第5讲生活中的含氮化合物(一)——氮的氧化物和硝酸
[考纲要求] 1.知道氮气稳定的原因及用途。2.了解常见的氮的氧化物(NO、NO2)的性质及对环境的影响。3.会用硝酸的氧化性解释硝酸与金属、非金属及其他具有还原性物质反应的特点。
考点一氮气及氮的氧化物
1．氮气
(1)氮的固定
使空气中__________的氮转化为__________的过程。
(2)氮气的性质
①物理性质
纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的______。
②化学性质
通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。a．与H2反应：
________________________________________________________________________。
b．与O2反应：
________________________________________________________________________。
2．氮的氧化物
氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
NO2
物理
性质
颜色
毒性
溶解性
化学
性质
与O2反应2NO＋O2===2NO2
与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 实验室制法(填化学方程式)
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2
＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2
＋2NO2↑＋2H2O
与人体、环境的关系
①与血红蛋白结合使人中毒
②转化成NO2形成酸雨、光化
学烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
特别提醒(1)氮的氧化物都是大气污染物。
(2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。
(3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。
(4)NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属，为什么氮气很稳定？2．农谚“雷雨发庄稼”，写出雷雨时，雨水中形成稀硝酸的化学方程式。
3．相同质量的镁条分别在氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是________________；过量的镁条分别在相同状况下相同体积的氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是
________________________________________________________________________。
(空气中的CO2可忽略)
4．如何鉴别NO2与溴蒸气？
5．将容积为50 mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为 5 mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。
氮的氧化物的几种计算的方法
(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时，可依据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。
(2)NO2和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行计算。
①当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，恰好完全反应，无气体剩余。
②当V(NO2)∶V(O2)>4∶1时，NO2过量，剩余气体为NO。
③当V(NO2)∶V(O2)<4∶1时，O2过量，剩余气体为O2。
(3)NO和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。
①当V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，恰好完全反应。
②当V(NO)∶V(O2)>4∶3时，剩余气体为NO。
③当V(NO)∶V(O2)<4∶3时，剩余气体为O2。
(4)NO、NO2、O2三种混合气体同时通入水中，可先按反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO求出NO2与水反应生成NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，得NO的总体积，再按反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。
(5)通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温常压下它们存在着一个平衡：2NO2N2O4，在涉及NO2气体颜色变化、压强、密度、相对分子质量等问题时，要考虑此可逆反应的存在。
考点二硝酸
1．物理性质
色味态：______________________；挥发性：____挥发；水溶性：________________；发烟硝酸：
________________________________________________________________________。
2．化学性质
3．工业上制备硝酸流程 NH3――→①NO ――→②NO2――→③HNO3 写出上述转化的化学方程式
①________________________________________________________________________ ②________________________________________________________________________ ③________________________________________________________________________
6．发现盛放浓硝酸的试剂瓶中硝酸显黄色，如何处理？
7．铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？
8．在下列反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性的是 ( )
A ．FeO 和HNO3
B ．Al(OH)3与HNO3
C ．H2S 和HNO3
D ． CH3与HNO3
特别提醒 (1)硝酸既有酸性又有强氧化性，当生成硝酸盐时表现出酸性，当化合价发生变化时表现出氧化性。(2)硝酸有强氧化性，硝酸浓度越大氧化性越强，硝酸浓度越小氧化性越弱，但产物氮的化合价越低，这是因为浓HNO3氧化性很强，在反应过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2；在稀硝酸中生成的NO2继续被还原为低价产物。
硝酸与金属、非金属反应的一般规律
1．硝酸与金属反应的一般规律
(1)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO 。
(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。
(3)金属与HNO3反应的一般通式为
①金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O
反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占12；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占12。
②金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O
反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占14；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占34。
2．硝酸与非金属反应的规律
(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。
(2)与非金属反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。
【例1】 在浓硝酸中放入铜片：
开始反应的化学方程式为
________________________________________________________________________， 实验现象为
________________________________________________________________________。 若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)若将12.8 g 铜与一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，得NO 、NO2混合气体5.6 L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是________。
金属与硝酸反应计算题
1．思维模型
