氮气和氮的氧化物（学生版）.doc

氮气及氮的氧化物 教学目标：★★★★★☆ 学生能够掌握氮气及氮的氧化物的性质． 问题层级图 目标层级图 一．氮气 （1）物理性质：无色无味稳定气体，难溶于水； （2）化学性质：常温下比较稳定 点燃 ①氧化性：N2+3Mg Mg3N2           N2＋3H2高温 高压 催化剂 2NH3 ②还原性：N2＋O22NO （3）制备： ①工业制法：液化空气，蒸发． ②实验室制法：原理：NH4Cl+NaNO2（饱和）NaCl+N2+2H2O (4)氮的固定：使空气中游离态的氮转化为化合态的过程。 【过关检测】(8min) 1.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化学性质与实验室制备 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：_________________________________________________________。 2.下列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示变化的是（　　） 选项 甲 乙 丙 丁 A N2 NH3 NO NO2 B Na Na2O NaOH Na2O2 C SiO2 SiF4 H2SiO3 Na2SiO3 D Al AlCl3 Al2O3 NaAlO2 3 通常情况下，氮气性质不活泼，其原因是（　　） A．氮分子是双原子分子 B．氮元素的非金属性很强 C．氮原子的半径较小 D．氮分子中的化学键很难破坏 4 下列物质不能由单质直接化合生成的是（　　） A．CuCl2 B．NO2 C．FeCl3 D．Na2O2 5 N2是空气的重要组成部分，因此有科学家依据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的，其原理主要依据是（　　） A．液氮的沸点为-195.8℃，远低于常温 B．N2在空气中燃烧放热 C．N2的化学性质很稳定 D．N2在空气中的体积分数为78% 二．氮的氧化物 (1) NO ①物理性质： ②化学性质及危害： 与O2反应：2NO＋O2===2NO2 危害：与血红蛋白结合使人中毒，转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾 ③实验室制备：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (2)NO2 ①物理性质： ②化学性质及危害：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 与H2O反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 危害：形成酸雨、光化学烟雾 ③实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ④尾气处理： 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。 【过关检测】(14min) 1.无色难溶于水的气体是（　　） A．SO2 B．NO C．Cl2 D．NO2 2．如何鉴别NO2与溴蒸气？ 　 　 3．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(　　) (2)NO可用于某些疾病的治疗(　　) (3)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象(　　) (4)用稀氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式是2OH－＋2NO2===NO＋NO↑＋H2O(　　) 4.下列气体遇到空气时，会发生颜色变化的是（　　） A．N2 B．NH3 C．CO2 D．NO 5.下列关于物质性质的说法正确的是（　　） A．通常状况下，NO2是无色的气体 B．SO2能漂白品红等物质，说明SO2有氧化性 C．氯化钙溶液和AgNO3溶液混合有白色沉淀产生 D．加热时，铁单质与浓硝酸不发生反应 6．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) 7．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．①② B．①③ C．②③ D．②④ 8．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 9．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.②⑥ B．②④ C．③⑤ D．①③ 三、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。 【过关检测】(10min) 1 将容积为50 mL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5 mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。 2 将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是(　　) ①1.2 mL　 ②2.4 mL 　③3.6 mL 　④4 mL A．①④ B．②③ C．①③ D．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 (14分)尽管氮元素在地壳中的丰度较低(主要以硝酸盐的形式存在)，在所有元素中仅排31位，但是大气中有丰富的氮气，这为氨和硝酸的广泛应用提供了可能。 （1）氮气的电子式为_______，雷电作用能进行氮的固定，写出反应方程式______________。 （2）食物蕴含的营养物质中，含氮的高分子化合物是______________ (填名称)，其水解的最终产物为______________。 （3）土壤中的NH4+在硝化细菌的催化作用下可转化为NO3﹣，写出其离子方程式： ______________。 （4）某铜铝合金用足量稀硝酸完全溶解，得到标准状况下NO 11.2 L，再向溶液中加入过量氨水，充分反应后过滤。①滤液显深蓝色是因为含有的离子(填化学式)．______________。②若沉淀质量为7.8g，则合金的质量为______________g。 【单元过关检测】 补救(8min) 1．N2的稳定性和氮元素的活泼性是否矛盾？ 　 　 2 在氮的单质和常见化合物中： （1）常用作保护气（如填充灯泡、焊接保护等）的物质是 ； （2）能与酸反应生成盐，在常温下为气态的物质是 ； （3） 在通常状况下是晶体，易溶于水，可以作氮肥，遇碱会放出带刺激性气味气体．写出它们与NaOH等强碱溶液反应的离子方程式 ． 3 氮气化学性质稳定的原因是 （　　） A． 氮的非金属性弱 B．氮气的熔沸点低 C．氮原子半径较小 D．氮分子中原子间共价键不易断裂 4 下列关于NO的说法正确的是（　　） A． NO是红棕色气体 B．常温下氮气与氧气反应可生成NO C．NO溶于水可以生成硝酸 D．