人教版高中化學(xué)必修一第四章導(dǎo)學(xué)案:氮及其化合物_第1頁
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文檔簡介

1、第一課時:氮及其化合物1.氮元素概述(1)元素周期表的位置:第二周期第VA族(2)原子結(jié)構(gòu)示意圖:(3)主要化合價:-3價,-2價,0價,+2價,+3價,+4價,+5價(4)自然界存在形式:主要以游離狀態(tài)的N2形式存在,在空氣約占78%。2.氮?dú)獾南嚓P(guān)性質(zhì)2.1 氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)化學(xué)式:電子式:結(jié)構(gòu)式:NN2.2 氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)無色無味,氣態(tài),密度比空氣略小,難溶于水,收集時用排水法而不用排空氣法。2.3 氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)(1)分子中含有氮氮叁鍵,通常狀況下性質(zhì)很穩(wěn)定。(2)還原性(與O2反應(yīng)):N2+O2=放電=2NO雷電固氮的原理,光化學(xué)煙霧以及硝酸型酸雨的成因(3)弱氧化性(與H2反應(yīng)):N2+

2、3H2=高溫高壓催化劑=2NH3工業(yè)合成氨的原理,即人工固氮的方法之一(4)弱氧化性與活潑金屬單質(zhì)反應(yīng)(如金屬Na、Mg、Al)N2+3Mg=點(diǎn)燃=Mg3N2【拓展】Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3反應(yīng)劇烈Mg在空氣中燃燒會得到2中含Mg產(chǎn)物,MgO和Mg3N2。Mg+CO2=點(diǎn)燃=2MgO+C2Mg+O2=點(diǎn)燃=2MgON2+3Mg=點(diǎn)燃=Mg3N22.4 工業(yè)獲取分離液態(tài)空氣,加壓使其變?yōu)橐簯B(tài),利用N2和O2的沸點(diǎn)不同,蒸餾分離。2.5 氮的固定(1)概念:將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔锝凶龅墓潭ā#?)類型:人工固氮:如工業(yè)合成氨N2+3H2=高溫高壓催化劑=2NH3自然

3、固氮:如雷雨天產(chǎn)生N2+O2=放電=2NO生物固氮:如豆科植物的根瘤菌能夠?qū)⒖諝庵械牡D(zhuǎn)化為含氮化合物而促進(jìn)自身生長。化學(xué)模擬生物固氮:利用化學(xué)方法模擬固氮酶的作用,在溫和條件下將氮轉(zhuǎn)化為氨。2.6 氮?dú)獾挠猛竞附咏饘贂r作保護(hù)氣;液氮可作冷凍劑;重要的化工原料,用來制取化肥、炸藥等。【隨堂練習(xí)】1判斷下列描述的正誤(正確的打“”,錯誤的打“×”)。(1)N2分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因而氮?dú)獠荒苤С秩魏挝镔|(zhì)的燃燒()2有關(guān)自然界中氮的循環(huán)的下列說法不正確的是()A雷電可以將大氣中的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽B夏天腐爛的蔬菜有毒是因為產(chǎn)生了亞硝酸鹽C動物體內(nèi)的蛋白質(zhì)降解時直接變成氮?dú)膺M(jìn)入大氣D合成氨是最主要

4、的人工固氮方式3.氮的氧化物2.1 氮的氧化物氮有多種價態(tài)的氧化物:N2O、NO、N2O3、N2O4、N2O5,其中N2O3和N2O5是酸性氧化物。氮的氧化物都有毒,都對環(huán)境產(chǎn)生一定負(fù)效應(yīng)。2.2 一氧化氮和二氧化氮名稱一氧化氮二氧化氮化學(xué)式NONO2色態(tài)無色氣體紅棕色具有刺激性氣味的氣體溶解性不溶于水易溶于水,與水反應(yīng)密度比空氣小比空氣大毒性有毒,可以與血紅蛋白結(jié)合(比毒性CO還強(qiáng))有毒與O2反應(yīng)常溫下即可以反應(yīng)不反應(yīng)與H2O反應(yīng)收集方法只能用排水法(不溶),不能用排空氣法(密度與空氣接近)只能用排空氣法(密度比空氣大很多)不能用排水法(與水反應(yīng))檢驗方法向無色氣體中通入O2或者空氣,無色氣

