鲁科必修1第03章第2节Word文档格式.docx

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2NH3

a该反应是工业上合成氨的反应原理，具有非常重要的现实意义。

在该反应中，N2表现出氧化性。

b在氮气跟氢气反应生成氨的同时，氨气也在分解生成氮和氢气。

像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。

在可逆反应的化学方程式中用“

”代替“＝”。

（3）氮的固定

①定义：

将空气中游离的氮转变成氮的化合物的方法叫做氮的固定。

②分类：

（3）NO和NO2

物质

NO

NO2

颜色

无色

红棕色

毒性

剧毒

溶解性

不溶解

与水反应

气味

无味

刺激性气味

转化

2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO

【联想·

发散】

氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析：

①NO2或NO2与N2（非O2）的混合气体溶于水时，可根据反应：

3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。

②NO2和O2的混合气体溶于水时，根据反应：

4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3

当V（NO2）∶V（O2）＝4：

1时，恰好反应，无剩余气体；

当V（NO2）∶V（O2）＜4：

1时，剩余氧气；

当V（NO2）∶V（O2）＞4：

1时，NO2过量，剩余气体为NO，且体积为过量NO2体积的1/3。

③NO和O2同时通入水中时，此时的反应为：

4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3

当V（NO）∶V（O2）＝4：

3时，恰好反应，无剩余气体；

3时，剩余氧气；

3时，剩余NO。

典例1：

雷鸣电闪是人们司空见惯的自然现象，地球上每年平均发生31560余次闪电。

（1）每当雷电交加之际，轰鸣闪电之时，空气中可能发生如下反应：

①。

②。

③。

（2）由此说明闪电对人类生活有何益处：

。

研析：

氮是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素的重要成分，氮肥能促使作物的茎叶生长茂盛，叶色浓绿．蚕豆、大豆等豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌，能把空气中的氮气转变成氨作为养料吸收，是植物生长发育的基本条件之一，推动着自然界周而复始的氮循环，保持着生态平衡，使生命得以延续。

当然，现代农业并不单纯仅仅靠等待大自然的恩赐。

答案：

（1）①N2＋O2

2NO　②2NO＋O2＝2NO2③3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO

（2）闪电时可把空气中的氮（N2）转化为氮肥（“固氮”反应）（48300余万吨），落到地面上后可发生：

2HNO3＋Ca（HCO3）2＝Ca（NO3）2＋2H2O＋2CO2↑，形成硝酸盐以利于作物生长。

典例2：

一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的

A．1/4B．3/4C．1/8D．3/8

本题主要考查NO和O2的反应，NO2溶于水及有关的计算。

NO、O2、H2O之间的反应，先判断是否适量，若不是适量，找出剩余的气体，体积是多少，最后算出剩余气体的体积占原总体积的分数。

本题常见错误是误选A。

其原因是已算出消耗O23/4体积，剩余1/4，没有把剩余O21/4的体积换算成原总体积的体积分数。

：

NO和O2反应生成NO2，NO2溶于水又会生成NO。

2NO＋O2=2NO2…………①

3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO…………②

由方程式可知等体积混合时，O2过量，②中生成的NO会再被O2氧化，多次循环，将①②两方程式合并成4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3等体积混合，余O21/4体积，原混合气2体积，余气为原气1/8。

