高考化学学案鲁科版 第3章 自然界中的元素 第2节 氮的循环学案.docx
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高考化学学案鲁科版第3章自然界中的元素第2节氮的循环学案
第2节 氮的循环
考纲定位
全国卷5年考情
1.掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。
2.掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。
3.了解氮及其重要化合物的制备方法。
2017年:
Ⅰ卷T26;Ⅱ卷T8(C)、T13(C)
2016年:
Ⅰ卷T8(B)、T10(B)、T26;Ⅱ卷T26(4)(5);Ⅲ卷T27
2015年:
Ⅰ卷T7、T8(D)、T10(A);Ⅱ卷T13(B)
2014年:
Ⅰ卷T8(C)、T27;Ⅱ卷T28
2013年:
Ⅰ卷T7(B)
考点1|氮气及其氧化物的性质及应用
(对应学生用书第52页)
[考纲知识整合]
1.自然界中氮的存在和氮的固定
2.N2的性质及应用
(1)物理性质:
无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水,熔点、沸点比O2的低。
(2)化学性质
N2的电子式为:
N⋮⋮N:
,结构式为N≡N。
①与H2反应的化学方程式:
N2+3H22NH3,N2表现氧化性。
②与Mg反应的化学方程式:
N2+3MgMg3N2,N2表现氧化性。
③与O2反应的化学方程式:
N2+O22NO,N2表现还原性。
提醒:
氮元素是一种活泼非金属,但N2稳定的原因是N2分子中氮氮叁键很稳定,不易断裂,难发生化学反应。
3.氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物,如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5;NO2与N2O4能相互转化2NO2N2O4(写方程式)。
(2)NO、NO2的比较
NO
NO2
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
难溶于水
易溶于水
与O2或与H2O反应
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===
2HNO3+NO
收集方法
排水法
向上排空气法
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
[实验探究]在进行NO2溶于水的实验时有如图所示操作。
(1)将充满NO2的试管倒扣在盛有水的水槽中,可观察到的现象是:
红棕色气体逐渐变为无色,水位上升,最后水充满整个试管的。
化学方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(2)当向试管中通入O2,现象是无色气体又变为红棕色气体,试管内液面上升至充满,继续通O2试管内液面又下降。
[高考命题点突破]
命题点1 N2和NOx的主要性质及应用
1.下列说法正确的是________(填序号)
(1)食品袋中充氮气可用来防腐
(2)(2016·全国Ⅰ卷)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO
(3)制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气
(4)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应
(5)NO2与溴蒸气的鉴别可以用水,AgNO3溶液或CCl4,但不能用湿润的淀粉KI试纸
(6)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象
(7)在实验室里,NO和NO2均可用排水法收集
(8)NO能够与人体里血红蛋白结合,造成人体缺氧中毒
(9)1molNO与0.5molO2恰好反应生成1molNO2
(10)除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中
(11)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为2∶1
【答案】
(1)(4)(5)(8)(10)
命题点2 NOx与H2O或碱液反应的问题分析
2.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管内水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的气体是( )
【导学号:
95160054】
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.只能是O2与NO2的混合气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.只能是NO2一种气体
C [根据题意①3NO2+H2O===2HNO3+NO,②2NO+O2===2NO2。
将①②反应合并可得4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
最后试管充满水的条件是NO2或NO2和NO混合或NO2和O2混合。
]
3.(2017·辽宁抚顺期末)将NO2、CO2的混合气体通过装有足量Na2O2的容器后,再用干燥烧瓶收集得到混合气体2.5mol,然后倒立于水槽中,最后水充满整个烧瓶,则混合气体中NO2的物质的量是( )
A.4mol B.3mol
C.2molD.1mol
C [由于水能充满整个烧瓶,由反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知n(NO2)=×2.5mol=2mol。
]
4.工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
(1)NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比1∶1,写出该反应的化学方程式:
_________________________________________________
_____________________________________________________________
(2)NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是________。
【答案】
(1)2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
(2)NaNO2
1氮氧化物溶于水的问题分析,无论是单一气体NO2,还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O===2HNO3+NO,2NO+O2===2NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。
①若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O===4HNO34∶3。