5、體變?yōu)榧t棕色對環(huán)境的影響形成硝酸型酸雨,光化學(xué)煙霧,破壞臭氧層有關(guān)NO與O2或NO2與O2混合通入水中,液面上升一定高度時用的方程式4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO32.3 氮氧化物對環(huán)境的影響(1)光化學(xué)煙霧:NOx在紫外線作用下,與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生的一種有毒的煙霧。(2)酸雨:NOx排入大氣中后,與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2,隨雨雪降到地面。反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO。(3)破壞臭氧層:科學(xué)研究表明,進(jìn)入高空平流層的氮氧化物,可以加快臭氧層中臭氧的分解速率,從而像

6、氟氯烴類物質(zhì)一樣破壞臭氧層,形成臭氧空洞:2O33O2。導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。(4)NOx尾氣的處理方法堿液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是:n(NO2)n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。【隨堂練習(xí)】1判斷下列描述的正誤(正確的打“”,錯誤的打“×”)。(1)制取二氧化氮時,用水或NaOH溶液吸收尾氣。(

7、)(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,6.72 L NO2與水充分反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.1NA。()(3)NO2與水反應(yīng)的離子方程式:3NO2H2O=2H2NONO。()(4)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體,在空氣中都能穩(wěn)定存在。()(5)用NaOH溶液吸收NO2的離子方程式是:2OH2NO2=NONOH2O。()(6)NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象。()(7)NO可用向上排空氣法或者排水法收集。()2NO對環(huán)境的危害在于()破壞臭氧層高溫下能使一些金屬被氧化造成酸雨與人體血紅蛋白相結(jié)合A僅 B僅 C D4.氨氣4.1 氨氣的結(jié)構(gòu)化學(xué)式:電子式:結(jié)構(gòu)式:4.2 氨氣的物理性質(zhì)無色,有刺激性氣味的

8、氣體,密度比空氣小,極易溶于水(1:700),易液化。4.3 氨氣的化學(xué)性質(zhì)(1)與水反應(yīng):NH3+H2ONH3·H2ONH4+OH氨氣溶于水的溶液叫氨水。也可據(jù)此反應(yīng)來吸收氨氣,要注意防倒吸(2)與酸反應(yīng):與揮發(fā)性的酸(如鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、濃硝酸)與鹽酸反應(yīng):有白煙生成(NH4Cl固體),可據(jù)此檢驗氨氣與硝酸反應(yīng):有白煙生成與非揮發(fā)性的酸(如稀硫酸)可用于氨氣的尾氣吸收(3)與酸性氧化物反應(yīng):如CO2(3)氨的催化氧化:4NH3+5O2=高溫催化劑=4NO+6H2O(4)與NO2反應(yīng):8NH3+6NO2=高溫催化劑=7N2+12H2O可據(jù)此原理消除氮的氧化物和氨氣對環(huán)境的影響(

9、5)與鹽反應(yīng)與FeCl3溶液反應(yīng):與AlCl3溶液反應(yīng):與MgCl2溶液反應(yīng):4.4 氨氣的檢驗方法(1)試紙法實驗操作:將濕潤紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上的一段,接觸氣體,若試紙變藍(lán),則該氣體是氨氣。(2)濃鹽酸法實驗操作:將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口,有白煙生成,則該氣體是氨氣。反應(yīng)方程式:NH3+HCl=NH4Cl4.5 氨氣的用途重要的化工原料,是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)及制造硝酸、銨鹽和純堿的原料,還可以做制冷劑。4.6 氨水(1)氨水的形成以及物理性質(zhì):氯水是NH3溶于水得到的溶液,無色具有刺激性氣味。(2)NH3的溶解特點(diǎn):NH3溶于水,大量溶解,少量電離,溶質(zhì)主要是NH3·

10、;H2O(3)氨水中存在的平衡NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2ONH4+OHH2OH+OH(4)氨水的主要成分三分子:NH3、H2O、NH3·H2O三離子:NH4+、OH、H+(5)氨水的性質(zhì):主要體現(xiàn)NH3·H2O的弱堿性【隨堂練習(xí)】1判斷下列描述的正誤(正確的打“”,錯誤的打“×”)。(1)濃氨水可檢驗氯氣管道漏氣。()(2)NH3可用于設(shè)計噴泉實驗是因為NH3能使酚酞溶液變紅。()(3液氨用作制冷劑時不涉及化學(xué)變化。()(4)分別充滿HCl、NH3的燒瓶倒置于水中后液面迅速上升,說明二者均易溶于水。()(5)用濕潤的紅色石蕊試紙檢

