(共55张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
课时2 氨和铵盐
学习任务一 氨的性质
任务探究·深度学习
旧知回顾
自主学习
1918年,举世瞩目的诺贝尔化学奖,在因第一次世界大战停发两年后,终于重新
颁发,而获奖者是来自德国的化学家弗里茨·哈伯。在经历无数次失败后,哈伯
终于在实验室采用600
℃、200个大气压和金属铁作催化剂的条件下,人工固
氮成功,这种人工固氮技术具有世界性意义。合成氨的原料来自空气、煤和
水,因此是最经济的人工固氮法,从而结束了人类完全依靠天然氮肥的历史,给
世界农业发展带来了福音。
答案 哈伯法生产氨的反应的化学方程式为N2+3H2?
2NH3。
你能写出哈伯法生产氨的反应的化学方程式吗?
1.氨的物理性质
(1)氨是无色、有① ????气味的气体,密度比空气的小。
(2)氨很容易液化,液化时放热。液氨汽化时要吸收大量的热,使周围温度急剧
降低,可用作② ????。
(3)氨极易溶于水,在常温常压下,1体积水大约可溶解③ ????体积氨。
新知梳理
刺激性
制冷剂
７００
2.氨的喷泉实验
实验装置
操作及现象
结论
?
a.打开弹簧夹,挤压胶头滴管;
b.烧杯中的溶液由玻璃管进入
烧瓶,形成喷泉,烧瓶内液体呈
④ ????色
氨⑤ ????溶于水,水溶液
(俗称氨水)呈⑥ ????性,能使
无色酚酞溶液变红
红
极易
碱
3.氨水的化学性质
?
4.氨的化学性质
?
产生白烟
还原性
判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“?”)。
易错辨析
1.氨溶于水能电离出氢氧根离子,所以氨属于碱?( )
2.液氨和氨水都属于纯净物?( )
3.浓氨水与所有酸反应均可产生白烟?( )
4.NH3可以与水做喷泉实验,说明NH3易溶于水?( )
?
?
?
√
1.如图是工业制硝酸流程图的一部分。
请你根据上述流程图,写出在制备硝酸时氨参与反应的化学方程式。该反应
中氨表现了什么性质?
互动探究
答案 在制备硝酸时氨参与反应的化学方程式为4NH3+5O2?
4NO+
6H2O。反应中氨表现了还原性。
2.从性质角度分析,氨是一种碱性气体。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也产
生白烟?
答案 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,即白烟。浓硫酸没有挥发性,故与氨水不形成白烟。
答案 不是,因为NH3·H2O在水中发生电离,所以c(NH3·H2O)小于1
mol/L。因
为氨水中存在没有与水反应的氨气分子和一水合氨的电离:NH3·H2O?N?
+OH-,所以氨水中存在NH3、N?和NH3·H2O三种含氮元素的微粒。
3.1
mol/L的氨水中NH3·H2O的浓度是1
mol/L吗?该氨水中含氮元素的微粒有
哪些?
4.某同学组装了一套喷泉实验装置,如图所示。
?
(1)如何操作才能引发该喷泉实验?是先挤出胶头滴管中的水还是先打开止水
夹?
(2)若将NH3换为NO2,能否形成喷泉?若能形成,则实验后液体能否充满烧瓶?
(3)某同学做喷泉实验时,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?
答案 (1)先打开止水夹,然后挤出胶头滴管中的水,氨极易溶于水,烧瓶内气体
压强减小,外界大气压将水压入烧瓶内,形成喷泉。
(2)能形成喷泉,但实验后液体不能充满烧瓶。NO2易溶于水并能与水发生反
应:3NO2+H2O?
2HNO3+NO,有NO气体产生,故能形成喷泉,但用NO2与H2O
做喷泉实验时,液体只能充满烧瓶容积的?。
(3)①装置气密性不好;②收集的NH3纯度较低;③烧瓶不干燥等。
1.氨属于碱性气体,能与酸反应;氨也具有还原性,可以作还原剂。
提炼归纳
2.关于喷泉实验
(1)使烧瓶内外产生较大压强差的两种方法
方法
装置
成因
减小
内压
?
?
增大
外压
?
?
(2)实验成功的关键——“三要”
①装置气密性——要好;②烧瓶和气体——要干;③烧瓶内的气体——要满。
(3)常见能形成喷泉的物质组合
气体
NH3
HCl
CO2、SO2、Cl2
NO2+O2
吸收剂
水或盐酸
水或NaOH溶液
NaOH溶液
水或NaOH溶液
1.下列有关氨的叙述中不正确的是?( )
A.氨分子中氮元素的化合价为最低价,氨具有还原性
B.氨的催化氧化反应的化学方程式是4NH3+5O2?
4NO+6H2O
C.氨的催化氧化反应中,若氧气过量,则有红棕色气体生成
D.可以用玻璃棒蘸取浓硫酸检验氨的存在
典题精练
解析???? 氨分子中氮元素的化合价为最低价,只能升高不能降低,因此氨具
有还原性;氨的催化氧化产生的一氧化氮能与过量的氧气反应生成红棕色气
体二氧化氮;浓硫酸与氨反应没有明显现象,所以D项错误。
D
2.如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置,下列叙述不正确的是?( )
A.该实验说明氨是一种极易溶于水的气体
B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色,
说明氨水显碱性
C.形成喷泉的原因是氨溶于水后,烧瓶内的
气压小于外界大气压
D.用氯气代替氨,利用此装置也可进行喷泉实验
D
解析???? A项,NH3极易溶于水,可用来做喷泉实验;B项,氨水呈碱性,能使无色
酚酞溶液变成红色;C项,NH3极易溶于水,使烧瓶内的气压小于外界大气压,在
压强差的作用下,烧杯中的水沿导管迅速向上流动,从而形成喷泉;D项,Cl2在水
中的溶解度较小,不能用Cl2做喷泉实验。
3.下列关于氨水的叙述正确的是?( )
A.氨水显碱性,是因为氨水是一种弱碱
B.氨水和液氨成分相同
C.0.1
mol·L-1氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3(除水外)
D.1
L
1
mol·L-1的氨水中含有的含氮微粒有NH3、NH3·H2O、N?
解析???? 氨水是一种混合物,NH3·H2O是弱碱,在水中发生部分电离,使溶液
显碱性,故A错误;氨水中共有六种粒子,分别是H2O、NH3、NH3·H2O、N?、
OH-和少量的H+,是一种混合物,液氨是纯净物,故B错误;溶于水的氨大部分与
水反应生成NH3·H2O,所以除水外,0.1
mol·L-1氨水中物质的量浓度最大的粒子
是NH3·H2O,故C错误。
D
4.氮元素在地球上含量丰富,其中氨在工、农业生产、生活中有着重要的作用。
(1)某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化,加热装置2一段时间后,挤压装
置1中打气球鼓入空气,观察到装置2中物质呈红热状态;停止加热后仍能保持
红热,说明该反应过程中是 ????(填“吸收”或“放出”)能量的。
放出
(2)上图中若撤掉装置3,在装置4中仅观察到大量白烟,该白烟的化学式可能为
????。
(3)按下图装置进行氨的性质实验(旋塞1和旋塞2实验前关闭),G、H是两个等
体积的容器。先打开旋塞1,H瓶中的现象是 ??。一段时间后,关闭
旋塞1,再打开旋塞2,则H瓶中的现象是 ???? ????。
NH4NO3
有白烟生成
石蕊溶液倒吸入H瓶,石蕊溶液变成了红色
解析 (1)实验过程中停止加热,由于装置自然散热,温度原本应当降低,但是实
际装置2仍然能保持红热,说明该反应过程中放出能量。(2)装置2中存在的是
NH3与O2以及部分反应生成的NO、H2O,装置3的作用是除去没有反应的NH3,
如果撤掉装置3,装置4中发生的化学反应有2NO+O2?
