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2019-2020年高三化學(xué)《第13講 氮及其化合物》教學(xué)設(shè)計 【內(nèi)容與解析】 本節(jié)課復(fù)習(xí)的內(nèi)容是硫及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用。主要是兩個內(nèi)容：1二氧化硫的性質(zhì)。2硫酸的性質(zhì)。二氧化硫的性質(zhì)主要體現(xiàn)在二氧化硫的四個性質(zhì)上，酸性氧化物、二氧化硫的還原性、二氧化硫的氧化性、二氧化硫的漂白性。硫酸的性質(zhì)上，主要是濃硫酸的三大特性：吸水性、脫水性、強氧化性。所以就在于這些性質(zhì)的區(qū)別上。 【教學(xué)目標與解析】 1．教學(xué)目標 1.了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用。 2．了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。 2．目標解析 1. 了解硫元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。就是指二氧化硫的四個性質(zhì)，濃硫酸的三大特性。 2．了解硫元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。就是指二氧化硫會造成酸雨，硫酸型酸雨，而且是隨時間的變化酸雨的PH值會越來越小。所以就有酸雨的防護問題。 【問題診斷分析】 本節(jié)中學(xué)生感到困難的地方就是在于復(fù)習(xí)過程中，在濃硫酸的計算上，要掌握的是不能用濃硫酸的量來進行計算，因為濃硫酸的量一定要過量，所以就要搞清硫酸在計算過程中到底反應(yīng)了多少物質(zhì)這是硫酸計算的關(guān)鍵。再就是二氧化硫性的判斷，很多同學(xué)會把二氧化硫的漂白性，與還原性搞不清楚，這就是要掌握，無機物質(zhì)的顏色是不能漂白的。 【教學(xué)條件支持】 這節(jié)課主要是通過PPT這個手段，因為這樣能加快復(fù)習(xí)的速度，節(jié)約復(fù)習(xí)的時間。特別是二氧化硫的四個性質(zhì)與濃硫酸的三大特性上，這樣，學(xué)生更能掌握這兩種物質(zhì)的性質(zhì)。 【復(fù)習(xí)過程】 一、氮氣 1．物理性質(zhì) 通常情況下，N2為無色無味的氣體，不溶于水。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)與O2反應(yīng)：N2＋O22NO。 (2)工業(yè)合成氨：N2＋3H22NH3。 (3)與Mg反應(yīng)：3Mg＋N2Mg3N2。 二、氮的氧化物 NO NO2 物理性質(zhì) 顏色 無 紅棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶 溶 化學(xué)性質(zhì) 與O2反應(yīng) 2NO＋O2===2NO2 與H2O反應(yīng) 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 與人體、環(huán)境的關(guān)系 ①與血紅蛋白結(jié)合，使人中毒②轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧 形成酸雨、光化學(xué)煙霧 三、氨氣 1．物理性質(zhì) 顏色：無色，氣味：刺激性氣味，密度：比空氣小，溶解性：常溫常壓下，1體積水中溶解700體積氨。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)與水反應(yīng) 氨水顯堿性，反應(yīng)原理為：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－。 (2)與酸反應(yīng) 與濃鹽酸的反應(yīng)為：NH3＋HCl===NH4Cl。 現(xiàn)象為：產(chǎn)生大量白煙。 (3)與鹽反應(yīng) 向AlCl3溶液中滴加氨水，反應(yīng)的離子方程式為： Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (4)與氧氣反應(yīng)化學(xué)方程式為：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 3．制法 (1)實驗室制法 NH4Cl和Ca(OH)2共熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為： Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (2)工業(yè)制法N2＋3H22NH3。 四、銨鹽 1．物理性質(zhì) 銨鹽是由銨離子和酸根離子構(gòu)成的化合物，都是白色或無色晶體，都易溶于水。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)受熱分解 NH4Cl、NH4HCO3受熱分解的化學(xué)方程式分別為： NH4ClNH3↑＋HCl↑；NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O。 (2)與強堿反應(yīng)： NH4NO3與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH4NO3＋NaOHNH3↑＋NaNO3＋H2O。 五、硝酸 1．物理性質(zhì) 顏色：無色，揮發(fā)性：易揮發(fā)，氣味：刺激性氣味，溶解性：和水以任意比互溶。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)酸的通性，但與活潑金屬反應(yīng)時不生成H2。 (2)不穩(wěn)定性 化學(xué)方程式為：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 久置的濃硝酸呈黃色，原因是：硝酸分解生成的NO2溶于HNO3，實驗室保存濃HNO3時，應(yīng)注意：放在低溫陰涼處。 (3)強氧化性 ①能與Pt、Au以外的所有金屬反應(yīng)，如Cu與濃、稀HNO3均可反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 有些金屬(如Fe、Al等)在冷的濃HNO3中發(fā)生鈍化。 ②與不活潑的木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③與某些還原性化合物(如FeO等)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。 ④濃硝酸與濃鹽酸按1：3混合配制成王水，它的氧化性比硝酸更強，能溶解金、鉑等金屬。 