2．计算中的守恒思想的应用
(1)原子守恒法
HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO －3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 －)则有：
c(NO －3)＝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 －3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3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
金属或H＋或NO－
【例2】足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、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－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是
()
A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL
【例3】将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答：
(1)NO的体积为______ L，NO2的体积为______ L。
(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为________mol·L－1。
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。
有关硝酸氧化性的实验探究
浓、稀HNO3均具有强氧化性，为了证明其强氧化性，要对其还原产物进行检验，金属与HNO3的反应一直是高考的热点，主要考查方式有现象的描述、装置的选择、实验的设计是否符合环保、化学计算等。
【例4】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。
Ⅰ.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
________________________________________________________________________。
Ⅱ.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________________________________________________________________________。
能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是
________________________________________________________________________
(填写代号)。
A．c中收集到无色气体
B．c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色
C．b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色
Ⅲ.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________________________________________________________________________。
Ⅳ.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。对此有两种看法：
①两者颜色不同的原因是因为Cu2＋浓度差异引起的。
②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“①”或“②”)合理。若是①合理，说明理由，若是②合理，设计一个简单实验证明：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
高考题组一有关氮的氧化物及硝酸所参与的离子反应
1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)NO2与水的反应：3NO2＋H2O===2NO－3＋NO＋2H＋() (2013·江苏，6B)
(2)用稀NaOH溶液吸收NO2：2OH－＋2NO2===NO－3＋NO↑＋H2O () (2013·江苏，3C)
(3)铁与稀HNO3反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑() (2013·广东理基，32A)
(4)FeS溶于稀HNO3：FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑() (2013·新课标全国卷，12A)
(5)在1.0 mol·L－1的KNO3溶液中，H＋、Fe2＋、Cl－、SO2－
4可以大量共存() (2013·江苏，4A)
高考题组二氮的氧化物
2．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在() (2013·山东理综，13C)
(2)NO可用于某些疾病的治疗() (2013·上海，4D)
3．发射“嫦娥二号”的长三丙火箭由三个子级构成。其中一子级上部装有液体四氧化二氮(N2O4)，下部装有液体偏二甲肼(C2H8N2)。发动机内燃烧的化学方程式为C2H8N2＋2N2O4―→3N2＋2CO2＋4H2O，该反应中()
A．C2H8N2发生还原反应
B．C2H8N2是氧化剂
C．N2O4发生氧化反应
D．N2O4是氧化剂
4．(2013·宁夏理综，7)将22.4 L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2 L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为() A．NO2 B．N2O3 C．N2O D．N2O4 5．(2013·台湾，25)某氮氧化合物的一分子中含有38个电子。试问该氮氧化合物是下列的哪一选项() A．NO B．NO3 C．N2O D．N2O3 E．N2O5 6．[2013·山东理综，28(1)]研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为
________________________________________________________________________。
利用反应6NO2＋8NH3催化剂
△7N2＋12H2O也可处理NO2。当转移1.2 mol电子时，消耗的
NO2在标准状况下是________L。
7．(2013·上海，31)烟气中NOx是NO和NO2的混合物(不含N2O4)。
(1)根据废气排放标准，1 m3烟气最高允许含400 mg NOx。若NOx中NO质量分数为0.85，则
1 m3烟气中最高允许含NO__________L(标准状况，保留2位小数)。
(2)工业上通常用溶质质量分数为0.150的Na2CO3水溶液(密度1.16 g·mL－1)作为NOx吸收剂，该碳酸钠溶液物质的量浓度为______________mol·L－1(保留2位小数)。
(3)已知：NO＋NO2＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2①
2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2②
1 m3含
2 000 mg NOx的烟气用质量分数为0.150的碳酸钠溶液吸收。若吸收率为80%，吸收后的烟气________排放标准(填“符合”或“不符合”)，理由：
__________________。
(4)加入硝酸可改变烟气中NO和NO2的比，反应为：
NO＋2HNO3===3NO2＋H2O
当烟气中n(NO)∶n(NO2)＝2∶3时，吸收率最高。
1 m3烟气含
2 000 mg NOx，其中n(NO)∶n(NO2)＝9∶1。
计算：①为了达到最高吸收率，1 m3烟气需用硝酸的物质的量(保留3位小数)。
②1 m3烟气达到最高吸收率90%时，吸收后生成NaNO2的质量(假设上述吸收反应中，反应①比反应②迅速。计算结果保留1位小数)。
高考题组三硝酸
8．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解() (2013·北京理综，8B)
(2)a(HNO3)、b(NO)、c(NO2)可实现间的转化() (2013·江苏，3B)
(3)左图：微热稀HNO3片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色() (2013·广东理综，23C)
9．(2013·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的氧化性强于稀硝酸。
可选药品：浓硝酸、3 mol·L－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。
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
装置①中发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)装置②的作用是____________________，发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