2NO2、3NO2+H2O
?
2HNO3+NO、HNO3+NH3?
NH4NO3,所以装置4中生成的白烟是NH4
NO3。(3)装置中旋塞1打开后,HCl与NH3混合生成NH4Cl,所以H中能够看到有
白烟产生;一段时间后,氨反应完,有剩余的HCl,关闭旋塞1,再打开旋塞2,因为
HCl也极易溶于水,所以烧杯中的石蕊溶液会被倒吸进入H瓶,石蕊溶液遇酸变红。
学习任务二 铵盐
新知梳理
自主学习
1.铵盐的物理性质
绝大多数铵盐易溶于水。
2.铵盐的化学性质
(1)受热易分解
a.NH4Cl受热分解:① ????。
b.NH4HCO3受热分解:② ????。
(2)与碱反应
(NH4)2SO4溶液与NaOH溶液共热:③ ???。
3.N?的检验
(1)化学原理:④ ????(用离子方程式表
示)。
(2)检验方法:把NaOH溶液加到某物质的固体或溶液里,加热后产生的气体能
使湿润的红色石蕊试纸⑤ ????,就可以判断该物质是铵盐。
变蓝
4.氨气的制备
?
向下
湿润的红色石蕊试纸变蓝
判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“?”)。
易错辨析
1.任何铵盐受热均生成NH3?( )
2.铵盐易溶于水,可用作氮肥,储存时要密封包装且放于阴凉处?????( )
3.NH4HCO3与足量NaOH溶液共热时,发生反应的离子方程式为N?+OH-?
NH3↑+H2O?( )
4.可以用直接加热氯化铵固体的方法制备氨?( )
?
√
?
?
1.并不是所有的铵盐分解都会产生氨,例如硝酸铵分解就不会产生氨。查阅资
料可知,185~200
℃时,硝酸铵分解得到两种氧化物,其中之一是水,请你写出该
温度时硝酸铵分解的化学方程式(可不注明条件)。
互动探究
答案 硝酸铵分解的化学方程式为NH4NO3?
N2O↑+2H2O。
2.碳酸氢铵化肥是重要的庄稼肥料。下图是碳酸氢铵化肥的标签,请你解释该
化肥为何不能在高温天气施用,同时不能与碱性物质混合施用?
答案 在高温条件下,碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2、水蒸气,会造成化肥损失;碳酸氢铵能与碱反应生成氨,如果与碱性物质混合施用,会造成肥效降低。
3.如图是某化学兴趣小组对氨的制备和性质实验的改进装置,其中装置中
的a、b、c、d、e、f均为注射器(部分)。
?
(1)B装置中注射器c装有浓氨水。若将浓氨水注入氢氧化钠固体,即可制备
氨。请你结合氨水的性质等知识,说明产生氨的原因。如果将氢氧化钠固体
换成氧化钙固体,其他不变,还能产生氨吗?
(2)打开K2,关闭其他开关,将注射器c的浓氨水慢慢注入试管中,看到注射器b中
的现象是什么?若关闭K1、K2、K4、K6,打开K3、K5,如何判断C装置中的烧瓶
已经收集满氨?待烧瓶中充满氨,关闭K5,打开K6,将会观察到哪些现象?
(3)装置C为喷泉实验装置。若烧杯中的水换成氯化铁溶液,则喷泉实验开始
后,可在烧瓶中看到什么现象?
(4)某同学根据铵盐受热分解的性质,认为可以采用加热NH4Cl来制备氨,你认
为正确吗?为什么?
答案 (1)氨水中存在电离:NH3·H2O?
N?+OH-,氢氧化钠固体溶于水的过
程是放热的,温度升高能够促使NH3·H2O分解放出氨。氧化钙与水反应也放出
热量,所以也可以产生氨。
(2)可以看到注射器b中产生大量白烟,因为发生反应:NH3+HCl?
NH4Cl,白
烟为NH4Cl固体小颗粒。待注射器e中棉团(酚酞)变红,说明氨已经收集满。关
闭K5,打开K6,f中的润湿的红色石蕊试纸变为蓝色。
(3)可看到美丽的红褐色喷泉,因为生成了氢氧化铁沉淀。
(4)不正确。NH4Cl分解得到NH3和HCl,两种气体在试管口遇冷又反应生成
NH4
Cl,得不到氨。
4.实验室制备的氨为何常用碱石灰干燥而不用浓硫酸干燥?氯化钙也可以吸
收水分,能用氯化钙干燥氨吗?
答案 不能用浓硫酸等酸性干燥剂干燥NH3,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2
与NH3反应生成CaCl2·8NH3。
1.并不是所有的铵盐分解都会产生氨,所以检验铵根离子时应将被检测物与浓
碱共热,如果产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,就可以判断该物质是
铵盐。注意最好是浓碱溶液并且要加热。
提炼归纳
2.氨的实验室制法
(1)发生装置:固体+固体?
气体,与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取
氧气的装置相同。
(2)净化装置:通常用碱石灰干燥氨,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙
干燥。
?
(3)收集方法:向下排空气法收集,试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨与
空气形成对流,以收集到较纯净的氨。
(4)验满方法
①方法一:用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近,若试纸变蓝,说明氨已经
收集满。
②方法二:用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明氨已经收集
满。
(5)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润的棉花
球),以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸,常采用的装置有:
?
3.实验室制取氨的简便方法
简便方法
装置
反应原理
加热浓氨水
?
NH3·H2O?
NH3↑+H2O
浓氨水与固体烧碱或生石灰混合
将浓氨水滴加到固态碱性物质
(如CaO、NaOH、碱石灰等)上,消耗浓氨水中的水,同时反应放热,促进NH3·H2O分解产生NH3
1.下列关于铵盐的叙述:①铵盐中氮元素的化合价都是-3;②绝大多数铵盐易溶
于水;③铵盐与碱共热放出氨;④铵盐都不能与酸反应;⑤绝大多数铵盐受热易
分解。其中正确的是?( )
A.①②③ B.②③④ ????
C.③④⑤ D.②③⑤
典题精练
解析???? ①硝酸铵中氮元素的化合价是-3和+5,错误;②绝大多数铵盐易溶于
水,正确;③铵盐与碱共热,能够反应放出氨,正确;④碳酸铵能够与酸反应放出
二氧化碳,错误;⑤绝大多数铵盐不稳定,受热易分解,正确。
D
2.将湿润的红色石蕊试纸放在进行下列实验的试管口,试纸不变成蓝色的是?
