第3講氮氣和氮氧化物氨氣和銨鹽（學生版）-2023-2024學年高一化學輔導（人教版2019）

第3講氮氣和氮氧化物氨氣和銨鹽【內容導航】1．氮氣和氮氧化物2．氨氣的性質及應用3．銨鹽氨氣的實驗室制法一、氮氣和氮氧化物1．氮氣的分子結構和性質(1)氮分子的結構氮氣分子是由兩個氮原子通過共用_______電子結合而成，氮氣分子存在____________。氮氣分子的電子式為__________，結構式為________。(2)氮氣的化學性質氮氣的化學性質穩(wěn)定，通常情況下不易發(fā)生反應。在放電或高溫條件下，氮氣可與氧氣化合，化學方程式為________________________________。鎂能在氮氣中燃燒，化學方程式為________________________________。2．氮的固定將空氣中________態(tài)的氮轉化成________________叫做氮的固定。氮的固定主要有____________和____________兩種方式。(1)自然固氮①生物固氮：自然界中的一些微生物種群（如豆科植物的________）將氮氣通過________過程轉化為________________。豆科植物的________能將空氣中的游離態(tài)氮轉化為化合物形態(tài)的________（或_____________）。②高能固氮：通過________、____________等途徑產生含氮化合物。(2)人工固氮——合成氨工業(yè)上合成氨的反應為________________________________。3．氮的氧化物(1)氮的氧化物氮有多種價態(tài)的氧化物，氮元素從＋1～＋5價都有對應的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是________、________。(2)NO和NO2的比較NONO2色、態(tài)、味_____色、________氣體________色、___________氣味氣體溶解性________于水毒性有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一與水反應不反應與氧氣反應不反應對環(huán)境的影響NO與血紅蛋白結合使人中毒，NO、NO2導致光化學煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層。4．氮的氧化物對環(huán)境的污染(1)氮氧化物的來源氮氧化物（NOx）主要包括____________。化石燃料的燃燒、硝酸生產和機動車輛尾氣的排放是氮氧化物的主要來源。(2)氮氧化物的危害①形成酸雨：NO2形成酸雨的過程為________________________________（用化學方程式表示）。②光化學煙霧在日光照射下，NO2使氧氣經過復雜的反應生成臭氧(O3)，臭氧與空氣中的一些碳氫化合物在紫外線照射下發(fā)生作用后，產生了一種有毒的煙霧，人們稱之為光化學煙霧。(3)氮氧化物污染治理方法①汽車尾氣“催化轉化法”：________________________________②氨還原法：________________________________________；________________________________________③堿液吸收法：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO＋NO2＋2NaOH=NaNO2＋H2O【課堂探究】為了有效實現(xiàn)NO和NO2的相互轉化，設計如下實驗：按圖組裝好實驗裝置，并檢查裝置氣密性，實驗前用排水法收集半瓶NO氣體。(1)打開止水夾，推動針筒活塞，使O2進入燒瓶，關上止水夾，觀察到的現(xiàn)象是__________________，原因是___________________________________________________________。(2)然后輕輕搖動燒瓶，燒瓶中觀察到的現(xiàn)象是________________________。(3)若最后燒瓶中充滿了水，則原燒瓶中NO與通入O2的體積之比為________(同溫同壓下)。用化學方程式說明原因________________________________。【即學即練1】下列有關氮氣的說法正確的是()A．氮氣是由氮原子構成的雙原子分子，所以化學性質不活潑B．1molN2可與3molH2完全反應生成2molNH3C．電閃雷鳴的雨天，雨水中會含有一定量的硝酸，其中發(fā)生的反應之一是N2＋2O2=2NO2D．NO、NO2在一定條件下可相互轉化，且二者都是引起光化學煙霧的大氣污染物【即學即練2】下列關于氮氧化物的說法正確的是（）A．