C

研习点2氨与铵态氮肥

1．氨

（1）物理性质：

无色、有刺激性气味比空气轻；

极易溶于水，在常温、常压下1体积水能溶解约700体积氨气。

（2）化学性质：

①碱性：

氨与水、酸反应时显碱性

与水反应：

NH3＋H2O

NH3·

H2O

NH4+＋OH－

与酸反应：

NH3＋HCl＝NH4Cl

a氨溶于水，大部分与水结合成一水合氨（NH3·

H2O），一水合氨少部分电离，因此，氨水显弱碱性。

氨气是中学阶段唯一的一种碱性气体，利用这一点，可以检验NH3。

bNH3与其它酸也能反应生成相应的铵盐。

其中，NH3与盐酸这样的易挥发性酸反应时会有白烟（铵盐固体的小颗粒）生成。

利用这个现象，在某些场合也可以检验NH3。

②还原性：

氨的催化氧化反应

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

a该反应是工业上生产硝酸的一个基础反应。

bNH3中的氮元素的价态为-3价，因此，NH3不仅能被催化氧化生成NO，在纯氧中燃烧能生成N2。

在一定条件下，NH3还能被Cl2、CuO等氧化。

【辨析·

比较】液氨和氨水

液氨是氨气加压或降温得到的液态氨，是纯净物，即液氨由氨分子组成的液体。

氨水的主要成分是NH3·

H2O．在氨水中以分子状态存在的粒子有：

NH3、H2O、NH3·

H2O；

以离子状态存在的粒子主要有：

NH4+、H＋、OH－，极少量的是H＋。

所以氨水是混合物。

2．铵盐

【观察·

思考】

操作

现象

结论

将氯化铵固体在试管中加热

在试管上端内壁上有白色固体附着。

受热时，氯化铵分解，生成氨气和氯化氢，冷却时，两者又重新结合，生成氯化铵

将碳酸氢铵固体在试管中加热，将生成的气体通入澄清石灰水中

澄清石灰水变浑浊

碳酸氢铵分解，生成了CO2

在试管中加入少量氯化铵固体，再滴加适量稀氢氧化钠溶液，加热，并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管

加热后试管中有气体产生，并可闻到刺激性的气味。

同时还看到，湿润的红色石蕊试纸变蓝。

产生了氨气

根据以上的观察与思考，我们可以铵盐具有以下性质：

（1）铵盐受热分解

NH4Cl

NH3↑＋HCl↑

NH4HCO3

NH3↑＋CO2↑＋H2O↑

（2）铵盐与碱反应

NH4Cl＋NaOH

NaCl＋NH3↑＋H2O

（NH4）2SO4＋Ca（OH）2

CaSO4＋2NH3↑＋2H2O

【梳理·

总结】

由铵离子和酸根离子构成的化合物叫铵盐，所有的铵盐都是晶体，都能溶于水。

受热均易发生分解，分解产物一般为NH3和相应的酸（或酸的分解产物）。

但也有例外，例如5NH4NO3

4N2↑＋2HNO3＋9H2O，且NH4NO3在不同温度条件下分解产物不同。

铵盐与碱共热都能产生氨气，这是铵盐的共同性质。

因此，铵态氮肥不宜和碱性物质混合施用，同时，利用这个性质可以检验铵离子，也可以在实验室中制备氨气。

（3）氨的实验室制取

药品：

NH4Cl、消石灰

反应原理：

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

装置：

与制氧气相同

收集：

向下排空气法。

验满：

用湿润的红色石蕊试纸或沾有浓盐酸的玻璃棒。

防止多余氨气污染空气的方法：

收集NH3后的导管口处塞一团湿棉花或用稀H2SO4浸湿的棉花。

干燥：

NH3通过盛有碱石灰的干燥管。

实验室制取氨的其它方法：

加热浓氨水、氧化钙与浓氨水反应等。

典例3：

有关氨的性质的叙述正确的是

A．氨能在氧气中燃烧

B．氨水呈碱性

C．氨水和酸相遇都能产生白色烟雾

D．在反应NH3＋H+＝NH4+中，氨失去电子被氧化

虽然氨的催化氧化是在高温和催化剂的作用下进行，但是纯净的NH3能在O2中安静地燃烧，产物是N2和H2O，所以A正确．由于氨水中存在：

H2O

NH4+＋OH－，因而B正确．氨气只有与挥发性酸相遇才能生成白烟（氨气与非挥发性酸相遇只能生成块状白色固体，不是小颗粒，不是白烟），C不正确；

NH３和H＋反应为非氧化还原反应，D不正确。

AB

典例4：

氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分离

A．加入氢氧化钠B．加入AgNO3溶液C．加热法D．加入一种合适的酸E．加入水

物质的分离不同于鉴别，鉴别是采取一定的方法，能将两种或几种物质分辨出来就可。

而分离是将几种成分采取一定的措施分离成各单一的成分。

分离可根据物理性质用物理分法进行分离，比如根据各组分的溶解性不同，用过滤的方法分离；

根据各组分的沸点不同，用蒸馏的方法分离；

根据各组分在同一溶剂中的溶解度不同用结晶的方法分离。

也可根据各组分的化学性质不同，加入某些试剂，采取一定方法进行分离。

根据以上分析，题目所给NaCl和NH4Cl只能用化学方法分离，因为两种物质中都含Cl－，所以加AgNO3或加酸都起不到分离的作用，加入NaOH，只能鉴别NH4Cl和NaCl，而达不到分离的目的。