( )
A.加热浓氨水
B.加热NH4HCO3固体
C.加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物
D.加热NH4Cl晶体
解析???? A、B、C项中均有NH3生成,D项中NH4Cl分解生成的NH3和HCl气
体在试管口又凝结为NH4Cl晶体。
D
3.实验室制取少量干燥的氨用到下列装置,其中正确的是?( )
?
A.①是氨发生装置
B.②是氨吸收装置
C.③是氨发生装置
D.④是氨收集、检验装置
C
解析???? ①中氯化铵固体受热分解生成氨和氯化氢,但是在试管口处温度降
低,氨和氯化氢又重新化合成固体氯化铵,因此无法得到氨;②中漏斗没入水中
起不到防倒吸的作用,应使倒置漏斗的上边缘紧挨液面;③氧化钙能与浓氨水
中的水反应生成氢氧化钙,同时放出大量热,使浓氨水分解放出氨;④中的收集
装置应在试管口塞一团棉花,防止空气对流而引起氨逸出。
4.甲、乙、丙三位同学分别用如下三套实验装置及化学药品(其中碱石灰为固
体氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨。请你参与探究,并回答下列问题:
? ?????
甲 ????乙
丙
(1)三位同学制取氨的化学方程式是 ????。
(2)三位同学用上述装置制取氨时,其中一位同学没有收集到氨(实验操作都正
确),你认为没有收集到氨的同学是 ????(填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)为确定试管内是否已收集满氨,应将湿润的红色石蕊试纸置于收集气体的
试管口处,若观察到 ????,则说明氨已收集满。
(4)三位同学都认为他们的实验装置还可用于加热碳酸氢铵固体来制取纯净
的氨,你判断能够达到实验目的的同学是 ????(填“甲”“乙”或
“丙”)。
2NH4Cl+Ca(OH)2?
CaCl2+2NH3↑+2H2O????
乙
试纸变蓝????
丙
解析 (1)根据题述装置图可知,三位同学制取氨的反应的化学方程式为2NH4
Cl+Ca(OH)2?
CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)氨是碱性气体,能与浓硫酸反应,所
以没有收集到氨的同学是乙。(3)氨是碱性气体,因此为确定试管内是否已收
集满氨,应将湿润的红色石蕊试纸置于收集气体的试管口处,若观察到试纸变
蓝,则说明氨已收集满。(4)碳酸氢铵分解生成氨、水和CO2,要制备氨需要除
去CO2和H2O,需要利用碱石灰,因此能够达到实验目的的同学是丙。
1.下列关于氨的叙述中错误的是?( )
A.氨易液化,因此可用作制冷剂
B.氨易溶解于水,因此可用来做喷泉实验
C.氨极易溶解于水,因此氨水比较稳定(不容易分解)
D.氨溶于水,溶液显弱碱性,因此可使酚酞溶液变红
评价检测·课堂达标
解析???? 氨易液化,常用作制冷剂,故A正确;极易溶于水的气体(如NH3、HCl
等)可用来做喷泉实验,故B正确;氨水不稳定,受热发生分解反应(NH3·H2O?
NH3↑+H2O),放出氨,故C错误;氨水显弱碱性,可使酚酞溶液显红色,故D正确。
C
2.下列关于氨水的叙述中,不正确的是?( )
A.氨水具有弱碱性
B.氨水和液氨成分相同
C.氨水中含氮元素微粒有3种
D.稀氨水可作化肥
解析????
在氨水中存在电离:NH3·H2O?
N?+OH-,NH3·H2O不完全电离,氨
水显弱碱性,故A正确;氨水是混合物,液氨是纯净物,所以两者成分不相同,故B
错误;氨水中存在NH3+H2O?
NH3·H2O?
N?+OH-,则溶液中存在NH3、
NH3·H2O、N?
3种含氮元素微粒,故C正确;稀氨水中含氮元素,可作化肥,故D
正确。
B
3.试管中盛有白色晶体,下列检验它是否是铵盐的方法中不可行的是?( )
A.加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加浓氢氧化钠溶液,加热,将湿润的pH试纸放在试管口
C.加浓氢氧化钠溶液,加热,将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口
D.加浓氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
解析???? 有的铵盐(如NH4NO3)受热分解不一定生成NH3,有的铵盐(如氯化
铵)分解生成氨和氯化氢,在试管口处温度低,NH3和HCl会重新化合生成氯化
铵,故A错误。反应产生的NH3遇湿润的pH试纸,测得其pH大于7;反应产生的
NH3遇浓盐酸生成白烟;反应产生的NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,故B、
C、D正确。
A
4.下列关于如图进行的实验的说法中正确的是?( )
A.若甲中烧瓶内是氨,要产生喷泉,则烧杯中的溶液一定呈酸性
B.若乙中烧瓶内是二氧化碳,烧杯中是碱溶液,用热毛巾焐热烧瓶片刻即可产生喷泉
C.若丙装置中X为HCl,则烧瓶内可产生白雾
D.若丙装置中通入的气体为Cl2,则烧瓶内一定无喷泉产生
B
解析???? 氨极易溶于水,故烧杯中可以是水,水呈中性,故A错误;通过赶出烧
瓶中的二氧化碳而使NaOH与CO2反应,导致烧瓶内气体压强减小,引发喷泉,故
B正确;发生反应:NH3+HCl?
NH4Cl,产生的是白烟而非白雾,故C错误;发生
反应:8NH3+3Cl2?
6NH4Cl+N2,生成固体NH4Cl,气体体积减小,压强减小,烧
瓶内可能产生喷泉,故D错误。
5.下列有关氨的制备、干燥、收集和尾气处理装置错误的是?( )
?
D
解析???? 实验室通过加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制氨,故A正确;氨是碱
性气体,可以用碱石灰干燥,故B正确;氨的密度比空气的小,与空气中的物质不
反应,可以用排空气法收集,用图示装置收集氨需要短进长出,故C正确;氨极易
溶于水,用图示装置进行氨的尾气处理,会产生倒吸,故D错误。
6.科学家弗里茨·哈伯因为氨的合成曾获1918年诺贝尔奖。
(1)写出实验室制取氨的化学方程式: ????。检验
氨已集满的方法是
。
(2)氨可用如图装置进行喷泉实验,把氨换成 ????(填序号)也可形成喷泉。
?
A.二氧化碳 B.氧气
C.氯化氢气体 D.氢气
????
2NH4Cl+Ca(OH)2?
2NH3↑+CaCl2+2H2O
将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则证明已集满(或用玻璃棒蘸浓
盐酸放在集气瓶口,若立即有白烟产生,则证明已集满)?
C?
(3)完成氨催化氧化生成NO的化学方程式: ????,
产物NO能在通常状况下被空气氧化为NO2,请完成下列反应生成硝酸的化学
方程式:4NO+ ????O2+2H2O?
4HNO3, ????NO2+ ????O2+ ????H2O?
4HNO3。
4NH3+5O2?
4NO+6H2O
3
4
1
2
解析 (1)氯化铵和熟石灰在加热条件下生成氨、氯化钙和水,反应的化学方
程式为2NH4Cl+Ca(OH)2?
