第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射场看到火箭喷出大量“红烟”,产生“红烟”的原因是( )
A.高温下N2遇空气生成NO2
B.NO遇空气生成NO2
C.CO2与NO反应生成CO和NO2
D.NO与H2O反应生成H2和NO2
答案B
解析NO是一种极易被空气中O2氧化的气体,产物是红棕色气体NO2。
2.某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应,生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为1∶2,则该氮的氧化物是( )
A.N2O B.NO
C.NO2 D.N2O5
答案B
解析设氮氧化物的化学式为NOx,由题意得:2NOx+2CON2+2CO2。根据氧原子守恒可知,该氮氧化物为NO。
3.某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的( )
A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2
C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2
答案A
解析气体呈红棕色说明含有NO2和Br2中的至少一种,溶于水得橙色溶液说明气体中必定含有溴蒸气,所得无色气体遇空气重新变为红棕色说明无色气体含NO。原气体可能既有NO2也有Br2。
4.在一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中,经足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的35,则原混合气体中N2与NO2的体积比是 ( )
A.2∶3 B.3∶2
C.3∶5 D.5∶3
答案A
解析NO2与水反应使气体的体积减小,设原混合气体的体积为5 mL,则:
3NO2+H2O2HNO3+NO ΔV
3 1 2
V(NO2) 5 mL×(1-35)
V(NO2)=3 mL
V(N2)∶V(NO2)=(5 mL-3 mL)∶3 mL=2∶3
5.把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,最后收集到的气体是( )
A.氧气 B.二氧化氮
C.二氧化氮和氧气 D.二氧化氮和一氧化氮
答案C
解析少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,逸出的气体为NO、CO2,二者的物质的量之比为1∶2,同时还有少量水蒸气逸出,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管中,CO2、水蒸气与过氧化钠反应生成了O2,V(NO)∶V(O2)<1∶1,所以最后收集到的气体是NO2和O2。
6.某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液,品红溶液褪色;然后向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色。则下列对原混合气体成分的判断中正确的是( )
A.肯定含有SO2和NO
B.肯定没有Cl2、O2和NO
C.可能含有Cl2和O2
D.肯定含有Cl2和NO
答案A
解析因该混合气体无色,故可排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2;混合气体通过品红溶液,品红溶液褪色,说明含有SO2;向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色,说明存在NO,则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO,肯定没有O2、NO2和Cl2。
提升能力·跨越等级
1.科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是 ( )
A.探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成
B.探究NO和N2O可能化合生成NO2
C.探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3
D.探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2,酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用
答案B
解析NO和N2O反应不可能生成NO2,因为氮元素的化合价均升高,没有元素化合价的降低。
2.把3体积的NO2气体,依次通过下列3个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液,②浓硫酸,③Na2O2的装置后,用排水法把残留气体收集到集气瓶中,集气瓶内气体应是(同温、同压下测定)( )
A.1体积NO
B.2体积NO2和0.5体积O2
C.2体积O2
D.0.25体积O2
答案D
解析①3体积的NO2通入NaHCO3溶液中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO、NaHCO3+HNO3NaNO3+H2O+CO2↑,生成2体积CO2和1体积NO;②1体积NO、2体积CO2和水蒸气通过浓硫酸时,水蒸气被吸收,余下1体积NO和2体积CO2;③2体积CO2与Na2O2发生反应2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2,生成1体积O2,NO与O2反应的化学方程式为2NO+O22NO2,生成1体积NO2,剩余0.5体积O2,这两种气体通入水中,发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,NO2完全反应,剩余0.25体积O2。
3.(双选)如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管完全被水充满,对原试管中盛装气体的说法正确的是( )
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.可能是NO2气体
C.可能是NO2和NO的混合气体
D.只能是NO2一种气体
答案BC
解析由题意可知,试管最终完全被水充满,说明气体中没有N2。原试管中盛有的是红棕色气体,则一定含有NO2。若为纯净物,则只有NO2;若为混合物,则可能含有NO2和NO。
4.在标准状况下,将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不向外扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( )
A.114 mol·L-1 B.45 mol·L-1
C.128 mol·L-1 D.142 mol·L-1
答案C
解析设烧瓶的体积为V L,则NO2的体积为45V L。根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,又因O2和NO2的体积比为1∶4,所以最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为V L,原NO2的物质的量为45V L÷22.4 L·mol-1=128V mol,所以硝酸的物质的量浓度为128 V mol÷V L=128 mol·L-1。
5.已知Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑,某同学将少量的Cu(NO3)2固体放入试管中加热,然后将带火星的木条放入试管中,木条复燃,则下列说法正确的是( )
①NO2能支持燃烧 ②NO2不能支持燃烧 ③带火星的木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故
④带火星的木条复燃是因为硝酸铜分解产生的氧气和二氧化氮共同作用的结果
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
答案D
解析Cu(NO3)2受热分解产生的混合气体中O2体积分数为15,相当于空气中O2的体积分数,因带火星的木条在空气中不能复燃,故该木条复燃是硝酸铜分解产生的氧气和二氧化氮共同作用的结果,NO2能支持燃烧。
6.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体,它们是①NO和NO2、②NO2和O2、③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是( )
A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2
C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2
答案D
解析可假设试管体积均为2V,则每种气体的体积均为V。当倒置于水槽中时:①中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=43V;②中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,则剩余气体(O2)的体积V2=34V;③中气体与水不反应,故试管中气体体积V3=2V。综上所述:V3>V1>V2。
7.将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后,得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2混合,通过水充分吸收后,得到5 mL无色气体B,试回答:
(1)A气体是 ,B气体是 。?
(2)A气体的体积是 mL。?
(3)V的取值范围是 。?
答案(1)NO O2 (2)20 (3)20解析(1)NO、NO2混合气体与水反应后只能得到无色气体NO,即A为NO。NO与O2等体积混合后与水反应,据4NO+3O2+2H2O4HNO3知,剩余气体为O2。
(2)设A气体的体积为x,则x-34x=5 mL,x=20 mL。
(3)按极限取值法,若V mL气体全为NO,则V=20;若V mL气体全为NO2,则V=60,故其取值范围为208.如图所示:在B水槽中装有500 mL水,容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体(标准状况),将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后,试管A中余下气体的体积为0.5a mL。
(1)将A倒插入B槽中发生的反应为 ,该反应中氧化剂与还原剂的质量比为 ,原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为 。?
(2)通过导气管C向余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气,A中可能观察到的现象是 。?
(3)当试管A中充满气体时停止通入氧气,然后将试管取出水槽,水槽B中溶液的物质的量浓度为 mol·L-1(设溶液的体积仍为500 mL)。?
答案(1)3NO2+H2O2HNO3+NO 1∶2 3∶1
(2)无色气体变为红棕色,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体
(3)a11 200
解析(1)试管A倒插入B水槽水中后,发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为1∶2。根据题意有13n(NO2)+n(NO)=12[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。(2)试管A中剩余的0.5a mL气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O22NO2、4NO2+O2+2H2O4HNO3,可写为4NO+3O2+2H2O4HNO3。故可观察到的现象为无色气体变为红棕色气体,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(O2)。(3)试管中充满气体时,根据氮原子守恒,n(HNO3)=n(气体)=a22.4×10-3 mol,c(HNO3)=a22.4×10-3mol0.5 L=a11 200 mol·L-1。
贴近生活·拓展创新
为了探究几种气态氧化物的性质,某同学设计以下实验。
用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体,倒置在水槽中。然后,分别缓慢通入适量氧气或氯气,如图所示。一段时间,A、B装置中集气瓶充满溶液,C装置中集气瓶里还有气体。
(1)如果装置A中通入氧气恰好使液体充满集气瓶,假设瓶内液体不向外扩散。
①写出总反应的化学方程式: ;该实验对工业上生产硝酸的启示是 。?
②假设实验条件下,气体摩尔体积为a L·mol-1,计算集气瓶里溶液的物质的量浓度为 。?
(2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液,通入氧气后,实验现象可能为 ;发生反应的化学方程式为 ;C装置实验可以探究酸雨变化过程。?
(3)溶液充满集气瓶后,在B水槽里滴加硝酸钡溶液,可能观察到的现象为 ;写出有关离子方程式: 。证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是 ? 。?
