(新课标)2015届高考化学大一轮复习讲义 第四章 学案22 氮的氧化物和硝酸导学案(含解析)
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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。
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。
完成NO和NO2的比较表:NO 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↑+4H2OCu+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。
高考化学一轮复习学案:第四讲氮及其化合物考点一氮气及其氧化物(命题指数★★★★★)1.自然界中氮的存在和氮的固定:2.氮气。
(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。
写出有关化学方程式:①3Mg+N2Mg3N2;②N2+3H22NH3;③N2+O22NO。
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、态、无色、无味气体红棕色、有刺激性气味气体味溶解性难溶于水毒性有毒,大气污染物之一有毒,大气污染物之一3NO2+H2O===与水反应不反应2HNO3+NO与氧气2NO+O2==2NO2不反应反应对环境NO与血红蛋白结合使人中毒,NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层的影响1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(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。
( )提示:√。
氮的固定是游离态变为化合态的过程,是化学变化。
(2)在实验室里,NO可用排空气法收集。
( )提示:×。
常温下,NO与氧气反应,用排水法收集。
(3)通过灼热的镁粉,可除N2中的少量氧气。
( )提示:×。
加热条件下,镁与氮气反应。
(4)N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2。
( )提示:×。
N2与O2在放电条件下直接化合生成NO。
(5)将1 mol NO与0.5 mol O2混合后分子数为N A。
( )提示:×。
NO与O2反应生成NO2,2NO2N2O4。
(6)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。
( )提示:√。
3NO2+H2O===2HNO3+NO,NO2既是氧化剂,又是还原剂,个数之比是1∶2。
2.(2021·衡阳模拟)一种新型的合成氨的方法如图所示,下列说法正确的是( )A.反应①属于“氮的固定”B.反应②属于氧化还原反应C.反应③可通过电解LiOH水溶液实现D.上述三步循环的总结果为N2+3H2===2NH3【解析】选A。
第四章非金属及其化合物第四课时氮的氧化物和硝酸〖复习目标〗(1)掌握氮元素单质及其化合物(NO、NO2、HNO3等)的物理和化学性质。
(2)掌握HNO3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。
〖教学重点〗氮元素单质及其化合物(NO、NO2、HNO3等)的化学性质、HNO3的强氧化性及相关的计算〖教学难点〗HNO3的强氧化性及相关的计算〖教学过程〗【知识精讲】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78% 。
②结构:电子式为N N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,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。
(1)NO 与NO 2NO 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)化学性质 与O 2反应2NO+O 2=2NO 2与H 2O 反应3NO 2+H 2O=2HNO 3+NO实验室制法 (填化学方程式)3Cu+8HNO 3(稀)=3Cu(NO 3)2+2NO↑+4H 2OCu+4HNO 3(浓)=Cu(NO 3)2+2NO 2↑+2H 2O与人体环境的关系 ①与血红蛋白结合使人中毒②转化成NO 2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾【注意】①氮的氧化物都是大气污染物。
②空气中NO 2是造成光化学烟雾的主要因素。
第四节氮及其化合物[高考备考指南]之间的相互关系。
氮气及氮的氧化物(对应复习讲义第49页)1.自然界中氮的存在和氮的固定 2.N 2的性质及应用(1)物理性质:无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水,熔点、沸点比O 2的低。
(2)化学性质N 2的电子式为∶N ⋮⋮N ∶,结构式为N≡N。
①N 2与H 2反应的化学方程式:N 2+3H 2高温、高压催化剂2NH 3, N 2表现氧化性。
②N 2与Mg 反应的化学方程式:N 2+3Mg=====点燃Mg 3N 2,N 2表现氧化性。
③N 2与O 2反应的化学方程式:N 2+O 2=====放电2NO , N 2表现还原性。
3.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。
完成下表中NO 和NO 2的比较:NONO 2物理性质颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶与H 2O 反应化学性质与O 2反应2NO +O 2===-2NO2与H2O反应-3NO2+H2O===2HNO3+NO[注意] ①NO2与N2O4可相互转化:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0②N2O3、N2O5分别是HNO2、HNO3的酸性氧化物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2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2ONO2、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),一般适合工业尾气中NO x的处理。
学案22 氮的氧化物和硝酸[考纲要求] 1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.氮元素单质及其化合物知识的综合应用。
知识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结构:电子式为__________,结构式为______,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,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:_________________________________________________________。
问题思考1.N2的稳定性和氮元素的活泼性是否矛盾?2.氮的氧化物NO 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↑+4H2OCu+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。
问题思考2.如何鉴别NO2与溴蒸气?知识点二硝酸1.硝酸的物理性质色味态:________________;挥发性:________;水溶性:____________;发烟硝酸:______________。
2.硝酸的化学性质(1)强酸性稀硝酸能使紫色石蕊试液变____色,浓硝酸能使石蕊试液先变____色,微热后褪色。
(2)不稳定性:浓硝酸显黄色,是因为__________________________________________________,说明浓硝酸具有________性,化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________。
(3)强氧化性①与金属的反应a.除Pt、Au外,大部分金属均能与HNO3反应。
b.Cu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为:________________________,________________________________________________________________________。
c.Fe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生________,故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。