NO中的NO2雜質氣體，可通過盛有水的洗氣瓶除去B．N2與O2在放電條件下直接化合成NO2C．NO2溶于水時，NO2是氧化劑，水是還原劑D．可用NO2與水反應制取硝酸，故NO2是酸性氧化物【即學即練3】如圖所示，相同條件下，兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動試管，直到兩個試管內充滿液體。假設試管內的溶質不向水槽中擴散，則兩個試管內溶液物質的量濃度之比為()A．1∶1B．5∶7C．7∶5 D．4∶3二、氨氣的性質及應用1．氨氣的物理性質氨氣是_____色、有________氣味、密度比空氣_____，________溶于水的氣體，常溫時，1體積水大約溶解________體積的氨氣，氨易被________。液態(tài)氨汽化時要________大量的熱，使周圍的溫度_________，因此液態(tài)氨在工業(yè)上常作________。2．氨氣的化學性質(1)氨與水的反應：①氨氣大部分與水反應生成NH3·H2O，NH3·H2O部分電離為NHeq\o\al(＋,4)和OH－：________________________________________________________應用：檢驗氨氣的方法是____________________________________________________________。②氨水的成分與性質：氨水中含有的粒子有________、________、________、H2O、OH－、H＋。NH3·H2O為可溶性一元弱堿，易揮發(fā)，不穩(wěn)定，易分解：________________________________。(2)氨與酸的反應濃鹽酸、濃硝酸等揮發(fā)性酸遇氨會產生________，利用這點可以檢驗濃氨水或氨的存在。硫酸難揮發(fā)，與氨氣反應時不能觀察到白煙生成。濃氨水與鹽酸、硝酸和硫酸反應的化學方程式：___________________________、___________________________、___________________________應用：工業(yè)上用氨氣與酸反應制取銨鹽，銨鹽都能溶于水，是使用最廣泛的化肥。(3)與鹽溶液的反應如過量氨水與AlCl3反應的離子方程式：________________________________________。(4)氨的還原性NH3中的氮元素的價態(tài)為－3價，因此NH3不僅能被催化氧化生成NO，在純氧中燃燒能生成N2。在一定條件下，NH3還能被Cl2、CuO及氮氧化物等氧化。氨的催化氧化：________________________________________，應用：工業(yè)上制取硝酸。氨氣在純氧中燃燒：________________________________________。氨氣與氯氣反應：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl，應用：用濃氨水檢驗氯氣的泄漏。3．噴泉實驗原理及應用(1)噴泉實驗實驗操作：如圖，打開橡膠管上的彈簧夾，擠壓膠頭滴管，使少量水進入燒瓶。實驗現(xiàn)象：燒杯中的溶液由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉，燒瓶內液體顏色呈紅色。實驗結論：________________________________________。原理解釋：氨________溶于水，使燒瓶內的壓強____________，導致燒杯中的水在大氣壓的作用下進入燒瓶。(2)實驗原理燒瓶內外產生________，當燒瓶內壓強____________外界壓強時就會產生噴泉。(3)噴泉實驗能否成功的關鍵因素：①盛氣體的燒瓶必須干燥；②氣體要充滿燒瓶；③燒瓶不能漏氣(實驗前應先檢查裝置的氣密性)；④所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應。(4)常見噴泉的形成主要有以下兩類：①極易溶于水的氣體(NH3、HCl、SO2等)與水可形成噴泉。②酸性氣體(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)與NaOH(aq)也能形成噴泉。【交流討論】1．如下圖，利用培養(yǎng)皿探究氨的性質。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現(xiàn)象所做的解釋正確的是()選項實驗現(xiàn)象解釋A濃鹽酸附近產生白煙NH3與濃鹽酸反應產生了NH4Cl固體B濃硫酸附近無明顯現(xiàn)象NH3與濃硫酸不發(fā)生反應C氯化物溶液變渾濁該溶液一定是AlCl3溶液D干燥紅色石蕊試紙不變色，濕潤紅色石蕊試紙變藍NH3是一種可溶性堿2．