答案(1)①4NO2+O2+2H2O4HNO3 在吸收器里充入足量空气 ②1a mol·L-1
(2)红色由浅变深 2SO2+O2+2H2O2H2SO4
(3)出现白色沉淀 Cl2+SO2+2H2O2Cl-+SO42-+4H+、Ba2++SO42-BaSO4↓ 取少量反应后的溶液于试管中,向试管里加入过量的硝酸钡溶液,待沉淀完全后,静置,取上层清液滴加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则说明原溶液中含有Cl-
解析(1)①A装置中集气瓶里发生的反应有:3NO2+H2O2HNO3+NO、2NO+O22NO2,总反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O4HNO3。工业上,利用二氧化氮与水反应制硝酸,为了充分利用原料,防止排放大气污染物NO,应向吸收器中通入足量空气,使氮元素全部转化成硝酸。②设A装置中集气瓶体积为V L,二氧化氮气体体积为V L,n(NO2)=VLaL·mol-1=Va mol,最后充满液体,HNO3溶液体积为V L,c(HNO3)=VamolVL=1a mol·L-1。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸,亚硫酸是中强酸,通入氧气反应后,生成硫酸(强酸),溶液红色变深。(3)氯气在水中将二氧化硫氧化成硫酸,检验氯离子前要除去SO42-。
课件24张PPT。第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮知识铺垫新知预习自主测试1.空气中主要含有氮气和氧气,其中氮气的性质稳定,可作保护气。
2.N2的密度与空气相差不大,不可采用排空气法收集,可用排水法收集。知识铺垫新知预习自主测试一、氮气与氮的固定
1.自然界中的氮元素
2.氮气的化学性质
(1)稳定性:通常情况下氮气难与其他物质发生化学反应,无法被大多数生物体直接吸收。
【微思考】为何氮气的化学性质很稳定?
提示氮分子内两个氮原子之间以共价三键结合,断开该化学键需要较多的能量。知识铺垫新知预习自主测试(2)氮气与金属或非金属单质的反应
3.氮的固定
(1)定义:将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
(2)分类
①自然固氮:大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物,或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨。
②人工固氮:人类通过控制条件,将氮气氧化或还原为氮的化合物。最重要的人工固氮途径是工业合成氨。知识铺垫新知预习自主测试二、一氧化氮和二氧化氮
1.物理性质
2.化学性质
(1)常温下,NO不稳定,易与O2结合。
化学方程式为2NO+O2 === 2NO2。
(2)NO2溶于水时与水发生反应。
化学方程式为3NO2+H2O === 2HNO3+NO。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同,但它们都是有毒的气体。( )
(2)实验室只能用排水法收集NO,用向上排空气法收集NO2。( )
(3)NO具有较强的还原性,在空气中极易被氧化。( )
(4)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中,无色气体变为红棕色。( )
(5)打磨好的镁带在空气中燃烧可得到纯净的Mg3N2。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)×知识铺垫新知预习自主测试2.下列过程没有起到氮的固定作用的是( )
A.N2与O2反应生成NO
B.NH3经催化氧化生成NO
C.N2与H2在一定条件下合成氨
D.豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物
答案:B知识铺垫新知预习自主测试3.下列说法正确的是( )
A.一氧化氮和二氧化氮都可用排水法收集
B.二氧化氮既有氧化性,又有还原性
C.通常情况下,二氧化氮和一氧化氮都是无色的有毒气体
D.一氧化氮只具有还原性
答案:B
解析:NO2易溶于水,且溶于水时与水发生反应,不能用排水法收集,A项错误;二氧化氮与水反应时,既作氧化剂又作还原剂,B项正确;通常情况下,一氧化氮为无色气体,二氧化氮为红棕色气体,它们都是有毒气体,C项错误;一氧化氮中氮元素显+2价,很容易被氧化,作还原剂,具有还原性,也可以被还原,作氧化剂,具有氧化性,D项错误。任务素养脉络随堂检测氮的氧化物溶于水的有关计算
问题探究
【实验探究】NO2被H2O吸收的实验
NO2能溶于H2O并发生反应,为了使NO2尽可能被H2O吸收,某化学兴趣小组设计了如下实验步骤,以探究NO2被H2O吸收的程度。
步骤①:将盛满NO2气体的试管倒置于盛水的水槽中,如图甲所示。任务素养脉络随堂检测步骤②:将O2缓慢通入步骤①的试管中,如图乙所示。 任务素养脉络随堂检测1.步骤①中:试管内气体的颜色和水位有何变化?发生反应的化学方程式是什么?
2.步骤②中试管内气体的颜色和体积怎样变化,试管内水位怎样变化?主要发生哪些反应?
提示缓慢通入O2时,试管内无色气体变为红棕色,后又变为无色,但气体体积减小,液面不断上升。发生反应:2NO+O2 === 2NO2,3NO2+H2O === 2HNO3+NO。任务素养脉络随堂检测3.当液体充满整个试管时,通入的O2与原试管内的NO2体积之比是多少?写出总反应的化学方程式。
提示当液体充满试管时,NO2和通入的O2恰好完全反应生成HNO3,即4NO2+O2+2H2O === 4HNO3,因此V(NO2)∶V(O2)=4∶1。
4.在相同条件下,向同一试管中分别通入NO和O2,然后倒置于水槽中,若溶液充满试管,则通入的NO和O2的体积比为多少?
提示4∶3。任务素养脉络随堂检测知识拓展
氮的氧化物溶于水的有关定量关系
1.相关反应原理
3NO2+H2O === 2HNO3+NO①
2NO+O2 === 2NO2②
由方程式①×2+②得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3③
由方程式①×2+②×3得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3④任务素养脉络随堂检测2.氮氧化物溶于水的不同情况及剩余气体分析
(1)NO2与O2的混合气体溶于水(反应③)
温馨提示:氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时,剩余的气体可能是O2,也可能是NO,但不可能是NO2,因为NO2会与水反应生成HNO3和NO。任务素养脉络随堂检测素能应用
典例一定条件下,将等体积的NO和O2充入同一试管,并将试管倒立于水槽中,充分反应后剩余气体的体积约为原气体总体积的( )答案:C 任务素养脉络随堂检测变式训练将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里,充分反应后试管中剩余20 mL气体,则原混合气体中NO2和NO的体积比为 ( )
A.2∶1 B.1∶3 C.3∶1 D.1∶1
答案:C解析:
所以原混合气体中V(NO)=40 mL-30 mL=10 mL,因此V(NO2)∶V(NO)=30 mL∶10 mL=3∶1。 任务素养脉络随堂检测任务素养脉络随堂检测1.下列关于氮气的说法中错误的是( )
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
答案:C
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 ;N2与金属Mg反应时,作氧化剂。任务素养脉络随堂检测2.下列关于NO和NO2的叙述正确的是( )
A.NO是一种红棕色气体
B.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合
C.含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D.NO2可用排水法收集
答案:C
解析:解答本题要抓住NO易被氧化、NO2易与水反应的特点。NO是无色的气体,A项错误;常温常压下,NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2,B项错误;NO2能与水反应,故不能用排水法收集,D项错误。任务素养脉络随堂检测3.下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是( )
①N2→NO2 ②NO2→NO ③NO2→HNO3 ④N2→NO
A.① B.② C.④ D.③
答案:C
解析:该题有两个要求:(1)必须加入氧化剂;(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都有元素化合价升高,但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成;而反应③NO2→HNO3中,虽然氮元素的化合价升高,但不加氧化剂也能完成,如反应3NO2+H2O === 2HNO3+NO,NO2既是氧化剂又是还原剂;只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。任务素养脉络随堂检测4.NO2溶于水时,与水反应,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比是( )
A.2∶1 B.1∶2 C.3∶1 D.1∶3
答案:B
解析:NO2与H2O的反应中,NO2既作氧化剂又作还原剂:
根据得失电子守恒,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2。任务素养脉络随堂检测5.如图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。
请回答下列问题:
(1)写出观察到的现象:
① ;?
② ;?
③ 。?
(2)最终试管中剩余的气体是 ,体积为 。?