两种物质又均易溶于水，因此加入水也无法分离。

那么方法只有一种，利用铵盐的不稳定，及NH3的化学性质，所以选用加热法。

研习点3硝酸及其应用

【温故·

知新】

硝酸具有酸的通性

①使指示剂变色：

例如：

稀HNO3使紫色石蕊溶液变红。

②与碱反应：

如HNO3＋NaOH＝NaNO3＋H2O

③与碱性氧化物反应：

如2HNO3＋CaO＝Ca（NO3）2＋2H2O

④与弱酸盐反应：

如2HNO3＋Na2CO3＝2NaNO3＋CO2↑＋H2O

⑤与金属反应：

由于硝酸具有强氧化性，因此，与酸反应时一般不产生H2。

硝酸除了具有酸的通性以外，还具有以下特性：

1．硝酸的物理性质：

无色、易挥发、有刺激性气味、易挥发、密度大于水。

2．硝酸的不稳定性：

硝酸见光或受热易分解。

4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O

硝酸越浓，越容易分解。

长期存放的浓HNO3呈黄色，这是由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸的缘故。

也正因为硝酸见光或受热易分解，一般将它保存在棕色瓶里，放置在阴凉处。

3．硝酸的强氧化性：

硝酸具有强的氧化性，是因为硝酸分子里氮呈＋5价。

（1）与金属反应：

HNO3几乎能与所有的金属（除金、铂、钛以外）发生氧化还原反应。

Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

硝酸与不活泼金属反应时，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO。

【交流·

研讨】

①常温下为什么可以用铝槽车或铁罐运输浓硝酸

铝、铁等金属可以在冷的浓硝酸中发生钝化现象，浓HNO3会把铝或铁的表面氧化，形成一层薄而致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生．遇热时，该氧化膜会被破坏．因此常温下铝、铁制品可以盛放冷的浓HNO3．

②铜与浓HNO3反应时，放出NO2气体，与稀HNO3反应时，放出NO气体。

能否由此说明稀HNO3比浓HNO3的氧化能力更强？

硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于硝酸的浓度和还原剂的强弱。

对于同一种还原剂来说，硝酸越稀被还原的程度越大．因为当HNO3的浓度在8mol·

L－1以上时，HNO3氧化性很强，在此过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2．当硝酸较稀时，它的氧化性较弱，氮的低价氧化物也能够存在，所以主要产物是NO．浓HNO3与Cu反应放出NO2气体要比稀HNO3与Cu反应放出NO气体剧烈的多，所以浓HNO3氧化能力比稀HNO3氧化能力更强。

王水：

浓HNO3和浓盐酸的混合物（体积比1∶3）叫王水，它的氧化能力比硝酸更强，能够使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。

（2）与非金属反应：

硝酸能与许多非金属及某些有机物发生氧化还原反应：

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O

比较】

氧化性酸和酸的氧化性概念辨析

酸的氧化性：

实质上指氢离子的氧化性，任何酸都有不同程度电离出H＋的能力，H＋在一定条件下获得电子生成H2．因此在某些反应中酸作氧化剂其实质上是H＋作氧化剂如：

锌与盐酸或稀H2SO4的反应，都可以用Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑离子方程式表示此类反应的实质。

氧化性酸：

是酸根离子中心原子获得电子的能力，酸根离子获得电子后，中心原子化合价降低，形成相应的低价含氧化合物甚至是单质．如浓H2SO4与Cu反应：

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O，浓H2SO4与木炭反应：

C＋2H2SO4（浓）

CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，硝酸与锌反应：

4Zn＋10HNO3（稀）＝4Zn（NO3）2＋N2O↑＋5H2O5Zn＋12HNO3（很稀）＝5Zn（NO3）2＋N2↑＋6H2O，浓HNO3与木炭、单质硫、磷的反应等等。