【例1】　室溫時，在容積為a mL的試管中充滿NO2氣體，然后倒置在水中到管內(nèi)水面不再上升時為止；再通入b mL O2，則管內(nèi)液面又繼續(xù)上升，測得試管內(nèi)最后剩余氣體為c mL，且該氣體不能支持燃燒，則a、b的關(guān)系是(　　) A．a(chǎn)＝4b＋3c　 B．a(chǎn)＝4b＋c C．a(chǎn)：b＝4：1 D．a(chǎn)：b＝4：3 [解析]　根據(jù)反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，a mL NO2產(chǎn)生 mL NO；通入b mL O2后發(fā)生反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，因為c mL氣體不能支持燃燒，所以c mL氣體為NO，則(－c) ：b＝4：3，解得a＝4b＋3c。 [答案]　A 變式1　在容積為672 mL的燒瓶里充滿NO和NO2的混合氣體，將其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧氣，反應(yīng)恰好完成，且水充滿燒瓶(氣體體積都已折合為標準狀況，并假定燒瓶中的溶液不擴散)。下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) A．總反應(yīng)為NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3 B．總反應(yīng)為4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3 C．生成HNO3的濃度接近0.3 molL－1 D．生成HNO3的濃度約為0.45 molL－1 解析：要熟練掌握NO2和O2以及NO和O2與H2O充分反應(yīng)時的兩個總反應(yīng)式，并加以靈活應(yīng)用。 (1)設(shè)參加反應(yīng)的NO2的體積為x，NO的體積為y。 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 x 　 　 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 y　 　 ，　　。 故參加反應(yīng)的NO2與NO物質(zhì)的量之比為2：1，則總反應(yīng)為 4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3， 據(jù)氮元素質(zhì)量守恒可得生成的HNO3為0.03 mol c(HNO3)＝＝0.045 molL－1。 (2)用電子守恒法列出方程直接求解。 答案：B 【例2】　實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下： 已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮氣。 (1)從上圖中選擇制取氣體的合適裝置： 氮氣________、氫氣________。 (2)氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有________、________。 (3)氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(“會”或“不會”)發(fā)生倒吸，原因是：________________________________________________________________。 (4)用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是：______________________，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是：_________________________________________________________________________________________。 (5)寫出乙裝置中氨氧化的化學(xué)方程式：__________________________________________。 (6)反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H＋、OH－、________、________離子。 [解析]　(1)實驗室中用飽和NaNO2溶液和飽和NH4Cl溶液混合加熱的方法制取氮氣，可以選用鐵架臺、酒精燈、蒸餾燒瓶、分液漏斗配套，裝置用a，而H2的制取利用的是簡易啟普發(fā)生器裝置b。 (2)甲裝置中濃硫酸能吸收H2O，同時控制氣體流速。 (3)倒吸是對于一些極易溶于水(或其他溶劑)的氣體，如NH3、HCl等，由于氣體在水中大量溶解，導(dǎo)致出氣管中壓強減小，而發(fā)生倒吸現(xiàn)象，氨合成器出來的氣體中混有N2、H2等難溶于水的氣體，因此不能形成壓強差，不發(fā)生倒吸。 (4)(5)由于4NH3＋5O24NO＋6H2O是放熱反應(yīng)，故鉑絲保持紅熱，NO被空氣中O2氧化而生成紅棕色NO2氣體。 (6)由于反應(yīng)過程中發(fā)生了如下反應(yīng)：4NH3＋5O24NO＋6H2O；2NO＋O2===2NO2；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；NH3＋HNO3===NH4NO3，因此溶液中含有NO、NH、H＋、OH－等。 [答案]　(1)a　b(2)干燥氣體　控制氫氣和氮氣的流速(3)不會　因為混合氣體中含有大量難溶于水的N2、H2(4)氨的氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)　有紅棕色氣體產(chǎn)生(5)4NH3＋5O24NO＋6H2O (6)NH　NO 變式2　(xx福建省莆田市質(zhì)檢)實驗室可采用多種方法制取氨氣。 (1)請從下圖中選擇最恰當?shù)臍怏w發(fā)生裝置，將相應(yīng)字母標號填入下表： 方法 Ⅰ Ⅱ …… 試劑 僅用濃氨水 濃氨水、氫氧化鈉固體 …… 裝置 …… (2)如何檢驗生成的氣體是氨氣？________。 解析：(1)實驗室制取氨氣，可以采取加熱濃氨水的方法，裝置選擇C；也可以選用氫氧化鈉固體和濃氨水，將濃氨水滴入NaOH固體中，NaOH固體溶解放熱，氨氣受熱揮發(fā)，裝置選擇B。(2)檢驗氨氣，可以利用氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的性質(zhì)檢驗。 答案：(1)C　B (2)把濕潤的紅色石蕊試紙靠近導(dǎo)管口，試紙變藍 【例3】　某高三研究性學(xué)習(xí)小組為了測定某銅銀合金的成分，將30. 0 g該合金溶于80 mL 13.5 mol/L的濃HNO3中，待合金完全溶解后，收集到氣體6.72 L(標準狀況)，并測得溶液的c(H＋)＝1 mol/L。假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍為80 mL，試計算： (1)被還原的硝酸的物質(zhì)的量； (2)合金中銀的質(zhì)量分數(shù)。 [解析]　(1)硝酸被還原后的產(chǎn)物是NO或NO2，因為1 mol HNO3被還原得到1 mol NO或NO2，因此產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量即是被還原的HNO3的物質(zhì)的量。故被還原的硝酸的物質(zhì)的量n(HNO3)＝＝0.3 mol。 (2)因為反應(yīng)后c(H＋)＝1 mol/L，說明硝酸過量。參加反應(yīng)的硝酸為：13.5 mol/L0.080 L－1 mol/L0.080 L＝1 mol。 設(shè)合金中Ag的物質(zhì)的量為x，Cu的物質(zhì)的量為y， 根據(jù)質(zhì)量為30.0 g，可建立方程式： 108 g/molx＋64 g/moly＝30.0 g，① 1 mol參加反應(yīng)的HNO3中有0.3 mol被還原，有0.7 mol起酸的作用生成硝酸鹽，據(jù)此有：x＋2y＝0.7 mol，② 聯(lián)立①、②式，解得：x＝0.1 mol，y＝0.3 mol， 故w(Ag)＝100%＝36.0%。 [答案]　(1)0.3 mol　(2)36.0% 變式3　將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答： (1)NO的體積為________L，NO2的體積為________L。 (2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為________mol/L。 (3)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水________g。 解析：(1)據(jù)電子得失守恒得： 2n(Cu)＝3n(NO)＋1n(NO2)， 2＝3＋ 解得V(NO)＝5.8 L， 所以V(NO2)＝11.2 L－5.8 L＝5.4 L。 (2)原HNO3中的NO一部分變成氣體(0.5 mol)，另一部分變?yōu)镹aNO3(Va10－3 mol)，所以 n(HNO3)＝(Va10－3＋0.5)mol， c(HNO3)＝ mol/L。 (3)由電子得失守恒得：2n(Cu)＝2n(H2O2) 2＝n(H2O2)2 n(H2O2)＝0.51 mol， 則m(H2O2)＝17.34 g， 需30%的雙氧水：17.34 g30%＝57.8 g。 答案：(1)5.8　5.4　(2)(aV10－3＋0.5)/0.14 (3)57.8 點評：物質(zhì)守恒定律體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科思想，守恒法解銅與硝酸反應(yīng)的計算題反映了化學(xué)學(xué)科思想在化學(xué)計算中的應(yīng)用，因此此類題目是高考命題的重要形式。在解題時，可以衍生出“原子守恒(物料守恒)”“電子守恒”“電荷守恒”等具體方法。 【目標檢測】 1.下列敘述不正確的是(　　) A．NH3易液化，液氨常用作制冷劑 B．與金屬反應(yīng)時，稀HNO3中的氮元素雖然可被還原為更低價態(tài)，但稀HNO3氧化性弱于濃HNO3 C．銨鹽受熱易分解，因此貯存銨態(tài)氮肥時要密封保存，并放在陰涼通風(fēng)處 D．硝酸電離出的H＋離子，能被Zn、Fe等金屬還原成H2 2．如圖是課外活動小組的同學(xué)設(shè)計的4個噴泉實驗方案。下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是(　　) A．擠壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾 B．擠壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾 C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾 D．向裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾 3．同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。現(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是(　　) A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2 4．將相同質(zhì)量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，下列敘述正確的是(　　) A．反應(yīng)速率：兩者相同 B．消耗硝酸的物質(zhì)的量：前者多，后者少 C．反應(yīng)生成氣體的顏色：前者淺，后者深 D．反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)：前者多，后者少 5．實驗室常用的幾種氣體發(fā)生裝置如圖A、B、C所示： (1)實驗室可以用B或C裝置制取氨氣，如果用C裝置，通常使用的藥品是________。檢查C裝置氣密性是否良好的操作方法是____________________________________。 (2)氣體的性質(zhì)是選擇氣體收集方法的主要依據(jù)。下列性質(zhì)與收集方法無關(guān)的是________(填序號，下同)。 ①密度?、陬伾、廴芙庑浴、軣岱€(wěn)定性　⑤與氧氣反應(yīng) 下圖是某學(xué)生設(shè)計的收集氣體的幾種裝置，其中不可行的是________。 (3)若用A裝置與D裝置相連制取并收集X氣體，則X可以是下列氣體中的________。 ①CO2　②NO?、跜l2　④H2 其中在D裝置中連接小燒杯的目的是__________。 6．在濃硝酸中放入銅片： (1)開始反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________。 (2)若銅有剩余，則反應(yīng)將要結(jié)束時的反應(yīng)化學(xué)方程式是________________________________。 (3)待反應(yīng)停止后，再加入少量25%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，其原因和離子方程式是_________________________________________________________________________。 (4)若將12.8 g銅跟一定量的濃硝酸反應(yīng)，銅消耗完時，共產(chǎn)生氣體5.6 L(標準狀況)，則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是________，所得氣體的平均相對分子質(zhì)量為________。 【配餐作業(yè)】 A組：名師一號：1、2、3、4、8 B組：名師一號：5、7、9、10、12、13、14 C組：名師一號：15