答案:(1)①通入O2后试管内气体变为红棕色 ②试管内液面升高 ③最后试管内液体没有全部充满,有无色气体剩余
(2)NO 1.0 mL任务素养脉络随堂检测第2课时 氨和铵盐
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.1 L 0.1 mol·L-1的氨水中所含溶质的微粒的物质的量为( )
A.0.1 mol NH3分子
B.0.1 mol NH3·H2O分子
C.NH3分子和NH3·H2O分子共0.1 mol
D.NH3分子和NH3·H2O分子及NH4+共0.1 mol
答案D
解析根据氮原子守恒很容易得出:n(NH3)+n(NH3·H2O)+n(NH4+)=0.1 mol。
2.检验氨可以用( )
A.湿润的红色石蕊试纸
B.干燥的红色石蕊试纸
C.干燥的蓝色石蕊试纸
D.湿润的蓝色石蕊试纸
答案A
解析氨溶于水,溶液呈碱性。
3.已知X、Y、Z、W(含同一元素)有如下所示转化关系,且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐,则X可能是( )
XYZW
A.N2 B.NO2 C.NH3 D.NO
答案C
解析能发生连续氧化的物质,中学阶段学习的有C、S、H2S、Na、N2、NH3。但符合X与W反应生成盐的只有NH3。转化关系为NH3NONO2HNO3。
4.下列方法适合实验室制取氨的是( )
A.N2和H2催化加热制取氨
B.加热NH4Cl制取氨
C.将浓氨水向碱石灰固体上滴加
D.将NH4Cl溶液和NaOH溶液混合
答案C
解析A项适用于工业生产氨;B项因为NH4Cl分解生成的NH3、HCl遇冷又化合为NH4Cl,不能制取氨;D项由于NH3极易溶于水,不适合制取NH3。
5.实验室可以按如图所示的装置干燥、贮存气体M,多余的气体可用水吸收,则M是( )
A.氨气 B.一氧化碳
C.二氧化氮 D.氯化氢
答案A
解析由气体M用干燥管干燥、用向下排空气法收集、用防倒吸装置吸收,可知气体M的密度比空气的小,且在水中溶解度非常大,符合条件的只有氨,选A项。
6.能用如图装置进行喷泉实验的一组气体是( )
A.HCl和CO2 B.NH3和CO
C.O2和CO2 D.NO2和NO
答案A
解析要利用该装置进行喷泉实验,所选气体必须易溶于NaOH溶液或易与NaOH反应,B项中的CO、C项中的O2、D项中的NO都不溶于NaOH溶液,也不与NaOH反应。
7.已知A、B、C、D为气体,E、F为固体,G是氯化钙,它们之间的转换关系如图所示:
(1)D的化学式是 ,E的化学式是 。?
(2)A和B反应生成C的化学方程式是 。?
(3)C和D反应的化学方程式是 ,现象是 。?
答案(1)NH3 NH4Cl
(2)H2+Cl22HCl
(3)HCl+NH3NH4Cl 产生大量白烟
解析框图推断题的关键是找准切入点,由题目中“A、B、C、D为气体,E、F为固体”,结合D+CE可知,E为铵盐;再由E+FD知,D为氨,且F为碱;又知“G为氯化钙”推出F为Ca(OH)2,C为HCl气体。
提升能力·跨越等级
1.制备干燥的氨所需的药品是( )
A.NH4Cl稀溶液、NaOH稀溶液、碱石灰
B.饱和氨水、NaOH固体、五氧化二磷固体
C.NaOH溶液、NH4Cl晶体、浓硫酸
D.NH4Cl固体、消石灰、碱石灰
答案D
解析A项,不能用NH4Cl溶液与NaOH溶液混合制取NH3;B项,NH3不能用P2O5固体干燥;C项,不能用NH4Cl晶体与NaOH溶液混合制NH3,也不能用浓硫酸干燥NH3;D项,实验室用NH4Cl固体与消石灰共热的方法制取NH3,并用碱石灰干燥NH3。
2.能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四种溶液(可以加热)的一种试剂是( )
A.BaCl2溶液
B.Ba(NO3)2溶液
C.Ba(OH)2溶液
D.AgNO3溶液
答案C
解析Ba(OH)2溶液和Na2SO4溶液混合有白色沉淀生成;Ba(OH)2溶液和NH4NO3溶液混合产生有刺激性气味的气体;Ba(OH)2溶液和KCl溶液混合无明显现象;Ba(OH)2溶液和(NH4)2SO4溶液混合既有白色沉淀生成,又产生有刺激性气味的气体。
3.用一充满氨的烧瓶做喷泉实验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内的氨水中溶质的物质的量浓度是(按标准状况下计算)( )
A.0.045 mol·L-1 B.1 mol·L-1
C.0.029 mol·L-1 D.不能确定
答案A
解析本题以氨的喷泉实验为切入点考查物质的量的有关计算。假设烧瓶的容积为1 L,则氨的物质的量为122.4 mol,溶液的体积为1 L,氨水中溶质的物质的量浓度为122.4 mol·L-1,即0.045 mol·L-1。
4.针对实验室制取氨,下列说法不正确的是( )
A.发生装置与用KClO3制取O2的装置相同
B.可用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨
C.氨的验满可以用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒放于试管口附近
D.所用的铵盐不是NH4NO3,是因为NH4NO3受热易爆炸
答案B
解析实验室制取NH3属于固体与固体混合加热制气体,与KClO3分解制O2装置一样;由于NH3的溶解度很大,故不能用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨;氨气遇湿润的红色石蕊试纸变蓝或遇浓盐酸产生白烟;NH4NO3受热易爆炸,一般使用NH4Cl或其他非氧化性酸的铵盐制氨。
5.如右图所示,锥形瓶内盛有气体X,滴管内盛有液体Y,若挤压胶头滴管,使液体Y滴入锥形瓶中,振荡,一会儿可见小气球a鼓起。气体X和液体Y不可能是 ( )
A.X是HCl,Y是饱和食盐水
B.X是CO2,Y是稀硫酸
C.X是SO2,Y是NaOH溶液
D.X是NH3,Y是NaNO3溶液
答案B
解析小气球a鼓起,说明锥形瓶内气压降低,X气体易溶于Y液体,B项中CO2不溶于稀硫酸,所以不可能是B项。
6.右图装置中的干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管,下列选项与实验事实不相符的是( )
A.NH3 H2O(含石蕊溶液) 蓝色喷泉
B.HCl H2O(含石蕊溶液) 红色喷泉
C.Cl2 饱和食盐水 无色喷泉
D.CO2 NaOH溶液 无色喷泉
答案C
解析Cl2在饱和食盐水中溶解度很小,所以不能形成喷泉。
7.某化学实验小组同学利用以下装置制备氨,并探究氨的性质(部分仪器已略去)。请回答:
(1)实验室制备氨的化学方程式为 。?
(2)用装置B收集氨时,氨的进气口是 (选填“a”或“b”),说明选择的理由: 。?
(3)打开装置B中的活塞c,若观察到烧瓶内产生了红色喷泉,则说明氨具有的性质是 , 。?
(4)为防止环境污染,以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨的是 (填序号)。?
答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)a 氨的密度比空气的密度小
(3)极易溶于水 溶于水形成的溶液呈碱性
(4)BD
解析(1)实验室制取氨的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)氨的密度比空气的小,可用向下排空气法收集,进气导管要伸到烧瓶底部。(3)能形成喷泉,证明氨极易溶于水;观察到红色喷泉,说明氨溶于水形成的溶液显碱性。(4)A不利于氨的吸收,B、D能防止倒吸,C会发生倒吸。
8.某课外活动小组在实验室用如下图所示的装置进行实验,验证氨的某些性质并收集少量纯净的N2。
请回答:
(1)实验前先将仪器按图示连接好,然后检查装置的气密性。怎样检查该装置的气密性????? 。?
(2)烧瓶内装有生石灰,随浓氨水的滴入,产生氨。氨产生的原因是? 。?
(3)实验进行一段时间后,观察到加热的硬质玻璃管内的黑色氧化铜粉末变为红色,盛无水CuSO4的干燥管内出现蓝色,并且在最后的出气导管处收集到纯净、干燥的N2。根据这些现象,写出硬质玻璃管内发生反应的化学方程式:? 。?
这个反应说明氨具有 。?
A.碱性 B.还原性
C.氧化性 D.不稳定性
(4)洗气瓶中浓硫酸的主要作用是 。?
(5)在最后出气管的导管口收集干燥、纯净的氮气,收集方法是? 。?