作为氧化性酸，不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。

而酸的氧化性即H＋的氧化能力较弱，只能氧化较活泼的金属（即金属活动顺序表中氢前金属）。

硝酸除了具有酸的通性以外，还具有挥发性、不稳定性、强氧化性等特性。

硝酸不仅是氮循环中的一种重要物质，在实验室中也是一种重要的化学试剂，在工业上更是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、燃料、塑料和硝酸盐等。

典例5：

浓HNO3常呈黄色的原因是

A．浓HNO3易分解产生NOB．浓HNO3中混有Fe3＋

C．浓HNO3易分解产生NO2D．浓HNO3易氧化单质硫

浓HNO3常因见光或受热分解而呈现黄色，HNO3分解产生的NO2又溶于此硝酸中，而不是浓HNO3混有Fe3＋等杂质引起的，并且浓HNO3氧化单质S产生H2SO4，并不是浓HNO3本身出现黄色的原因。

C。

典例6：

下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是

A．使石蕊试液变红

B．与铜反应放出NO气体生成Cu（NO3）2

C．与Na2CO3反应放出CO2气体生成NaNO3

D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2

在上述反应A、C中HNO3使指示剂变色，与弱酸盐反应均表现出酸性．在B、D中HNO3中氮元素的化合价均降低表现出氧化性，并且在B项中又有Cu（NO3）2和水生成，说明此反应中HNO3还表现出酸性．

B

研习点4人类活动对自然界氮循环和环境的影响

1．人类活动对自然界氮循环的影响：

（1）作物每年要从土壤中摄取大量的氮。

每100m2土地的上空约有106kg的氮，这是巨大的氮资源。

闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮，一次闪电能生成80～1500kg的一氧化氮。

这是一种自然固氮。

但自然固氮远远满足不了农业生产的需求。

人类的固氮活动使活化氮的数量大大增加。

科学家们预测，从现在到2020年，人工固氮将增加60%，达到年均2.24×

1011kg。

（2）汽车的数量大大增加，由汽车排放到大气中的氮氧化物逐年增加。

2．人类活动对环境的影响：

人类是伟大的，人们用自己的智慧创造了一个新的自然界。

但是，人类的活动也对地球的环境造成了一些不良的影响。

当前环保面临的十大问题有：

大气污染、地球变暖、臭氧层被破坏、酸雨蔓延、生物多样性减少、淡水资源枯竭与污染森林锐减、土壤荒漠化、海洋污染、固体废弃物污染。

其中与氮循环失衡直接相关的有以下几个方面：

（1）光化学烟雾：

光化学烟雾是指汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的浅蓝色烟雾。

光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低。

氮氧化合物是形成光化学烟雾的一个重要原因。

大气中的氮氧化物主要来源于汽车尾气、化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。

（2）酸雨：

氮氧化合物是形成酸雨的一个重要原因。

（3）富营养化：

进入水体的氮的含量增大，会导致藻类“疯长”，迅速地覆盖在水面上，造成水体的富营养化。

水体中的氮主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗，以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。

