届高考化学一轮复习氮及其化合物学案2.docx
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届高考化学一轮复习氮及其化合物学案2
学案22氮的氧化物和硝酸
[考纲要求] 1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.氮元素单质及其化合物知识的综合应用。
知识点一 氮气及氮的氧化物
1.氮气
(1)氮的固定
使空气中________的氮转化为________的过程。
(2)氮气的性质
①物理性质
纯净的N2是一种无色无味的气体,难溶于水,在空气中约占总体积的______。
②结构:
电子式为__________,结构式为______,氮氮三键的键能大,分子结构稳定,化学性质不活泼。
③化学性质
通常情况下,N2化学性质很稳定,只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。
a.与H2反应:
__________________________________________________________。
b.与O2反应:
_________________________________________________________。
问题思考
1.N2的稳定性和氮元素的活泼性是否矛盾?
2.氮的氧化物
NO
NO2
物理性质
颜色
毒性
溶解性
化学性质
与O2反应
2NO+O2===2NO2
与H2O反应
3NO2+H2O===2HNO3+NO
实验室制法(填化学方程式)
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
与人体、
环境的关系
①与血红蛋白结合使人中毒②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
特别提示 ①氮的氧化物都是大气污染物。
②空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。
③空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。
④NO2:
既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。
NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。
问题思考
2.如何鉴别NO2与溴蒸气?
知识点二 硝酸
1.硝酸的物理性质
色味态:
________________;挥发性:
________;水溶性:
____________;发烟硝酸:
______________。
2.硝酸的化学性质
(1)强酸性
稀硝酸能使紫色石蕊试液变____色,浓硝酸能使石蕊试液先变____色,微热后褪色。
(2)不稳定性:
浓硝酸显黄色,是因为__________________________________________________,
说明浓硝酸具有________性,化学方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)强氧化性
①与金属的反应
a.除Pt、Au外,大部分金属均能与HNO3反应。
b.Cu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为:
________________________,
________________________________________________________________________。
c.Fe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生________,故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。
②与非金属反应
与浓HNO3反应时,非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸,如碳与浓HNO3反应的化学方程式为:
_________________________________________________
________________________________________________________________________。
③与某些还原性化合物或离子的反应,例如:
H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。
④王水
王水由________与________按体积比1∶3混合所得,具有更强的氧化性,能使Au、Pt溶解。
问题思考
3.酸的挥发性和不稳定性有何区别?
4.如何除去浓HNO3的黄色?
一、氮的氧化物与O2、H2O混合的计算方法
1.关系式法
(1)NO、O2、H2O之间的综合反应式是
4NO+3O2+2H2O===4HNO3
由此可知当体积比
V(NO):
V(O2)
(2)NO2、O2、H2O之间的综合反应式是
4NO2+O2+2H2O===4HNO3
由此可知,当体积比
V(NO2):
V(O2)
2.电子守恒法
NO和NO2转化为硝酸时是氧化还原反应,必然遵循电子得失守恒。
典例导悟1
将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体,倒置量筒在盛满水的水槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5mL。
则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。
变式演练1 将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2mL无色气体,则原混合气体中O2的体积是( )
①1.2mL ②2.4mL ③3.6mL ④4mL
A.①④B.②③C.①③D.②④
二、金属与硝酸反应中的有关计算
1.金属与硝酸反应一般不产生______,且浓HNO3一般被还原为________,稀HNO3被还原为______,随着反应的进行很稀的HNO3有可能被还原为N2O,甚至NH4NO3。
硝酸在反应中体现氧化性和酸性。
2.铁与硝酸反应要考虑Fe的用量,若Fe不足则生成__________,若Fe过量则生成__________。
3.铜与浓HNO3反应,若Cu过量,开始时HNO3的还原产物为______,随着反应进行浓HNO3变稀,HNO3的还原产物为______,最终应得到__________的混合气体。
4.离子共存判断中的NO
若在酸性条件下NO
会表现出强氧化性,不能与Fe2+、S2-、I-、SO
、Br-等离子共存。
5.金属与HNO3的反应运用“守恒法”求解,一般类型有
(1)电子守恒
金属失电子数=________________________________________________________。
(2)物料守恒
耗HNO3的量=盐中NO
的量(表现酸性的HNO3)+__________________。
(3)电荷守恒
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有:
c(NO
)=c(H+)+____________________。
典例导悟2
(2011·安徽黄山统考)足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。
若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL
听课记录:
变式演练2 将32.64g铜与140mL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11.2L。
请回答:
(1)NO的体积为______L,NO2的体积为______L。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入VmLamol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为________________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%的双氧水________g。
三、浓、稀硝酸氧化性的比较
典例导悟3
(2009·北京理综,27)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。
实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。
由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品:
浓硝酸、3mol·L-1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳
已知:
氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应。
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
(1)实验应避免有害气体排放到空气中。
装置③、④、⑥中盛放的药品依次是____________________。
(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后________