答案(1)先关闭分液漏斗的活塞,向广口瓶中加水,浸没进气导管口,用酒精灯在烧瓶下稍加热,若导气管口有少量气泡冒出,停止加热后,导管内水面上升,形成一段水柱,说明装置的气密性良好
(2)NH3·H2O中的H2O与CaO反应并放热,使NH3逸出
(3)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O B
(4)干燥N2,吸收未反应的NH3
(5)用塑料袋或球胆收集
贴近生活·拓展创新
氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨的制备
①氨的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。?
②欲收集一瓶干燥的氨,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。?
(2)氨与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中
?
②反应的化学方程式 ?
续表
操作步骤
实验现象
解释原因
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③ ?
④ ?
答案(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2ONH3↑+H2O)
②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅
②8NH3+6NO27N2+12H2O
③Z中NaOH溶液产生倒吸现象
④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外界大气压
解析(1)①实验室可利用反应2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O制取氨,故可以选A装置;或利用NH3·H2ONH3↑+H2O制取NH3,故也可以选B装置。
②生成的NH3中混有水蒸气,且氨是碱性气体,可用碱石灰干燥,用向下排空气法收集;在收集装置后,需连接防倒吸的尾气处理装置;
(2)NO2具有强氧化性,NH3具有还原性,NO2中氮元素由+4价降至0价,NH3中氮元素由-3价上升至0价,生成N2,故化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O,则Y管内气体颜色变浅甚至变为无色。
由于反应前后气体体积减小,故Y中压强减小,烧杯内NaOH溶液在大气压强的作用下会倒吸入Y管内。
课件43张PPT。第2课时 氨和铵盐知识铺垫新知预习自主测试1.农作物所必需的营养元素中,氮、磷、钾需要量较大。
2.可用作氮肥的物质有尿素[CO(NH2)2]、氨水、铵盐如碳酸氢铵(NH4HCO3)和氯化铵(NH4Cl)、硝酸盐如硝酸铵(NH4NO3)和硝酸钠(NaNO3)等(在括号内填化学式)。
3.取少量硫酸铵或氯化铵固体,加入少量熟石灰粉末,混合、研磨,可闻到一股刺激性气味,这是氨的气味。知识铺垫新知预习自主测试一、氨
1.物理性质
【微思考1】液氨为何可用作制冷剂?
提示液氨汽化要吸收大量的热,使周围温度急剧降低。知识铺垫新知预习自主测试2.化学性质
(1)氨与水的反应
①常用喷泉实验来验证NH3易溶于水。
②NH3溶于水形成的溶液叫氨水,氨溶于水时,会与水结合成一水合氨(化学式NH3·H2O)。化学方程式为NH3+H2O NH3·H2O。
③一水合氨是一种弱碱,在水中有一小部分发生电离: 。所以氨水显碱性,能使酚酞溶液变红或使红色的石蕊试纸变蓝。
【微思考2】氨水和液氨是同一物质吗?
提示不是同一物质。氨水是氨的水溶液,属于混合物;而液氨是纯净物,成分为NH3。知识铺垫新知预习自主测试(2)氨与酸的反应
与HCl反应原理:NH3+HCl === NH4Cl。
实验操作:将两根分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒相互靠近。
实验现象:有白烟生成。
实验应用:用于NH3和HCl气体的互相检验。
(3)氨的还原性
在加热和有催化剂(如铂)的条件下,氨能被氧气氧化为一氧化氮和水:4NH3+5O2 4NO+6H2O(工业制硝酸的基础)。知识铺垫新知预习自主测试二、铵盐
1.物理性质
都是无色或白色晶体,都易溶于水。
2.化学性质
(1)不稳定性
(2)与碱反应
氯化铵与熟石灰反应的化学方程式为知识铺垫新知预习自主测试知识铺垫新知预习自主测试三、氨的实验室制法
试剂—Ca(OH)2和NH4Cl
↓
原理—Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3↑+2H2O
↓
装置—固+固 气(与制取O2的装置相同)
↓
收集—向下排空气法
↓
验满—湿润的红色石蕊试纸靠近试管口(变蓝)、蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口(产生白烟)知识铺垫新知预习自主测试【微思考3】如何检验试管中已集满氨?
提示(1)将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,若试纸变蓝,即可说明氨气已集满。
(2)用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,即可说明氨气已集满。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)氨水能导电,故NH3是电解质。( )
(2)液氨和氨水是同一种物质。( )
(3)氨气极易溶于水,所得溶液显碱性。( )
(4)NH3中氮元素显-3价,处于最低价态,具有一定的还原性,在一定条件下可被O2氧化。( )
(5)可用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验集气瓶中NH3的存在。( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√知识铺垫新知预习自主测试2.下列有关氨的性质的叙述中,正确的是( )
A.氨催化氧化可直接生成NO2
B.氨水呈碱性
C.氨和酸相遇都能产生白色烟雾
答案:B任务一任务二任务三素养脉络随堂检测氨及铵盐的性质
问题探究
1.1 mol·L-1的氨水中NH3·H2O的浓度就是1 mol·L-1吗?氨水中的溶质通常被认为是什么?
提示不是,溶液中NH3、 、NH3·H2O的浓度之和为1 mol·L-1;通常认为氨水中的溶质是NH3。
2.为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否会产生白烟?
提示浓氨水和浓盐酸均有挥发性,挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇,化合生成NH4Cl固体小颗粒,即为白烟。浓硫酸没有挥发性,故不可能形成白烟。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.铵盐有哪些共性?所有的铵盐受热分解都会产生氨气吗?
提示铵盐都易溶于水、受热易分解、与碱反应放出氨气。不是所有的铵盐受热分解都会产生氨气,如硝酸铵。
4.氨和铵盐之间是如何转化的?
提示氨与酸反应生成铵盐,铵盐与碱反应生成氨。
5.检验氨时使用的红色石蕊试纸为什么要先润湿?检验溶液中的
时,加入氢氧化钠溶液后为什么要加热溶液?
提示氨只有与水反应生成NH3·H2O才能电离出OH-;氨极易溶于水,如果不加热,氨很难逸出。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.液氨与氨水的比较任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.铵盐受热分解
固态铵盐受热分解的产物较复杂,组成铵盐的酸根离子对应的酸的性质不同,铵盐分解产物不同。
(1)组成铵盐的酸根离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时,则加热时酸与氨同时挥发,冷却时又重新化合生成铵盐。例如:NH4Cl
(2)组成铵盐的酸根离子对应的酸是氧化性酸时,则加热时发生氧化还原反应,无氨逸出。如NH4NO3分解不生成NH3,而生成N2。
4.铵盐跟碱反应——铵盐的通性
铵盐无论是固体状态还是存在于溶液中都能与强碱反应。
(1)固体间反应:反应条件是加热或搅拌,产生NH3。
(2)溶液中反应:由于NH3极易溶于水,所以产生的NH3会溶解,若溶液浓度很大,会有少量NH3逸出,加热溶液可使NH3大量逸出。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例1以下有关氨及铵盐的叙述中,不正确的是 ( )
A.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
C.实验室常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取氨
D.氨具有还原性,一定条件下可与氧化性物质如氧气发生反应
答案:B
解析:铵态氮肥与碱性物质如草木灰反应,放出氨从而降低肥效,A项正确;氨的喷泉实验体现了氨极易溶于水的性质,不能体现其有氧化性,B项不正确;氨具有还原性,在有催化剂的条件下加热能与O2发生反应,氨被氧化为NO,常温下氨还能被氯气氧化,D项正确。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练1有关氨的实验较多,下面对这些实验原理的分析中,正确的是( )
A.氨极易溶于水,可以用来做喷泉实验
B.氨的还原性可以解释氨与氯化氢的反应实验
C.NH3·H2O不稳定,实验室可用NH4Cl和石灰水制取氨
D.NH3液化时放出大量的热,因而,不能用氨作制冷剂
答案:A
解析:NH3与HCl的反应为非氧化还原反应,B项错误;因NH3易溶于水,实验室制NH3用NH4Cl固体和熟石灰加热,C项错误;液氨汽化时,吸收大量热,可用液氨作制冷剂,D项错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测氨的实验室制法
问题探究
1.实验制取氨一般用NH4Cl和Ca(OH)2作为原料,碱为什么不用NaOH?铵盐为什么不用碳酸铵?
提示不用NaOH是因为NaOH易吸水结块,而且对玻璃仪器的腐蚀性较强;不用碳酸铵是因为碳酸铵分解会产生CO2,使收集到的氨不纯。
2.能否用加热氯化铵固体的方法制取氨?为什么?