(5)该小组得出的结论依据的实验现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)实验结束后，同学们发现装置①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个试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
读懂实验目的，分清装置的,作用是解好实验题的秘诀
考生答卷案例——找错纠错
失分原因分析
第(2)问中不能写出完整的操作“关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内”。原因
答案
基础再现·深度思考
考点一
1．(1)游离态 化合态氮 (2)①4/5 ②N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3
N2＋O2=====放电2NO
2．无色 红棕色 有毒 有毒 不溶 能溶
考点二
1．无色有刺激性气味的液体 易 与水以任意比互溶 质量分数大于98%的硝酸
2．试液变红 试液先变红后褪色 4HNO3=====△或光照4NO2↑＋O2↑＋2H2O 3Cu ＋
8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 3Fe2＋＋NO －3＋4H ＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
Cu ＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O C ＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
3．①4NH3＋5O2=====Pt △4NO ＋6H2O
②2NO ＋O2===2NO2
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
深度思考
1．氮气的性质不仅与原子结构有关，还与氮分子的构成有关；氮气分子中的N≡N 键，键能很大，分子结构稳定，故分子很稳定。
2．N2＋O2=====放电2NO,2NO ＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 。
3．MgO>MgO 、Mg3N2>Mg3N2 Mg3N2>MgO 、Mg3N2>MgO
4．由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉-KI 试纸、pH 试纸、NaOH 溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。
5．18∶7 43∶7
6．硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热会发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。
7．是化学变化，钝化是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的进一步反应。
8．A [硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的典型特征是既有硝酸盐的生成又有氮元素较低价化合物的生成。对照四个选项。A 符合题意；B 只起酸的作用；C 只起氧化剂的作用；D 只作为反应物。]
规律方法·解题指导
【例1】 (1)Cu ＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，有红棕色气体产生
(2)3Cu ＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，H2SO4电离出H ＋，与原溶液中的NO －3与Cu 反应：3Cu ＋2NO －3＋8H ＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(4)0.65 mol
【例2】 A [O2为氧化剂，Cu 为还原剂，HNO3相当于仅仅发生了复分解反应，则n(Cu)＝
2n(O2)＝0.15 mol ，n(NaOH)＝2n(Cu)＝0.3 mol ，V(NaOH)＝0.3 mol 5 mol·L －1
＝0.06 L ＝60 mL ，故选A 。] 【例3】 (1)5.824 5.376
(2)aV·10－3＋0.50.14
(3)57.8 【例4】 (1)Cu ＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)生成蓝色溶液，放出红棕色气体
(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸，打开活塞，放入稀硝酸
(4)C
(5)利用Cu 与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察Cu 与稀硝酸的反应产物
(6)② 往蓝色溶液中通入NO2，溶液变成绿色(或加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色)
解析 Ⅰ.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu ＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ，实验中具支试管中溶液变蓝，且有红棕色气体产生。
Ⅱ.向试管中加水将浓硝酸稀释后，可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验，这样可以利用Cu 与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。
Ⅳ.由于硝酸均过量，铜的质量相同，溶液的体积相同，所以铜无论是与稀硝酸反应，还是与浓硝酸反应，生成的Cu2＋的浓度是相同的，看法①是不合理的，可通过向蓝色溶液中通入NO2看溶液是否变绿，或加热绿色溶液看是否有红棕色气体产生来证明。
真题重组·规范集训
1．(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
2．(1)× (2)√
3．D [分析反应中有关元素的化合价变化情况，C2H8N2中C 、N 元素的化合价均升高，N2O4中N 元素的化合价降低，故N2O4是氧化剂，C2H8N2是还原剂，C2H8N2发生氧化反应，N2O4发生还原反应，故D 项正确，其他各项均错误。]
4．A [氮氧化合物与灼热铜粉反应的化学方程式为2NOx ＋2xCu=====△2xCuO ＋N2。根据题目
给定的数据可判断氮氧化合物为NO2。]
5．D [14 7N ：原子序数为7、含7个电子；16 8O ：原子序数为8、含8个电子；D 选项中N2O3所含电子数为7×2＋8×3＝38，符合题意。]
6．3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 6.72
解析 根据题给化学方程式可知当6 mol NO2全部参加反应时，转移电子6 mol×(4－0)＝24 mol ，故转移1.2 mol 电子时，消耗NO2 0.3 mol ，即6.72 L 。
7．(1)0.25 (2)1.64 (3)不符合 因吸收后烟气总体积减小，NOx 含量仍超过400 mg·m －3
(4)①30 g·mol －1·n(NO)＋19×46 g·mol －1·n(NO)＝2 0001 000 g
n(NO)＝0.057 mol
NO ＋2HNO3===3NO2＋H2O
x 2x 3x
19×0.057 mol ＋3x 0.057 mol －x
＝32 x ＝0.017 6 mol n(HNO3)＝2x ＝0.035 2 mol
②n(NaNO2)＝2n(NO)＋12[n(NO2)－n(NO)]＝0.088 7 mol
m(NaNO2)＝0.088 7 mol×69 g·mol －1×90%＝5.5 g
8．(1)× (2)√ (3)×
9．(1)3 mol·L －1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内
(3)Cu ＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(4)将NO2转化为NO 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色
(6)acd
精品基础教育教学资料，仅供参考，需要可下载使用！ 第四讲 氮及其化合物 考纲要求： 1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。 2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。 [循着图示·想一想] [特色特性·记一记] 1．特殊的颜色：NO 2——红棕色气体 2．特殊的检验：①NO ：无色气体――→O 2 红棕色 ②NH ＋4：NH ＋4――→强碱△无色气体―――――→湿润红色石蕊试纸变蓝 3．特殊的性质：硝酸具有不稳定性和强氧化性 4．必记六反应： (1)N 2＋3H 2 高温、高压 催化剂 2NH 3 (2)3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO (3)4NH 3＋5O 2=====催化剂 △4NO ＋6H 2O (4)2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△ CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O (5)Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O (6)3Cu ＋8HNO 3===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O 考点一 性质稳定的非金属单质——氮气 [教材知识层面] 1．氮的原子结构 氮元素位于元素周期表中第二周期第ⅤA 族，原子结构示意图为 ，最外层有5个电子，在化学
