害溫室效應大氣中CO2含量不斷增加全球變暖，冰川融化酸雨SO2和氮氧化物的排放使土壤酸化，腐蝕建筑物等光化學煙霧氮氧化物和碳氫化合物的排放危害人體健康和植物生長臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烴的排放地球上的生物受太陽紫外線的傷害加劇赤潮和水華含磷洗滌劑的大量使用及其廢水的任意排放，化肥的不合理使用等使藻類過度繁殖，水質惡化，發(fā)生在海水中為赤潮，發(fā)生在淡水中為水華白色污染塑料制品的大量使用和任意丟棄破壞土壤結構和生態(tài)環(huán)境【思考探究】（一）思考探究一、硝酸的強氧化性1.少量的Fe與足量稀硝酸反應，F(xiàn)e被氧化為＋2價還是＋3價？過量的Fe與稀硝酸反應呢？提示：硝酸的氧化性較強，可將Fe氧化為Fe3＋，故少量的Fe與足量稀硝酸反應，F(xiàn)e被氧化為＋3價；由于Fe可與Fe3＋生成Fe2＋，故過量的Fe與稀硝酸反應得到＋2價鐵。2.銅投入稀硫酸中不會溶解，再向溶液中投入KNO3固體，銅會不會溶解？為什么？提示：會溶解。由離子方程式8H＋＋＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，只要溶液中同時有H＋和，銅就會發(fā)生反應而溶解。知識歸納總結1.規(guī)律(1)硝酸的濃度越大，反應溫度越高，其氧化性越強。(2)濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物是NO。(3)還原劑一般被氧化為最高價態(tài)。2.表現(xiàn)(1)硝酸與金屬的反應①除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O；②活潑金屬與硝酸反應不生成H2，硝酸的濃度不同，還原產(chǎn)物不同；③常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化，加熱時反應。(2)硝酸與非金屬的反應①反應規(guī)律：非金屬單質＋濃硝酸→最高價氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O；②實例：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(3)硝酸與還原性化合物的反應硝酸的強氧化性還表現(xiàn)在可以氧化具有還原性的化合物或離子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、等均能被HNO3氧化。二、硝酸與金屬反應的有關計算1．銅與足量稀硝酸反應時，表現(xiàn)酸性的HNO3與作氧化劑的HNO3物質的量之比是多少？提示：Cu與稀硝酸反應：3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。當有8molHNO3參加反應時，有2molHNO3表現(xiàn)氧化性，6molHNO3表現(xiàn)酸性，故表現(xiàn)酸性的HNO3與作氧化劑的HNO3物質的量之比為3∶1。2．mgCu與足量的一定濃度的硝酸充分反應，生成VLNO、NO2混合氣體(標準狀況下)，則參加反應的HNO3的物質的量是多少？提示：被還原的硝酸無論生成NO還是NO2，均有氮原子與被還原，NO和NO2的總物質的量與被還原HNO3的物質的量相等；末被還原(起酸性作用)的硝酸等于Cu(NO3)2物質的量的2倍，故參加反應的硝酸的物質的量為(＋)mol。知識歸納總結1．硝酸與金屬反應的規(guī)律硝酸與金屬單質反應時一部分被還原，一部分生成硝酸鹽，故硝酸既表現(xiàn)了酸性又表現(xiàn)了氧化性，但硝酸與金屬反應一般不生成H2。(1)硝酸與銅的反應：在反應中硝酸的作用可用如圖表示：可以看出，隨HNO3濃度的降低，還原產(chǎn)物會由NO2變?yōu)镹O。①由氮原子守恒可知，無論是NO2還是NO，被還原的硝酸與被還原生成氣體的物質的量總是相等的；②未被還原的與Cu2＋構成Cu(NO3)2，的物質的量為Cu2＋物質的量的2倍；③運用電子守恒、原子守恒，便可順利求解參加反應的Cu、HNO3以及產(chǎn)物NO2、NO之間量的關系。(2)稀硝酸與鐵的反應：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O①3Fe(過量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②反應物的量與生成物的關系如圖所示：上述反應首先發(fā)生反應①，若Fe剩余再發(fā)生反應③Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，合并①③即可得反應②。所以，無論反應①還是反應②，被還原的HNO3皆占參與反應的HNO3的。2．金屬與硝酸反應常用的計算方法(1)原子守恒法：HNO3與金屬反應時，反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量等于顯酸性的HNO3(以硝酸鹽的形式存在于溶液中)的物質的量與顯氧化性的HNO3(以NOx的形式存在)的物質的量之和。(2)電子守恒法：HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量。(3)電荷守恒：HNO3過量時反應后溶液中(不考慮OH－)有：c()＝c(H＋)＋n×c(Mn＋)(Mn＋代表金屬離子)?！