提示不能,氯化铵加热分解为氨和氯化氢,但是遇冷后二者会立即结合成氯化铵,收集不到氨。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.实验室制备氨时,导管口为什么要插入试管底部?试管口塞有用水或稀硫酸浸湿的棉花团的作用是什么?
提示氨的密度比空气的小,插入试管底部相当于利用向下排空气法将空气排出,收集氨。塞棉花团的作用是(1)防止生成的氨与空气发生对流,使收集到的氨不纯;(2)抑制氨逸出,防止污染空气。
4.为收集干燥的氨,氨可用哪些干燥剂干燥?
提示只能用碱性干燥剂,如生石灰;不能用酸性干燥剂,如P2O5、浓硫酸等;也不能用CaCl2,因为CaCl2会与NH3结合成CaCl2·8NH3。
5.氨极易溶于水,实验室中吸收多余的氨,能否直接将导管插入水中?为什么?
提示不能,会发生倒吸。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
氨的实验室制法 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.干燥装置:通常用碱石灰干燥,不能使用浓硫酸,也不能用无水CaCl2,可将碱石灰放在干燥管或U形管中。
4.收集方法:向下排空气法,导管应插入试管的底部。
5.验满方法:①用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝;②用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验,产生白烟。
6.尾气处理
多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球),以免污染空气。吸收尾气时要防止倒吸,常采用的装置有:任务一任务二任务三素养脉络随堂检测7.快速制取少量氨的方法 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例2氨是化学实验室常需制取的气体。实验室制取氨通常有两种方法:
①用固体氢氧化钙与氯化铵共热;
②在常温下用固体氢氧化钠与浓氨水反应。
(1)下面的制取装置图中,方法①应选用装置
(填“A”或“B”,下同),方法②应选用装置 。?
(2)在制取后,如果要干燥氨,应选用的干燥剂是 。?
A.浓硫酸 B.固体氢氧化钠 C.五氧化二磷
(3)检验集气瓶中是否收集满氨的方法是? 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:(1)A B (2)B
(3)将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口处,如试纸变蓝,说明气体已收集满
解析:A装置适用于固体与固体加热制气体,B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。NH3为碱性气体,应用碱性干燥剂干燥。检验NH3一般用湿润的红色石蕊试纸。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练2下面是实验室制取氨的装置和选用的试剂,其中错误的是( )任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:C
解析:NH4HCO3固体受热分解生成NH3、CO2和H2O,气体进入盛有碱石灰的干燥管,碱石灰吸收二氧化碳和水蒸气,生成纯净的氨,A项正确;向CaO中滴加浓氨水,CaO遇水生成Ca(OH)2,同时放出大量热量,也会促使浓氨水分解出氨,B项正确;加热固体制气体时,试管口应略向下倾斜,使产生的水能够流出,以免聚集在试管口的水倒流回试管底而将试管炸裂,C项错误;D项,加热浓氨水制取NH3的方法和试剂都是正确的。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测喷泉实验
问题探究
NH3易溶于水的实验任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.根据以上实验,试述形成喷泉的原因是什么?
提示因氨气迅速溶解在从胶头滴管挤压出的少量水中,使烧瓶内的压强迅速减小,与外界大气形成较大的压强差,在压强差作用下,烧杯内溶液被压入烧瓶,通过带尖嘴的导管喷出,形成喷泉。
2.某同学做该实验时,打开止水夹后将胶头滴管内的水挤入烧瓶内,并未产生喷泉,试分析实验失败可能的原因是什么?
提示①装置气密性不好,②收集的NH3纯度较低,③烧瓶不干燥等。
3.若条件是标准状况,则最终烧瓶所得溶液的物质的量浓度为多少?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.喷泉形成原理——烧瓶内部压强减小,内外形成一定压强差
当气体接触外部的水或溶液时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应,从而使烧瓶内气压迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入烧瓶,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。
2.引发喷泉的实验操作:打开止水夹,挤压胶头滴管,或其他形成压强差引发液体向烧瓶中流动喷射的操作。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.使容器内外产生较大压强差的两种方法: 4.常见能形成喷泉的物质组合: 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例3喷泉是一种常见的现象,其产生的原因是存在压强差。
(1)图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是 。?
A.SO2和H2O B.CO2和NaOH溶液 C.NH3和H2O D.NO和H2O任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图Ⅰ是 (填“增大”或“减小”,下同)上部烧瓶内气体压强;图Ⅱ是 下部锥形瓶内气体压强。城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述 (填“图Ⅰ”或“图Ⅱ”)中装置的原理相似。?
(3)某学生积极思考喷泉原理的应用,设计了如图Ⅲ所示的装置。
①如果关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管。则可能出现的现象为? 。?
②在①操作的基础上,打开活塞c,产生的现象是? 。?
答案:(1)D (2)减小 增大 图Ⅱ
(3)①盛有NH3的集气瓶中产生大量的白烟 ②两烧瓶中同时产生喷泉任务一任务二任务三素养脉络随堂检测解析:(1)SO2和NH3均易溶于H2O,CO2能与NaOH溶液发生反应而溶解,三者均能形成足够大的压强差,形成喷泉;只有D项NO不溶于水,不能形成足够大的压强差,不可能形成喷泉。
(2)对形成喷泉的可能原因进行归纳和总结,图Ⅰ是因为烧瓶内气体压强突然减小而产生压强差,形成喷泉;图Ⅱ则是因为下部锥形瓶内的气体压强增大而产生压强差,形成喷泉。现实生活中的人造喷泉及火山爆发的原理与图Ⅱ原理相似。
(3)图Ⅲ装置中如果关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管,氨溶解,右边烧瓶内气体压强减小,左边烧瓶内的HCl进入右边烧瓶,发生反应NH3+HCl === NH4Cl,在烧瓶中产生大量的白烟,左、右两烧瓶压强均急剧减小,此时打开活塞c,则两烧瓶中同时产生喷泉。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练3利用如图所示装置,在锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是( )
A.Cu与稀盐酸
B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
答案:D
解析:根据题意只要能在锥形瓶内反应产生气体,压强大于圆底烧瓶内压强即可,故应选NH4HCO3和稀盐酸。A项中两物质不反应,B项中反应不生成气体,C项生成的CaSO4附着在CaCO3的表面会阻止反应的进行。注意该装置中玻璃导管的作用是使烧瓶内外压强相等。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.右图是实验室进行氨溶于水的“喷泉实验”的装置,下列叙述不正确的是( )
A.该实验说明氨极易溶于水
B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色,说明氨水呈碱性C.氨水很稳定,将烧瓶内的红色溶液加热颜色不会发生变化
D.形成“喷泉”的主要原因是氨溶于水后,烧瓶内的气压小于大气压
答案:C
解析:由于氨极易溶于水,当少量水进入盛有氨的烧瓶会使烧瓶内压强迅速减小且小于大气压,使滴有酚酞的水进入烧瓶形成喷泉,A、D项正确;由于氨水有弱碱性,从而使酚酞由无色变为红色,B项正确;氨水不稳定,受热易分解放出氨,从而使碱性减弱,故滴有酚酞呈红色的氨水受热后红色变浅或褪去,C项错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.下列关于氨的说法中正确的是( )
A.氨可以用浓硫酸干燥
B.氨溶于水显弱碱性,因此氨可使湿润的酚酞 试纸变蓝
C.氨本身没有毒,故发生液氨大量泄漏时,人们可不必采
取任何防范措施
D.吸收NH3可用右图所示的装置防止倒吸
答案:D
解析:氨属于碱性气体,不能用酸性干燥剂干燥;湿润的酚酞试纸遇NH3会变红;虽然氨并不能称为有毒气体,但由于氨的溶解度极高,且极易挥发,所以常被吸附在皮肤黏膜和眼黏膜上,从而产生刺激和炎症,故发生液氨大量泄漏时,人们必须采取一定的防范措施,例如根据氨的密度小的特征,可以向地势低、逆风的方向跑离事故区,故A、B、C项错误。四氯化碳是一种油状液体,氨不溶解于其中,图中装置可防倒吸,D项正确。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.检验铵盐溶液的方法是取少量待测溶液滴入试管中,然后( )
A.加热,用湿润的红色石蕊试纸置于试管口检验
B.加强碱溶液后再加热,最后再滴入无色酚酞溶液
C.加热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口检验
D.加烧碱溶液后再加热,最后再用湿润的红色石蕊试纸置于试管口检验
答案:D
解析:并非所有铵盐加热分解都会产生NH3,A、C两项错误;加碱溶液共热后,NH3将逸出,B项错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测4.用加热法可以分离的一组物质是( )
A.氯化铵和消石灰 B.碳酸氢铵和过氧化钠
C.氯化铵和氯化钠 D.碘和氯化铵
答案:C解析: 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测5.某学校兴趣小组探究制取氨的实验如下:
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨,其中合理的是 (填字母,下同)。?
