名师伴你行系列高考化学人教一轮复习配套学案部分:氮及其化合物75张ppt.ppt
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1、学案14 氮及其化合物,判断下列说法的正确与否,在正确的后面画“”,在错误的后面画“”。1CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在()2将NH3通入CuSO4溶液中能使Cu2还原为Cu()3用稀NaOH溶液吸收NO2:2OH-2NO2=NO-3NOH2O()4稀HNO3、稀H2SO4均能将木炭氧化成CO2()5检验NH3的存在可用湿润的红色石蕊试纸(),考点1 氮气及氮的氧化物*自主梳理*,1.氮气(1)物理性质颜色:,气味:,密度:比空气,溶解性:。,无色,无味,稍小,难溶于水,大,无色,无味,有毒,稍大,不溶于水,红棕色,有刺激性气味,有毒,【例1】将盛有12 mL NO2
2、和O2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的体积是()A.1.2 mL B.2.4 mL C.3.6 mL D.4 mL,A、D,解析:,【备考指南】,1.在一定条件下,将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体体积的1/8,则原混合气体中NO2和O2的体积之比是()A.81 B.7 3 C.7 1 D.4 1,B、C,解析:,考点2 氨气及铵盐*自主梳理*1.氨气(1)结构与物理性质,小,刺激性气味,700,(2)化学性质,产生大量白烟,铵根离子,酸根离子,易,(4)NH+4的检验取少许样品(固体或溶液)与强碱(固
3、体或溶液)共热,产生的气体能够使试纸。,湿润的红色石蕊,变蓝,1.氨气制取有关问题制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因是NaOH、KOH具有吸湿性,易结块,不利于产生NH3,且在加热条件下能腐蚀试管。因氨气比空气轻,易与空气发生对流,所以收集氨气时,导气管应插入收集气体的试管底部附近,管口塞一团干燥的棉花团,来防止NH3与空气对流,确保收集到纯净的氨气。主要杂质为水蒸气,选用试剂为碱性干燥剂(如:碱石灰、烧碱、生石灰)或中性干燥剂(如:硅胶),不能用酸性干燥剂(如:浓硫酸、五氧化二磷、浓磷酸),也不能用与之能发生配位反应的盐(如氯化钙)。,2.氨气制取的其他方
4、法,注意:加热NH4Cl不能用来制取氨气,加热碳酸氢铵,用碱石灰除去CO2和水蒸气可以制取较纯的氨气。3.铵盐与碱的反应酸式铵盐与碱反应,不要忘记酸根离子与碱的反应,此类问题要注意碱的多少。如NH4HCO3与少量的NaOH反应,只有HCO-3反应,若OH-过量,HCO-3和NH+4均反应。同时要注意其他离子之间的反应,如Ba(OH)2与NH4HSO4之间的反应,要考虑Ba2与SO2-4;NH+4和OH-;H+和OH-之间的反应。,4.喷泉问题(1)原理:由于产生压强差而形成喷泉。可以减小烧瓶内的压强,也可以是增大外部的压强。吸收剂可以是水,也可以是酸液和碱液,常见的喷泉情况如下表:,(2)引发
5、喷泉的操作:若使用图2-14-1甲装置,先打开玻璃管上的止水夹,再挤压胶头滴管,使少量的水进入烧瓶,瞬间造成烧瓶内的压强减小。用图2-14-1乙装置,打开止水夹,用热毛巾捂热烧瓶,使其中的空气被排出,烧瓶内的氨气与水接触,瞬间造成烧瓶内的压强减小。,图2-14-1,【例2】已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用示意图2-14-2中的装置可以实现该反应。,图2-14-2,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。,固体NH4Cl和Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=,CaCl2+2NH3+2H2O,(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
6、;(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。,(2)B中加入的物质是,其作用是。,用红色石蕊试纸检验,试纸变蓝,用无水硫酸铜检验,无水硫酸铜变蓝,解析:本题以氨气的实验室制法为载体,探究氨气还原氧化铜,并检验其产物。实验装置包括:气体发生装置气体净化装置氨气还原氧化铜装置产物收集装置产物收集装置。,碱石灰(或CaO),除去NH3气流中的水汽,部分黑色粉末逐渐变红色,2NH3+3CuO=N2+3H2O+3Cu,出现无色液体,氨水,(2)装置中用干燥管干燥氨气,只能用固体干燥剂,干燥氨气用碱石灰、生石灰、固体氢氧化钠等碱性干燥剂,不能用酸性干燥剂五氧化二磷,也