________________________________________________________________________。
(3)装置①中发生反应的化学方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)装置②的作用是____________________,发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
(5)该小组得出的结论依据的实验现象是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。
甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。
同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。
这些方案中可行的是(选填序号字母)__________。
a.加热该绿色溶液,观察颜色变化
b.加水稀释该绿色溶液,观察颜色变化
c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化
d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化
题组一 氮的氧化物
1.判断正误
(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在( )
(2010·山东理综-13C)
(2)NO可用于某些疾病的治疗( )
(2010·上海-4D)
(3)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象( )
(2010·上海-13A)
(4)在pH=0的溶液中,Na+、NO
、SO
、K+可以大量共存( )
(2010·福建理综-10B)
(5)用稀氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式是2OH-+2NO2===NO
+NO↑+H2O( )
(2010·江苏-3C)
2.(2009·宁夏理综,7)将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为( )
A.NO2B.N2O3C.N2OD.N2O4
题组二 硝酸
3.(2010·北京理综,10)下列解释实验事实的方程式不准确的是( )
A.0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH>1:
CH3COOH
CH3COO-+H+
B.“NO2球”浸泡在冷水中,颜色变浅:
2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0
(红棕色) (无色)
C.铁溶于稀硝酸,溶液变黄:
3Fe+8H++2NO
===3Fe2++2NO↑+4H2O
D.向Na2CO3溶液中滴入酚酞溶液,溶液变红:
CO
+H2O
HCO
+OH-
4.(2009·北京理综,8)下列叙述正确的是( )
A.将CO2通入BaCl2溶液中至饱和,无沉淀产生;再通入SO2,产生沉淀
B.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解;再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解
C.向AlCl3溶液中滴加氨水,产生白色沉淀;再加入过量NaHSO4溶液,沉淀消失
D.纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢;再加入少量CuSO4固体,速率不改变
题组一 氮的氧化物
1.某集气瓶内装有红棕色气体,加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡,得棕色溶液,气体颜色消失;再打开玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是( )
A.N2、NO(g)、Br2B.NO2、NO、N2
C.NO2、NO、O2D.N2、O2、Br2(g)
2.(2011·河南南阳联考)研究发现,空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成,反应过程如下:
①SO2+NO2===SO3+NO ②SO3+H2O===H2SO4
③2NO+O2===2NO2
NO2在上述过程中的作用与H2SO4在下述变化中的作用相似的是( )
①潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
②硫化氢通入浓H2SO4中
③浓H2SO4滴入萤石中,加热
④加入少量H2SO4使乙酸乙酯水解
A.①②B.①③C.②③D.②④
3.将3体积的NO2,依次通过下列3个分别装有过量①NaHCO3饱和溶液 ②浓硫酸 ③Na2O2的装置后,用排水法把残留的气体收集到集气瓶中,集气瓶内气体体积应为(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
4.(2011·四川西昌模拟)无色的混合气体甲,可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的某几种。
将100mL甲气体经过右图实验的处理,结果得到酸性溶液,且最终几乎无气体剩余。
则甲气体的组成为( )
A.NH3、NO2、N2B.NH3、NO、CO2
C.NH3、NO、CO2、N2D.NO、CO2、N2
5.常温下,将充满等体积混合气体的试管倒立在水槽中,试管内气体体积不会明显减少的一组是( )
①
②
③
④
⑤
⑥
NO、O2
C2H4、H2
NO2、O2
Cl2、SO2
NH3、O2
CO、O2
A.②⑥B.②④C.③⑤D.①③
题组二 硝酸
6.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。
下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( )
A.浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
7.能正确表示下列反应的离子方程式是( )
A.向Fe(NO3)2稀溶液中加入盐酸:
Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O
B.铜片与浓HNO3:
Cu+NO
+4H+===Cu2++NO↑+2H2O
C.碳酸氢铵溶液与足量的NaOH溶液混合后加热:
NH
+OH-
NH3↑+H2O
D.AlCl3溶液中滴加足量氨水:
Al3++4NH3·H2O===AlO
+4NH
+2H2O
8.碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟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(如图装置),下列有关说法正确的是( )
A.洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡
B.在Z导管出来的气体中无二氧化碳
C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
D.洗气瓶中无沉淀产生
9.(2010·山东烟台高三期末)1.92g铜和一定量的浓硝酸反应,随着铜的不断减少,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当Cu全部反应时,共收集到标准状况下气体1.12L,则反应中消耗HNO3的物质的量是( )
A.0.12molB.0.1mol
C.0.11molD.0.2mol
10.已知硝酸铜溶液呈蓝色。
但在铜与浓硝酸、稀硝酸反应的实验中,同学们发现除了生成的气体颜色不相同外,最终溶液的颜色也不相同:
前者呈绿色,而后者呈蓝色。
甲、乙同学为此进行了实验探究。
甲:
在Ⅰ、Ⅱ两支试管中分别加入等体积的浓HNO3和稀HNO3,再向两支试管中分别投入等质量的铜片,充分反应后铜均无剩余。
结果:
Ⅰ中溶液呈绿色,Ⅱ中溶液呈蓝色。
乙:
分别取Ⅰ中的绿色溶液于两支试管Ⅲ、Ⅳ中,对试管Ⅲ进行多次振荡、静置,最终溶液颜色由绿色转变为深蓝色;向试管Ⅳ中缓缓加水并不停振荡,观察到溶液由绿色变为深蓝色,最后变为淡蓝色。
请回答下列问题:
(1)分别写出Cu与浓HNO3、稀HNO3反应的化学方程式:
_____________________、
________________________________________________________________________。
(2)甲的实验________(“能”或“不能”)说明溶液呈现不同的颜色与其物质的量浓度无关,这是因为充分反应后,Ⅰ、Ⅱ两试管中Cu(NO3)2溶液的物质的量浓度________(填“相等”或“不相等”)。
(3)请你根据乙的实验,推测Cu与浓HNO3反应后溶液呈绿色的原因是________
________________________________________________________________________。
(4)请设计一个方案,验证你所得到的上述结论:
_____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
11.