3．如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响

（1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。

（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。

我们应保护森林，植树造林，促进全球氮的良性循环。

典例7：

汽车尾气是城市空气的污染源。

治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”。

它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体。

（1）与汽车尾气排放密切相关的是。

a光化学烟雾b赤潮c白色污染

（2）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式。

（1）汽车尾气中含有大量的氮氧化物，而氮氧化物是形成光化学烟雾的主要原因。

（2）根据题目提供的信息：

CO与NO反应。

生成可参与大气生态环境循环的无毒气体。

这气体是CO2和N2。

（1）a

（2）2CO＋2NO

2CO2＋N2

探究解题新思路

▲基础思维探究

题型一、NO2、NO与水或氧气的反应

将装有50mLNO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是

A．5∶3B．3∶5C．3∶2D．2∶3

判断此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果来确定正确的选项。

设混合气体中NO2的体积为x

差量法：

3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO△υ

3mL1mL3mL－1mL＝2mL

x50mL－30mL＝20mL

x＝30mL

则原混合气体中NO为50mL－30mL＝20mL

所以：

υ（NO2）∶υ（NO）＝30∶20＝3∶2

方法导引：

差量法是根据化学反应中反应物和生成物的相差量跟反应物的消耗量或生成物的增加量之间的比例关系为解题思路而建立起来的解题方法。

关键是找准变化量，把题中的已知差量与化学方程式中的化学计量数对应差量列出比例关系，进行计算，是一种简捷的解题方法。

解答本题除了用差量法外，还可以用列方程法求解。

对于NO2、NO混合气体跟水反应，或单纯NO2跟水反应的计算，均可根据反应方程式应用差量法或列方程式进行计算。

拓展变式

1．如下图所示，室温下向盛有3.0mLNO的试管中缓缓通入1.5mLO2（所有气体体积均在标准状下测定）。

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_______________________________；

②_______________________________；

③_______________________________。

（2）最终试管中剩余的气体是_________，体积为_________。

1．研析：

（1）通入的O2与NO发生反应生成NO2：

①2NO＋O2＝2NO2

所以看到有红棕色气体生成．生成的NO2溶于水：

②3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO

①②两反应的总方程式为：

③4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3

气体被消耗，所以又会看到试管内液面上升．V（NO）∶V（O2）≠4∶3，故最后有气体剩余，不论剩余NO还是O2，都为无色气体，这是看到的第三个现象。

（2）设1.5mLO2全部参加反应，由

（1）中③知：

V反应（NO）＝V反应（O2）×

4/3＝1.5mL×

4/3＝2.0mL

而NO的总体积是3．0mL，故剩余NO气体1.0mL。

（1）①通入O2，试管内气体变为红棕色②试管内液面升高③最后试管内剩余一种无色气体

（2）NO1.0mL

题型二、金属与HNO3反应的定量计算及产物的确定

某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只有单一的还原产物．当参加反应的金属与被还原的HNO3的物质的量之比为2∶1时，还原产物是

A．NO2B．NOC．N2OD．N2

设金属的化合价为＋n，HNO3的还原产物中的化合价为x，则：

2×

（n－0）＝1×

（5－x）即x＝5－2n。

讨论：

①当n＝1时，x＝3，为N2O3，未在选项中出现。

②当n＝2时，x＝1，为N2O，选项C符合题意。

③当n＝3时，x＝－1，无此价态氮的化合物。

由于金属阳离子一般不出现＋4价或以上的价态，故不再讨论。

总结提升：

本题主要考查HNO3的氧化性和运用数学工具解决化学问题的能力。

由于金属未知，HNO3浓度范围未知，此题的突破口应在“还原产物单一”“单质与被还原的HNO3的物质的量之比为2∶1”上，应用氧化还原反应电子转移守恒．金属与HNO3反应的定量计算及产物的确定是本节难点，故应在学习过程中加以训练和强化，同学们可以通过典例1和拓展变式1掌握解决此类问题的一般方法。

2．38.4mgCu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到22.4mL气体（标准状况下），反应消耗的HNO3其物质的量可能是

A．1.0×

10－3molB．1.6×

10－3mol

C．2.2×

10－3molD．2.4×

2．研析：

本题主要考查HNO3与金属反应时HNO3所起的作用及灵活应用化学方程式的计算能力。

由于HNO3适量，随着与Cu的反应，浓度会逐渐降低，因此该过程中实际上发生了两个反应：

Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，反应中消耗的HNO3包括两部分：

起氧化剂作用和显示酸性，前者被还原成NO2、NO气体，后者以Cu（NO3）2的形式存在。

因此可以看作：

HNO3（氧化剂）～NO2（或NO）

1.0×

10－3mol

＝1.0×

Cu＋2HNO3（酸）～Cu（NO3）2

＝0.6×

10－3mol1.2×

所以消耗HNO3共2.2×

题型三、喷泉实验

如图所示的装置中，烧瓶中充满了干燥气体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。

A（干燥气体）NO2

b（液体）

A

水

CO2

4mol/LnaOH溶液