2NH3↑+CaCl2+2H2O;氨为碱性气体,与水反应生
成NH3·H2O,NH3·H2O电离出OH-,溶液呈碱性,将湿润的红色石蕊试纸放在集气
瓶口,若试纸变蓝,则证明已集满,或用玻璃棒醮浓盐酸放在集气瓶口,若立即有
白烟产生,则证明已集满。
(2)二氧化碳在水中的溶解度很小,氧气不易溶于水,氢气难溶于水,均不能形成
喷泉;氯化氢气体极易溶于水,能形成喷泉。
(3)氨催化氧化生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为4NH3+5O2?
4
NO+6H2O,一氧化氮和氧气混合通入水中恰好反应生成硝酸,反应的化学方程
式为4NO+3O2+2H2O?
4HNO3,二氧化氮和氧气混合通入水中,完全反应得
到硝酸,反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O?
4HNO3。(共48张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
课时3 硝酸 酸雨及防治
学习任务一 硝酸
任务探究·深度学习
新知梳理
自主学习
1.物理性质
硝酸是无色、易① ????、有② ????气味的液体。
挥发
刺激性
2.化学性质
(1)不稳定性
a.化学方程式:③ ????。
b.保存:一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。
(2)强氧化性
a.与金属铜反应
浓硝酸与Cu反应的化学方程式:④ ???????;
稀硝酸与Cu反应的化学方程式:⑤ ??????。
b.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⑥ ????
薄膜,这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应,故常温下可以用铁或
铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。
c.王水
组成
浓硝酸和浓盐酸的混合物,体积比为⑦ ????????
特性
能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解
氧化物
１
∶
３
3.工业制硝酸
原理:将氨经过一系列反应得到硝酸,如图所示。
?
写出每步反应的化学方程式。
(1)⑧ ????;
(2)⑨ ????;
(3)⑩ ????;
(4)? ????。
判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“?”)。
易错辨析
1.硝酸在光照或加热条件下可分解生成二氧化氮气体?( )
2.硝酸可与Na2SO3反应制得SO2?( )
3.浓硝酸、稀硝酸与铜反应均属于置换反应?( )
4.在常温下,浓硫酸和浓硝酸遇Fe和Al无明显现象,说明常温下浓硫酸和浓硝
酸与Fe和Al都不反应?( )
√
?
?
?
1.浓硝酸、稀硝酸与Cu的反应产物分别为NO2、NO,反应中,稀硝酸中氮元素
的化合价降低较多,说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强,对吗?
互动探究
答案 不对,浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强,与Cu反应时浓硝酸反应更剧烈。
2.实验室一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。如果将浓硝酸取出,发现浓硝酸
呈黄色。这是为什么呢?
?
答案 浓硝酸见光易分解,所以保存在棕色试剂瓶中。浓硝酸见光分解会生
成二氧化氮,溶于浓硝酸呈黄色。
3.《本草纲目拾遗》中记载:“(硝酸)西洋人所造,性最猛,能蚀五金”。王怡
堂先生云:“其水至强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛”。上述描述体现了硝
酸的哪些性质呢?
?
答案 酸性和强氧化性。
4.铜投入稀硫酸中不会溶解,再向溶液中投入KNO3固体,铜会不会溶解?为什
么?若将锌投入稀硝酸中,会有氢气生成吗?
答案 铜会溶解。由离子方程式:8H++2N?+3Cu?
3Cu2++2NO↑+4H2O可
知,只要溶液中同时存在H+和N?,铜就会发生反应而溶解。若将锌投入稀硝
酸中,因为硝酸的强氧化性,所以不会有氢气生成,会生成NO等氮的氧化物。
5.如图所示是进行木炭与浓硝酸的反应,并检验生成的气体的实验装置。
?
(1)实验中具支试管A内有什么现象?写出有关反应的化学方程式。
(2)试管B内的澄清石灰水会出现什么现象?水湿棉花处会发生什么反应?
(3)若将木炭与浓硝酸反应产生的气体直接通入少量澄清石灰水中,溶液能否
变浑浊?
答案 (1)木炭保持红热状态,试管内有红棕色气体生成。反应的化学方程式
为C+4HNO3(浓)?
4NO2↑+CO2↑+2H2O。
(2)木炭与浓硝酸反应生成的CO2会使澄清石灰水变浑浊。水湿棉花处发生反
应:3NO2+H2O?
NO+2HNO3、CO2+H2O?
H2CO3。
(3)木炭与浓硝酸反应产生的气体包括NO2和CO2,NO2溶于水会生成HNO3,
HNO3为强酸,所以不会生成CaCO3,溶液不变浑浊。
6.m
g
Cu与足量一定浓度的硝酸充分反应,生成V
L
NO、NO2混合气体(标准状
况下),则参加反应的HNO3的物质的量是多少?
答案 被还原的HNO3无论生成NO还是NO2,均有氮原子的物质的量与被还原
HNO3的物质的量相等;未被还原(起酸性作用)HNO3的物质的量等于Cu(NO3)2
物质的量的2倍,故参加反应的HNO3的物质的量为(?+?)
mol。
1.硝酸的强氧化性
(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,如3Ag+4HNO3(稀)
?
3AgNO3+NO↑+2H2O。
②活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同。
提炼归纳
?
③常温下,浓硝酸能使Fe、Al钝化。
(2)硝酸与非金属的反应
①反应规律:非金属单质+浓硝酸?
最高价氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2O。
②实例:C+4HNO3(浓)?
CO2↑+4NO2↑+2H2O。
(3)硝酸与还原性化合物或离子的反应: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、Fe2+、FeO、Br-、I-、S2-、S?
等均能被硝酸氧化。
2.硝酸与金属反应的“三个守恒、一个关系”
(1)三个守恒
①得失电子守恒:n(金属失电子)=n(NO2)+3n(NO)。
②氮原子守恒:n(HNO3)=xn[M(NO3)x]+n(NO2)+n(NO)。
③若向反应后的溶液中加入NaOH溶液,恰好使Mx+沉淀完全,此时溶质为NaNO3,
则存在:n(Na+)=n(N?)=n(HNO3)-n(NO)-n(NO2)。
(2)一个关系:起酸性作用的HNO3的物质的量等于金属的物质的量和金属所带
电荷数的乘积,可表示为n(HNO3)酸性=xn(Mx+)=n(转移电子)。
1.下列有关浓硝酸的说法不正确的是?( )
A.实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气
B.在常温下,浓硝酸能使金属铝钝化
C.浓硝酸不稳定,见光或受热易分解,需要避光保存
D.浓硝酸易挥发,打开瓶塞,瓶口有白雾产生
典题精练
解析???? 浓硝酸具有强氧化性,与金属反应时,一般不生成氢气,所以实验室
中不能使用浓硝酸与金属锌反应制备氢气,故A错误。
A
2.下列关于硝酸的叙述中正确的是?( )
A.稀硝酸是弱酸,浓硝酸是强酸
B.铜与浓硝酸和稀硝酸都能发生反应生成二氧化氮
C.浓硝酸能在铁的表面生成氧化膜
D.稀硝酸与活泼金属反应放出氢气,而浓硝酸则使金属钝化
解析???? 稀硝酸和浓硝酸均是强酸,A错误;铜与浓硝酸和稀硝酸都能发生反
应,分别生成NO2和NO,B错误;浓硝酸具有强氧化性,能在铁的表面生成氧化膜,
C正确;硝酸是强氧化性酸,稀硝酸与活泼金属反应不能产生氢气,浓硝酸在常
温下能使铝或铁钝化,D错误。
C
3.现有某硫酸和硝酸的混合溶液20
mL,其中含硫酸的浓度为2
mol/L,含硝酸的
浓度为1
mol/L,现向其中加入0.96
g铜粉,充分反应后(假设只生成NO),最多可
收集到标准状况下的气体的体积为?( )
A.89.6
mL B.112
mL
C.168
mL D.224
mL
解析???? 硫酸的浓度为2
mol/L,为稀硫酸,硝酸的浓度为1
mol/L,为稀硝酸,溶
液中能与铜粉反应的为稀硝酸。铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H++
2N??