A将氯化铵固体加热分解
B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中
C.将氢氧化钠固体加入浓氨水中
D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中
(2)根据(1)中所选药品,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨,适宜的装置是 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据,下列性质与收集方法无关的是 (填序号)。?
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ③与氧气反应
(4)下图是甲同学设计收集氨的几种装置,其中可行的是 (填字母),集气的原理是 ? 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:(1)B (2)C (3)②④
(4)d 氨的密度比空气的小,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨
解析:(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更便于操作,而且可以节约氨水的用量;氨极易溶于水,若用稀溶液制取,产量较少。(2)根据所选试剂分析,不需要加热条件。(3)收集气体可采用排空气法(气体密度与空气密度的差异、气体不能被氧气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水)。(4)氨极易溶于水,且氨气的密度比空气的小,因此采用向下排空气法收集。第3课时 硝酸 酸雨及防治
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.酸雨给人类带来了种种灾祸,严重地威胁着地球的生态环境,下列有关减少或者防止酸雨形成的措施中可行的是( )
①对燃煤进行脱硫 ②对含SO2、NO2等的工业废气进行无害处理后,再排放到大气中 ③人工收集雷电作用所产生的氮的氧化物 ④飞机、汽车等交通工具采用清洁燃料,如天然气、甲醇等
A.①②③④ B.只有①②③
C.只有①②④ D.只有①③④
答案C
解析酸雨的形成主要是SO2、NO2的大量排放所造成的,①②④都可减少SO2或NO2的排放量且是可行的,而雷电作用所产生的氮的氧化物扩散在大气中,无法人工收集。
2.下列对于硝酸的认识,不正确的是( )
A.浓硝酸在见光或受热时会发生分解
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.金属与硝酸反应不产生氢气
D.可用铁和铝制品盛装冷的浓硝酸
答案B
解析4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O,A项正确;铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别是NO2和NO,没有单质生成,故不属于置换反应,B项错误;硝酸是氧化性酸,金属与硝酸反应均不产生H2,C项正确;铁、铝遇冷浓硝酸钝化,故可用铁或铝制容器盛装冷的浓硝酸,D项正确。
3.下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是( )
A.常温下都可用铝制容器贮存
B.露置在空气中,容器内酸液的质量都减轻
C.常温下都能与铜较快反应
D.露置在空气中,容器内酸液的浓度都增大
答案A
解析浓硫酸吸水增重,浓硫酸常温下与Cu不反应,露置在空气中,浓硝酸、浓硫酸的浓度都减小。
4.将相同质量的铜分别和过量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )
A.反应速率:两者相同
B.消耗硝酸的物质的量:前者多,后者少
C.反应生成气体的颜色:前者浅,后者深
D.反应中转移的电子总数:前者多,后者少
答案B
解析比较反应Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O和3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知,当Cu的质量相同、HNO3过量时,两个反应转移的电子数目相同,消耗的HNO3前者多,生成气体的颜色前者深。浓硝酸的氧化性比稀硝酸强,浓硝酸与铜反应的速率比稀硝酸大得多。
5.往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是 ( )
A.前者基本没有改变,后者变棕黄色
B.前者变棕黄色,后者也变棕黄色
C.前者变棕黄色,后者基本没有改变
D.前者、后者都基本没有改变
答案C
解析Fe2+和NO3-、SO42-在溶液中可以大量共存,但加入盐酸后,NO3-在酸性条件下表现出强氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色。SO42-与H+在水溶液中不能结合成浓硫酸,不能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液颜色基本没变。
6.相同质量的四份铜片,分别置于足量的下列酸中,所得到的气体的物质的量最多的是( )
A.浓硫酸 B.稀硫酸
C.浓硝酸 D.稀硝酸
答案C
解析根据化学方程式可知,铜与浓硝酸反应产生的NO2的物质的量最多。
7.非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D,已知D为强酸,请回答下列问题:
ABCD
(1)若A在常温下为固体,B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是 ;?
②在工业生产中,B气体的大量排放被雨水吸收后会形成 而污染环境。?
(2)若A在常温下为气体,C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是:A ;C 。?
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体,请写出该反应的化学方程式:?
。该反应 (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。?
答案(1)①H2SO4 ②酸雨
(2)①N2 NO2 ②Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 属于
解析(1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体,则B是SO2,C是SO3,D是H2SO4;若大量排放SO2,则会形成酸雨。
(2)若C是红棕色气体,则C为NO2,B为NO,A为N2,D为HNO3,浓硝酸可与Cu反应:4HNO3(浓)+CuCu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。此反应有元素化合价升降变化,属于氧化还原反应。
提升能力·跨越等级
1.铜粉放入稀硫酸中,加热后无明显变化,但加入某盐一段时间后,发现铜粉质量减小,则该盐不可能是( )
A.FeCl3 B.NaCl
C.KNO3 D.Cu(NO3)2
答案B
解析A项,反应的离子方程式为2Fe3++CuCu2++2Fe2+,铜粉溶解;C项、D项反应的离子方程式均为8H++2NO3-+3Cu3Cu2++2NO↑+4H2O,铜粉溶解;B项不反应。
2.在通风橱中进行下列实验:
步骤
Ⅰ
Ⅱ
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
下列说法中不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO+O22NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸
D.红棕色气体的成分是NO2
答案C
解析浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。
3.铜与1 mol·L-1硝酸溶液反应,若c(NO3-)下降0.2 mol·L-1,则c(H+)下降( )
A.0.2 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.6 mol·L-1 D.0.8 mol·L-1
答案D
解析铜与1 mol·L-1硝酸溶液反应的离子方程式为8H++2NO3-+3Cu3Cu2++2NO↑+4H2O,消耗H+和NO3-的物质的量之比为8∶2=4∶1,它们浓度的变化量之比是4∶1。
4.木炭与浓硫酸共热产生的气体X和铜与浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示装置),下列有关说法不正确的是( )
A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B.Z导管出来的气体中有二氧化碳
C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
D.在Z导管口有红棕色气体出现
答案A
解析X为SO2、CO2的混合物;Y为NO2,在Z导管口处发生反应:2NO+O22NO2。
5.14 g铜银合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应,将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好全部被水吸收,则合金中铜的质量是( )
A.9.6 g B.6.4 g
C.4.8 g D.3.2 g
答案D
解析铜银合金与HNO3反应过程如下:
Cu、AgNO2、NOHNO3
Cu、Ag与HNO3的反应是氧化还原反应,Cu、Ag失电子,HNO3得电子生成NO2或NO。由于NO2、NO、O2都被水吸收生成HNO3,即NO2、NO又将电子转移给O2,所以在整个反应过程中,相当于Cu、Ag失去的电子转移给0.05 mol O2,0.05 mol O2得电子物质的量=0.05 mol×4=0.2 mol。设Cu的物质的量为x、Ag的物质的量为y,则有:
64 g·mol-1 x+108 g·mol-1 y=14 g2x+y=0.2mol
解之得,x=0.05moly=0.1mol
所以铜的质量m(Cu)=0.05 mol×64 g·mol-1=3.2 g。
6.铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL N2O4气体(标准状况),在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量为( )
A.9.02 g B.8.51 g C.8.26 g D.7.04 g
答案B
解析n(NO2)=0.2 mol,n(N2O4)=0.015 mol,由HNO3转变为NO2、N2O4过程中得电子的物质的量为n=0.2 mol+0.015 mol×2=0.23 mol,由得失电子守恒知,2n(Cu)+2n(Mg)=0.23 mol,64 g·mol-1×n(Cu)+24 g·mol-1×n(Mg)=4.6 g,得n(Mg)=0.069 mol,n(Cu)=0.046 mol,沉淀总质量m=0.046 mol×98 g·mol-1+0.069 mol×58 g·mol-1=8.51 g。
7.氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O ①,2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O ②。
在反应①中,氧化剂是 ,还原剂是 。?
