高三化学选修氮和氮的氧化物.doc

扬中市第二高级中学教学案 高三年级化学备课组 备课时间：2012.10.29
课题
课题： 专题八 （2）氮和氮的氧化物
班级

所需课时
1
授课时间

三维目标
知识与技能
1、了解非金属原子核外电子排布的周期性与元素性质递变关系，掌握典型非金属氮族元素在元素周期表中的位置及性质的关系；
2、了解氮及其化合物的主要性质和重要应用，了解氮的氧化物实验室制法
过程与方法
通过这样一个复习流程让学生在以后的复习中能得出复习一般元素的学习方法。
情感、态度、价值观
培养学生思维能力
教学重点
氮及其化合物的主要性质和重要应用。
教学难点
氮及其化合物的主要性质和重要应用。
教学方法
讨论法和指导法
教学过程设计
教学内容（含预习、新授、课堂训练、作业等）
方法、思路和技巧
教学过程：
一、氮气
1、物理性质 气体，难溶于水，难液化，空气中含 （体积分数）。
2、结构
电子式： 结构式： N2的化学性质很稳定，其原因是 ，分子结构 ，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。
（1）与镁反应
（2）与H2反应
（1）、（2）表现了N2具有 性。
（3）N2和O2反应
表现了N2具有 性。
思考与交流：
1、 N2的稳定性和氮元素的活泼性是否矛盾？
。
而N2的熔沸点却很低的原因是 。
2、N2有哪些用途？如何制取N2？
用途：可作保护气，液氮在医学上可作 ，它在工业上是
的重要原料。
3、制取：
二、氮的氧化物
1、氮元素的正化合价有+1、+2、+3、+4、+5，其对应的氧化物有六种：
，它们都是大气污染物，其中 和 分别是亚硝酸和硝酸的酸酐。
2、NO、NO2的比较

NO
NO2
物理性质
颜色

毒性

溶解性

化学性质
与O2反应

与H2O反应

实验室制法
(填化学方程式)

收集方法

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
【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。
思考与交流：NO2和Br2蒸气如何鉴别？

（2010江苏高考．3）下列离子方程式表达正确的是
C．用稀氢氧化钠溶液吸收二氧化氮：
（2010江苏高考．7下列有关实验原理或操作正确的是
A．选择合适的试剂，用图1所示装置可分别制取少量
（2011江苏高考.2）下列有关化学用语表示正确的是
A.N2的电子式：

（2011江苏高考.6）下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是
B.NO2与水的反应：3NO2＋H2O＝NO3－＋NO＋2H＋
（2012江苏高考.16）利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：

(1)一定条件下，NO 与NO2 存在下列反应：NO(g)+NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K = 。
(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)， 其目的是 ;滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(3)该工艺需控制NO 和NO2 物质的量之比接近1 ：1。
若n(NO)：n(NO2)>1 ：1，则会导致 ;
若n(NO)：n(NO2)<1 ：1，则会导致 。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2 会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为 。