3Cu2++2NO↑+4H2O。Cu的物质的量为?
mol=0.015
mol,硝酸根离
子的物质的量为0.02
mol,硝酸和硫酸均提供氢离子,故氢离子的物质的量为
(2×0.02×2+1×0.02)mol=0.1
mol,故氢离子、硝酸根离子均过量,则生成的NO在
标准状况下的体积为(?×0.015×22.4×1
000)mL=224
mL。
D
4.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO,设计了如下实
验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应):
?
(1)设计装置A的目的是
,
为达此目的应进行的操作是使分液漏斗的凹槽对准小孔,打开K,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K。
(2)在(1)中的操作后将装置B中的铜丝插入稀硝酸,微热,观察到装置B中的现
象是 ???;
B中反应的离子方程式是 ????。
(3)将注射器F中的空气推入E中,E中的气体变为红棕色,该实验的目的是 ????
????。
(4)D装置的作用是 ????。
利用生成的CO2将整套装置内的空气排尽,以排除对气体产物检验的干扰????
铜丝上产生气泡,稀硝酸液面上气体呈无色,溶液变为蓝色
验证E中的无色气体为NO
吸收NO、NO2等尾气,防止污染空气
解析 (2)因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,反应的离子方程式为3Cu+
8H++2N??
3Cu2++2NO↑+4H2O,因此实验现象是铜丝上产生气泡,稀硝酸
液面上气体呈无色,溶液变为蓝色。
(3)将F中的空气推入E中,发生反应:2NO+O2?
2NO2,E中无色气体变为红棕
色,证明NO存在,则该实验的目的是验证E中的无色气体为NO。
学习任务二 酸雨及防治
新知梳理
自主学习
1.SO2与NOx的主要来源
(1)SO2主要来自煤、石油的燃烧和某些含硫金属矿物的冶炼。
(2)NOx主要来自机动车尾气(高温条件下氮气和氧气反应生成氮氧化物)。
2.酸雨
(1)概念:pH<①
的雨水。
(2)成因:主要是大气中的②
以及它们在大气中发生反应后的生成物
溶于雨水形成的。
(3)危害
a.直接损伤农作物,破坏森林和草原,使土壤、湖泊酸化。
b.加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
５．６
ＳＯ２
和ＮＯｘ
判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“?”)。
易错辨析
1.pH<7的降雨均为酸雨?( )
2.CO2和SO2都属于空气污染物?( )
3.因为汽油中含有氮元素,所以汽车尾气中含有NO等氮氧化物?( )
4.二氧化硫和二氧化氮是形成酸雨的主要物质?( )
?
?
?
√
1.呈酸性的雨水就是酸雨吗?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?
互动探究
答案 不是,由于溶解了二氧化碳,正常雨水的pH约为5.6,酸雨的pH小于5.6。
酸雨中的H2SO3为弱酸,长时间放置易被O2氧化为酸性更强的H2SO4。
2.生活需要洁净、安全的生存环境,新的《环境空气质量标准》的颁布表明国
家对环境问题的进一步重视。
(1)煤燃烧产生的SO2所形成的酸雨中,SO2最终转化成什么酸?在煤中加入适量
生石灰,可以大大减少煤燃烧时SO2的排放,请你写出涉及反应的化学方程式。
(2)A、B、C三个城市全年雨水的月平均pH变化如图所示。
?
①受酸雨危害最严重的是哪个城市?
②汽车尾气中含有NO2、NO、CO等有害气体。汽车安装尾气净化装置可将
NO、CO转化为无害气体,该反应的化学方程式是什么?
③酸雨分为硝酸型酸雨和硫酸型酸雨。请你写出NO转化为硝酸的反应的化
学方程式。
答案 (1)二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸不稳定,最终被空气中氧气氧
化为H2SO4。涉及反应的化学方程式为2CaO+2SO2+O2?
2CaSO4。
(2)①pH越小,受到酸雨的危害越严重,从题图中可知,C城市全年雨水的月平均
pH在三个城市中最小,受到酸雨的危害最大。
②反应的化学方程式为2NO+2CO?
N2+2CO2。
③2NO+O2?
2NO2、3NO2+H2O?
2HNO3+NO。
酸雨的认识
?
提炼归纳
1.环保部门测得某市空气里的成分有①N2,②O2,③CO2,④Ar,⑤SO2,⑥NO2,⑦可
吸入碳颗粒。其中会导致酸雨的是?????( )
A.③⑤⑥ B.⑤⑥ ????
C.④⑤⑦ D.除①②以外
典题精练
解析???? SO2、NO2易形成酸雨。
B
2.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、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
解析???? 工业废水任意排放引起江、河、湖泊污染,而酸雨是由大量SO2和
NOx溶于雨水形成的。
C
3.硫酸型酸雨的形成原理可简化表示如下图所示:
?
回答下列问题:
(1)A物质的化学式为 ????,B物质的化学式为 ????。
SO2
SO3
(2)根据SO2的性质,可让工厂的烟道气通过 ????
或氧化剂等除去SO2,
达到减少污染的目的。
(3)现有雨水样品1份,常温下,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如
下:
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.62
4.56
4.55
4.55
碱液(如氨水等)
注:溶液的pH越大,H+的物质的量浓度就越小。
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用氯气消毒的自来水相混合,pH将 ????(填
“增大”“减小”或“不变”),原因是 ????(用
化学方程式表示)。
(4)你认为减少酸雨产生可采用的措施是 ????(填序号)。
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
2H2SO3+O2?
2H2SO4
减小
H2SO3+Cl2+H2O?
H2SO4+2HCl
①
③⑤
解析 (1)硫酸型酸雨是含硫物质燃烧生成的二氧化硫引起的,依据流程分析
可知,含硫燃料燃烧主要生成二氧化硫,催化氧化为三氧化硫,三氧化硫溶于水
生成硫酸,反应的过程为SO2?
SO3?
H2SO4,则A物质的化学式为SO2,B物
质的化学式为SO3。
(2)SO2是酸性氧化物,且SO2中硫元素显+4价,它能升高到+6价,具有还原性,依
据氧化还原反应,需要加入氧化剂实现转化,则可让工厂的烟道气通过碱液(如
氨水等)或氧化剂(如酸性KMnO4溶液等)而除去SO2,达到减少污染的目的。
(3)①雨水的pH变小的原因是排放出来的SO2溶于水后生成H2SO3,H2SO3逐渐
被空气中的氧气氧化生成强酸H2SO4,化学方程式为2H2SO3+O2?
