湖北第二師范學(xué)院高中化學(xué)教學(xué)案例專題十氮及其化合物

1、專題十氮及其化合物【高考幫化學(xué)】專題十氮及其化合物考情精解讀A考點(diǎn)幫知識(shí)全通關(guān)目錄CONTENTS考點(diǎn)1氮?dú)饧暗难趸锟键c(diǎn)2氨和銨鹽考點(diǎn)3硝酸考綱要求命題規(guī)律命題分析預(yù)測(cè)知識(shí)體系構(gòu)建方法1 氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算方法2 氨的實(shí)驗(yàn)室制法方法3 金屬與HNO3反應(yīng)的規(guī)律和相關(guān)計(jì)算微課9 噴泉實(shí)驗(yàn)B方法幫素養(yǎng)大提升C考法幫考向全掃描考向1 氨和銨鹽的性質(zhì)考向2 結(jié)合環(huán)保問題考查氮及氮的化合物的性質(zhì)考情精解讀考綱要求命題規(guī)律命題分析預(yù)測(cè)知識(shí)體系構(gòu)建1.了解常見非金屬元素(N)單質(zhì)及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2.了解常見非金屬元素(N)單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境的影

2、響。3.以上各部分知識(shí)的綜合應(yīng)用考綱要求命題規(guī)律核心考點(diǎn)考題取樣考向必究 氮?dú)饧暗难趸?2016全國(guó)卷,T26(2)氮氧化物的氧化性(考向2)氨和銨鹽 2017全國(guó)卷,T13C 2017全國(guó)卷, T26(4)(5)氨氣的物理性質(zhì)及其制備;計(jì)算甘氨酸(C2H5NO2)樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及樣品的純度(考向1) 2013新課標(biāo)全國(guó)卷, T7B氨氣的檢驗(yàn)(考向1)硝酸2017北京理綜,T12實(shí)驗(yàn)探究濃硝酸的物理和化學(xué)性質(zhì)(方法3)命題分析預(yù)測(cè)知識(shí)體系構(gòu)建A考點(diǎn)幫知識(shí)全通關(guān)考點(diǎn)1氮?dú)饧暗难趸锟键c(diǎn)2氨和銨鹽考點(diǎn)3硝酸考點(diǎn)1氮?dú)饧暗难趸铮ㄖ攸c(diǎn)）1.氮?dú)?1)氮元素在自然界中的存在形式和氮的固定(

3、2)氮?dú)獾男再|(zhì)化學(xué)專題十氮及其化合物物理性質(zhì)無色無味,難溶于水,密度比空氣的稍小分子結(jié)構(gòu)電子式為NN,結(jié)構(gòu)式為NN化學(xué)性質(zhì)與O2反應(yīng)N2+O2 2NO與H2反應(yīng)N2+3H2 2NH3與Mg反應(yīng)N2+3Mg Mg3 N2用途作保護(hù)氣;醫(yī)療上用作冷凍麻醉劑;合成氨等2.氮的氧化物 (1)氮的氧化物氮有多種價(jià)態(tài)的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。注意 N2O3和N2O5是酸性氧化物,而N2O、NO、NO2、N2O4均不是酸性氧化物。化學(xué)專題十氮及其化合物(2)NO與NO2化學(xué)專題十氮及其化合物氮的氧化物NONO2物理性質(zhì)顏色無色紅棕色溶解性不溶于水易溶于水化學(xué)性質(zhì)毒性有毒

4、有毒與O2反應(yīng)2NO+O2 2NO2與H2O反應(yīng)3NO2+H2O 2HNO3+NO與O2、H2O反應(yīng)4NO+3O2+2H2O 4HNO34NO2+O2+2H2O 4HNO3續(xù)表化學(xué)專題十氮及其化合物氮的氧化物NONO2實(shí)驗(yàn)室制法3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+ 2NO+4H2O,只能用排水法收集Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,只能用向上排空氣法收集與人體、環(huán)境的關(guān)系與血紅蛋白結(jié)合使人中毒;轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧形成酸雨、光化學(xué)煙霧特別提醒1.NO2雖然能與水反應(yīng)生成HNO3,但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有還原性,但以氧化性為主,如N