反应中能获得3个电子而表现出－3价，其单质N 2因N≡N 键键能大，难以断裂，故N 2化学性质稳定。 2．氮气的性质 (1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)化学性质： ①氮气与氧气反应的化学方程式为N 2＋O 2放电,2NO 。导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。 ②氮气与氢气反应的化学方程式为N 2＋3H 2 高温、高压催化剂 2NH 3。(工业合成氨反应原理) ③氮气与金属镁反应的化学方程式为3Mg ＋N 2△,Mg 3N 2。 3．氮的固定 (1)概念：将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。 (2)类型： 氮的固定⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 人工固氮如工业合成氨：N 2＋3H 2催化剂 高温、高压2NH 3 自然固氮如雷雨天产生NO ：N 2 ＋O 2 放电2NO 生物固氮如豆科植物的根瘤菌能够将空气中的 氮转化为含氮化合物而促进自身生长 化学模拟生物固氮：利用化学方法模拟固氮 酶的作用，在温和条件下将氮转变为氨 4．氮气的应用 ①焊接金属时作保护气； ②液氮可作冷冻剂； ③重要的化工原料，用来制取化肥、炸药等。 [考点达标层面] 1．将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下图中能实现人工固氮的是( ) 【答案】D
氮及其化合物学案(一) 课标解读 知识再现 一、氮在自然界中的循环
二、氮气的结构和性质 1、氮气的电子式________,两个氮原子间通过_______个共用电子对形成共价键，并破坏这种 _________,需要_________,因此氮气化学性质不活泼很难和其他物质发生化学反应。 2、氮气的化学性质 （1）氮气和氢气反应（反应方程式）________________________,反应条件__________。 （2）氮气和氧气反应（反应方程式）_______________________,反应条件__________。 三、氮的氧化物及其性质 1、氮的氧化物简介 2、NO、NO2的性质、制法 (1)完成下列化学方程式 ①NO和氧气的反应：_____________________________，条件___________。 ②NO2和N2O4的相互转化：_______________________，条件___________。因此反应在
______下进行，故通常“纯净”的NO 2或 N 2O 4并___纯。 ③NO 2和水反应：________________________。 ④NO 2和NaOH 溶液反应：_______________________。 ⑤硝酸工业用NaOH 吸收尾气：_________________________。 （2）NO 2具有较强的氧化性，能______SO 2；能使湿润的淀粉KI 试纸______。 （3）氮的氧化物溶于水计算的有关化学方程式 原理：2NO+O 2 =2NO 2 ………① 3NO 2+H 2O =2HNO 3 + NO ………② ① x 3 + ② x 2可得反应方程式_____________________________。 ① + ② x 2可得反应方程式______________________________。 ① + ②可得反应方程式_______________________________。 （4）NO 、NO 2的制取 ①实验室制取NO 的化学方程式为__________________________；用______法收集。 ②实验室制取NO 2的化学方程式为_________________________；用______法收集。 典题解悟 【例1】氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义，有些氮的转化是从氮气到氮的化合物。有的转化是从氮的化合物到氮的化合物。下列过程中，以游离态的氮为原料，最终产生氮的化合物的是 （ ） A ．工业合成氨 B ．硝化细菌的硝化过程 C ．动物尸体腐烂 D ．豆科植物的根瘤菌固氮 E ．盛夏时节，雷雨肥田，植物茂盛 【解析】工业合成氨的反应原理为：3H 2 + N 2 2NH 3 ，硝化细菌的硝化 过程是将氨或铵盐转化成硝酸盐；动物尸体腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程；豆 高温、高压 催化剂
第二节氮的循环（第2课时） 姓名学号 【学习目标】1. 熟练掌握铵盐、硝酸的主要性质及应用。 2. 灵活运用守恒法进行计算。 【预习导学】 一、铵盐： 1、结构：含有键，键。 2、物理性质：均溶于水。 3、化学性质（完成化学方程式） ①水解反应的离子方程式：_______________________________________ ②与碱反应：稀溶液：NH4+ +OH——— ________；加热条件：NH4+ +OH——— ____ ③受热分解：NH4HCO3——NH4Cl—— 4、检验铵盐固体中含有NH4+的方法： 【思考】：1. 铵态氮肥能否与碱性物质草木灰等混合使用_________，为什么？_________ 2. NH4Cl溶液加入石蕊试液，现象原因，加入Mg粉现象 原因（结合离子方程式解释） 练习1.下列关于铵盐的叙述中不正确的是（） A.含有离子键，都是离子化合物 B . 都易溶于水 C.受热都能分解放出氨气 D. 都可以与碱反应放出氨气 二、硝酸： 1、物理性质：纯硝酸是色_味易液体。浓度为95%以上的硝酸称 为。 2、化学性质：硝酸为强酸。除具有外，还具有以下特性： （1）不稳定性：见光或受热易分解，方程式：，硝酸的浓度越大，越分解。实验室保存硝酸时应。 （2）强氧化性： a. 与金属反应：能与除以外的大多数金属反应，一般都不放出氢气；常温下浓硝酸 可使钝化。 b. 与非金属反应C + HNO3（浓）—— c. 与某些还原性化合物反应，如FeSO4 ，写出其离子方程式 3. 在两支试管中各放入一小块铜片，分别加入稀硝酸和浓硝酸，立即用蘸有________溶液的棉花
第四单元生产生活中的含氮化合物 考点考试内容考试要求 生产生活中的含氮化合 物(1)氮氧化物的产生、转化及其性质 a (2)氮及其化合物的相互转化关系 c (3)氨的性质与用途 b (4)工业合成氨 b (5)铵盐的性质与用途 b (6)硝酸的性质与用途 b (7)工业制取硝酸的设备和流程 b (8)氮肥的性质与科学使用 a 考点一氮气及氮的氧化物 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 (1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定,是化学变化( ) (2)汽车尾气中的氮氧化合物主要是由游离态氮转化而来( ) (3)氮元素有负化合价、正化合价和零价,因此常温下,N2既能与氧气反应,又能与H2反应( ) (4)在实验室中,NO和NO2均用排水法收集( ) (5)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物( ) (6)通过灼热的镁粉,可除去N2中的少量氧气( ) (7)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂( ) (8)溴蒸气和NO2都是红棕色气体,不能用湿润淀粉-KI试纸和NaOH溶液鉴别,可用AgNO3溶液、蒸馏水或CCl4鉴别( ) 1.答案(1)√(2)√(3)✕(4)✕(5)✕(6)✕(7)✕(8)√ 2.实验室欲制取适量NO气体。
(1)下图中最适合完成该实验的简易装置是(填序号)。 (2)根据所选的装置完成下表(不需要的可不填): 应加入的物质所起的作用 A B C D 2.答案(1)Ⅰ (2) 应加入的物质所起的作用 A 铜屑和稀硝酸制取NO气体 B 水排水法收集NO气体 C 接收B中排出的水 D 1.氮元素在自然界中的存在及氮的固定 2.氮气 (1)分子式:①N2,电子式:②∶N⋮⋮N∶,结构式:③。 (2)物理性质:无色无味的气体,密度比空气略小,④难溶于水,熔、沸点很低。 (3)化学性质 a.与氧气反应:⑤N2+O2 2NO (导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮); b.与氢气反应:⑥N2+3H2 2NH3(工业合成氨的反应原理); c.与Mg反应:⑦3Mg+N2 Mg3N2。 3.氮的氧化物 (1)氮的氧化物