2H2SO4。
②因氯气能氧化H2SO3生成硫酸和HCl,两者都是强酸,酸性增强,pH减小,反应
的化学方程式为H2SO3+Cl2+H2O?
H2SO4+2HCl。
(4)少用煤作燃料、燃料脱硫、开发新能源等措施可以减少二氧化硫气体的
排放,从而减少酸雨的形成,故①③⑤正确。
1.对于硝酸的物理性质或硝酸的存放,下列叙述不正确的是?( )
A.易溶于水
B.不易挥发
C.有刺激性气味 D.一般保存在棕色试剂瓶中
评价检测·课堂达标
解析???? 硝酸易溶于水,可以与水以任意比互溶,故A正确;硝酸具有挥发性,
故B错误;硝酸是有刺激性气味的液体,故C正确;硝酸见光易分解,所以一般保
存在棕色试剂瓶中,故D正确。
B
2.如图表示酸雨的形成,关于酸雨的下列说法中正确的是?( )
?
A.酸雨的pH为5.6
B.酸雨的形成过程发生了氧化还原反应
C.酸雨的主要成分为氮、硫元素的氧化物
D.形成酸雨的主要原因是雷雨天气
B
解析???? A项,酸雨的pH小于5.6,错误;B项,酸雨的形成过程发生了氧化还原
反应,正确;C项,酸雨的主要成分为氮、硫元素的含氧酸,错误;D项,形成酸雨的
主要原因是氮、硫元素氧化物的排放,错误。
3.在下列反应中,HNO3既表现出氧化性,又表现出酸性的是?( )
A.H2S+2HNO3?
S↓+2NO2↑+2H2O
B.CuO+2HNO3?
Cu(NO3)2+H2O
C.4HNO3?
4NO2↑+O2↑+2H2O
D.3Cu+8HNO3(稀)?
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
D
解析???? HNO3中氮元素化合价由+5降低为+4,只表现氧化性,故A错误;HNO3
中没有元素化合价的变化,只表现酸性,故B错误;HNO3中氮元素化合价由+5
降低为+4,氧元素化合价由-2升高到0,既表现氧化性,又表现还原性,故C错误;
HNO3中部分氮元素化合价由+5降低为+2,生成NO,部分氮元素化合价没变,生
成硝酸铜,既表现氧化性,又表现酸性,故D正确。
4.将铜粉置于稀硫酸中,加热后无明显现象,但加入一种盐后,铜粉质量减少,而
且溶液变蓝,则此盐可能是?( )
A.NaCl
B.Na2SO4
C.NaNO3 D.Na2CO3
解析???? NO3-在酸性条件下能将Cu氧化。
C
5.0.3
mol
Cu和含1.2
mol
HNO3的浓硝酸充分反应后,生成NO2的物质的量为?
( )
A.0.2
mol B.0.6
mol
C.小于0.6
mol D.大于0.6
mol
解析???? 因铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)?
Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O,随着反应的进行,浓硝酸变稀,铜与稀硝酸反应的化学方程式为
3Cu+8HNO3(稀)?
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,所以生成的NO2的物质的量小于
0.6
mol。
C
6.如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置,乙、丙是另外两位同学对
甲装置改进后的装置。
?
?
(1)甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式为
????。
(2)和甲装置相比,乙装置的优点是 ????;
???? ????。
Cu+4HNO3(浓)?
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
可以控制反应的发生与停止
吸收NO2气体,防止污染环境
(3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生设计了丙装置。实验时先关闭止水
夹 ????,再打开止水夹 ????,才能使NO2气体充满试管②;当气体充满
试管②后,将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入试管②,应该
????。
c
a、b
先关闭止水夹b,再关闭止水夹a,然后打开止水夹c,用手捂住试管②
解析 (1)铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu+4HNO3(浓)?
Cu(NO3)2+2NO2↑+
2H2O。(2)根据题目给定的装置图可知,乙装置有尾气处理装置,同时可以
通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。(3)丙装置中,实验时先关闭止水夹c,
再打开止水夹a、b,才能使NO2气体充满试管②;当气体充满试管②后,将铜丝
提起,与溶液脱离停止反应。欲使烧杯中的水进入试管②,应该先关闭止水
夹b,再关闭止水夹a,然后打开止水夹c,用手捂住试管②。(共45张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
课时1 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
学习任务一 氮气与氮的固定
任务探究·深度学习
旧知回顾
自主学习
为了更好地保护文物,部分博物馆启用“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理
和保护文物,将文物放入该机器内(氮气浓度可高达99.99%),密封三天,好氧菌
和丝状霉菌都会被灭杀。该机器具有此类功能,主要与氮气的性质有关。请
你结合相关化学知识回答,下列关于氮气的哪些说法是正确的?
①氮气的化学性质不活泼 ②氮气不能供给呼吸 ③氮气能抑制菌类的生长
④氮气能吸收部分水分 ⑤氮气不能与任何物质反应
?
答案 ①②③正确。
1.氮元素及其存在
(1)原子结构:氮元素位于元素周期表的第① ????周期、第② ????族,其原
子结构示意图为?,氮原子一般通过③ ????与其他原子相互
结合构成物质,常见化合价为④ ????。
(2)自然界中的存在形态
a.游离态:以⑤ ????的形式存在于空气中。
b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
新知梳理
二
ⅤＡ
共用电子对
－３、＋５
氮分子
2.氮气的性质
(1)物理性质:无色、无味、难溶于水,密度与空气的相近,约占空气体积的4/5。
(2)化学性质
a.由于氮分子内两个氮原子间以共价三键(?)结合,断开该化学键需要
较多的能量,所以氮气的化学性质很稳定,通常情况下难以与其他物质发生化
学反应,无法被大多数生物体直接吸收。
b.在高温、放电等条件下,氮气能够与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应,
化学方程式分别为⑥
、⑦ ?
?
?
⑧ ????。
、
3.氮的固定和循环
(1)氮的固定
1)将大气中⑨ ????的过程叫做氮的固定。
2)固氮形式
a.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⑩ ????的
化合物,或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成? ????。
b.人工固氮: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
固氮途径就是? ????。
游离态的氮转化为氮的化合物
含氮
氨
工业合成氨
(2)氮的循环
?
判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“?”)。
易错辨析
1.氮在自然界中只以游离态形式存在?( )
2.N2在高温条件下与O2发生反应生成NO?( )
3.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定,发生的是化学变化?
( )
4.工业合成氨的过程是固氮的过程?( )
?
√
√
√
1.氮气是一种无色、无味的气体。在标准大气压下,冷却至-195.8
℃时,变成没
有颜色的液体,冷却至-209.8
℃时,液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质
不活泼,常被用来作防腐剂。但在一定条件下可与某些物质发生化学变化,用
来制取对人类有用的新物质。
?
互动探究
(1)请你根据所学知识回答氮气为什么可以用作粮食、瓜果的保护气?