5、O2能使?jié)駶?rùn)的淀粉-碘化鉀試紙變藍(lán)。2.NO2氣體存在平衡:2NO2 N2O4,故常溫時(shí)沒有純凈的NO2或N2O4氣體?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物(3)氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染及其防治氮的氧化物都是有毒氣體,都是大氣污染物?？諝庵械腘O2等是造成光化學(xué)煙霧的主要因素?？諝庵械腘O、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠的廢氣等。常見的NOx尾氣處理方法a.堿液吸收法:NO2、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)。一般適用于工業(yè)尾氣中NOx的處理。2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2Ob.催化轉(zhuǎn)化:在

6、催化劑、一定溫度下,NOx可與氨反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)和H2O或與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物考點(diǎn)2氨和銨鹽（重點(diǎn)）1.氨的性質(zhì)、制備和用途物理性質(zhì)無色、有刺激性氣味的氣體,比空氣輕,極易溶于水(體積比 1700),易液化(液氨常作制冷劑)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與酸反應(yīng)NH3+HCl NH4Cl現(xiàn)象:有白煙生成與某些鹽溶液反應(yīng)催化氧化反應(yīng)4NH3+5O2 4NO+6H2O與O2反應(yīng)4NH3+3O2 2N2+6H2O(純氧中燃燒)與Cl2反應(yīng)2NH3(少量)+3Cl2 N2+6HCl;8NH3(過量)+3Cl2 N2+ 6NH4Cl(白煙

7、)(用于檢驗(yàn)輸送Cl2的管道是否泄漏)與CuO反應(yīng)2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu化學(xué)專題十氮及其化合物續(xù)表制取方法實(shí)驗(yàn)室制法2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O(固體+固體 氣體)NH3H2O(濃氨水) NH3+H2OCaO+NH3H2O(濃) Ca(OH)2+NH3工業(yè)制法 N2+3H2 2NH3用途(1)制造硝酸、銨鹽;(2)用作制冷劑化學(xué)專題十氮及其化合物規(guī)律總結(jié)1.氨的電子式為 ,結(jié)構(gòu)式為 ,分子構(gòu)型為三角錐形。2.氨是中學(xué)階段所學(xué)的唯一的堿性氣體,能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),這一點(diǎn)在推斷題中可作為解題的突破口?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物2.銨鹽(1)銨

8、鹽的性質(zhì)與用途概念由銨根離子和酸根離子構(gòu)成的化合物物理性質(zhì)都易溶于水化學(xué)性質(zhì)受熱易分解(NH4)2SO4 2NH3+H2SO4(不易揮發(fā)的酸)NH4Cl NH3+HCl(易揮發(fā)的酸)與堿反應(yīng)水解反應(yīng)用途碳酸銨、硫酸銨、氯化銨和硝酸銨都是優(yōu)良的化學(xué)肥料。氯化銨還用于制作酸性干電池以及除去待焊金屬物體表面的氧化物化學(xué)專題十氮及其化合物考點(diǎn)3硝酸（重點(diǎn)）物理性質(zhì)純硝酸無色,易揮發(fā),有刺激性氣味,液體,易溶于水,密度比水的大化學(xué)性質(zhì)酸性稀HNO3使紫色石蕊溶液變紅;與金屬單質(zhì)反應(yīng);與金屬氧化物反應(yīng);與堿反應(yīng);與某些鹽反應(yīng)不穩(wěn)定性4HNO3 4NO2+O2+2H2O(保存在棕色瓶中,放置在陰涼處)強(qiáng)氧化