第二节氮的循环（第1课时） 姓名_____学号 【学习目标】1、掌握氮气、氮氧化物和氨气的主要性质及应用和它们对环境质量的影响。 2、探究氨气的实验室制法。 【预习导学】 一、氮气及氮的固定 1、通常情况下，氮气的化学性质，很难与其他物质反应，但在一定条件下，氮气能与 _______ 、_______等物质反应，反应方程式分别为 ___________________________________、。 2、氮的固定是指的方法， 氮的固定主要有自然固氮和人工固氮。自然固氮的途径主要有两种： 和，人工固氮包括和。 练习1、起氮的固定作用的化学反应是（） A .NH3经催化氧化生成NO B .NO与O2反应生成NO2 C .N2与H2在一定条件下反应生成NH3 D. NH3与NO2作用生成N2 二、氮的氧化物 1、NO是色气体，溶于水，毒，常温下NO可与氧气反应。 2、NO2是色有气味的气体，溶于水，毒，可与水反应的方程 式。 3、列举含氮的化合物对环境的影响（列三点） 练习2、为什么说“下一次雷雨相当于施一次肥”？写出有关的化学方程式 3、将盛有24mLNO2、3mLO2的混合气体的试管倒扣在水槽中，充分反应后试管中剩余气体是 ________，体积是__________。 三、氨气 1、物理性质：色有气味的气体，密度比空气，溶于 水且能快速溶解，常温常压下1体积水能溶解约体积氨气。 喷泉实验装置见右图 (1)引发喷泉的操作： ⑵用集满氨气的烧瓶做喷泉实验（盛有水的烧杯里事先滴入少量酚酞溶液），其现象 是________________________ 练习4、如图，锥形瓶内盛有气体X，滴管内盛有液体Y，若挤压滴管，使 Y滴入 瓶中，振荡，过一会可见小气球a鼓起，气体X和液体Y不可能是 A. X是NH3， Y是水 B. X是SO2， Y是NaOH浓溶液 C.X是CO2， Y是稀硫酸 D.X是HCl， Y是NaOH稀溶液 【思考】 1、标准状况下，喷泉实验结束后，液体充满烧瓶，此时烧瓶中溶液的物质的量浓度； 2、标准状况下，用NO2 做喷泉实验，结束后烧瓶中溶液的物质的量浓度是。 2、化学性质 （1）与水反应：NH3+H2O ___________________________ 饱和氨水中有___ 共六种微粒，存在的平衡有__________、_______________、_______________共3种。 （2）与酸反应：NH3+HCl （现象是）NH3+H2SO4（有无白烟产生？______）
第25讲 氮及其氧化物 硝酸 [复习目标] 1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握硝酸的性质及应用。 考点一 氮及其氧化物 1．氮的固定 2．氮气 (1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)化学性质 写出有关化学方程式： ①3Mg ＋N 2=====点燃 Mg 3N 2； ②N 2＋3H 2 高温、高压催化剂2NH 3； ③N 2＋O 2=========放电或高温 2NO 。 (3)下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？ ①文物馆将贵重文物保存在氮气中________。 ②氮气是合成氨工业的重要原料________。 ③雷电是自然界重要的固氮方式________。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂________。 答案 ①N 2的稳定性 ②N 2的氧化性 ③N 2的还原性 ④N 2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
3．氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1→＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 (2)NO和NO2的比较 性质NO NO2色、味、态无色的气体红棕色、有刺激性气味的气体 水溶性不溶于水易溶于水 毒性有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一 与水反应不反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气反应2NO＋O2===2NO2不反应 提醒①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②验证某无色气体为NO的方法是向该无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。 4．氮氧化物对环境的污染及防治 (1)常见的污染类型 ①光化学烟雾：NO x在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NO x排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 (2)常见的NO x尾气处理方法 ①碱液吸收法 工业尾气中的NO x常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。 ②催化转化法 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NO x与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 1．固氮反应一定属于氧化还原反应() 2．N2与O2在放电条件下直接化合成NO2() 3．可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物()
第5讲生活中的含氮化合物(一)——氮的氧化物和硝酸 [考纲要求] 1.知道氮气稳定的原因及用途。2.了解常见的氮的氧化物(NO、NO2)的性质及对环境的影响。3.会用硝酸的氧化性解释硝酸与金属、非金属及其他具有还原性物质反应的特点。 考点一氮气及氮的氧化物 1．氮气 (1)氮的固定 使空气中__________的氮转化为__________的过程。 (2)氮气的性质 ①物理性质 纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的______。 ②化学性质 通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。a．与H2反应： ________________________________________________________________________。 b．与O2反应： ________________________________________________________________________。 2．氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。 NO2 物理 性质 颜色 毒性 溶解性 化学 性质 与O2反应2NO＋O2===2NO2 与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 实验室制法(填化学方程式) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 ＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2 ＋2NO2↑＋2H2O 与人体、环境的关系 ①与血红蛋白结合使人中毒 ②转化成NO2形成酸雨、光化 学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 特别提醒(1)氮的氧化物都是大气污染物。 (2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。 (3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。 (4)NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属，为什么氮气很稳定？2．农谚“雷雨发庄稼”，写出雷雨时，雨水中形成稀硝酸的化学方程式。
专题四：第二单元 生产生活中的含氮化合物 —— 氮氧化物的产生及转化 【主干知识】 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（N 2）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。 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，N 2 转化为NO N 2 + O 2 == 2NO 生物固氮 → 豆科作物根瘤菌将N 2 转化为化合态氮 工业固氮 → 工业上用N 2 和H 2合成氨气 N 2 + 3H 2 2NH 3 3、氮氧化物（NO 和NO 2）： NO NO 2 色、态（常温下） 气 味 毒 性 重要反应 氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施 ①硝酸型酸雨的产生及危害 ②造成光化学烟雾的主要因素③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 【典型例题】 1、Murad 等三位教授最早提出了NO 分子在人体内有独特功能,近年来此领域研究有很 大进展,因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学及生理学奖,关于NO 的下叙述不正确的是 ( ) A 、NO 可以是某些低价N 物质氧化的产物 B 、NO 不是亚硝酸的酸酐 C 、NO 可以是某些高价N 物质的还原产物 D 、NO 是红棕色气体 【巩固练习】 1、下列物质不属于城市空气质量日报的是 A 、二氧化硫 B 、氮氧化物 C 、二氧化碳 D 、悬浮颗粒 ( ) 催化剂 高温高压 放电