(2)与同学交流或查阅资料分析液氮用于医疗手术的原理是什么?
答案????(1)氮气性质稳定,能够减缓粮食、瓜果被氧气氧化变质的速率。
(2)液氮挥发,吸收热量,使温度迅速下降,通过极度冷冻将病区细菌迅速杀死,
使得病区适宜进行医疗手术。
2.氮气的性质不活泼,但在一定条件下也可以发生化学反应,下列反应中属于
氮的固定的反应是哪几个?在属于氮的固定的反应中,氮气都作氧化剂吗?
①N2+3Mg?
Mg3N2
②N2+3H2?
2NH3
③2NO+O2?
2NO2
④N2+O2?
2NO
答案 氮的固定是氮单质转变成氮的化合物的过程,所以反应①②④属于氮
的固定。反应①中氮气作氧化剂,反应②中氮气作氧化剂,反应④中氮气作还
原剂。
1.氮气化学性质稳定,但是在一定条件下能发生反应,既有氧化性又有还原性。
?
提炼归纳
2.氮的固定是氮的单质转化为氮的化合物的过程,氮的固定分为自然固氮和人
工固氮,二者都属于化学变化。
1.下列关于氮气的性质和用途的叙述中错误的是?( )
A.常温下,氮气是一种很难溶于水的无色、无味气体
B.通常情况下,很难与其他物质发生化学反应
C.从空气中分离出的氮气,可用于填充白炽灯的灯泡
D.从空气中分离出的氮气,不能用于生产氮肥
典题精练
解析???? 常温下,氮气是一种无色、无味的气体,且难溶于水,故A正确;氮气
的化学性质不活泼,通常情况下难与其他物质发生反应,故B正确;氮气的化学
性质不活泼,从空气中分离出的氮气,可用于填充白炽灯的灯泡,故C正确;从空
气中分离出的氮气,能用于生产氮肥,如N2→NH3→氮肥,故D错误。
D
2.下列关于氮气的说法中错误的是?( )
A.通常情况下氮气性质很稳定,所以氮气可作食物保护气
B.N2+O2?
2NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C.氮气在空气中约占空气体积的?
D.在反应3Mg+N2?
Mg3N2中,氮气作氧化剂
C
解析???? 氮气分子中含有氮氮三键,通常情况下N2性质很稳定,可作食物保护
气,故A正确;氮气与氧气在高温下反应生成一氧化氮,一氧化氮有毒,为空气污
染物,故B正确;N2在空气中约占空气体积的?,故C错误;在反应3Mg+N2?
Mg3N2中,氮气中氮元素化合价降低,所以N2作氧化剂,故D正确。
3.下列叙述中与氮的固定无关的是?( )
A.工业合成氨
B.工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物
C.豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气并将之转化成植物蛋白质
D.电闪雷鸣的雨天,N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
B
解析???? 工业合成氨是将氮气转化为氨气,属于氮的固定,故A不符合题意;
工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物,不是氮的固定,故B符合题意;豆科
植物的根瘤菌吸收空气中的氮气并将之转化成植物蛋白是氮的固定,故C不符
合题意;电闪雷鸣的雨天,N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收,
属于氮的固定,故D不符合题意。
4.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.在雷电作用下N2与O2可发生化学反应
C.在氮的循环过程中不涉及氧化还原反应
D.含氮无机物与含氮有机物可相互转化
解析???? N2与O2生成NO的反应是氧化还原反应,所以在氮的循环过程中涉
及氧化还原反应,故C错误。
C
学习任务二 一氧化氮和二氧化氮
新知梳理
自主学习
1.NO和NO2的物理性质
NO
① ????色、有毒气体,② ????溶于水
NO2
③ ????色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,易④ ????,易溶于水
2.NO和NO2的化学性质
(1)在常温下,NO很容易与O2反应,化学方程式为⑤ ??????。
(2)NO2溶于水时发生反应的化学方程式为⑥ ??????。
无
不
红棕
液化
3.二氧化氮溶于水的实验
(1)实验过程
实验
装置
?
实验
操作
在如图注射器里充入20
mL
NO,然后吸入5
mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器
打开弹簧夹,快速吸入
10
mL空气后夹上弹簧夹
振荡注射器
实验
现象
无明显现象
无色气体变为红棕色
红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动
化学
方程式
⑦ ????、
⑧ ????
(2)对工业生产硝酸的启示
工业上生产硝酸时,向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气,能充分利用
原料,并能减少NO的排放以保护环境。
1.常温下能用排空气法收集一氧化氮吗?为什么?实验室中应该怎样收集一氧
化氮?
互动探究
答案 不能。因为发生反应:2NO+O2?
2NO2。实验室中应该用排水集气
法收集一氧化氮。
2.NO2转化为NO的变化中,NO2只能作氧化剂吗?
答案 NO2与水反应转化为NO的同时生成硝酸,NO2既作氧化剂又作还原剂。
3.把一支充满NO2气体的试管倒置在水槽中充分反应后有什么现象?
答案 由反应3NO2+H2O?
2HNO3+NO可知:当NO2与H2O充分反应后,试管
内气体变为无色,且剩余气体占试管体积的1/3。
4.为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置(夹
持装置已省略),并检查装置的气密性,实验前用排水法收集NO。
?
(1)打开止水夹,推动注射器活塞,使O2进入烧瓶。关上止水夹,首先观察到烧瓶
中的现象是什么?写出产生此现象的化学方程式。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象是什么?利用化学方程式解释产生这种
现象的原因是什么?
(3)假设烧瓶内充有100
mL
NO,通入多少O2才能使水充满试管?
答案 (1)首先观察到的现象是烧瓶中的气体由无色变为红棕色,反应的化学
方程式为2NO+O2?
2NO2。
(2)摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应:3NO2+H2O?
2HNO3+NO,所以烧瓶中
的红棕色气体又变为无色,且烧瓶内压强减小,烧杯中的水倒吸到烧瓶内,导致
烧瓶中液面上升。
(3)已知:2NO+O2?
2NO2 ①,3NO2+H2O?
2HNO3+NO ②,由反应的化
学方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O?
4HNO3,即当NO和O2的体积比为
4∶3时水可以充满试管,故需通入75
mL
O2。
5.农业上有一句俗语“雷雨发庄稼”,其中就涉及氮及其化合物的转化:在一
定条件下,氮气最终转化为硝酸,然后HNO3与土壤中的矿物作用生成硝酸盐,
为庄稼提供氮肥。请你结合本节知识,写出氮气转化为硝酸的化学方程式。
?
答案 氮气转化为硝酸的化学方程式有N2+O2?
2NO、2NO+O2?
2NO2、
3NO2+H2O?
2HNO3+NO。
1.NO和NO2的性质对比
提炼归纳
项目
NO
NO2
色、态、
味、毒性
无色、无味
红棕色、有刺激性气味
有毒气体
水溶性
不溶
易溶且能与水反应
与O2反应
2NO+O2?
2NO2
——
与H2O反应
——
3NO2+H2O?
2HNO3+NO
与O2、H2O共同反应
4NO+3O2+2H2O?
4HNO3
4NO2+O2+2H2O?
4HNO3
氧化性
6NO+4NH3
?
