化学必修 第二册第二节 氮及其化合物导学案

这是一份化学必修 第二册第二节 氮及其化合物导学案，共14页。学案主要包含了特色特性•记一记，考点三 氨和铵盐，考点四 硝酸，考点五 酸雨及防治等内容，欢迎下载使用。
特殊的颜色:NO2------红棕色气体
特殊的检验:①NO:无色气体 → 红棕色
②NH4+: NH4+ → 无色气体 变蓝
3、特殊的性质: 硝酸具有不稳定性和强氧化性
4、必记六反应:
(1)N2 + 3H2 2NH3 (2)3NO2 + H20 === 2HNO3 + NO
(3)4NH3 + 5O2 ====== 4NO + 6H2O (4)2NH4Cl + Ca(OH)2 ==== CaCl2 +2NH3↑+ 2H2O
Cu + 4HNO3(浓) ==== Cu(NO3)2 +2NO2↑ + 2H2O
3Cu + 8HNO3（稀） ==== 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
【考点一 氮气与氮的固定】
氮气
1、氮的原子结构
氮元素位于元素周期表中第_____周期第______族，原子结构示意图为________，最外层有_____个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
2、氮气的物理性质
3、氮气的化学性质
氮气的化学性质通常状况下较稳定，与其他物质不反应。
①氮气与氧气在放电或高温下可直接化合，反应的化学方程式为________________________________。如雷电固氮和汽车尾气中产生的氮的氧化物。
②N2在高温、高压、催化剂的条件下能与H2反应合成氨：_________________________。
③与Mg的反应 ______________________________。
氮的固定
（1）定义 ------ 使游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
（2）方法 ----- ①雷电固氮：_______________________________
②人工固氮：________________________________
③生物固氮：豆科植物的根瘤菌吸收N2形成化合物等。
[练习] 下列关于自然界中氮循环（如图）的说法不正确的是： （ ）
A．但元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
【考点二 一氧化氮和二氧化氮】
氮有多种价态的氧化物，如N2O、__________、__________、_________、N2O3、N2O5等。
NO和NO2的性质
[想一想]俗话说：“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应方程式。
[练习]1.某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体．现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中正确的是（ ）
肯定有SO2和NO2 B．肯定没有Cl2、O2和NO2 C．可能有Cl2和O2 D．肯定只有NO
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。可消除CO与该氮的氧化物的污染，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
3.把少量NO2气体通入过量的小苏打溶液中，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
4.关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是( )
A.两种气体都是无色、有毒的气体,且都可用水吸收以消除对空气的污染
B.二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种常用的强酸
C.两种气体都具有强氧化性,因此都能够使品红溶液褪色
D.两种气体溶于水都可以与水反应,且只生成相应的酸
5.某同学为了探究“NO2能否支持燃烧”的问题，设计了如下几组实验，实验记录及结论如下：
其中正确的是（ ）
①②③ B.②③ C.①③ D. ③
二、二氧化氮、一氧化氮和氧气、水的反应
1. 利用化学方程式的叠加法可得二氧化氮、氧气与水反应的总反应方程式：
2NO + O2 === 2NO2 ① + 6NO2 + 2H2O === 4HNO3 + 2NO ②
得 ___________________________________
即将二氧化氮与氧气按体积比4:1通入水中气体完全溶解。
同理。将①×③+②得：
NO与氧气、水反应生物总反应方程式：_____________________________。