9、性鋁、鐵在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化,因此常溫下鋁、鐵制品可以盛放冷的濃硝酸與非金屬反應(yīng):C+4HNO3(濃) CO2+4NO2+2H2O化學(xué)專題十氮及其化合物拓展延伸1.硝酸濃度越大,越容易分解。長(zhǎng)期存放的濃硝酸呈黃色,原因是HNO3分解產(chǎn)生的NO2又溶于硝酸。工業(yè)鹽酸中?；煊蠪eCl3,也呈黃色。2.濃、稀硝酸均有強(qiáng)氧化性,濃度越大,氧化性越強(qiáng)。3.與金屬反應(yīng)時(shí),鹽酸、稀硫酸中起氧化作用的是H+,故能放出H2;而硝酸中+5價(jià)的N、濃硫酸中+6價(jià)的S的氧化性均強(qiáng)于H+的。因此,硝酸、濃硫酸與金屬反應(yīng)時(shí),其還原產(chǎn)物不是H2,而分別為低價(jià)態(tài)的含氮物質(zhì)、SO2。 B方法幫素養(yǎng)大提升方法1 氮的氧化物與O

10、2、H2O反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算方法2 氨的實(shí)驗(yàn)室制法方法3 金屬與HNO3反應(yīng)的規(guī)律和相關(guān)計(jì)算微課9 噴泉實(shí)驗(yàn)方法1 氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算方法解讀：1.關(guān)系式法(1)NO和O2的混合氣體通入水中由2NO+O2 2NO2和3NO2+H2O 2HNO3+NO得總反應(yīng)方程式為4NO+3O2+2H2O 4HNO3化學(xué)專題十氮及其化合物(2)NO2和O2的混合氣體通入水中由3NO2+H2O 2HNO3+NO和2NO+O2 2NO2得總反應(yīng)方程式為4NO2+O2+2H2O 4HNO3(3)NO、NO2和O2的混合氣體通入水中先按3NO2+H2O 2HNO3+NO計(jì)算出生成NO的體積,再加上原來

11、混合氣體中NO的體積,然后按(1)計(jì)算?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物化學(xué)專題十氮及其化合物示例1 用三支導(dǎo)管同時(shí)將NO、NO2、O2三種氣體通入到盛滿水且倒立在水槽(也盛有水)中的集氣瓶中,最后集氣瓶?jī)?nèi)仍充滿水,則通入的三種氣體的體積(同溫同壓下)比不可能是 A.111 B.263C.142 D.374思維導(dǎo)引因?yàn)镹O、NO2數(shù)量關(guān)系未知,故無法利用方程式進(jìn)行計(jì)算,但依據(jù)得失電子守恒原理可快速解題?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物解析由題中條件知?dú)怏w恰好反應(yīng)完,依據(jù)得失電子守恒原理有3V(NO)+ V(NO2)=4V(O2),將四個(gè)選項(xiàng)分別代入上述等式中,只有C項(xiàng)不能使等式成立。答案C方法2 氨的實(shí)驗(yàn)室制法方

12、法解讀：1.加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物化學(xué)專題十氮及其化合物2.實(shí)驗(yàn)室制取氨的3種其他方法方法化學(xué)方程式(或原理)發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3H2O NH3+H2O化學(xué)專題十氮及其化合物續(xù)表方法化學(xué)方程式(或原理)發(fā)生裝置濃氨水+NaOH固體濃氨水+CaO固體化學(xué)專題十氮及其化合物示例2 某同學(xué)用如圖所示裝置(固定及夾持裝置、加熱儀器和橡膠管略)進(jìn)行有關(guān)氨制取的實(shí)驗(yàn)探究。請(qǐng)回答下列問題:(1)若用裝置制取NH3,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為;若要測(cè)定生成NH3的體積,則必須選擇的裝置是(填裝置序號(hào)),裝置中所盛試劑應(yīng)具有的性質(zhì)是。(2)若用裝置制取并收集干燥的NH3,燒瓶?jī)?nèi)裝的試劑是,分液漏斗中裝的試劑是,