7、不能用氯化钙。(3)根据实验目的知,硬质试管C中的固体为氧化铜,发生反应:2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O,实验现象是黑色粉末逐渐变成红色粉末。(4)D装置中冰水温度保持在0,冷凝水蒸气,使试管D中的压强减小,E中的水倒吸进入D试管,氨气溶于水,故D装置收集到的是氨水。,【备考指南】本部分实验命题主要考查:考查NH3的实验室制取原理及装置。考查实验室模拟合成NH3的原理。考查NH3的制取及其还原性。考查NH3的制取及“喷泉实验”。考查NH3的还原性与环境保护。考查NH3的弱碱性。,2.图2-14-3所示是学生课外活动小组设计的制取氨气并进行氨气溶于水的喷泉实验及实验的装置示意图。,图
8、2-14-3,请回答下列问题:(1)学生甲用图A所示装置制备氨气,写出该法制取氨气的化学方程式;制出的氨气应使用法来收集,要得到干燥的氨气可选用 做干燥剂。(2)学生乙用图B所示装置也制出氨气,他选用的制取试剂可能是 和。,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O,向下排空气,碱石灰(或氢氧化钠固体、氧化钙固体等),氧化钙或固体氢氧化钠,浓氨水,(3)学生丙用图C所示装置进行喷泉实验,上部烧瓶已充满干燥氨气,引发水上喷的操作是。(4)学生丁将装置C误装为装置D,但经同学讨论后,认为也可引发喷泉。请说明用该装置引发喷泉的方法:。(5)学生戊用装置E吸收一段时间氨后,再通入空气
9、,同时将经过加热的铂丝插入E装置的锥形瓶内,看到了具有催化作用的铂丝保持红热,同时瓶内生成了红棕色的气体。写出在此过程中可能发生反应的化学方程式:。,打开止水夹,挤出胶头滴管中的水,打开止水夹,用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热,氨气受热膨胀,赶出玻璃导管中的空气,氨气与水接触,即发生喷泉,4NH3+5O2=4NO+6H2O,2NO+O2=2NO2,催化剂,解析:(1)A装置是固体和固体混合加热制备氨气的装置,应选用的试剂是NH4Cl和Ca(OH)2固体。氨气极易溶于水,比空气轻,要用向下排空气法收集。干燥氨气用碱石灰。(2)B装置是固体和液体在不加热时反应制氨气的装置,可选用浓氨水和生石灰(或固体
10、NaOH)混合反应。(3)氨气极易溶于水,用C装置进行喷泉实验时,先要打开止水夹,然后挤压胶头滴管,使少量水进入烧瓶,氨气溶于水导致瓶内压强急剧减小,外界大气压将烧杯内的水压入烧瓶即可形成喷泉。(4)对于装置D,可以设法使烧瓶受热,瓶内气体膨胀,排出玻璃导管中的空气,瓶内氨气与水接触即产生喷泉。(5)本实验的原理是:氨在受热时被催化氧化为NO,NO与O2反应变成红棕色的NO2。,考点3 硝酸*自主梳理*,1.物理性质,2.化学性质(1)强酸性:硝酸具有酸的通性。,(2)不稳定性硝酸见光或受热易分解,化学方程式为:。存放HNO3时,应放在试剂瓶里,并置于阴凉处。,刺激性气味,无色,久置黄色,易挥
11、发,与水互溶,黄红,无变红后褪色,浓硝酸大于稀硝酸,4HNO3=4NO2+O2+2H2O,光照,棕色,钝化,(3)强氧化性与金属的反应(除Au、Pt外,大部分金属能与硝酸反应),都不产生H2。a.Cu与浓、稀硝酸都能反应,其反应的化学方程式分别为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O。3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。b.铁、铝遇冷的浓HNO3能发生,故可用铁、铝容器运输冷的浓HNO3。,1.硝酸与金属的反应(1)硝酸与金属反应一般不生成H2。浓HNO3一般被还原为NO2,稀HNO3一般被还原为NO。反应通式一般可写为:金属+浓HNO3金属