11、驗氨氣。()(6)某氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),該氣體的水溶液一定顯堿性。()(7)液氨汽化時要吸收大量熱,因而液氨可用作制冷劑。()2NH3是一種重要的化工原料,可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列有關(guān)表述正確的是()ANH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥BNH4Cl、HNO3和Na2CO3受熱時都易分解CNH3和NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應(yīng)D圖中所涉及的鹽類物質(zhì)均可以水解3氨氣溶于水得到氨水,氯氣溶于水得到氯水,下列關(guān)于新制的氨水、氯水的描述正確的是()A“兩水”都是混合物,溶液中含有的粒子種類、數(shù)目相同B“兩水”中都存在可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡和弱電解質(zhì)的電離平衡C“兩水”都有刺激性

12、氣味,都能漂白有機(jī)色素D“兩水”放置時間較久后,都會因為相同的原理而變質(zhì)5.銨鹽5.1 銨鹽的物理性質(zhì)銨鹽都是無色或者白色晶體,易溶于水。5.2 銨鹽的化學(xué)性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性,銨鹽受熱都會發(fā)生分解,但不一定都產(chǎn)生NH3。(NH4)2SO4、NH4NO3因溫度不同,產(chǎn)物也不同。碳酸銨受熱分解碳酸氫銨受熱分解:氯化銨受熱分解:硝酸銨受熱分解:110分解:NH4NO3NH3+HNO3185200分解:NH4NO3N2O+2H2O230以上,同時用弱光:2NH4NO32N2+O2+4H2O400以上時,發(fā)生爆炸:4NH4NO33N2+2NO2+8H2O(2)與堿反應(yīng):銨鹽與強(qiáng)堿反應(yīng)可以生成NH3

13、83;H2O當(dāng)堿的濃度很大,或者受熱時,NH3·H2O會分解生成NH3。稀堿:濃堿:加熱:5.3 銨根的檢驗方法(1)實驗操作:取適量溶液于試管中,向試管中加入足量NaOH溶液,加熱產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,則溶液中有NH4+存在。(2)反應(yīng)方程式:NH4+OHNH3+H2O5.4 銨態(tài)氮肥的使用銨鹽是重要的氮肥,由于銨鹽受熱易分解,在貯存應(yīng)密封包裝并放在陰涼通風(fēng)處;施肥時應(yīng)將其埋在土下并及時灌水,以保證肥效;銨態(tài)氮肥不能有堿性物質(zhì)如草木灰等混合施用。【隨堂練習(xí)】1判斷下列描述的正誤(正確的打“”,錯誤的打“×”)。(1)加熱NH4Cl和Ca(OH)2混合物,并將產(chǎn)

14、生的氣體通入酚酞溶液中,酚酞溶液變成紅色。()(2施肥時,草木灰(有效成分為K2CO3)不能與NH4Cl混合使用的原因是K2CO3與NH4Cl反應(yīng)生成氨氣會降低肥效。()(3)檢驗NH時,往試樣中加入NaOH溶液,微熱,用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗逸出的氣體。()2下列說法中正確的是()A所有銨鹽受熱均可以分解,產(chǎn)物均有NH3B硝酸銨受熱易分解爆炸,實驗室常用加熱氯化銨與氫氧化鈣的固體混合物制備氨氣C在盛有硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2溶液的試管中,滴加少量NaOH溶液,在試管口用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗,試紙變藍(lán)D銨鹽都易溶于水,其水溶液均呈酸性6.硝酸6.1 硝酸的物理性質(zhì)硝酸是無色易揮

15、發(fā)的液體,有刺激性氣味,與水任意比互溶。6.2 硝酸的化學(xué)性質(zhì)(1)強(qiáng)酸性:具有酸的通性,可以與堿和堿性氧化物反應(yīng)。(2)不穩(wěn)定性:光照或者受熱易分解。分解方程式:市售硝酸呈黃色的原因:硝酸光照分解產(chǎn)生NO2,NO2溶于硝酸中呈現(xiàn)黃色(3)強(qiáng)氧化性:不論濃、稀硝酸都有強(qiáng)氧化性,而且濃度越大氧化性越強(qiáng),能溶解除了Au、Pt以外的所有金屬單質(zhì),濃硝酸與濃鹽酸按照3:1的配比制得的王水甚至可以溶解Au、Pt。(I)稀硝酸:稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO與金屬單質(zhì)反應(yīng):既體現(xiàn)強(qiáng)氧化性又體現(xiàn)酸性a.與Fe反應(yīng)與Fe反應(yīng)(硝酸過量):離子方程式:與Fe反應(yīng)(Fe過量):離子方程式:b.與Al反應(yīng):離子方程式:c.