13、收集裝置應(yīng)選擇(填裝置序號(hào))?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物解析(1)裝置適用于“固+固”加熱制取氣體,制取NH3時(shí)試劑選用NH4Cl和Ca(OH)2。若要測(cè)定生成NH3的體積,必須用排液體法,而NH3極易溶于水,故不能用排水法,所用的液體必須不易揮發(fā)、不與NH3反應(yīng)且不溶解NH3才行。(2)裝置是“固+液”不需加熱的制氣裝置,制取NH3時(shí),可選用濃氨水和堿石灰等。答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O氨氣難溶于該試劑,且該試劑不易揮發(fā),不與氨氣反應(yīng)(2)CaO(或NaOH或堿石灰)固體濃氨水(或濃NH4Cl溶液)化學(xué)專題十氮及其化合物突破攻略 1.制取氨時(shí)所用的銨鹽不

14、宜用硝酸銨、碳酸銨或碳酸氫銨。因?yàn)樵诩訜徇^程中,NH4NO3可能發(fā)生爆炸;而(NH4)2CO3、NH4HCO3受熱易分解產(chǎn)生CO2,使生成的NH3中混有較多的CO2雜質(zhì)。2.“固+固”加熱制取NH3時(shí),消石灰不能用NaOH、KOH代替,一方面Ca(OH)2比NaOH便宜,另一方面NaOH、KOH具有吸濕性,易結(jié)塊,不利于產(chǎn)生NH3,且在加熱條件下易腐蝕試管。3.氨是堿性氣體,不能用酸性干燥劑(濃硫酸、P2O5)干燥,也不能用CaCl2干燥,因?yàn)镃aCl2可以吸收NH3生成CaCl28NH3。方法3 金屬與HNO3反應(yīng)的規(guī)律和相關(guān)計(jì)算方法解讀：1.金屬與HNO3反應(yīng)的思維模型化學(xué)專題十氮及其化合

15、物2.“4法”突破金屬與HNO3反應(yīng)的計(jì)算原子守恒法得失電子守恒法HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量電荷守恒法離子方程式計(jì)算法化學(xué)專題十氮及其化合物示例3 4.9 g Mg和Fe的混合物在過量稀硝酸中完全反應(yīng),得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO的體積為2.24 L,向反應(yīng)后的溶液中加入足量燒堿充分反應(yīng),最后生成沉淀的質(zhì)量是A.8 gB.10 gC.10.2 gD.11.2 g思維導(dǎo)引本題中發(fā)生的反應(yīng)有3Mg+8HNO3 3Mg(NO3)2+2NO+4H2O、Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO+2H2O、Mg(NO3)2+2NaOH Mg(OH)

16、2 +2NaNO3、Fe(NO3)3+3NaOH Fe(OH)3+3NaNO3。常規(guī)解法是根據(jù)前兩個(gè)反應(yīng)列方程組可將Mg、Fe的物質(zhì)的量計(jì)算出來,然后再計(jì)算生成沉淀的量。這種解法消耗時(shí)間長(zhǎng),且步驟煩瑣,容易出錯(cuò)。若注意到化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì),找出金屬失電子數(shù)與金屬離子結(jié)合OH-的數(shù)目之間的關(guān)系,則可以列出關(guān)系式,迅速得到正確答案。化學(xué)專題十氮及其化合物解析由題意知,整個(gè)過程中存在關(guān)系:Fe 3e-3OH-Fe(OH)3,Mg2e-2OH-Mg(OH)2,可以看出存在關(guān)系式e-OH-,又因得失電子守恒,所以有NO3e-3OH-,故參加反應(yīng)的OH-的物質(zhì)的量n(OH-)=n(e-)=2.24 L22.4