(1)工業(yè)上用氨水吸收SO2尾氣，反應方程式為：__________________________。(2)將NH3通入灼熱的CuO中，生成一種無色無味的氣體，寫出該反應的方程式_______________________，在該反應中，氨氣表現(xiàn)為______性。(3)工廠常用濃氨水檢驗Cl2是否發(fā)生泄漏，氯氣遇濃氨水產生白煙，寫出該反應的化學方程式：________________________________________?！炯磳W即練1】下列反應中，說明氨有還原性和堿性的是()A．2NH3＋3CuO===3Cu＋N2＋3H2OB．8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2C．4NH3＋6NOeq\o(=====,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))5N2＋6H2OD．NH3＋HCl===NH4Cl【即學即練2】氨催化氧化法是工業(yè)生產中制取硝酸的主要途徑，某同學用該原理在實驗室探究硝酸的制備和性質，設計了如圖所示裝置。(1)乙裝置的作用是____________________；寫出受熱時丙裝置中發(fā)生反應的化學方程式：_________________________________。(2)當戊中觀察到__________________現(xiàn)象，則說明已制得硝酸。某同學按上圖組裝儀器并檢驗裝置氣密性后進行實驗，沒有觀察到此現(xiàn)象，請分析實驗失敗的可能原因是：______________________________________，如何改進裝置：_____________________________。(3)改進后待反應結束，將丁裝置倒立在盛水的水槽中，會觀察到的現(xiàn)象是______________。三、銨鹽氨氣的實驗室制法1．銨鹽(1)銨鹽的物理性質通常把銨根離子和酸根離子形成的________化合物稱為銨鹽，它們多為_____色、_____溶于水的晶體。(2)銨鹽的化學性質①不穩(wěn)定性：銨鹽不穩(wěn)定，受熱易分解。NH4Cl分解的化學方程式為：________________________________________NH4HCO3分解的化學方程式為：________________________________________②與堿反應：銨鹽與堿溶液反應的離子方程式：a．在稀溶液中不加熱：________________________________。b．加熱時或濃溶液：________________________________。(3)銨鹽的檢驗方法向銨鹽中加入NaOH溶液，________，將________的____________試紙靠近管口，若試紙變藍，證明樣品中含有NHeq\o\al(＋,4)。2．氨氣的實驗室制法(1)反應原理加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物，一般加熱NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，反應的方程式為：________________________________________________。(2)實驗裝置(3)NH3的干燥：堿石灰，不能用P2O5、濃H2SO4、CaCl2干燥。(4)驗滿方法：①用________________________置于試管口，試紙變藍色；②將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口，現(xiàn)象是________________。(5)尾氣處理收集時，一般在管口塞一團用水或稀硫酸浸濕的棉花球，作用是：①防止NH3與空氣對流，提高NH3的純度和收集速度；②吸收多余的氨氣，防止污染空氣。多余氣體進行尾氣吸收防止倒吸，常采用下列裝置和措施。3．實驗室快速制取氨氣的方法(1)加熱濃氨水制氨，利用NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))H2O＋NH3↑。其裝置如圖甲所示。(2)濃氨水與生石灰：利用生石灰和水反應減少水的同時放出大量的熱，使NH3逸出。其裝置如圖乙所示。(3)濃氨水和固體NaOH：利用NaOH的吸水性和溶于水放熱的性質，使NH3逸出。其裝置如圖乙所示?！菊n堂探究】1．下列化合物既與硫酸反應，又與氫氧化鈉反應的是()①NaHCO3②NaHSO4③(NH4)2CO3④NaNO3⑤NH4HCO3A．