眷柟逃柧殹浚ㄒ唬╈柟逃柧?.在如圖裝置中，燒瓶中充滿干燥氣體a，將滴管中的液體b擠入燒瓶內(nèi)，輕輕振蕩燒瓶，然后打開彈簧夾f，燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出，最終充滿燒瓶，則a和b分別是()abA4mol/LNaOH溶液B水C飽和食鹽水D1mol/L鹽酸A.A B.B C.C D.D2.植物對氮元素的吸收過程如下，下列說法正確的是()A.高溫有利于加快過程① B.澆水和松土有利于過程②C.過程③中被還原 D.過程④叫做氮的固定3.硝酸在反應中只表現(xiàn)強氧化性的反應是()A.C與濃反應 B.Cu與濃反應C.Cu與稀反應 D.與反應4.下列有關硝酸化學性質的敘述正確的是()A.稀硝酸能與等鹽反應，產(chǎn)生和B.稀硝酸與FeO反應生成和，與Fe反應生成和C.濃硝酸、稀硝酸都只能使藍色石蕊試紙變紅D.濃硝酸因分解放出的又溶解于濃硝酸而呈黃色5.你認為減少酸雨產(chǎn)生可采用的措施是()①少用煤作燃料②把工廠煙囪加高③燃料脫硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤開發(fā)新能源A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤6.酸雨的污染與防治在節(jié)能減排工作中的意義重大，下列氣體直接排放不會形成酸雨的是()A. B. C. D.NO7.下圖為的噴泉實驗裝置。下列說法不正確的是()A.試劑X可以是CaOB.將濕潤的藍色石蕊試紙置于三頸瓶口，試紙變紅，說明已經(jīng)集滿C.氨的噴泉實驗體現(xiàn)了氨極易溶于水的性質D.關閉a，將單孔塞(插有吸入水的膠頭滴管)塞緊頸口c，打開b，擠出水，可完成噴泉實驗8.在一定條件下，將充滿和的試管倒立于水槽中，充分反應后，剩余氣體體積為原混合氣體體積的，則原混合氣體中和的體積之比可能是()①8:1 ②7:3 ③7:1 ④4:1A.①② B.①③ C.②③ D.②④9.下列關于氮及其化合物的說法錯誤的是()A.常溫下可以用鐵制容器盛裝濃硝酸 B.銨態(tài)氮肥應避免與堿性肥料混合使用C.NO、均易溶于水 D.濃硝酸見光或者受熱易分解10.酸雨被稱為“天堂的眼淚”。下列有關說法正確的是()A.酸雨是指pH<7的雨水，酸雨長時間放置，酸性變強B.與的過度排放是形成酸雨的主要原因C.使用新型能源不會對酸雨的防治產(chǎn)生效果D.酸雨不會對動物的健康產(chǎn)生任何影響

參考答案1.答案：A解析：A.能與NaOH反應：，產(chǎn)物是易溶鹽，故能形成噴泉且溶液最終充滿燒瓶，A符合題意；B.微溶于水，所以兩者混合后，水不能充滿整個燒瓶，B不符合題意；C.不能溶于飽和食鹽水，也不和溶液成分反應，不會產(chǎn)生噴泉，C不符合題意；D.不溶于1mol/L鹽酸，也不和溶液成分反應，不會產(chǎn)生噴泉，D不符合題意；故選A。2.答案：B解析：A.過程①有根瘤菌參與催化，不能高溫下進行，A錯誤；B.過程②是和反應生成，澆水和松土有利于過程②的反應，B正確；C.過程③中轉化為，N的化合價由+3價升高到+5價，作還原劑被氧化，C錯誤；D.氮的固定是將空氣中游離態(tài)的氮轉化為含氮化合物的過程，過程④是氮的化合物中氮的轉變，D錯誤；故答案為B。3.答案：A解析：A.C與濃反應生成，濃硝酸只體現(xiàn)氧化性，故A符合；B.Cu與濃反應生成、硝酸銅、水，生成，體現(xiàn)氧化性，生成硝酸銅，體現(xiàn)酸性，故B不符合；C.Cu與稀反應生成NO、硝酸銅、水，生成NO，體現(xiàn)氧化性，生成硝酸銅，體現(xiàn)酸性，故C不符合；D.與反應不是氧化還原反應，只體現(xiàn)酸性，故D不符合；答案選A。4.答案：D解析：稀硝酸與反應的化學方程式為具有還原性，而稀硝酸具有強氧化性，發(fā)生的反應依次為、，A錯誤；稀硝酸具有強氧化性，與FeO反應生成，與Fe反應不生成，B錯誤；稀硝酸可以使藍色石蕊試紙變紅，最終不會褪色，而濃硝酸可以使藍色石蕊試紙先變紅后褪色，C錯誤；濃硝酸不穩(wěn)定，易分解生成紅棕色的氣體，氣體溶于硝酸而使其溶液呈黃色，D正確。5.答案：C解析：①少用煤作燃料、③燃料脫硫、⑤開發(fā)新能源都可減少含硫物質的排放，可減少或氨氧化物的形成；②加高工廠煙囪不能減少、氮氧化物的產(chǎn)生，即不能減少酸雨的產(chǎn)生，④在已經(jīng)酸化的土壤中加石灰，可以改良土壤，但不能減少酸雨的產(chǎn)生。故選C。6.答案：A解析：大量的氮氧化物、排放到空氣中會導致酸雨形成，排放過多會造成溫室效應，與酸雨形成無關，故選A。7.答案：B解析：A.濃氨水滴到堿石灰或者CaO或固體NaOH上，利用固體溶解或反應放熱促使氨氣逸出，故A正確；B.檢驗氨氣應用濕潤的紅色石蕊試紙，觀察是否變藍，故B錯誤；C.噴泉實驗可說明氨氣極易溶于水，可使燒瓶內(nèi)外形成較大壓強差從而產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象，故C正確；D.三頸燒瓶中收集滿氨氣后，關閉a，并用單孔賽塞緊頸口c防止氨氣逸出，然后擠出水，吸收燒瓶中的氨氣，可完成噴泉實驗，故D正確；故選：B。8.答案：C解析：發(fā)生的反應可能為、，試管中剩余體積的氣體可能為NO或。設原氣體體積為8L，則剩余氣體為1L，由知，若剩余，則反應的和的體積共7L，，，則和的體積之比，②正確；若剩余1LNO，由知，相當于剩余，則反應的和的體積共5L，，則和的體積之