高三化学一轮复习-44-氮的氧化物和硝酸教学设计.doc

第四章 非金属及其化合物第四课时 氮的氧化物和硝酸复习目标（1）掌握氮元素单质及其化合物（NO、NO2、HNO3等）的物理和化学性质。（2）掌握HNO3的强氧化性及相关的计算， 掌握守恒法的计算技巧。（3）了解氮及其重要化合物对环境质量的影响。教学重点氮元素单质及其化合物（NO、NO2、HNO3等）的化学性质、HNO3的强氧化性及相关的计算教学难点HNO3的强氧化性及相关的计算教学过程【知识精讲】1、氮气（1）氮的固定含义：使空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程。方法：自然固氮、人工固氮（2）氮气的性质物理性质纯净的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 78% 。结构：电子式为NN 结构式为 NN ，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。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：N2+3H22NH3。B与O2反应： N2+O2=2NO 。C与Mg反应：N2+3MgMg3N2。2、氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。（1）NO与NO2 NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶（反应）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+4H2OCu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2+2H2O与人体环境的关系与血红蛋白结合使人中毒转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾【注意】 氮的氧化物都是大气污染物。空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。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。NO2：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：2NO2+2KI= 2KNO2+I2。NO、NO2均能与NH3发生归中反应生成N2。NOx+NH3N2+H2O。 氮氧化合物与碱的反应2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2ONO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O（2）氮氧化物对环境的污染及防治常见的污染类型A、光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。B、酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。C、破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。常见的NOx尾气处理方法A、碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n(NO2)n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。B、催化转化：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。3、硝酸（1）硝酸的物理性质 色味态：无色有刺激性气味的液体 ；挥发性：易挥发 ；水溶性：与水以任意比互溶；发烟硝酸：质量分数大于98%的硝酸。（2）硝酸的化学性质具有酸的通性，但考虑其酸性时需首先考虑到其强氧化性。【注意】浓、稀HNO3对紫色石蕊试液作用，前者使之先变红后褪色，后者只使之变红。金属与HNO3反应不产生H2。比较HNO3与Na2CO3和Na2SO3的反应。(前者为复分解反应，后者为氧化还原反应。)不稳定性：浓硝酸显黄色，是因为HNO3分解产生的NO2溶解在硝酸中，说明浓硝酸具有不稳定性，化学方程式为 4HNO3(浓） O2+4NO2+2H2O。强氧化性A、与金属的反应除Pt、Au外，大部分金属均能与HNO3反应。Cu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为： Cu+4HNO3(浓） = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀）= 3Cu(NO3)2+2NO+4H2OFe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生钝化，故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。【规律总结】硝酸与金属反应的规律a.HNO3与金属反应一般不能产生H2。b.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。c.硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。B、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：C+4HNO3（浓）= CO2+4NO2+2H2O 。C、与某些还原性化合物或离子的反应，例如：H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。D、王水王水由浓硝酸与浓盐酸按体积比13混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。与有机物的反应A、硝化反应（如与苯反应）；B、酯化反应（如与纤维素反应）；C、颜色反应（如与蛋白质反应）。 【方法精讲】1、氮的氧化物溶于水的有关计算（1）解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2H2O=2HNO3NO ， 2NOO2=2NO2 ，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。A、若NO和O2通入水中，总关系式为4NO3O22H2O=4HNO3 B、若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2O22H2O=4HNO3 。（2）注意原子守恒和得失电子守恒的运用有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。（3）不同情况及剩余气体的体积序号气体反应剩余气体剩余气体的量NO2NOV(NO2)NO2NONOV(NO)原V(NO2)NO2O241无041NOV(NO2)V(O2)NOO243无043NOV(NO)原V(O2)34，错误；B4+3314，错误；C4+243194，正确；D4+143=4676=47，错误。【考题精练】1把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，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 （ ）AO2 B SO2 C NO2、O2 DNO、O2【答案】C【解析】设NO2为3mol，涉及的反应有：3NO2+H2O2HNO3+NO，HNO3+NaHCO3NaNO3+CO2+H2O，2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2，2NO+O22NO2，则3molNO2生成2molHNO3和1molNO，通入小苏打后气体为2molCO2和1molNO，通入足量过氧化钠后生成1molO2和1molNO，1molO2和1molNO反应后生成1molNO2，剩余0.5molO2，故最后收集到的气体为1molNO2和0.5molO2，答案选C。2向200 mL 2 molL1 HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量（假设生成的气体只有一种），在此过程中，n(Fe2+)随n(Fe)变化如右图所示。下列有关说法正确的是 （ ）A该过程中产生标准状况下的氢气4.48 LB向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象C图中a=1.5、b =1.5D当加入铁粉n mol时(0.1n0.15)，溶液中n(Fe3+)=(0.3-2n)mol【答案】D【解析】A.硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水，不生成氢气，A项错误；B.c点处的溶液是硝酸亚铁，若加入盐酸，H、NO3-和Fe2发生氧化还原反应生成Fe3,溶液变为黄色，B项错误；C.向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O，硝酸的物质的量为0.4mol，则消耗铁的物质的量为0.1mol，b=0.1mol，生成硝酸铁0.1mol，随后发生反应2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2，生成硝酸亚铁为0.15mol，则a=0.15，C项错误；D.根据上述分析，当加入铁粉n mol时(0.1n0.15)，发生反应为2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2，参加该反应的铁为n-0.1，消耗硝酸铁为2（n-0.1），则溶液中n(Fe3+)=(0.3-2n)mol，D项正确；答案选D。