只有①B．只有③C．①②③ D．①③⑤2．某化學實驗小組同學利用以下實驗裝置制備氨氣，并探究氨氣的性質(部分儀器已略去)。請回答：（1）實驗室制備氨氣的化學方程式為。（2）用裝置B收集氨氣時，應選擇氨氣的進氣口是(選填“a”或“b”)，并說明選擇的理由是。（3）打開裝置B中的止水夾c，若觀察到燒瓶內產生了紅色噴泉，則說明氨氣具有的性質是，。（4）為防止環(huán)境污染，以下裝置(盛放的液體均為水)可用于吸收多余氨氣的是(填序號)?！炯磳W即練1】下列關于銨鹽的說法正確的是（）A．將NH4Cl固體加熱，NH4Cl發(fā)生了升華B．銨鹽的溶液能使石蕊變藍色C．絕大多數(shù)銨鹽都易溶于水D．要將銨鹽密封保存在陰涼處，防止氨氣泄漏【即學即練2】能把Na2SO4溶液、NH4NO3溶液、KCl溶液、(NH4)2SO4溶液這四種無色溶液區(qū)分開的一種試劑是(必要時可加熱)()A．Ba(OH)2溶液 B．NaOH溶液C．NaCl溶液 D．Ba(NO3)2溶液【即學即練3】在實驗室里，某學習小組設計了下列制取純凈干燥氨的方案，簡易、可行的方案是()A．加熱氯化銨固體，再通過堿石灰B．在氮氣和氫氣的混合氣體中加入鐵觸媒，并加熱至500℃，再通過堿石灰C．加熱濃氨水，再通過濃硫酸D．在生石灰中加入濃氨水，再通過堿石灰【即學即練4】實驗室制取少量干燥的氨涉及下列裝置，其中正確的是()A．①是氨發(fā)生裝置 B．②是氨吸收裝置C．③是氨發(fā)生裝置 D．④是氨收集、檢驗裝置第3講氮氣和氮氧化物氨氣和銨鹽課堂檢測姓名：__________1．在常溫常壓下，下列各組氣體不能共存的是（）A．SO2與O2 B．NO2與NO C．O2與N2 D．NO與O22．最新的病毒學研究證實，一氧化氮對SARS、新型冠狀病毒都有直接抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述正確的是()A．一氧化氮是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集3．有關氨氣的性質、應用錯誤的是()A．氨氣是一種有強烈刺激氣味的氣體B．氨氣能被氧化為NO，是工業(yè)生產硝酸的重要原料之一C．氨氣極易溶于水，可以用來做噴泉實驗D．氨氣極易溶于水，可用作制冷劑4．試管中盛有少量白色固體，可能是銨鹽，檢驗的方法是（） A．加水，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口 B．加氫氧化鈉溶液，加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口 C．加氫氧化鈉溶液，加熱，用蘸有濃硫酸的玻璃棒靠近瓶口 D．加氫氧化鈉溶液，滴入紫色石蕊試劑5．下列關于氨水的敘述正確的是()A．氨水顯堿性，是因為氨水是一種弱堿B．氨水和液氨成分相同C．氨水中物質的量濃度最大的粒子是NH3(除水外)D．1mol·L－1的氨水指在1L溶液中含NH3、NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)物質的量之和為1mol6．下列裝置能達到實驗目的的是()A．用裝置甲制備氨B．用裝置乙除去氨中少量水C．用裝置丙收集氨D．用裝置丁吸收多余的氨7．已知A、B、C為化合物，X為單質。其中，A是一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體；X為雙原子分子，其原子的最外層電子數(shù)為內層的3倍。A、B、C、X之間存在如下轉化關系：eq\x(A)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(B)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(C)(1)X的化學式為____________。(2)B轉化為C的化學方程式為______________________________，C是一種_______色氣體。(3)工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產硝酸：①NH3→NO化學方程式為___________________________________________；②NO→NO2實驗現(xiàn)象是_____________________________________________。第3講氮氣和氮氧化物氨氣和銨鹽同步練習A組基礎鞏固1．N2是空氣的重要組成部分，因此有科學家根據(jù)蒸汽機的原理，設計制造出液氮蒸汽機，即利用液態(tài)氮的蒸發(fā)來驅動機車，從而達到環(huán)境保護的目的。