在反应②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。?
(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式: 。?
答案(1)NO2 NO 1∶1
(2)8NH3+6NO27N2+12H2O
8.在100 mL混合酸的溶液中,硝酸的物质的量浓度为0.5 mol·L-1,硫酸的物质的量浓度为0.15 mol·L-1,向其中加入5.76 g铜粉,微热,使其充分反应。
(1)溶液中Cu2+的物质的量浓度为 。?
(2)若要使5.76 g铜粉恰好完全溶解,且溶液中只存在一种盐,则原溶液中的硝酸的物质的量浓度为 ,硫酸的物质的量浓度为 。?
答案(1)0.3 mol·L-1
(2)0.6 mol·L-1 0.9 mol·L-1
解析(1)由题意计算得:n(NO3-)=0.05 mol,n(H+)=0.08 mol,n(Cu)=0.09 mol,由离子方程式3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O判断H+的量不足,则根据H+的量求算产生的Cu2+的量。
生成的n(Cu2+)=0.03 mol,c(Cu2+)=0.3 mol·L-1。
(2)3Cu + 8H+ + 2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O
0.09 mol 0.24 mol 0.06 mol
故c(HNO3)=0.6 mol·L-1,c(H2SO4)=0.9 mol·L-1。
贴近生活·拓展创新
下图甲是学过的验证铜与浓硝酸反应的装置,乙、丙是师生对演示实验改进后的装置。
(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的反应的离子方程式是 。?
(2)和甲装置相比,乙装置的优点是?
。?
(3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生设计了丙装置。
①先关闭弹簧夹 ,再打开弹簧夹 ,才能使NO2气体充满②试管。?
②当气体充满②试管后,将铜丝提起,使之与溶液脱离,欲使烧杯中的水进入②试管应如何操作??? 。?
答案(1)Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O
(2)①可以控制反应进行;②吸收NO2气体,防止污染环境
(3)①c a、b ②先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手焐住(热水、热毛巾加热)试管②(合理答案均可)
解析(1)三装置中发生的都是铜与浓硝酸的反应:Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O。(2)乙装置有尾气吸收装置而甲装置没有,所以,乙比甲环保;并且,甲中铜片与浓硝酸的反应不受控制(直到反应完毕为止),而乙装置可通过提拉铜丝来控制铜丝与浓硝酸接触与否,从而可以控制反应的进行。(3)②此问是仿照使密闭容器中NH3与水接触形成喷泉的操作方法而设立的,可使用类似的方法完成此操作:先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手焐住(热水、热毛巾加热)试管②。
课件44张PPT。第3课时 硝酸 酸雨及防治知识铺垫新知预习自主测试1.盐酸、稀硫酸与金属铜不反应,因Cu在金属活动性顺序中排在氢之后。
2.浓硫酸与Cu在常温下不反应,加热条件下发生反应的化学方程式为
3.从N元素的化合价分析,HNO3只有氧化性。知识铺垫新知预习自主测试一、硝酸
1.物理性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2.化学性质
(1)不稳定性
浓硝酸见光或者受热会分解产生二氧化氮:
浓硝酸的保存:一般保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。
【微思考1】实验室中浓硝酸显黄色的原因。
提示浓硝酸分解生成的二氧化氮又溶于硝酸所致。知识铺垫新知预习自主测试(2)强氧化性
①与金属铜的反应
浓、稀硝酸与铜反应的化学方程式分别为:
【微思考2】(1)在硝酸与铜的反应中,体现了硝酸的哪些性质?
(2)浓硝酸、稀硝酸与Cu反应的还原产物分别为NO2、NO,反应中稀硝酸中氮元素的化合价降低较多,说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强,对吗?
提示(1)强氧化性、酸性。
(2)不对。浓硝酸氧化性比稀硝酸强,与Cu反应时浓硝酸反应更剧烈。知识铺垫新知预习自主测试②浓硝酸与铁、铝的反应
a.常温下,铁、铝的表面被浓硝酸或浓硫酸氧化,生成了一层致密的氧化物薄膜,这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。
b.加热时,铁、铝会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。
③王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比为1∶3组成的混合物。王水能使不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。知识铺垫新知预习自主测试3.工业制硝酸
(1)工业上制硝酸的流程图
(2)反应原理4.硝酸的用途
硝酸是重要化工原料,用于制化肥、农药、炸药、燃料等。知识铺垫新知预习自主测试二、酸雨及防治
1.大气中二氧化硫、氮氧化物的来源
(1)二氧化硫:煤和石油的燃烧、含硫金属矿物的冶炼等。
(2)氮氧化物:机动车发动机产生的高温使空气中的氮气和氧气反应生成氮氧化物。
2.二氧化硫、氮氧化物的危害
(1)引起呼吸道疾病,严重时会使人死亡。
(2)形成酸雨。
3.酸雨的形成与危害
(1)酸雨
二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。酸雨的pH小于5.6。知识铺垫新知预习自主测试【微思考3】正常雨水是否呈中性?
提示正常雨水由于溶解了二氧化碳,呈酸性,其pH约为5.6。
(2)形成
①硫酸型酸雨:SO2→SO3→H2SO4(或SO2→H2SO3→H2SO4)。
②硝酸型酸雨:NOx→NO2→HNO3。
【微思考4】(1)“雷雨发庄稼”有何科学道理?试结合有关反应的化学方程式解释说明。
(2)收集到的酸雨样品,放置时间稍长,酸性反而越强,原因是什么?
(2)酸雨中的H2SO3为中强酸,易被O2氧化为酸性更强的H2SO4。知识铺垫新知预习自主测试(3)危害
①直接损伤农作物,破坏森林和草原,使土壤、湖泊酸化;
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)过量的铜与浓硝酸反应有NO生成。( )
(2)硝酸可与Na2SO3反应制得SO2气体。( )
(3)稀硝酸与锌反应可放出氢气。( )
(4)用浓硝酸与Cu反应制备NO2。( )
(5)煤和石油的燃烧是形成酸雨的主要原因之一。( )
(6)在常温下,浓硫酸和浓硝酸均可使Fe和Al发生“钝化”,说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al都不反应。( )
(7)空气质量日报报道的大气污染物是CO2、SO2、氮氧化物、固体悬浮颗粒。( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×
(7)×知识铺垫新知预习自主测试2.导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是 ( )
A.酸雨 B.臭氧空洞
C.温室效应 D.光化学烟雾
答案:A
解析:酸雨主要是由空气中SO2和氮氧化物含量增大引起的;引起臭氧空洞的主要原因是冰箱的制冷剂氟利昂(如CF2Cl2)分解产生的氯原子对臭氧层产生长久的破坏作用,NO也是破坏臭氧层的重要因素之一;引起温室效应的主要原因是空气中CO2浓度的增大,CH4、N2O等也是导致温室效应的气体;引起光化学烟雾的主要原因是空气中氮氧化物浓度的增大。知识铺垫新知预习自主测试3.下列关于硝酸的认识中,正确的是( )
A.浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B.浓硝酸与金属反应不产生氢气,而稀硝酸与金属反应可置换出氢气
C.因常温下铝和铁不与浓硝酸反应,所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
D.硝酸与金属反应时,只表现出氧化性
答案:A任务一任务二任务三素养脉络随堂检测硝酸的强氧化性
问题探究
硝酸的强氧化性实验
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。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同?反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用?
提示不完全相同。加入浓硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡,铜片逐渐溶解,溶液变蓝,具支试管上部空间有红棕色气体生成。加入稀硝酸的具支试管出现的现象是铜片表面产生气泡,铜片逐渐溶解,溶液变蓝,具支试管上部空间产生的无色气体迅速变为红棕色,后又变成无色。两支具支试管中浓、稀硝酸既表现出氧化性,又表现出酸性。
2.A、B集气瓶收集的气体是什么?如何检验?
提示NO。向集气瓶中通入少量O2(或空气),气体颜色由无色变为红棕色;或敞口放置,瓶口有红棕色气体产生,均可说明集气瓶中收集的气体是NO。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.A装置中Cu若过量,生成气体的成分有哪些?A装置收集的气体有NO2吗?要收集NO2,用什么方法?