第三课时 硝酸的性质 ————————————————————————————————————— — [课标要求] 1．掌握硝酸的主要性质。 2．了解硝酸的用途。 3．了解工业制硝酸的原理。 1．浓、稀HNO 3与Cu 反应，浓HNO 3与炭反应的化学方程式分别为： Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ， 3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ， C ＋4HNO 3(浓)=====△ CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。 2．在常温下，铁、铝遇到浓HNO 3 发生钝化。 3．工业制HNO 3的反应为①4NH 3＋5O 2=====催化剂△ 4NO ＋6H 2O ； ②2NO ＋O 2===2NO 2；③3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。 硝酸的性质和制备 1.物理性质 硝酸是一种无色、具有挥发性的液体，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量
NO 2而显黄色。 2．化学性质 (1)强氧化性 ①常温下使铁、铝钝化。 ②与金属反应(除Pt 、Au 以外)： Cu 与浓HNO 3反应：Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O Cu 与稀HNO 3反应：3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ③与非金属反应： C 与浓HNO 3反应：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O (2)不稳定性 见光或受热分解：4HNO 3=====光照2H 2O ＋4NO 2↑＋O 2↑ 硝酸应贮存在避光、低温处。 3．用途 重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。 4．工业制备 (1)氨的催化氧化：4NH 3＋5O 2=====催化剂 △ 4NO ＋6H 2O (2)NO 氧化成NO 2：2NO ＋O 2===2NO 2 (3)NO 2的吸收：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO [特别提醒] 碱性、中性条件下，NO －3无氧化性，但在酸性条件下，NO －3能表现出强氧化性。 将铜片置于两支具支试管的底部(见下图)。通过分液漏斗分别加入2 mL 浓、稀硝酸。
专题4.4 氮的氧化物和硝酸 1、掌握氮元素单质及其化合物（NO 、NO 2、HNO 3等）的物理和化学性质 2、掌握HNO 3的强氧化性及相关的计算， 掌握守恒法的计算技巧。 3、了解氮及其重要化合物对环境质量的影响 一、氮气及氮的氧化物 1、氮气 （1）氮的固定 ①含义：使空气中 游离态 的氮转化为 化合态氮 的过程。 ②方法：自然固氮、人工固氮 （2）氮气的性质 ①物理性质 纯净的N 2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的 78% 。 ②结构：电子式为 结构式为 N≡N ，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。 ③化学性质 通常情况下，N 2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。 A ．与H 2反应：N 2+3H 2高温、高压 催化剂2NH 3 。 B ．与O 2反应： N 2+O 2=2NO 。 C ．与Mg 反应：N 2+3Mg=====点燃 Mg 3N 2 。 2、氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物：N 2O 、NO 、N 2O 3、NO 2、N 2O 4、N 2O 5等。 NO NO 2 物理性质 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶 能溶（反应） N N
【注意】 ①氮的氧化物都是大气污染物。 ②空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。 ③空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。 ④NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。 NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝：2NO2+2KI= 2KNO2+I2。 ⑤NO、NO2均能与NH3发生归中反应生成N2。 NO x+NH3→N2+H2O。 ⑥氮氧化合物与碱的反应 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 3、氮氧化物对环境的污染及防治 （1）常见的污染类型 ①光化学烟雾：NO x在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NO x排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 （2）常见的NO x尾气处理方法 ①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾
第27讲 氮及其化合物的转化关系 [复习目标] 1.能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。2.能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。 1．氮元素的“价—类”二维图 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。 2．含氮元素物质之间的转化关系 典型物质间转化方程式再落实。 (1)工业合成氨：N 2＋3H 2 高温、高压催化剂 2NH 3； (2)实验室用NH 4Cl 固体制NH 3：2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△ 2NH 3↑＋2H 2O ＋CaCl 2； (3)NH 3的催化氧化：4NH 3＋5O 2=====催化剂 △4NO ＋6H 2O ； (4)NO 2溶于水：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ； (5)Cu 溶于稀HNO 3：3Cu ＋8H ＋ ＋2NO － 3===3Cu 2＋ ＋2NO ↑＋4H 2O ； (6)Cu 溶于浓HNO 3：Cu ＋4H ＋ ＋2NO － 3===Cu 2＋ ＋2NO 2↑＋2H 2O ； (7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧：C ＋4HNO 3(浓)=====△ CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O ； (8)浓硝酸见光分解：4HNO 3=====光照 4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。 一、氮在自然界中的循环
1．自然界中氮的循环如图所示。下列说法不正确的是() A．工业合成氨属于人工固氮 B．雷电作用下N2与O2发生了化学反应 C．在氮的循环中不涉及氧化还原反应 D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 答案 C 解析工业合成氨是氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下生成氨气，属于人工固氮，故A正确；雷电作用下N2与O2发生反应生成NO，故B正确；在氮的循环中，工业合成氨、雷电作用过程中N元素化合价改变，涉及氧化还原反应，故C错误；含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，如氨气可合成尿素，故D正确。 2．(2022·石家庄高三模拟)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是() A．①和②均属于氮的固定 B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环 C．④中每生成1 mol NO－3，消耗2 mol O2 D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化 答案 D 解析反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由图示知，
第四单元生产生活中的含氮化合物[考点分布] 考点一氮及其氧化物[学生用书P63] 1．氮气 2．氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。 完成NO和NO2的比较表： 化学式NO NO2 物理性质 颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水能溶于水 化学与O2反应2NO＋O2===2NO2—