即将一氧化氮与氧气按体积比4:3通入水中气体完全溶解。
NO和NO2的吸收
NO和NO2都是大气污染物，实验中的尾气可以用氢氧化钠溶液来吸收。
将一氧化氮和二氧化氮通入氢氧化钠溶液中发生反应：
NO + NO2 + 2NaOH === 2NaNO2 + H2O
将二氧化氮通入氢氧化钠溶液中发生反应：
2NO2 + 2NaOH === NaNO2 + NaNO3+ H2O
[练习]1.在标准状况下，将NO2和O2按体积比4:3混合后充入一干燥烧瓶中，然后将烧瓶倒立于水中，充分作用后，烧瓶内溶液中的溶质的物质的量浓度为（假设溶质不扩散） （ ）
A.1/22.4ml•L-1 B.1/39.2ml•L-1 C.1/28ml•L-1 D.4/5ml•L-1
2.在一定温度和压强下，把装有NO和NO2混合气体的试管倒立于水槽中，充分反应后，试管内气体的体积缩小为原混合气体体积的1/2，则原混合气体中NO和NO2的体积比为（ ）
A.3：1 B.1：3 C.2：3 D.3：2
3. 将一定量的NO2充入量筒中,并将量筒倒置于水槽中,待量筒中液面不再上升时，向量筒中缓缓通入O2,当耗氧气的体积为18mL时水充满整个量筒，则NO2的体积为 ( )
A.36mL B.72mL C.48mL D.24mL

【考点三 氨和铵盐】
氨气
1、物理性质
氨气是____色、有____________性气味的有_____气体，密度比空气______，极易溶于水，常温常压下，1体积水能溶解________体积氨气。
[实验探究]喷泉实验
实验装置如下 （2）实验过程
2.化学性质
（1）氨气与酸反应
写出化学方程式：NH3 + HCl ===____________________________（现象为产生_________）
2NH3 + H2SO4 ===_________________________ NH3 + HNO3 ===____________________________
氨气的还原性：氨气中的氮元素化合价为_______，具有较强的_____________性。
氨气与氧气在催化剂条件下反应（催化氧化）的化学方程式：______________________________。
氨气溶于水时，大部分与水结合成_________________，一水合氨可以少部分电离成______和__________，所以氨水显碱性，能使酚酞溶液呈_______色，能使红色石蕊试液变_______。用化学方程式表示为：_________________________________________。
[练习]1.用一充满氨气的烧瓶做喷泉实验，当水充满整个烧瓶后，烧瓶内的氨水的物质的量浓度是（按标准状况下计算） （ ）
A．0.045ml·L－1 B．1ml·L－1 C．0.029ml·L－1 D．不能确定
2.如图所示的装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。下列情况满足题意的是____________（填代号）。
① NH3 --- H2O ② HCl --- H2O ③ CO2 --- 4ml/L NaOH溶液
④ Cl2 --- 饱NaCl溶液 ⑤ HCl --- AgNO3溶液 ⑥ Cl2 --- 碘化钾淀粉溶液
⑦ Cl2 --- 溴化钠溶液 ⑧ NH3 --- 汽油 ⑨ NO2 --- H2O
⑩ NH3 --- 酚酞溶液
二、氨水
氨气的水溶液称为氨水；氨水中的溶质是氨。
氨在氨水中的主要存在形式是一水合氨（NH3•H2O）
氨水的密度随浓度的增大而减小。
氨水中的两个守恒
氮元素守恒（又叫物料守恒）：
c(NH3)+c（NH3•H2O）+c(NH4+)== a ml•L-1(假设氨水的物质的量浓度为a ml•L-1)。
电荷守恒（因为溶液呈电中性）：c(NH4+)+c（H+）== c（OH-）
[想一想]氨水与液氨是同一种物质吗？
三、氨气的制法
工业制法
工业上以氮气和氢气为原料，在高温高压和催化剂存在下合成氨：____________________________
氨气的实验室制法
实验室常用加热铵盐和消石灰混合物的方法制取氨气，装置如左下所示。
反应原理：___________________________________
收集方法:_______________________
棉花作用：__________________________
验满的方法：
①______________________________________
②_______________________________________
NH3的干燥：通常使用____________，不能使用P2O5或浓硫酸，也不能用无水CaCl2。
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），避免污染空气。但多余气体在尾气吸收是要防止倒吸。
加热浓氨水法。
浓氨水中加入固体氢氧化钠或氧化钙法。装置见右上图。