5N2+6H2O
6NO2+8NH3?
7N2+12HO,
NO2+SO2?
SO3+NO,NO2
能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝
2.氮的氧化物溶于水的计算规律
(1)相关反应原理
3NO2+H2O?
2HNO3+NO a
2NO+O2?
2NO2 b
由化学方程式a×2+b得:
4NO2+O2+2H2O?
4HNO3 c
由化学方程式a×2+b×3得:
4NO+3O2+2H2O?
4HNO3 d
(2)氮的氧化物溶于水的三种类型
①NO2:NO2溶于水时仅涉及反应a,剩余气体为NO;
②NO2和O2的混合气体:NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应c。NO2和O2的
量的关系见下表:
x=?
0x=?
x>?
反应情况
O2过量并剩余
恰好完全反应
NO2过量又发生反应a,
剩余NO
③NO和O2的混合气体:NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应d。NO和O2
的量的关系见下表:
x=?
0x=?
x>?
反应情况
O2过量并剩余
恰好完全反应
NO过量并剩余
1.病毒学研究证实,一氧化氮对某些病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮
的叙述不正确的是?( )
A.一氧化氮是无色气体
B.常温常压下,一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C.含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等
D.一氧化氮不溶于水,能用排水法收集
典题精练
解析???? 一氧化氮很不稳定,极易和空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化
氮气体,故B错误。
B
2.下列有关NO2的说法正确的是?( )
A.NO2可由N2与O2在放电条件下直接制备
B.NO2有毒,但因其易溶于水且与水反应,因此不属于大气污染物
C.NO2既有氧化性也有还原性
D.NO2为红棕色气体,因此将NO2通入水中,溶液显红棕色
解析???? N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO,故A错误;NO2属于大气污
染物之一,故B错误;NO2与H2O反应生成HNO3和NO,说明NO2既有氧化性又有
还原性,故C正确;NO2通入水中,生成NO和HNO3,溶液呈无色,故D错误。
C
3.将充满二氧化氮的试管倒立于盛有水的水槽中,充分放置后的现象正确的是
?( )
?
解析???? 将充满NO2的试管倒立于盛有水的水槽中,NO2与水反应可生成NO
气体,反应的化学方程式为3NO2+H2O?
2HNO3+NO,一氧化氮不溶于水,所
以试管中仍存在气体,根据化学方程式可知,液体大约会充满试管体积的三分
之二,约三分之一的部分被一氧化氮占有,故选B。
B
4.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(所有气体的
体积均在标准状况下测定)。
?
试回答下列问题:
(1)写出观察到的现象(可不写满,也可补充):
① ????;
通入O2,试管内气体由无色变为红棕色
② ????;
③ ????。
(2)上述过程中发生反应的化学方程式有 ????????。
(3)最终试管中剩余的气体是 ????,体积为 ????。
试管内液面上升
试管内剩余无色气体
NO
1.0
mL
2NO+O2?
2NO2、3NO2+H2O?
2HNO3+NO
解析 (1)通入的O2与NO恰好完全反应生成NO2:2NO+O2?
2NO2,所以看到
有红棕色气体生成;生成的NO2溶于水:3NO2+H2O?
2HNO3+NO,气体体积减
小,所以会看到试管内液面上升;最终NO有剩余,所以试管内剩余无色气体。
(2)上述过程中发生反应的化学方程式有2NO+O2?
2NO2、3NO2+H2O?
2HNO3+NO。(3)设1.5
mL
O2全部参加反应,由总反应4NO+3O2+2H2O?
4HNO3可知,V反应(NO)=V(O2)×?=1.5
mL×?=2.0
mL,而NO的总体积是3.0
mL,故
剩余NO气体的体积是1.0
mL。
1.下列用途中应用了氮气的稳定性的是?( )
A.以氮气为原料制硝酸
B.合成氨气和制氮肥
C.作食物保护气
D.镁可以和氮气反应
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C
解析???? 利用N2制备硝酸,发生的反应为N2+3H2?
2NH3、4NH3+
5O2?
4NO+6H2O、2NO+O2?
2NO2、3NO2+H2O?
2HNO3+NO,与
N2的稳定性无关,故A错误;根据A选项分析,合成氨气和制氮肥均与N2的稳定性
无关,故B错误;N2的化学性质相对稳定,因此N2常作食物保护气,与N2的稳定性
有关,故C正确;Mg能与N2反应生成Mg3N2,与N2的稳定性无关,故D错误。
2.在水体中部分含氮有机物的循环如图所示。图中属于氮的固定的是?(???? )
?
A.③ B.④ C.⑤ D.⑥
解析???? 将游离态的氮(即氮气)转化为化合态的氮(即氮的化合物)的过程,
叫做氮的固定,分析题图转化关系可知,图中属于氮的固定的是⑤,故选C。
C
3.宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体,从
火箭尾部喷出。高温气体的成分有CO2、H2O、N2、NO等,这些气体均无色,
但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红烟,产生红烟的原因是?( )
A.高温下N2遇空气生成NO2
B.NO与空气中的氧气反应生成NO2
C.CO2遇NO反应生成NO2
D.NO遇H2O反应生成NO2
解析???? 根据原高温气体成分均为无色,卫星发射现场却能看到红烟可推
知,是发生反应:2NO+O2?
2NO2,产生NO2而导致的。
B
4.将盛12
mL一氧化氮和36
mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中,通入一
定量的氧气,完全反应后,剩余气体的体积为4
mL,则充入的氧气的体积可能为
?( )
A.19
mL B.20
mL C.21
mL D.22
mL
解析????
已知4NO+3O2+2H2O?
4HNO3、4NO2+O2+2H2O?
4HNO3,若
剩余气体为氧气,则充入的氧气总体积为4
mL+12
mL×?+36
mL×?=22
mL;若
剩余气体为NO,则充入的氧气总体积为8
mL×?+36
mL×?=15
mL。
D
5.三效催化剂是最常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图
所示,下列说法正确的是?( )
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示推出催化剂不参与储存和
还原过程
C.还原过程中生成0.1
mol
N2,转移电子
数为0.5NA
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、NOx、CxHy三种成分的净化
D
解析???? 在转化过程中,氮元素的化合价先升高到+5,再降低到0,则应是先被
氧化,再被还原,故A错误;依据题图可知催化剂参与了储存和还原过程,故B错
误;还原过程中生成0.1
mol
N2,不能确定N2由几价的N原子得电子生成,则转移
电子数不能确定,故C错误;三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、NOx、CxHy
三种成分的净化,故D正确。
6.某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应,进行如下实验(如下图所示)。
?
(1)图1两集气瓶中 ????(填“上”或“下”)瓶颜色深。
(2)图2中反应的现象是 ????。
下
两气体混合后,颜色消失?
(3)图3中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有 ????,说明
NO2在该反应中显 ????性。
(4)由图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式: ??????。
NO
氧化???
NO2+SO2?
NO+SO3
解析 题图3中反应生成的气体遇空气显红棕色,说明题图2中NO2和SO2反应
生成了NO,NO2转化为NO,表现氧化性,而SO2表现还原性,被氧化,S元素化合价
升高,只能变成+6价,应转化为SO3。