17、 Lmol-1 3=0.3 mol,所以m(沉淀)=m(金屬)+m(OH-)=4.9 g+0.3 mol17 gmol-1=10 g。答案B微課9 噴泉實(shí)驗(yàn)微點(diǎn)解讀：1.形成噴泉的原理形成噴泉最根本的原因是瓶?jī)?nèi)外存在較大的壓強(qiáng)差。當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)的氣體溶于液體或與液體反應(yīng)時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體大量減少,壓強(qiáng)減小,外界的大氣壓將液體壓入燒瓶?jī)?nèi)?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物2.常見噴泉的“兩大”類型(1)極易溶于水的氣體(NH3、HCl等)與水可形成噴泉;(2)一些酸性氣體與NaOH溶液也能形成噴泉。氣體HClNH3CO2、Cl2、H2S、SO2NO2+O2CH2 CH2吸收劑水或氫氧化鈉溶液水或鹽酸氫氧化鈉溶液水溴水化

18、學(xué)專題十氮及其化合物3.常見的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置裝置:打開止水夾,擠壓膠頭滴管的膠頭,使少量水進(jìn)入燒瓶,導(dǎo)致大量的NH3溶解,燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。裝置:擠壓氣球,即可使少量的酚酞溶液沿導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶,導(dǎo)致大量的NH3溶解,燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生“紅色”噴泉?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物裝置:去掉了膠頭滴管。打開止水夾,用手(或熱毛巾等)捂熱燒瓶,氨氣受熱膨脹,使氨氣通過導(dǎo)管與水接觸,即產(chǎn)生噴泉。(或用浸過冰水的毛巾“冷敷”燒瓶,使水進(jìn)入燒瓶,燒瓶?jī)?nèi)氨氣溶于水)裝置:在錐形瓶中加入能產(chǎn)生氣體的物質(zhì),使錐形瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)明顯增大,將液體壓入燒瓶而產(chǎn)生噴泉。裝置:在水槽中加入使水溫度升高的物質(zhì),致使錐形瓶?jī)?nèi)酒

19、精因升溫而揮發(fā),錐形瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大而產(chǎn)生噴泉。裝置:向燒瓶中通入H2S(或SO2),然后通入SO2(或H2S),有淡黃色粉末狀物質(zhì)生成,瓶?jī)?nèi)壁附有水珠,NaOH溶液噴到燒瓶?jī)?nèi)?；瘜W(xué)專題十氮及其化合物示例4 某同學(xué)仿照噴泉實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)驗(yàn)室里做了一個(gè)“噴煙實(shí)驗(yàn)”。如圖所示,在甲、乙兩個(gè)燒瓶中分別裝入X、Y兩種無色氣體,膠頭滴管中盛有酚酞溶液,實(shí)驗(yàn)時(shí)將酚酞溶液擠入甲燒瓶中,可觀察到酞酚溶液變紅;然后打開彈簧夾,便可看到甲燒瓶中的導(dǎo)管噴出白色的煙,同時(shí)甲燒瓶中的溶液顏色逐漸變淺。則X、Y分別為 A.NH3和HClB.HCl和NH3C.SO2和HCl D.NO和HCl化學(xué)專題十氮及其化合物思維導(dǎo)引不管是“噴泉”還是“噴煙”,利用的都是氣體溶解或反應(yīng)造成壓強(qiáng)減小,形成壓強(qiáng)差,抓住實(shí)質(zhì)就可輕松解題。解析要想產(chǎn)生“噴煙”現(xiàn)象,應(yīng)具備兩個(gè)條件:一是形成壓強(qiáng)差,二是兩種氣體反應(yīng)會(huì)生成白煙,排除C、D項(xiàng)。由甲中溶液顏色發(fā)生變化,結(jié)合題給條件“膠頭滴管中盛有酚酞溶液”可知,甲中氣體顯堿性,即X為NH3,故Y為HCl,選A。答案AC考法幫考向全掃描考向1 氨和銨鹽的性質(zhì)考向2 結(jié)合環(huán)保問題考查氮及氮的化合物的性質(zhì)考情揭秘1.氨及銨鹽的性質(zhì),常分布在高考選擇題中,與鹽類的水解、阿伏