(固定装置略去)
某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验,以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c。
其目的是________________________________________________________________。
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸。
c中反应的化学方程式是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
再由a向c中加2mL蒸馏水,c中的实验现象是_____________________________
________________________________________________________________________。
(3)表中是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是________。
理由是
________________________________________________________________________。
方案
反应物
甲
Cu、浓HNO3
乙
Cu、稀HNO3
丙
Cu、O2、稀HNO3
(4)该兴趣小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2,操作步骤为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
实验现象为____________________;但此实验的不足之处是_____________________。
学案22 氮的氧化物和硝酸
【课前准备区】
知识点一
1.
(1)游离态 化合态氮
(2)①4/5 ②
N⋮⋮N
N≡N ③a.N2+3H2
2NH3
b.N2+O2
2NO
2.
NO
NO2
物理性质
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶
能溶
知识点二
1.无色有刺激性气味的液体 易挥发 与水以任意比互溶 质量分数大于98%的硝酸
2.
(1)红 红
(2)HNO3分解产生的NO2溶解在硝酸中 不稳定 4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O
(3)①b.Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
c.钝化
②C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O
④浓硝酸 浓盐酸
问题思考
1.不矛盾,氮元素的活泼性是指氮原子的活泼性,而氮气的性质不仅与原子结构有关,还与氮分子的构成有关;氮气中的N≡N键能很大,故分子很稳定。
2.由于NO2和Br2在性质上有不少相似性:
①均具有氧化性;②溶于水均有酸生成;
③均可与碱反应;④均为红棕色等。
所以不能用淀粉-KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别,但二者性质又有差别,可以用下列方法鉴别:
①AgNO3溶液;②CCl4;③用水洗法。
3.二者有着本质区别。
酸的挥发性是一种物理性质,指的是酸以分子状态离开溶液逸出。
一般低沸点酸挥发性强。
而不稳定性指化学性质,指的是酸分子分解生成新的物质。
4.浓硝酸常呈黄色是因为HNO3分解生成NO2溶于HNO3中,去掉黄色的方法是通入少量O2(空气),使其发生反应:
4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
【课堂活动区】
二、1.H2 NO2 NO
2.Fe(NO3)3 Fe(NO3)2
3.NO2 NO NO2和NO
5.
(1)生成气体时HNO3得电子数
(2)气体中的N原子(被还原的HNO3)的量
(3)n×c(Mn+)(Mn+代表金属离子)
典例导悟
1 18∶7 43∶7
解析 NO或NO2与O2混合气体与水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出来。
2NO+O2===2NO2①
3NO2+H2O===2HNO3+NO②
由②×2+①得
4NO2+O2+2H2O===4HNO3③
由①×③+②×②
4NO+3O2+2H2O===4HNO3④
③、④两式就是平时计算经常用到的关系式。
设剩余的5mL为O2,则参加反应③的NO2和O2的总体积为:
50mL-5mL=45mL
则原混合气体里,NO2的体积为:
45mL×4/5=36mL。
O2的体积为:
50mL-36mL=14mL
即NO2与O2的体积比为:
36∶14=18∶7。
设剩余的5mL为NO,由②式得过量的NO2体积为15mL,则发生反应③的NO2和O2的总体积为50mL-15mL=35mL
则原混合气体里,O2的体积为:
35mL×1/5=7mL,NO2的体积为:
50mL-7mL=43mL
即NO2与O2的体积为:
43∶7。
2 A [O2为氧化剂,Cu为还原剂,HNO3相当于仅仅发生了复分解反应n(Cu)=2n(O2)=0.15mol,n(NaOH)=2n(Cu)=0.3mol,V(NaOH)=
=0.06L=60mL,故选A。
]
3
(1)3m
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- 届高考化学一轮复习 氮及其化合物学案2 高考 化学 一轮 复习 及其 化合物