12、硝酸盐+NO2+H2O;金属+稀HNO3 金属硝酸盐+NO+H2O。(2)铁与稀硝酸反应,先生成Fe(NO3)3,若Fe过量,Fe(NO3)3再与Fe反应生成Fe(NO3)2。(3)浓HNO3与铜反应,若Cu过量,开始时硝酸的还原产物为NO2,随着反应的进行,浓HNO3变稀,硝酸的还原产物为NO,最终应得到NO2和NO的混合气体。,2.硝酸与变价金属氧化物的反应如FeO与稀HNO3反应:3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO+5H2O,反应中,硝酸既表现了氧化性,又表现了酸性。而不能错误地认为:FeO+2HNO3=Fe(NO3)2+H2O。3.NO-3的氧化性及检验方法(1)常
13、温下,NO-3在中性或碱性溶液中不表现氧化性,几乎能与所有离子大量共存,如I-、S2-、Fe2+等。(2)在酸性条件下,NO-3和H+形成HNO3而表现强氧化性,不能与具有还原性的某些离子大量共存。(3)检验NO-3的方法:晶体或浓溶液与浓硫酸、Cu共热时,若产生红棕色气体则含NO-3;若为稀溶液则先浓缩,再检验。,4.有关HNO3参与的氧化还原反应的常用计算方法(1)原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸性作用,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中的氮原子的物质的量。(2)电子守恒法HNO3中氮原子得电
14、子的物质的量等于金属失电子的物质的量。(3)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金属或H+或NO-3进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。,【例3】硝酸发生氧化还原反应的时候,一般硝酸浓度越稀,对应的还原产物中氮的化合价越低。现有一定量的铝铁合金与一定量稀HNO3充分反应,反应过程中无任何气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4 molL-1NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)关系如图2-14-4所示。
15、下列说法中不正确的是()A.合金与硝酸反应时硝酸过量 B.合金中铝的物质的量为0.008 mol C.合金中金属的物质的量共为0.032 mol D.无法求出C点的值,图2-14-4,D,解析:,【备考指南】(1)尽管HNO3浓度越稀,被还原程度愈大,但浓HNO3的氧化性比稀HNO3的要强,因为氧化性强弱是指氧化其他物质的能力,而不是指本身被还原的程度,即不能以还原产物中氮的价态作为衡量氧化性强弱的标准。(2)一般说浓硝酸反应产生NO2,稀硝酸反应产生NO;过量的铜与浓硝酸反应,开始产生NO2,随着反应的进行,硝酸的浓度变稀,此种情况下气体为NO和NO2的混合物。(3)金属与酸反应后的溶液中,
16、若金属过量,再加入稀硫酸,金属又反应,生成NO。(4)铁和铜的混合物与硝酸反应,注意反应顺序,开始铁先反应生成Fe2,然后铜反应生成Cu2,最后Fe2再反应生成Fe3。,(5)硝酸与金属反应,一部分硝酸起酸的作用,以NO-3的形式存在,一部分作为氧化剂转换为还原产物NO或NO2,气体的物质的量就是被还原的硝酸的物质的量,NO-3的物质的量就是未被还原的硝酸的物质的量。(6)硝酸与金属反应中电子转移的物质的量与未被还原的硝酸的物质的量(NO-3)相等,若反应后加入NaOH溶液恰好生成沉淀,所用去的OH-的物质的量与转移电子的物质的量相等。,【例4】某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按如图
17、2-14-5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 molL-1的稀硝酸、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,图2-14-5,(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。,3 molL-1稀硝酸、浓硝酸、,氢氧
18、化钠溶液,将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内,通入CO2一段时间,关闭弹簧夹,,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,将NO2转化为NO,3NO2+H2O=2HNO3+NO,(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
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