[练习]1.根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是 （ ）
2.（2016上海单科）下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是（ ）
3.某研究性学习小组利用以下材料来探究NH3的还原性，部分实验装置如下图。
材料1：NH3是强还原剂，能将某些金属氧化物还原为金属单质或低价态的氧化物。如：
2NH3 + 3CuO 3Cu + N2 +3H2O
材料2：Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应，如Cu2O（红色）会生成Cu2+和Cu：
Cu2O + 2H+ == Cu2+ + Cu +H2O
请回答下列问题：
在实验室里，该学习小组设计下列制取纯净干燥氨气的方案，简易、可行的最佳方案是( )
加热氯化氨固体，再通过碱石灰
在N2和H2的混合气体中加入铁触媒，并加热至500℃，再通过碱石灰
加热浓氨水，再通过碱石灰
在生石灰中加入浓氨水，再通过碱石灰
（2）为证明NH3还原CuO的反应中有水生成，B中应放入的试剂是 ；
（3）当观察到 （填现象），即表明A中的反应已经完成；
（4）该小组欲用体积比为1︰4的稀硫酸做试剂，检验反应是否有Cu2O固体生成。现用98%的浓硫酸配制1︰4的稀硫酸，所需的玻璃仪器除了胶头滴管外还有 ；
可证明还原产物中含有Cu2O的操作及现象是 ；
(5)请写出A中生成Cu2O的化学方程式 ；
(6)若用定量的方法测定该反应是否生成Cu2O，最简便且准确的方法是 。
4.有一无色干燥的混合气体，可能由HCl、NO、NO2、CO2、NH3、H2、O2、Cl2中的几种混合而成，根据：
①把混合气体通过浓硫酸时，气体体积明显减小；②再通入过量碱石灰时，体积又明显减小；③剩余气体接触空气时，立即变为红棕色。可得：混合气体中一定存在______________，一定不存在______________，可能存在_______________。
5.如图所示为A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图，其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出各步反应的化学方程式。
写出各物质的化学式：
A________ B________ C________ D________ E________
（2）写出各步反应的化学方程式。
A→C：______________________________________，
D→C：_______________________________________，
B→E：_______________________________________，
E→C：_______________________________________。
四、铵盐
定义：由铵根离子（NH4+）和酸根离子形成的化合物叫铵盐。
1、物理性质:都是无色或白色晶体，都易溶于水。
2、化学性质------“三解”。
①“热解”-----不稳定，受热易分解，写出下列反应的化学方程式:
a.NH4Cl受热分解:_______________________________________。
b.NH4HCO3受热分解:_______________________________________。
②“碱解”-----铵盐都可与碱发生反应生成NH3或NH3•H2O。写出铵盐与碱溶液反应的离子方程式:
a.稀溶液不加热:_______________________________________。
B.浓溶液或加热:_______________________________________。
③“水解”-----铵盐溶于水易水解，离子方程式:____________________________________。
3、NH4+及铵盐的检验：请说出检验的操作方法以及现象、结论。
【考点四 硝酸】
1、硝酸的物理性质
发烟硝酸：质量分数在98%以上的硝酸。发烟硝酸的“发烟”原因是挥发出的硝酸和空气中的水蒸气形成硝酸小液滴，所发出的“烟”实际上是“雾”。
2、具有酸的通性
与指示剂反应：稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为________；浓硝酸使紫色石蕊溶液先_______（酸性）后_______（强氧化性）。
（2）与碱反应：_______________________；
（3）与碱性氧化物反应:_______________________；
（4）与弱酸盐（CaCO3）反应:_______________________；
3.硝酸的不稳定性
化学方程式为：_______________________________