②与非金属反应与浓HNO3反应时,非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸,如碳与浓HNO3反应的化学方程式为:_________________________________________________ ________________________________________________________________________。
③与某些还原性化合物或离子的反应,例如:H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。
④王水王水由________与________按体积比1∶3混合所得,具有更强的氧化性,能使Au、Pt 溶解。
问题思考3.酸的挥发性和不稳定性有何区别?4.如何除去浓HNO3的黄色?一、氮的氧化物与O2、H2O混合的计算方法1.关系式法(1)NO、O2、H2O之间的综合反应式是4NO+3O2+2H2O===4HNO3由此可知当体积比V (NO):V (O 2)⎩⎪⎨⎪⎧ <4∶3余O 2=4∶3恰好完全反应>4∶3余NO(2)NO 2、O 2、H 2O 之间的综合反应式是4NO 2+O 2+2H 2O===4HNO 3由此可知,当体积比V (NO 2):V (O 2)⎩⎪⎨⎪⎧ <4∶1余O 2=4∶1恰好完全反应>4∶1余NO2.电子守恒法NO 和NO 2转化为硝酸时是氧化还原反应,必然遵循电子得失守恒。
典例导悟1 将容积为50 mL 的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体,倒置量筒在盛满水的水槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5 mL 。
则原混合气体中NO 2和O 2体积比可能是__________或________。
变式演练1 将盛有12 mL NO 2和O 2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O 2的体积是( )①1.2 mL ②2.4 mL ③3.6 mL ④4 mLA .①④B .②③C .①③D .②④二、金属与硝酸反应中的有关计算1.金属与硝酸反应一般不产生______,且浓HNO 3一般被还原为________,稀HNO 3被还原为______,随着反应的进行很稀的HNO 3有可能被还原为N 2O ,甚至NH 4NO 3。
硝酸在反应中体现氧化性和酸性。
2.铁与硝酸反应要考虑Fe 的用量,若Fe 不足则生成__________,若Fe 过量则生成__________。
3.铜与浓HNO 3反应,若Cu 过量,开始时HNO 3的还原产物为______,随着反应进行浓HNO 3变稀,HNO 3的还原产物为______,最终应得到__________的混合气体。
4.离子共存判断中的NO -3若在酸性条件下NO -3会表现出强氧化性,不能与Fe 2+、S 2-、I -、SO 2-3、Br -等离子共存。
5.金属与HNO 3的反应运用“守恒法”求解,一般类型有(1)电子守恒金属失电子数=________________________________________________________。
(2)物料守恒耗HNO 3的量=盐中NO -3的量(表现酸性的HNO 3)+__________________。
(3)电荷守恒HNO 3过量时反应后溶液中(不考虑OH -)有:c (NO -3)=c (H +)+____________________。
典例导悟2 (2011·安徽黄山统考)足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO 2、N 2O 4、NO 的混合气体,这些气体与1.68 L O 2(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Cu 2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH 溶液的体积是( )A .60 mLB .45 mLC .30 mLD .15 mL 听课记录:变式演练2 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NO 2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 ,NO 2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Cu 2+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。
三、浓、稀硝酸氧化性的比较典例导悟3(2009·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________________________________________________________________________________。
(3)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,观察颜色变化题组一氮的氧化物1.判断正误(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在()(2010·山东理综-13C)(2)NO可用于某些疾病的治疗()(2010·上海-4D)(3)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象()(2010·上海-13A)(4)在pH=0的溶液中,Na+、NO-3、SO2-3、K+可以大量共存()(2010·福建理综-10B)(5)用稀氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式是2OH-+2NO2===NO-3+NO↑+H2O()(2010·江苏-3C)2.(2009·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.NO2B.N2O3 C.N2O D.N2O4题组二硝酸3.(2010·北京理综,10)下列解释实验事实的方程式不准确的是()A.0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH>1:CH33COO-+H+B.“NO2球”浸泡在冷水中,颜色变浅:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0(红棕色)(无色)C.铁溶于稀硝酸,溶液变黄:3Fe+8H++2NO-3===3Fe2++2NO↑+4H2OD.向Na2CO3溶液中滴入酚酞溶液,溶液变红:CO2-3+H2-3+OH-4.(2009·北京理综,8)下列叙述正确的是()A.将CO2通入BaCl2溶液中至饱和,无沉淀产生;再通入SO2,产生沉淀B.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C.向AlCl3溶液中滴加氨水,产生白色沉淀;再加入过量NaHSO4溶液,沉淀消失D.纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢;再加入少量CuSO4固体,速率不改变题组一氮的氧化物1.某集气瓶内装有红棕色气体,加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡,得棕色溶液,气体颜色消失;再打开玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是() A.N2、NO(g)、Br2B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2D.N2、O2、Br2(g)2.(2011·河南南阳联考)研究发现,空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成,反应过程如下:①SO2+NO2===SO3+NO②SO3+H2O===H2SO4③2NO+O2===2NO2NO2在上述过程中的作用与H2SO4在下述变化中的作用相似的是()①潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶②硫化氢通入浓H2SO4中③浓H2SO4滴入萤石中,加热④加入少量H2SO4使乙酸乙酯水解A.①②B.①③C.②③D.②④3.将3体积的NO2,依次通过下列3个分别装有过量①NaHCO3饱和溶液②浓硫酸③Na2O2的装置后,用排水法把残留的气体收集到集气瓶中,集气瓶内气体体积应为(同温同压下测定)()A.1体积NOB.2体积NO2和0.5体积O2C.2体积O2D.0.25体积O24.(2011·四川西昌模拟)无色的混合气体甲,可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的某几种。