②若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O===4HNO34∶1。
2NOx与NaOH溶液反应问题分析
①NO2能被NaOH溶液吸收生成2种盐。
②NO不能被NaOH溶液吸收。
③nNO2∶nNO≥1时能完全被NaOH溶液吸收。
考点2|硝酸的性质及其应用
(对应学生用书第53页)
[考纲知识整合]
硝酸的主要性质
纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,与H2O以任意比互溶。
1.不稳定性
(1)反应:
4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。
(2)市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。
(3)浓HNO3的保存方法是保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中,置于冷暗处。
2.强氧化性
(1)与不活泼金属反应
稀硝酸与铜反应:
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
浓硝酸与铜反应:
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(2)常温下,浓HNO3使Fe、Al钝化。
常温下浓HNO3可用铁桶盛装。
(3)与非金属反应
如浓硝酸与C的反应:
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。
(4)与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+、FeO等还原性物质。
如稀HNO3与SO2、Na2SO3、FeO反应的离子方程式分别为3SO2+2NO+2H2O===3SO+2NO↑+4H+,3SO+2NO+2H+===3SO+2NO↑+H2O,3FeO+NO+10H+===3Fe3++NO↑+5H2O。
提醒:
(1)Fe与稀HNO3反应时,当Fe少量时生成Fe(NO3)3,当Fe过量时生成Fe(NO3)2,当Fe一定量反应完全时,可能生成Fe(NO3)2和Fe(NO3)3。
(2)硝酸与金属反应的规律
①HNO3与金属反应一般不能产生H2。
②还原产物一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO;很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
3.与有机物反应
(1)硝化反应(与反应):
;
(2)颜色反应:
含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
[应用体验]
正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。
( )
(2)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。
( )
(3)过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有NO。
( )
(4)浓硝酸在光照下久置,会变黄,通入O2会消除黄色。
( )
(5)浓硝酸中滴加紫色石蕊试液,最终变为红色。
( )
(6)(2016·全国Ⅰ卷)1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA。
( )
(7)金属与硝酸反应的还原产物只可能是NO2与NO。
( )
(8)与浓HNO3的硝化反应为取代反应。
( )
(9)浓HNO3遇蛋白质的颜色变化为化学变化。
( )
(10)C、S与浓HNO3反应时,浓HNO3只表现氧化性。
( )
(11)浓HNO3与过量Cu反应结束后,再加稀H2SO4,反应仍能发生生成H2。
( )
(12)浓HNO3应保存在带有橡胶塞的棕色玻璃瓶中。
( )
【答案】
(1)√
(2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)√ (10)√ (11)× (12)×
[高考命题点突破]
命题点1 硝酸与金属反应的定性和定量分析
1.如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12mol·L-1的硝酸并加热,待反应结束时,下列微粒在体系中一定大量存在的是( )
①NO ②Fe3+ ③H+ ④NO ⑤NO2 ⑥H2
A.①⑥ B.①⑤
C.②④⑤D.①②③⑤
B [Fe与浓HNO3反应时,开始生成的还原产物是NO2,并且若铁少量时,还原产物只有NO2;当铁过量时,氧化产物是Fe2+,当HNO3过量时,氧化产物是Fe3+。
因产物有硝酸盐,故溶液中一定还有NO。
]
2.将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )
A.硝酸浓度越大消耗的硝酸越少,产生的有毒气体也越少
B.反应中转移的电子总数稀硝酸少
C.试管内壁上的铜用浓硝酸除较好,因反应速率快
D.两者用排水法收集的气体的体积相同
D [铜完全反应,在进行相关计算时以铜为标准,等质量的铜在反应中失去的电子数相同,生成的Cu(NO3)2的量相同,浓硝酸被还原为NO2,价态由+5降到+4,每个氮原子只得1个电子,稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子,故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少,生成的NO2也比NO多。
用排水法收集气体时,3NO2+H2O===2HNO3+NO,故两种情况收集到的气体一样多。
]
锌与某浓度的硝酸以物质的量之比为1∶3发生反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,下列说法正确的是( )
A.在此反应中硝酸体现强氧化性,全部被还原
B.向反应后的溶液中再加入金属铁,不再发生化学反应
C.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶4
D.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶5
D [设锌的物质的量为a,则稀硝酸中HNO3的物质的量为3a,发生还原反应的HNO3与锌的关系为HNO3~2Zn,由于锌不足,被还原的HNO3为,未被还原的HNO3为,二者之比为∶=1∶5,D项正确。
]
3.38.4gCu跟一定量浓HNO3反应,Cu全部溶解,共收集NO、NO2的总体积为22.4L(标准状况),所得溶液中H+的物质的量为0.02mol,请回答:
(1)反应中被还原的硝酸为________mol。
(2)参加反应的硝酸为________mol,反应过程中转移电子数为________mol。
(3)生成的NO与NO2的物质的
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