性质与H2O反应—3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 续表 化学式NO NO2 与人体、环境的关系①与血红蛋白结合使人中毒； ②转化成NO2形成酸雨、光化学 烟雾 形成酸雨、光化学 烟雾 (1)氮的氧化物都是大气污染物。 (2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。 (3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。 (4)NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。 题组一氮及其氧化物的性质及对环境的影响 1．下列说法错误的是( ) A．1 mol CO和N2的混合气体中含有的质子数为14N A B．用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的NO2：2NO2＋2OH－===NO－3＋NO－2＋H2O C．标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2N A D．燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NO x的催化转化都是减少酸雨产生的措施 解析：选C。CO和N2的质子数都是14，故1 mol CO和N2的混合气体中含有的质子数为14N A，A项正确；氢氧化钠溶液吸收NO2生成亚硝酸钠和硝酸钠，故离子方程式为2NO2＋2OH－===NO－3＋NO－2＋H2O，B项正确；标准状况下，2.24 L 任何气体所含有的分子数都为0.1N A，C项错误；酸雨的成因是氮氧化物、二氧化硫的任意排放，所以燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NO x的催化转化都是减少酸雨产生的措施，D项正确。 2．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是( )
7.2重要的含氮化工原料 （第2课时） 一、教学目标 1.能从物质类别、氮元素的价态的角度预测分析硝酸的性质，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 2.了解硝酸对人类发展的贡献。 二、教学重点及难点 重点 硝酸的物理性质和化学性质； 难点 硝酸的化学性质。 三、教学方法 实验探究法、讲授法、讨论法 四、教学工具 PPT 、视频、浓硝酸、稀硝酸、铜、木炭等相关试剂 五、教学过程 【导入】2019年常州硝酸泄漏事件。 【展示】当天新闻报道的文章。 【问】请找出关于硝酸性质的性质的语句 【生】现场弥漫着大量刺鼻的白色酸雾，慢慢的变成红棕色烟雾……多辆消防车和喷雾车在现场喷水 调取石灰、液碱，采取酸碱中和等措施进行处置，防止废酸挥发，浸湿了小苏打或者苏打水溶液的毛巾或者布条封堵。 【讲述】一、硝酸的物理性质 无色、有刺激性气味、液体、密度比水大,溶于水放热、可与水混溶、易挥发 质量分数为69%的硝酸为浓硝酸。 【讲述】二、硝酸的化学性质 【展示】泄漏现场图片。 【问】红棕色烟雾是什么？ 【生】NO 2 【问】泄漏当天是白天，附近居民说刚开始红棕色雾不明显，后面太阳出来后就愈发深了。同学们请思考这个反应条件是什么？除了生成NO 2，还会有哪些生成物？ 【生】反应条件是：加热或光照。根据氧化还原反应的得失电子守恒和元素守恒，生成物应该还有水和氧气。 【问】这个反应的原理是什么？请写出化学反应方程式？ 【生】4HNO 3=====△ 或光照4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。 【问】硝酸在实验室中应如何保存？ 【生】放在棕色试剂瓶中避光、低温保存，防止分解。 【讲述】2.硝酸具有酸的通性 HNO 3 = H + + NO 3- 【问】酸的通性体现在哪些方面？ 【生】A 、使指示剂变色： B 、与碱反应： C 、与碱性氧化物反应： D 、与某些盐反应： 【讲述】故针对硝酸泄漏，可以调取石灰、液碱，采取酸碱中和等措施进行处置；门窗缝隙用浸湿了小苏打或者苏打水溶液的毛巾或者布条封堵 【问】酸的通性中有酸和金属的反应，硝酸和金属反应吗？ 【生】硝酸几乎可以与所有金属反应。 【问】硝酸和金属反应会产生氢气吗？
专题4 硫、氮和可持续发展 第二单元生产生活中的含氮化合物主备人：田加才 教学课题【必修Ⅰ】§4-2-4.氧化还原方程式的配平 教学课时共1课时-第1课时 教学目标知 识 目 标 ⑴学会用化合价变化和电子转移的观点判断氧化还原反应 ⑵在复习化合价的基础上，使学生用化合价变化和电子转移的 观点理解氧化还原反应、氧化剂、还原剂等概念 ⑶掌握用双线桥表示电子转移的方向和数目 ⑷掌握用化合价升降法配平氧化还原反应方程式 能 力 目 标 ⑴掌握用双线桥表示电子转移的方向和数目 ⑵掌握用化合价升降法配平氧化还原反应方程式 ⑶ 情 感 目 标⑴体会量变引起质变的哲学道理⑵ ⑶ 教学重点 教学难点 教学方法 教具准备 教学课件 教学过程 教师主导活动学生主体活动修改、备注 【复习】 1、常见元素的化合价 2、写出钠、氯原子的结构示意图，分析其得 失电子的情况，推出钠、氯元素在化合物 中的化合价 【思考】标出2KBr+Cl2=Br2+2KCl此反应中各元素的化合价，分析哪种元素失电子给了哪种元素，得出氧化还原反应、氧化剂、还原剂的概念 【练习】【学生归纳】 元素化合价升高→失去电子 元素化合价降低→得到电子 【学生归纳】 一、氧化还原反应的概念1．氧化还原反应：有电子转移的反应 2．氧化还原反应的判断依据 3．氧化剂还原剂在反应中的本质变化
判断下列反应是否是氧化还原反应，是氧化还原 反应的就请指出氧化剂和还原剂。 (1)2Fe+3Cl2=2FeCl3(2)CaO+H2O=Ca(OH)2 (3)Cl2+H2O=HCl+HclO (4)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (5)CaCO3高温CaO+CO2↑(6)2H2O通电2H2↑+O2↑ (7)NaOH+HCl=NaCl+H2O 【归纳】 上述反应各属于四种基本反应类型中的哪一种？ 四种基本反应类型与氧化还原反应有何关系？ 二、氧化还原反应和四种基本反应类型的关系 【过渡】还原剂失去电子，氧化剂得到电子， 我们可用双线桥来表示电子转移的方向和数目 三、氧化还原反应中电子转移的表示方法（师生 互动） 1、双线桥法表示电子转移的方向和数目 【强调】 a、“e-”表示电子 b、箭头从反应物指向生成物，箭头起止为同 一种元素 c、标出“得”与“失”及得失电子的总数 【小结】 1、氧化还原反应的实质 1、氧化还原反应中得失电子数相等 【引入新课】 那么如何配平常见的氧化还原反应的化学方程式 呢？ 【阅读】 教材p101 【讲授】 氧化还原反应方程式的配平 巩固练习] 2、标出下列反应电子转 移的方向和数目 MnO2+4HCl△ MnCl2+2H2O+Cl2 4NH3+5O2 4NO+6H2 O NH4NO3△N2O+2H2O
第19讲 含氮化合物的合理使用 环境保 护(基础课) 1．了解含氮化合物的合理使用。 2．了解环境污染及保护与 绿色化学。 含氮化合物的合理使用 1．分类 氮肥⎩⎨⎧ 铵态氮肥：主要成分含NH ＋4硝态氮肥：主要成分含NO －3 有机态氮肥：主要成分含尿素[CO (NH2)2] 2．使用注意事项 氮肥 注意事项 铵态 氮肥 低温保存，深施盖土，避免受热；不可以跟碱性物质(如草木灰等)混合使用 硝态 氮肥 NO －3不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附，在潮湿的土壤中流动性大，容易被植物吸收。但土壤湿度大时，易发生反硝化作用导 致硝态氮肥流失 尿素 在农作物需肥前4～8天施用。由于尿素肥效高、易保存、使用方 便、长期使用对土壤的破坏性小，是目前使用量最大的一种氮肥 3．过量施用化肥的危害 (1)部分化肥随着雨水流入河流和湖泊，造成水体富营养化，产生水华等污染现象。 (2)不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构。 常见氮肥及其使用 1．下列有关含氮物质的说法不正确的是( ) A ．实验室合成氨的实现奠定了工业大规模合成化肥的基础
B．人体中极少量的NO会促进血管扩张，防止血管栓塞 C．工业硝酸由于含有少量Fe3＋而略显黄色 D．铵态氮肥与碱性肥料混合使用会降低肥效 C[N2与H2在高温高压催化剂条件下反应产生NH3，NH3与酸反应产生铵盐，铵盐呈固态，便于储存、运输，可作氮肥，A正确；NO是有毒气体，会对人健康造成危害，但NO是明星分子，在人体的血管系统内具有传送信号的功能，NO极少量时在人体的血管系统内会促进血管扩张，防止血管栓塞，B正确；工业硝酸中由于硝酸分解产生的NO2气体溶解其中而略显黄色，C错误；铵态氮肥与碱性肥料混合，二者发生反应产生NH3逸出，导致肥效降低，因此二者不能混合使用，D正确。] 氮氧化物的无害化处理 2．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图： 下列说法错误的是() A．上述工艺中吸收过程：尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋，其目的是提高尾气中NO、NO2吸收效率 B．为提高Ca(NO2)2的产率及纯度，则n(NO)∶n(NO2)应控制为1∶2 C．滤渣的主要成分为Ca(OH)2 D．生产中溶液需保持弱碱性 B[由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到无水Ca(NO2)2。 在上述工艺的吸收过程中，尾气从吸收塔底部进入，气体密度小，会向上扩
第一单元 氮的固定