NO是汽车尾气的有害成分之一 巩固(14min) 1.氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需要高压等条件，但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂，这是因为（　　） ①此反应可能是吸热反应 ②此反应可能是放热反应 ③此反应发生时可能氮分子不必先分解成原子 ④此反应发生前可能氮分子先分解成原子． A． ①② B．②④ C．②③ D．①④ 2 据报道，科学家已成功合成了少量N4，有关N4的说法正确的是（ ） A、N4是N2的同素异形体 B、N4和N2是同种物质 C、相同质量的N4和N2所含原子个数比为1:2 D、N4的摩尔质量是56 g 3．三聚氰酸[C3N3(OH)3]可用于消除汽车尾气中的NO2。其反应原理为： C3N3(OH)3 3HNCO； 8HNCO+6NO2 7N2+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4mol D．反应中NO2是还原剂 4 利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。 依据实验过程回答下列问题： （3） 实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：_________________________________。 5 为清楚地看到无色NO遇空气变为红棕色（或浅棕色）的过程．某化学兴趣小组的甲、乙两位同学分别设计如下两个实验： （1）甲同学实验如图一，步骤如下：①取大试管，放入适量大理石，加入过量稀硝酸②如图塞好疏松的棉花和铜丝③一段时间后，使铜丝浸入过量的硝酸反应④慢慢向试管底部推入棉花，可见明显现象．第①步放入大理石的作用是： （2）乙同学则用图二装置，他的设想是这样：从分液漏斗注入稀硝酸，直到浸没铜丝，然后，关闭分液漏斗活塞，NO产生的压强将排开稀硝酸，达一定体积后，打开分液漏斗活塞，硝酸液体将NO气体压入空分液漏斗，在分液漏斗球部空间因接触空气而变色．但按他的方法实际操作的丙同学发现此法至少存在两个问题： ①当酸液加到浸没分液漏斗下端管口以后，会 而使后面的实验无法观察到预期现象． ②反应开始后，因为随着NO的体积增加， 影响铜丝与硝酸的继续反应． （3）丙同学将分液漏斗下端管口上提至与塞子下端齐平，解决了第①个问题，再用一个与U形管配套的单孔塞和另一个分液漏斗，仍用前述乙的仪器和思路，从左边顺利地将硝酸加到分液漏斗活塞处，请在图中补齐装置并特别画出铜丝的适当位置： （4）丁同学根据丙的思路，认为可以测定一下NO的体积并计算其产率（不考虑有其它气体），如果给你图三所示的仪器及一个酸式滴定管，用一根橡胶皮管将它们连接起来．为成功量取产生NO的体积，此实验中注入的硝酸在滴定管中至少应到达，设定有条件精确称量，还需要的数据是 （5）计算知：将等体积NO和O2通入倒置于水槽中的盛满水的试管中，充分反应后剩余气体的体积为原气体总体积的1/8，但准确的实验表明：余气体积比计算结果要大，实事求是的科学精神，要求我们应认真思考．已知氢氧化钠溶液可以吸收NO2，方程式为2NaOH+2NO2═NaNO2+NaNO3+H2O，氢氧化钠溶液可以吸收NO、NO2的混合气体，方程式为2NaOH+NO2+NO═2NaNO2+H2，能否受此启发，写出可能发生的反应方程式，并对上述情况作一合理的解释： 提升(20min) 1.一定条件下，将0.1LCO、0.2LCO2、0.1LNO、0.2LNO2和0.2LNH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶（洗气瓶排列顺序不确定）。假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应则尾气（已干燥） A.可能是单一气体 B.不可能含有一氧化碳 C.可能存在原气体中的两种气体 D.成分和洗气瓶的排列顺序无关 2.研究发现，空气其中少量的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在下列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 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 。 5 NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：________________________________________________________________________。 (2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下： ①写出该反应的热化学方程式：_____________________________________。 ②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。 ①当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：___________________________________________。 ②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下：12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是___________________________， 元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。 (4)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下： 图0 ①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。 ②写出NiO电极的电极反应式：_____________________________________。 6.（A）如上图所示，将甲、乙两个装有不同物质的针筒用导管连接起来，将乙针筒内的物质压到甲针筒内，进行下表所列的不同实验（气体在同温同压下测定）。试回答下列问题： 实验序号 甲针筒内物质 乙针筒内物质 甲针筒的现象 1 10 mLFeSO4溶液 10 mLNH3 生成白色沉淀，后变色 2 20 mLH2S 10 mLSO2 3 30 mLNO2(主要) 10 mLH2O(l) 剩有无色气体，活 塞自动向内压缩 4 15 molCl2 40 mLNH3 （1）实验1中，沉淀最终变为 色，写出沉淀变色的化学方程式 。 （2）实验2甲针筒内的现象是：有 生成，活塞 移动（填向外、向内、不）。 反应后甲针筒内有少量的残留气体，正确的处理方法是将其通入 溶液中。 （3）实验3中，甲中的30 mL气体是NO2和N2O4的混合气体，那么甲中最后剩余的无色气体是 ，写出NO2与H2O反应的化学方程式 。 （4）实验4中，已知:3Cl2＋2NH3→N2＋6HCl。甲针筒除活塞有移动，针筒内有白烟产生外，气体的颜色变化为 ，最后针筒中剩余气体的体积约为 mL。