16、與Cu反應(yīng):離子方程式與具有還原性的金屬氧化物反應(yīng):與FeO反應(yīng)的離子方程式:與還原性的離子反應(yīng):如Fe2+、I、SO2、SO32、HSO3、H2S、HS、S2等。(II)濃硝酸:濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2與金屬單質(zhì)反應(yīng):常溫下可以與Cu反應(yīng),但是與Fe、Al會鈍化,使其表面形成一層薄而致密的氧化膜,阻止反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生,加熱可以使氧化膜破壞與之繼續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)中濃硝酸既體現(xiàn)強(qiáng)氧化性又體現(xiàn)酸性。a.加熱條件下與Fe反應(yīng):離子方程式:b.加熱條件下與Al反應(yīng):離子方程式:c.常溫下與Cu反應(yīng):離子方程式:與非金屬單質(zhì)反應(yīng):只體現(xiàn)氧化性a.加熱條件下與C反應(yīng):b.加熱條件下與S反應(yīng):與有機(jī)物反應(yīng)(不講)【

17、注意】需注意的是,濃硝酸和濃鹽酸在書寫離子方程式的時候可以拆,而濃硫酸不可以拆。(4)保存由于硝酸見光或者受熱易分解,因此要保存在棕色瓶中,并置于冷暗處,不能用橡膠塞。(5)用途:化工原料,用于制化肥、染料、炸藥等。【隨堂練習(xí)】1判斷下列描述的正誤(正確的打“”,錯誤的打“×”)。(1)實驗室里用鋅粒與稀HNO3反應(yīng)制取H2。()(2)Cu溶于稀HNO3反應(yīng)的離子方程式:Cu2HNO=Cu2NO2H2O。()(3)將可調(diào)高度的銅絲伸入稀HNO3中,溶液變藍(lán),說明銅與稀HNO3發(fā)生置換反應(yīng)。()(4)用銅和稀硝酸反應(yīng)制取NO2氣體。()(5)常溫下,將Al片放入濃硝酸中無明顯現(xiàn)象,原因

18、是Al與濃硝酸不反應(yīng)。()(6)磁性氧化鐵溶于稀硝酸的離子方程式為3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。()(7)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)有一氧化氮生成。()(8)在1.0 mol/L的KNO3溶液中,H、Fe2、Cl、SO可以大量共存。()(9)在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固體,銅粉仍不溶解。()(10)銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。()(11)HNO3NONO2,以上各步變化均能通過一步實驗完成。()(12)濃硝酸保存在棕色瓶內(nèi)是因為硝酸易揮發(fā)。()2相同質(zhì)量的銅片分別與體積相同且過量的濃硝酸、稀硝酸反應(yīng),二者比較相等的是()

19、反應(yīng)中氧化劑得到的電子總數(shù)銅片消耗完所需時間反應(yīng)后溶液中銅離子濃度(反應(yīng)后溶液體積不變)反應(yīng)生成氣體的體積(同溫、同壓)A BCD3下列有關(guān)硝酸化學(xué)性質(zhì)的敘述中,正確的是()A濃、稀硝酸都能使藍(lán)色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色B硝酸能與FeO反應(yīng),只表現(xiàn)氧化性C硝酸可與Na2S反應(yīng)制得H2S氣體D濃硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黃色4下列說法正確的是()A投入鐵片產(chǎn)生H2的溶液中可大量存在H、Mg2、SO、NOB可用稀硝酸除去試管內(nèi)壁上的銀鏡C1.0 mol·L1的KNO3溶液中可大量存在H、Fe2、Cl、SOD硫化銅溶于硝酸的離子方程式為CuS2H=H2SCu21下列涉及氮及化合物選

20、項正誤判斷,正確的劃“”,錯誤的劃“×”(1)NH3能使酚酞溶液變紅,因而NH3可用于設(shè)計噴泉實驗()(2)將可調(diào)高度的銅絲伸入稀HNO3中,溶液變藍(lán),則Cu與稀HNO3發(fā)生置換反應(yīng)()(3)實驗室用鋅粒、稀HNO3以及試管、帶導(dǎo)管的橡皮塞可制取H2()(4)由于反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越快,因而常溫下,相同的鋁片中分別加入足量的濃、稀硝酸,濃硝酸中鋁片先溶解完()(5)制二氧化氮時,用水或NaOH溶液吸收尾氣()(6)用濕潤的碘化鉀淀粉試紙鑒別Br2(g)和NO2()(7)Cu溶于稀HNO3的離子方程式為Cu2HNO=Cu2NO2H2O()(8)NH3、O2和HNO3三種物質(zhì)中,任意兩種物質(zhì)在一定條件下均能發(fā)生反應(yīng)()(9)檢驗NH時,往試樣中加入NaOH溶液,微熱,用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗逸出的氣體()(10)液氨汽化時要吸收大量

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