其主要依據(jù)是()A．液態(tài)氮的沸點為－195.8℃，遠低于常溫B．氮氣與氧氣在常溫下反應生成一氧化氮C．N2與H2反應轉變成含氮化合物D．N2在空氣中約占78%(體積分數(shù))2．我國“神舟六號”宇宙飛船的運載火箭的推進劑引燃后發(fā)生劇烈反應，產生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后的高溫氣體成分有CO2、H2O、N2、NO等，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴射出大量紅煙，產生紅煙的原因是（）A．高溫下N2遇空氣生成NO2 B．NO遇空氣生成NO2C．CO2與NO反應生成NO2 D．NO與H2O反應生成NO23．四支試管中分別充滿NO、SO2、NO2、Cl2中的一種，把它們分別倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的現(xiàn)象如下圖所示。其中原試管充滿NO2的是()4．下列操作不能用于檢驗NH3的是()A．氣體能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅B．氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍C．氣體與滴有酚酞的水作用變紅D．氣體與濃鹽酸反應生成銨鹽5．下列各組氣體在常溫下，極易發(fā)生非氧化還原反應而不能共存的是()A．氧氣和二氧化硫 B．一氧化氮和氧氣C．氨氣和氯化氫 D．氯氣和二氧化硫6．如圖所示是NH3的兩個性質實驗，下列有關說法中正確的是()A．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3易溶于水B．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3易揮發(fā)C．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3是堿性氣體D．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3是還原性氣體7．某工業(yè)廢氣所含氮氧化物(NOx)的氮氧質量比約為7∶4，該NOx可表示為()A．N2OB．NOC．N2O3D．NO28．下列有關說法正確的是()A．加熱盛有少量NH4HCO3固體的試管，并在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，石蕊試紙變藍，說明NH4HCO3顯堿性B．用燒堿處理含高濃度NHeq\o\al(＋,4)的廢水并回收利用氨C．NH4HCO3受熱易分解，因而可用作化肥D．氨氣使AlCl3溶液產生白色沉淀，反應中氨氣被還原9．已知氨可以與灼熱的氧化銅反應得到氮氣和金屬銅，用示意圖中的裝置可以實現(xiàn)該反應，其中A是制取氨氣的裝置。回答下列問題：(1)B中加入的物質是________，其作用是___________________________________。(2實驗時在C中觀察到的現(xiàn)象是____________________________________________，發(fā)生反應的化學方程式是____________________________________________。(3)實驗時在D中觀察到的現(xiàn)象是________________，D中收集到的物質是____________，檢驗該物質的方法和現(xiàn)象是______________________________________________。10．物質A是一種白色晶體，它與濃NaOH溶液共熱，放出無色氣體B，用圓底燒瓶收集干燥的氣體B。按如圖所示裝置儀器，打開止水夾，擠壓膠頭滴管的膠頭時，可以得到藍色噴泉。向放出氣體B的溶液中加入稀硝酸酸化，再加入硝酸銀溶液，產生白色沉淀。(1)A的化學式是____________。(2)可用于除去B中水分的干燥劑是____________。收集氣體B的方法是___________。(3)溶液顯藍色的原因是__________________________________(用化學用語表示)。(4)取實驗后燒瓶中的溶液加熱，觀察到的現(xiàn)象是__________________________________。B組綜合強化1．在標準狀況下，將O2和NO2按1∶4的體積比充滿干燥燒瓶，把燒瓶倒置于水中，瓶內液體逐漸上升，假設燒瓶內溶液不擴散，最終燒瓶內溶液里溶質的物質的量濃度為()A．eq\f(1,14)mol·L－1B