市售浓硝酸呈黄色的原因是:___________________________________________________。
硝酸保存在__________试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。
4.强氧化性
硝酸是一种强氧化剂，不论稀硝酸还是浓硝酸都有氧化性，几乎能跟所有的金属（除金、铂外）和非金属发生氧化还原反应，但硝酸与金属反应一般不产生H2；硝酸的还原产物随硝酸的浓度不同而不同，一般来说，浓硝酸的还原产物为NO2，而稀硝酸的还原产物为NO。
①与金属反应 与除Au、Pt外大部分金属反应
浓硝酸与铜反应的化学方程式:________________________________________（实验室制NO2）
稀硝酸与铜反应的化学方程式:________________________________________（实验室制NO）
②与非金属反应
浓硝酸与C反应的化学方程式:___________________________________________
③硝酸与还原性物质的反应
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-、SO32-等。
如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式:___________________________________________
④浓硝酸在常温下使铁、铝钝化。
⑤活泼金属与硝酸反应一般不生成氢气而生成水。
⑥硝酸与变价金属铁的反应
当硝酸过量时生成硝酸铁；当铁过量时生成硝酸亚铁。
⑦王水，是浓硝酸和浓盐酸的混合物，体积比为1:3，能使不溶于浓硝酸的金、铂等金属溶解。
5.应用
硝酸用途广泛，是制炸药、染料、塑料的原料，也是化学实验室的必备试剂。
[练习]1.（2015课标Ⅰ）我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指（ ）
A．氨水 B． 硝酸 C．醋 D．卤水
2.（2015上海单科）下列物质见光不会分解的是 （ ）
A．HClO B．NH4Cl C．HNO3 D．AgNO3
3.学生用滤纸折成一只纸蝴蝶并在纸蝴蝶上喷洒酚酞试剂，挂在铁架台上。另取两只盛有两种不同溶液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方（如图）。若要观察到纸蝴蝶的颜色由白色→红色→白色，则烧杯中的试剂及添加顺序正确的一组是（ ）
A.浓氢氧化钠溶液、浓硝酸
B.浓氨水、浓硝酸
C.浓氨水、浓硫酸
D.浓氢氧化钠、浓硫酸
4.在含有1ml HNO3和2ml H2SO4的混合稀溶液中，加入1.5ml Cu，加热充分反应，产生的气体在标准状况下的体积约为（ ）
A．5.6L B．11.2L C．22.4L D．44.8L
5.一种酸性较强的溶液中，可能存在NO3-、I-、Cl-和Fe3+中的一种或几种，向该溶液中加入溴水后，溴单质被还原，由此可推知这种溶液中（ ）
A．含I-，不能确定是否含Cl- B．含NO3-
C．含I-、NO3-、Cl- D．含Fe3+
6.某一反应体系中有反应物和生成物共5种物质：S、H2S、HNO3、NO和H2O。
（1）该反应中的还原剂是______。 （2）该反应中的还原产物是______。
（3）写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：_______________________________。
（4）若反应过程中转移了0.3ml电子，则生成水的质量是______。
7.下图的各方框表示有关的一种反应物或生成物（某些物质已经略去），其中常温下A、C、D为无色气体，C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
（1）写出下列各物质的化学式：
X： ；B： ；F： ；G： 。
（2）按要求写出下列变化的反应化学方程式：
A→D的化学反应方程式： ；
G→E的离子反应方程式： 。
（3）实验室里，常用_________________的方法快速制取气体C，常采用_____________方法来收集。
【考点五 酸雨及防治】
二氧化硫和二氧化氮的污染及防治
SO2和NO2对大气的污染
SO2和NO2是污染大气的主要有害物质,他对人体的直接危害是引起呼吸道疾病,严重时还会使人窒息死亡。大气中的SO2和NO2主要来源于________________________________。空气空气中硫的氧化物和氮的氧化物溶于水形成酸雨。正常雨水的pH约为________,酸雨的pH_______。
防止SO2和NO2的污染
为了减少SO2和NO2的排放,一是控制使用燃煤锅炉,把煤转化为煤气；二是对煤进行洗选加工或脱硫处理；三是对工业废气等进行回收处理，防止SO2和NO2对空气的污染。
硫酸型酸雨的形成途径有两个：