知识点一氮分子的结构与性质 1.物理性质 2.结构与化学性质 (1)氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的,氮气分子的电子式:∶N︙︙N∶,结构式为N≡N。 (2)破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量,所以氮气分子很稳定。在高温或放电等特殊条件下,也能与一些金属或非金属单质发生反应,生成含氮化合物。 (1)与活泼金属Mg反应:N2+3Mg Mg3N2。 (2)与非金属氧气反应:N2+O22NO。
1.下列关于氮气的说法中错误的是( C ) A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气 B.N2+O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C.N2在空气中约占的质量比为4 5 D.在反应3Mg+N2Mg3N2中,N2作氧化剂 解析:N2很稳定,常用作保护气;在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染;N2在空气中的体积含量约为4 ;N2与 5 金属、H2反应时作氧化剂。 2.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热 装置略去): 下列说法正确的是( C ) A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B.若去掉装置C,对产品纯度无影响 C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气 解析:要制备氮化镁,需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A错误;若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B错误;实验时应先加热C,通入一段时间空气除去氧气,然后再加热D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,D错误。
第二节 氮及其化合物 第3课时 硝酸 酸雨及防治 [教学目标] 1.能从物质类别、氮元素化合价的角度认识硝酸的性质及含氮物质间的相互转化，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。2.认识二氧化硫、氮氧化物为大气污染物，了解酸雨的形成、危害及其防治，增强环保意识和社会责任感。 一、硝酸 1．硝酸的物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2．硝酸的化学性质 (1)酸的通性 写出下列反应的离子方程式： ①硝酸和氢氧化钠反应：H ＋ ＋OH － ===H 2O 。 ②硝酸和氧化钠反应：2H ＋ ＋Na 2O===2Na ＋ ＋H 2O 。 ③硝酸和碳酸钙反应：2H ＋ ＋CaCO 3===Ca 2＋ ＋CO 2↑＋H 2O 。 (2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为4HNO 3=====△ 或光照 4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。 长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO 2溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放在阴凉处。 (3)强氧化性 ①和金属(Cu)反应的实验探究 两支试管中分别加入2 mL 浓硝酸和稀硝酸 浓硝酸反应比较剧烈，铜丝逐渐溶解，产生红棕色气体，溶液逐渐变深蓝色； 写出上述反应的化学方程式： Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 。 3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 。 ②与Fe 、Al 反应
常温下浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，保护内部金属不再与酸反应，所以可以用铁制容器或铝制容器盛放浓硝酸。加热时，铁、铝可以与浓硝酸反应。 ③与非金属反应 写出碳与浓硝酸在加热时反应的化学方程式：C ＋4HNO 3(浓)=====△ CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。 3．工业制备原理 写出上述转化的化学方程式，并指出含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应 ①N 2＋3H 2 高温、高压催化剂2NH 3，N 2发生还原反应。 ②4NH 3＋5O 2=====催化剂 △4NO ＋6H 2O ，NH 3发生氧化反应。 ③2NO ＋O 2===2NO 2，NO 发生氧化反应。 ④3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，NO 2既发生氧化反应，又发生还原反应。 4．应用 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料和硝酸盐等，在实验室里是一种重要的化学试剂。 正误判断： (1)硝酸和活泼金属反应生成氢气和相应的硝酸盐(×) (2)硝酸的浓度越大，其氧化性越强(√) (3)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO 3)2和水(×) (4)碳、铜与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性(×) (5)过量的铜和一定量浓硝酸反应，生成气体只有二氧化氮(×) (6)常温下，将铝片放入浓硝酸，无明显现象，是因为铝和浓硝酸不反应(×) (7)王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物，能溶解金和铂(√) (8)实验室可以用铜和稀硝酸制备少量的NO 气体(√) (9)浓硝酸氧化性很强，常温下就可以和碳发生反应(×) 归纳总结： (1)硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情况下，浓硝酸被还原为NO 2，稀硝酸被还原为NO 。 (2)硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应，将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。但在常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。 (3)热的浓硝酸可将非金属单质(碳、硫、磷等)氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸。 (4)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如SO 2、FeO 、Fe 2＋ 、Br － 、I － 、S 2－ 、SO 2－ 3等均能被硝酸氧化。
第二节氮及其化合物 氮元素位于元素周期表的第____周期、第____族。氮原子的最外电子层有____个电子，既不容易得到____个电子，也不容易失去____个电子。因此，氮原子一般通过____________与其他原子相互结合构成物质。在自然界里，氮元素主要以________的形式存在于______中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素。 第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮 核心微网络 素养新目标 1.学会并理解氮气的性质及氮的固定与循环的意义。 2．学会氮的氧化物的性质及对应实验。 3．理解应用氮的氧化物的简单计算。 学业基础 [预习新知] 一、氮气和氮的固定 1．自然界中氮的循环 (1)自然界： ①豆科植物根部的________，把氮气转变为________等含氮的化合物。 ②在________条件下，空气中N2与氧气化合为氮的氧化物，
二、一氧化氮和二氧化氮 1．物理性质 NO NO 2 色、态 □ 19______色气体 □ 20______色气体 气味 □ 21______ □ 22______气味 密度(与空 气相比) 略大 □23______ 溶解性 □ 24______溶于水 与水反应 毒性 □ 25______毒 □ 26______毒 2.化学性质 N 2――→a.O 2NO b.O 2c.H 2O NO 2 有关反应的化学方程式为： a.□ 27____________________； b.□ 28____________________； c.□29____________________。 [即学即练] 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)空气中N 2的体积分数约为78%。( ) (2)N 2在高温条件下与O 2发生燃烧生成NO 。( ) (3)NO 在空气中易转化为红棕色NO 2。( ) (4)NO 2与H 2O 的反应，NO 2只作氧化剂。( ) (5)闪电时氮气和氧气化合，生成的氮的化合物被植物吸收的过程，属于自然固氮。( ) 2．下列变化过程属于物理变化的是( ) A ．活性炭使红墨水褪色 B ．雷雨天氮气与氧气化合 C ．二氧化氮溶于水 D ．酸雨侵蚀建筑物 3．在NO 2与水的反应中，水的作用是( )