作业布置
内容

难易程度

约需时间

教
后
感

专题八 （2）氮和氮的氧化物练习
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)、Br2 B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g)
2．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
A.潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶 B.硫化氢通入浓H2SO4中
C.浓H2SO4滴入萤石中，加热 D.加入少量H2SO4使乙酸乙酯水解
3．无色的混合气体甲，可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的某几种。将100 mL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、N2
B．NH3、NO、CO2
C．NH3、NO、CO2、N2
D．NO、CO2、N2
4．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（双选）
A. C2H4、H2 B. Cl2、SO2
C. NH3、O2 D. CO、O2
5．最近意大利罗马大学的FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如右图所示，已知断裂1molN-N吸收167kJ热量，生成1molN≡N放出942kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是
A．N4属于一种新型的化合物
B．14N原子核内的中子数为7
C．N4沸点比P4（白磷）高
D．1molN4气体转变为N2吸收882kJ热量
6．右图是化学实验常用装置之一,若气体从右管进入，可用来收集的气体是
A．NO B． NO2 C． CO D．SO2
7．上世纪80年代后期人们逐渐认识到，NO在人体内起着多方面的重要生理作用。下列关于NO的说法错误的是
A．NO是具有刺激性的红棕色气体
B．NO是汽车尾气的有害成分之一
C．NO分子所含电子总数为偶数
D．NO能够与人体血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒
8．已知氮的氧化物跟N aOH溶液发生的化学反应如下：
3NO2+2NaOH====2NaNO3+NO↑+H2O NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O
现有m molNO2和n mol NO 组成的混合气体，需用a mol/L NaOH溶液吸收且无气体剩余，则需此NaOH溶液的体积是
A、 m/a L B 、2m/3a L C、 2(m+n)/3a L D、 (m+n)/a L
9．三聚氰酸[C3N3(OH)3]可用于消除汽车尾气中的NO2。其反应原理为：C3N3(OH)33HNCO； 8HNCO＋6NO27N2＋8CO2＋4H2O
下列说法正确的是
(A)C3N3(OH)3与HNCO为同一物质 (B)HNCO是一种很强的氧化剂
(C)1 mol NO2在反应中转移的电子为4 mol (D)反应中NO2是还原剂
10．铜与稀硝酸反应产生NO，但由于装置中空气的存在，影响实验现象的观察。为了证明反应中产生的是NO，有一位同学设计了如图所示的装置，根据图示填空。
（1）将有关操作补充完全：
①将分液漏斗活塞打开，从U型管的长管口慢慢加入稀硝酸，
一直加到 为止。
②关闭活塞，用酒精灯在 一侧加 热。
（2）积极思考，回答下列问题：
①反应到什么时候，该反应会自动停止？
②可以在 位置观察到无色的NO气体。
③如果将分液漏斗活塞慢慢打开，可以观察到的现象为
④如果将活塞再关闭，又可看到的现象为
11．在50 mL a mol·L－1的硝酸溶液中，加入6.4 g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO2和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100 mL时测得c(NO3－)＝3 mol·L－1。
(1)求稀释后的溶液pH＝________.
(2)若a＝9，则生成的气体中NO2的物质的量为________mol。
(3)治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
若将上述的NO2和NO的混合气体通入1 mol·L－1的NaOH溶液恰好被吸收，NaOH溶液的体积为________mL。
解析：(1)根据物料守恒可得：
×2＋c(H＋)×0.1L＝3 mol·L－1×0.1L
解得：c(H＋)＝1 mol·L－1，pH＝0。
(2)设生成气体中NO2的物质的量为x，NO的物质的量为y，根据氧化还原反应中转移电子数相等得：
x＋3y＝0.1×2①
依据NO3－守恒得：x＋y＋0.1×3＝0.05×9②
联立①②解得：x＝0.125 mol　y＝0.025 mol。
(3)由方程式知1 mol N对应1 mol NaOH，
n(N)＝0.125 mol＋0.025 mol＝0.15 mol，
则V(NaOH)＝＝0.15 L。
答案：(1)0　(2)0.125　(3)150
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、3 mol/L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③④⑥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）该小组得出的结论所依据的实验现象是___________。
（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个实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，观察绿色变化
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
【答案】
(1)3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
（2）通入CO2一段时间，弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内
（3）Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
（4）将NO2转化为NO 3NO2+H2O====2HNO3+NO
（5）装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色
（6）a c d
【解析】本题以“探究稀、浓HNO3氧化性相对强弱”为载体，考查稀、浓HNO3性质，重点应结合实验目的，实验所给装置图及药品，信息，加工提炼出实验设计的原理，这是解探究性实验的灵魂所在。本实验原理：先通CO2起除去体系内空气，给NO创造无氧的环境——这是NO相关实验的普遍措施。利用Cu与浓HNO3反应，产生NO2，进而转化为NO，设计两组对比装置，得出结论。结合NO2、NO性质及“NO2能被NaOH吸收”及题干信息，判断出⑤为用排水法收集NO，故③盛放稀HNO3；⑥为用NaOH吸收NO2，故④中为浓HNO3。
（6）做题依据为“甲认为溶液中Cu(NO3)2质量分数高，乙认为是溶解生成的气体”，能证明某一人说法正确的方案为可行方案。a通过加热，降低气体在水中的溶解度；c通过向溶液中通入N2，赶走溶解的气体，这两种做法原理相同，都是立足于乙说法，若溶液由绿→蓝，说明乙正确。d则是“反其道而行之”，再向其中通NO2，若乙正确，则溶液颜色会更绿。以上方案均可行。而b看似可行，针对甲说法，降低浓度，但忽略了3NO2+H2O====2HNO3+NO，不能排除乙说法是否正确。
解析　(2)由停止加热后仍能保持红热，知该反应为放热反应。
(3)保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应把产物中的水蒸气、氨气除去，所以3中应装浓H2SO4，若没有3，生成的NO与O2在4中反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，HNO3与NH3反应生成NH4NO3白色固体小颗粒——白烟，不会有红棕色气体生成。由5的特点可知5为气体制取装置；用5代替1，若X为NH4Cl，在加热时NH4ClNH3↑＋HCl↑，4HCl＋2Na2O2===4NaCl＋O2＋2H2O，既可以提供NH3，又可以制得O2。
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。
(1)k=c(N2O3)/c(NO)·c(NO2)
(2)使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2
(3)放气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
(4)3NO2－＋2H＋=NO3－＋2NO↑＋H2O
【分析】本题让元素化合物知识与生产工艺、化学平衡原理结合起来，引导中学化学教学关注化学学科的应用性和实践性。本题考查学生在“工艺流程阅读分析，化学反应原理在工艺流程的应用，氧化还原反应分析，相关付反应的书写”等方面对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用程度，考查学生对新信息的处理能力。
【备考提示】我们元素化合物知识教学要与基本实验实验、化学反应原理、氧化还原反应、化工生产工艺、日常生活等结合起来，做到学以致用，而不是简单的来回重复和死记硬背。
13、（1）单孔塞下沿与液面间不留空隙；Cu丝
　　（2）生成的NO将HNO3压至和Cu丝脱离。
　　左侧；右侧HNO3回落，分液漏斗口有红棕色气体出现。
　　左侧产生无色气体
根据原子守恒法解决。最后氮的氧化物和氢氧化钠生成了盐，无论是硝酸钠还是亚硝酸钠，可看出氮的氧化物和氢氧化钠的物质的量相等，即等于（m+n）mol,则需浓度为a mol/L的NaOH溶液的体积是m+n）/aL.选D.
7