提示NO2、NO;没有NO2,因为NO2与水反应生成NO;用向上排空气法。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
硝酸的强氧化性
1.规律
(1)硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。
(2)硝酸作氧化剂的反应中,还原剂一般被氧化成最高价态。
2.表现
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有的金属。
②活泼金属与HNO3反应不生成H2,HNO3的浓度不同,还原产物不同。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化,但加热时可以彻底反应。
(2)硝酸与非金属的反应
反应规律:非金属单质+浓硝酸→该非金属元素最高价氧化物或高价含氧酸+NO2↑+H2O。
(3)硝酸与还原性化合物的反应
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HI、HBr、SO2、FeO、Fe2+、Br-、I-、S2-、 等均能被HNO3氧化。
(4)硝酸与铁反应
当硝酸过量时,生成Fe(NO3)3;当铁过量时,生成Fe(NO3)2。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例1下列说法正确的是( )
A.过量的铁与浓硝酸反应,其产物是Fe(NO3)3、NO2、NO、H2O
B.1 mol铜与足量的浓硝酸反应,消耗硝酸的物质的量为2 mol
C.往Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸,溶液的颜色会由浅绿色变为棕黄色
D.铁、铝在任何浓度的硝酸中都会钝化
答案:C
解析:过量的铁与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2,A项错误;1 mol铜与足量的浓硝酸反应,消耗硝酸的物质的量为4 mol,B项错误;铁、铝在浓硝酸中会发生钝化,但在稀硝酸中不会钝化,D项错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练1下列各反应表明了HNO3的什么性质?
任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:①挥发性 ②强氧化性、酸性
③强氧化性 ④强酸性 ⑤不稳定性
解析:①由于硝酸的沸点比硫酸的低,所以受热时硝酸挥发出来;②金属铜和硝酸反应时,+5价的N,一部分降低为+2价,另一部分保持+5价不变,所以硝酸表现强氧化性和酸性;③碳和浓硝酸反应时,+5价的N降低为+4价,表现硝酸的强氧化性;④Na2CO3与硝酸反应生成碳酸,表现了硝酸的强酸性;⑤硝酸受热分解,表现了不稳定性。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测硝酸与金属反应的有关计算
问题探究
1.38.4 g Cu与足量的浓硝酸反应,铜全部反应后,收集到的气体在标准状况下的体积是多少?
提示浓硝酸在反应中被还原为NO2,Cu被氧化为Cu2+,反应中Cu失去电子 ×2=1.2 mol,所以硝酸在反应中得到电子1.2 mol,生成NO2的物质的量为1.2 mol,在标准状况下的体积为1.2 mol×22.4 L·mol-1=26.88 L。
2.上述反应中,参与反应的硝酸的总物质的量是多少?
提示参与反应的硝酸一部分被还原为NO2,一部分以 的形式与Cu2+结合成Cu(NO3)2,参与反应的硝酸的总物质的量=被还原成NO2的物质的量+与Cu2+结合的 的物质的量=1.2 mol+1.2 mol=2.4 mol。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.38.4 g Cu与一定量的浓硝酸反应,铜全部反应完后,收集到的气体在标准状况下的体积为17.92 L,计算混合气体中NO2和NO的物质的量。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.硝酸与金属反应的计算方法
(1)电子守恒:硝酸与金属反应属于氧化还原反应,氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。生成1 mol NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3分别得到1 mol、3 mol、8 mol、10 mol、8 mol电子。
(2)原子守恒:HNO3与金属反应时,一部分以 的形式存在,一部分转化为还原产物,这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。
(3)利用离子方程式计算:HNO3与H2SO4的混合溶液与金属的反应,当金属足量时,不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算,应用离子方程式计算,H+的物质的量为H2SO4和HNO3中的H+的物质的量之和。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.硝酸与金属反应的计算技巧
(1)如果金属被HNO3溶解后,产生的NOx气体(NO2、NO)与O2充分混合后又用H2O恰好完全吸收,则金属失去的电子数等于消耗的O2得到的电子数。
(2)如果金属被HNO3溶解后,再向溶液中滴加NaOH溶液使金属阳离子恰好完全沉淀,则金属失去电子的物质的量等于HNO3得到电子的物质的量,也等于生成氢氧化物时消耗的OH-的物质的量,因此,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m(金属)+n(e-)×17 g·mol-1[因为M任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例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)待产生的气体全部逸出后,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HNO3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H2O2溶液 g。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测解析:(1)解:设生成NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y。
解得x=0.26 mol,y=0.24 mol;
V(NO)=0.26 mol×22.4 L·mol-1=5.824 L;
V(NO2)=0.24 mol×22.4 L·mol-1=5.376 L。
(2)由原子守恒得:
n(HNO3)=n(气体)+n(NaOH),任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练2在100 mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是( )
A.0.15 mol·L-1 B.0.225 mol·L-1
C.0.35 mol·L-1 D.0.45 mol·L-1
答案:B任务一任务二任务三素养脉络随堂检测解析:由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4,所以c(H+)>c( ),而在Cu与稀硝酸反应中可知,实际参加反应的n(H+)∶n(Cu)=8∶3,所以要依据离子方程式来计算。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测酸雨的危害与防治
问题探究
如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化,结合所学知识回答下列问题:任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
SO2和氮的氧化物的吸收、转化
(1)NaOH溶液吸收
SO2+2NaOH === Na2SO3+H2O
NO2+NO+2NaOH === 2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH === NaNO2+NaNO3+H2O
(2)氨气吸收
2NH3+H2O+SO2 ===(NH4)2SO3任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(3)汽车尾气转换器转化
(4)石灰吸收、转化
CaO+SO2 === CaSO3、2CaSO3+O2 === 2CaSO4
特别提醒(1)氮的氧化物是造成酸雨和臭氧层空洞的共同污染物。
(2)NO使人中毒的原理与CO相似,被人吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白,从而使血红蛋白失去运输O2的能力。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例3下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。
(1)下列气体容易形成酸雨的是 。?
A.CO2 B.SO2 C.N2 D.NO2任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下:
分析数据,回答下列问题:
①雨水样品的pH变化的原因是 (用化学方程式表示)。?
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合,雨水pH将变 ,原因是 (用化学方程式表示)。?
(3)下列措施中,可减少酸雨产生的途径的是 (填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练3下列说法错误的是( )
A.空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.汽车排放的尾气及硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
C.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,对燃料脱硫处理
答案:C
解析:工业废水任意排放会引起江河、湖泊污染,而酸雨是由排放到空气中的SO2和NO2含量过高引起的。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.酸雨形成的最主要原因是( )
A.森林遭乱砍滥伐,破坏了生态平衡
B.工业上大量燃烧含硫燃料
C.大气中二氧化碳的含量增多
D.汽车排出大量尾气
答案:B任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.下列关于硝酸的叙述正确的是( )
A.NO2溶于水生成硝酸,所以NO2是酸性氧化物
B.硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气
C.常温下铁与浓硝酸反应,产生大量的红棕色气体
D.硝酸与铜的反应既表现出氧化性又表现出酸性
答案:D
解析:NO2和硝酸中氮元素的化合价不相等,NO2不是酸性氧化物;硝酸与金属反应时,不生成氢气;常温下,铁遇浓硝酸发生钝化。
3.欲迅速除去水壶底的水垢,又不损坏铝壶,最好选用 ( )
A.浓盐酸 B.稀硝酸 C.冷的浓硫酸 D.冷的浓硝酸
答案:D
解析:选项中冷的浓硝酸能使铝钝化,不会损坏铝壶,同时硝酸可与水垢中的CaCO3、Mg(OH)2反应以迅速除去水垢。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测4.从防止污染和减少用酸量的角度分析,下列制取Cu(NO3)2的方法中最好的是( )
答案:C
解析:铜与浓硝酸反应生成NO2气体,铜与稀硝酸反应生成NO气体,NO2和NO都会造成大气污染;NO2和NO的产生也造成了硝酸利用率降低。铜与浓硫酸反应会产生SO2气体,SO2是一种常见的大气污染物,同时SO2的生成造成硫酸利用率降低。故C选项最为合理。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测5.在浓硝酸中放入铜片,则
(1)开始反应的化学方程式为? ,实验现象为 ? 。?
(2)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,再加入少量质量分数为25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是??? 。?
(4)若将12.8 g铜与一定量的浓硝酸反应,铜消耗完时,共产生气体5.6 L(标准状况),则所消耗的硝酸的物质的量是 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测