途径1：__________________________________；__________________________________
途径2：__________________________________；__________________________________
[练习]1.环境问题越来越受到人们的关注,造成环境问题的主要原因是人类生产活动中过度排放或对自然界物产过度开采。对于下列环境问题的治理不正确的是（ ）
温室效应---减少化石燃料的使用,开发清洁能源 B.雾霾---适当限号,减少汽车尾气排放及扬尘
白色污染---杜绝生产塑料袋,从根源上治理 D.水体污染----节约用水,减少污水排放
2.在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．NO 2 是该过程的中间产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO
C．NO和O 2 必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总反应为2NO + O2 + 4CO ==== 4CO2 + N2
3.(2016浙江理综)为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分），设计了如下流程： 下列说法不正确的是 （ ）

A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3 B．X可以是空气，且需过量
C．捕获剂所捕获的气体主要是CO
D．处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为：NH4+ + NO2- == N2↑+ 2H2O
4.(2016新课标Ⅱ)某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体全部溶解；
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为 （ ）
A．NaHCO3、Al(OH)3 B．AgCl、NaHCO3 C．Na2SO3、BaCO3 D．Na2CO3、CuSO4
5.如图，利用培养皿探究SO2的性质．实验时向Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸，立即用另一表面皿扣在上面．表中对实验现象的描述或解释不正确的是（ ）
颜色
气味
溶解性
密度
NO
NO2
物理性质
___色、___味、有___(跟血红蛋白结合),比空气稍重，_____溶于水
_______色、_________味、有___,有毒,比空气重，_____溶于水、易液化
化学性质
①常温下易与氧气化合：
________________(常用来检验NO)
②弱氧化性：
_____________________________
①与水反应：
______________________（工业制HNO3的反应原理）
②强氧化性：
a.NO2 + SO2 === NO + SO3
b.可使湿润的淀粉KI试纸变_____
③自身二聚：
2NO2 （红棕色）⇌ N2O4（无色）
实验室
制法
收集方法
对环境的
污染
①形成____________烟雾，污染空气； ②形成酸雨；
③破坏臭氧层； ④与血红蛋白结合使人中毒。
编号
制取气体（下列反应产生的混合气体）
实验现象
得出结论

①
在烧瓶中加热适量浓HNO3
4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O↑
充满红棕色气体，木条不复然，火星熄灭
NO2不支持燃烧
②
加热AgNO3固体
2AgNO32NO2↑+O2↑+2Ag
充满红棕色气体，木条 复然，
NO2支持燃烧
③
加热Cu(NO3)2固体
2Cu(NO3)24NO2↑+ O2↑+2CuO
充满红棕色气体，木条 复然，
NO2支持燃烧
步骤
实验现象
实验结论
①在烧瓶中充满干燥的氨气，并按左图组装好装置
②打开活塞，挤压滴管的胶头部分，使少量水进入烧瓶
液氨
氨水
物质类别
所含粒子
存在条件
低温、低压
密封
主要性质
还原性
选项
试剂
试纸或试液
现象
结论
A
浓氨水、生石灰
红色石蕊试纸
变蓝
NH3为碱性气体
B
浓盐酸、浓硫酸
pH试纸
变红
HCl为酸性气体
C
浓盐酸、二氧化锰
淀粉碘化钾试液
变蓝
Cl2具有氧化性
D
亚硫酸钠、硫酸
品红试液
褪色
SO2具有还原性
颜色
气味
状态
挥发性
水溶性
密度
易挥发
与水以任意比互溶
比水大
选项
实验现象
解释
A
BaCl2溶液变浑浊
SO2与BaCl2溶液反应产生了BaSO3沉淀
B
Na2S溶液变浑浊
SO2与Na2S溶液反应产生了S单质
C
酸性KMnSO4溶液褪色
SO2具有还原性
D
品红溶液褪色
SO2具有漂白性