第二节　资源综合利用　环境保护优秀教案说课稿

第四讲

氮及其化合物

考试说明

1．了解NO、NO2的性质。

2．掌握硝酸的性质和用途；结合金属与HNO3的反应，掌握守恒法的计算技巧。

3．了解氮的氧化物及含磷洗涤剂对环境及人类健康的影响。

4．了解氨气、铵盐的性质及用途；掌握氨气的实验室制法。

5．掌握铵根离子的检验。

一、氮气及氮的氧化物

1．物理性质

N2

NO NO2

2.化学性质

(1)氮气

N2与H2N2＋3H2高温、高压催化剂颜色

无色

无色

红棕色

气味

无味

无味

有刺激性气味

毒性

无毒

有毒

有毒

密度

比空气稍小

比空气稍大

比空气稍大

溶解性

难溶于水

不溶于水

与水发生反应

2NO

2NH3与O2N2＋O2=====

放电或高温(2)NO与O2反应：2NO＋O2===2NO2

(3)NO2与H2O反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 3．氮的氧化物对环境的影响

(1)形成硝酸型酸雨。

(2)形成光化学烟雾。

(3)破坏臭氧层。

你是怎样理解氮的氧化物的危害、来源及性质？

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：2NO2＋2KI===2KNO2＋I2。

二、氨和铵盐

1．氨气

(1)氨的物理性质：氨气是无色有刺激性气味的气体，易液化可作制冷剂，常温、常压下，

1体积的水可溶解700体积的氨气。

(2)氨的化学性质

①与水的反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋OH。

＋－＋＋－氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、NH3、H2O、NH4、OH、H。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解：NH3·H2O=====NH3↑＋H2O。

②氨气与酸反应

a．蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为：HCl＋NH3===NH4Cl，NH3＋HNO3===NH4NO3。

b．与CO2等酸性氧化物反应：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3或2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3

③NH3的还原性

氨的催化氧化化学方程式为：4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O。

△2．铵盐及NH4的检验

(1)铵盐的物理性质：铵盐都是白色固体，均易溶于水。

(2)铵盐的化学性质

①受热易分解：NH4Cl=====NH3↑＋HCl↑，(NH4)2CO3=====2NH3↑＋CO2↑＋H2O。

②与强碱反应

a．NH4＋OH=====NH3↑＋H2O b．在稀溶液中不加热：NH4＋OH===NH3·H2O c．在浓溶液中不加热：NH4＋OH===NH3↑＋H2O ③水解反应：NH4＋H2O(3)NH4的检验

未知液――→呈碱性――→有使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH4。

干燥NH3能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙吗？如果不能可选用什么干燥剂？

提示

不能，因为浓H2SO4与NH3反应，P2O5吸水后生成酸也能吸收NH3，无水氯化钙也能与NH3反应，可以选用固体NaOH或碱石灰。

三、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

(1)强酸性：稀硝酸能使紫色石蕊试液变红色，浓硝酸能使石蕊试液先变红色，微热后褪OH－△催化剂＋△△＋－△＋－＋－＋NH3·H2O＋H

＋＋△＋

色。

(2)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=====4NO2↑＋O2↑＋2H2O。

(3)强氧化性

①与金属的反应

a．除Pt、Au外，大部分金属均能与HNO3反应。

b．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↑＋2H2O，

3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

c．Fe、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。

②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。

③与某些还原性化合物或离子的反应，例如：H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。

④王水：由浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。

久置的硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存硝酸？

提示

硝酸分解产生的NO2溶解于浓硝酸显黄色，除去的方法是通入足量的氧气。

硝酸通常用棕色细口瓶密封保存，置于冷暗处.△△或见光

考点1 守恒思想——在氨的氧化物与O2、H2O混合的计算中的应用

1．原子守恒法(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

<4∶3余O2V(NO)∶V(O2)＝4∶3恰好完全反应

>4∶3余NO(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

<4∶1余O2V(NO2)∶V(O2)＝4∶1恰好完全反应

>4∶1余NO实际上V(NO2)∶V(O2)＝4∶1和V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，均相当于N2O5的组成，与N2O5＋H2O===2HNO3等效，故当NO、NO2、O2的混合气溶于H2O时也可利用原子个数比进行判断

<2∶5余O2n(N)∶n(O)＝2∶5恰好完全反应

>2∶5余NO2．得失电子守恒法

当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O2得电子，且得失电子数必然相等，这是得失电子守恒法解答此类题目的依据。

NO、NO2混合气与NaOH溶液的反应

发生如下反应

3NO2＋2NaOH===2NaNO3＋H2O＋NO，NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。

(1)当V(NO)>V(NO2)时，反应后剩余NO，体积为V(NO)原－V(NO2)。

(2)当V(NO2)≥V(NO)时，最后无气体剩余。

考点2 实验热点——喷泉实验

1．喷泉形成的原理

容器内外存在较大的压强差。在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。

2．使容器内外产生较大的压强差的方法

(1)减小容器内压强

①容器内气体极易溶于水；

②容器内气体易与溶液中的某种成分发生化学反应而被吸收。

当外部的水或溶液接触容器内气体时，由于气体大量溶解或与溶液中的某种成分发生化学反应而被吸收，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。

(2)增大容器内压强

容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应，容器内产生大量气体。使容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。例如喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理。

3．喷泉实验成败的关键

(1)装置气密性要好；(2)烧瓶要干燥；(3)气体的纯度要大。

考点3 典型的气体制备实验——氨的实验室制法

原理：加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物：

2NH4Cl＋Ca(OH2)=====2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。

(1)装置：“固体＋固体――→气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的制气装置相同)。

△△

(2)收集：只能用向下排空气法。

(3)干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。

(4)验满方法：①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。

(5)环保措施：收集时，一般在管口塞一团用水或稀H2SO4浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。

考点4 硝酸的特性应用——金属与硝酸反应的守恒计算

1．金属与HNO3反应的一般通式

(1)金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O (2)金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O 2．反应规律

(1)金属与硝酸反应一般不生成H2。浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO。

(2)铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再与Fe反应生成Fe(NO3)2。

(3)铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时硝酸的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。

3．计算方法

(1)原子守恒法

HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。

(2)得失电子守恒法

HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。

(3)电荷守恒法

HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有：

c(NO3)＝c(H)＋nc(Mn)(Mn代表金属离子)。

－＋＋＋－－(4)离子方程式计算法

金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于溶液中NO3在H2SO4提供H的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H或NO3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

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