高一化学教案：第3讲-氮及其化合物的典型题

高一化学教案：第3讲-氮及其化合物的典型题

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级：高一 辅导科目： ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 ‎ 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 氮及其化合物的典型题 教学内容 本次课的重点、难点，需要掌握的方法技巧 ‎1．重点：氮及其化合物的转化关系、相关化学反应及氧化还原的原理。‎ ‎2．难点：氮及其化合物相关性质与实验的典型题。‎ ‎3．技巧：氮氧化物相关计算题及实验综合题解题方法。‎ ‎【教学建议】独立思考+小组讨论。建议用时15分钟。‎ ‎【具体操作】学生先独立思考完成，然后进行讨论，达成共识。然后由学生回答，每人回答若干小题。可根据学生的程度，选择适宜难度的试题让其回答，给出选择答案的理由。‎ ‎1、下列说法中正确的是 A．氮元素是活泼的非金属元素，因此N2的化学性质也很活泼 B．NO2溶于水生成硝酸，因此NO2是硝酸的酸酐 C．雷雨时，可增加土壤中硝酸盐类氮肥的含量，此变化属于氮的固定 D．氮气不能做焊接金属时的保护气 ‎【答案】C ‎【解析】氮气的化学性质稳定性强，A不正确；NO2不是硝酸的酸酐，N2O5‎ 是硝酸的酸酐，B不正确；游离态的氮元素直接转化为氮的化合物的过程属于氮的固定，C正确；氮气的性质稳定性强，能做焊接金属时的保护气，D不正确，答案选C。 考点：考查氮气的结构、性质和用途，硝酸酸酐的判断以及氮的固定 点评：该题考查的知识点比较分散，氮难度不大，属于基础性试题的考查。有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。‎ ‎2、一种盐与烧碱混合共热，可放出无色气体Y，Y经一系列氧化后的产物再溶于水可得Z溶液，Y和Z溶液反应又可生成X，则盐X是(    )‎ A．(NH4)2SO4‎ B．NH4NO3‎ C．NH4Cl D．NH4HCO3‎ ‎【答案】B ‎【解析】盐与烧碱（氢氧化钠）释放的无色的气体为氨气，氧化后的产物是二氧化氮，溶于水得到硝酸，硝酸与氨气反应又可以得到二氧化氮。 考点：氮的化合物的性质 点评：本题涉及到了氮的化合物的性质，由于氮的变价，所以其化合物的性质呈现出了很多丰富的反应。‎ ‎3、容积相同的四个集气瓶，分别装满下列气体，将其倒放在水槽中，充分作用后，集气瓶中进水最多的是（    ）                           ‎ A．NO B．等体积NO2与O2的混合气 C．NO2‎ D．等体积NO与O2的混合气 ‎【答案】D ‎【解析】NO不溶于水，所以试管中没有水进入，4NO2+O2+2H2O=4HNO3，所以等体积NO2与O2的混合气试管中进水，3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以试管进水，4NO+3O2+ 2H2O=4HNO3，所以等体积NO与O2的混合气试管中进水。答案选D。‎ ‎4、常温下，在浓HNO3中溶解最快的金属是（  ）‎ A．Al B．Cu C．Fe D．Au ‎【答案】B ‎【解析】AC、发生钝化现象，故错；D、不反应，故错。故选B。 考点：硝酸的化学性质 常见金属的活动性顺序及其应用 点评：本题主要考查了浓硝酸的强氧化性，需要注意的是钝化是化学变化，会导致金属的质量增加。‎ ‎【教学建议】学生在说解题思路时其他学生可以指出不足或错误的地方，以【相互PK】的形式互动。‎ ‎【教学建议】请根据互动探索中学生暴露出来的问题，选择性的安排精讲的内容。建议用时60分钟。过程中所有填空部分都可以问题抢答的形式来进行填空，过程中注意照顾不爱抢答或者抢答较少的学生，最后按抢答的总数排名积分，如最多者积3分，最少者积1分。‎ ‎1．固氮的途径 ‎（1）氮元素存在形态 ‎ 空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。‎ ‎（2）N2的物理性质 ‎ 氮气难溶于水，难液化，密度比空气略小（与空气密度相近），只能用排水法收集N2。 ‎ ‎（3）N2的化学性质 ‎ N2的电子式________，氮氮键能很大，较其它双原子分子的键能大，因而N2分子的结构很稳定，只有在一定条件（如高温、高压、放电等）下，N2分子获得足够的能量，促使它的共价键断裂，才能跟H2、O2等物质发生化学反应。‎ ‎ 顾式气固氮a．与H2的反应：N2 + 3H22NH3‎ ‎ b．与O2的反应：N2 + O22NO ‎ c．与Mg的反应：3Mg + N2Mg3N2‎ ‎（4）氮的固定 ‎ a．定义：把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。‎ ‎ b．氮的同定的途径 ‎ ①生物固氮 ‎ 豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中游离的氮变成氨（铵态氮肥）作为养分吸收，所以这些植物可以少施肥，甚至不施肥。‎ ‎ ②大气固氮 ‎ 闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥），渗入土壤被植物根系吸收。‎ ‎ 【思考】写出“雷雨发庄稼”的化学方程式 ‎【教学建议】以合作的形式一人书写一个方程式。‎ N2 + O22NO ‎ 2NO + O2 → 2NO2‎ ‎ 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO ‎ 【注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。‎ ‎ ③工业固氮 ‎ 氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下，可以直接化合生成氨(NH3)。‎ ‎ N2 + 3H22NH3‎ 工业上就是利用这个原理来合成氨的。‎ ‎（5）氮气的用途 ‎ 保护气、农药、化工原料、炸药等。‎ ‎（6）氮的氧化物 a．氮的氧化物有_N2O NO NO2___N2O4___等，其中__ NO NO2___是氮的两种重要的氧化物。‎ b． NO、NO2物理性质 ‎ 一氧化氮是一种_无___色的__有__毒的____难__溶于水的气体；极易与氧气反应生成_二氧化氮_；二氧化氮是一种__红综_色、有刺激性气味的_有___毒的气体；__易___液化；密度比空气__大__，易溶于水并跟水反应生成__硝酸___和一氧化氮，具有强氧化性；与N2O4（无色）可相互转化。NO、NO2是大气污染物。‎ c．NO、NO2化学性质 ‎ NO与氧气反应___2NO + O2 →2NO2_______________________________________ ‎ 空气中的NO2在一定条件下易形成光化学烟雾，并且对高空平流层臭氧的分解起到催化作用。‎ ‎ NO2还可以相互化合为 无 色的N2O4，既双聚反应，其化学方程式 2NO2 N2O4 NO2与水反应___3NO2+ H2O→2HNO3+ NO ____（工业制硝酸）。硝酸工业用NaOH吸收尾气：___2NaOH+NO2+NO→2NaNO2+ H2O ______。NO2具有较强的氧化性，能__氧化____SO2；能使湿润的淀粉KI试纸_变蓝_____。‎ d．氮的氧化物与水、NaOH的计算的有关化学方程式 ‎ 氮的氧化物与水的计算的有关化学方程式 ‎ 原理：2NO+O2 →2NO2 ……… ①‎ ‎ 3NO2+H2O →2HNO3 + NO ………②‎ ‎ ① × 3 + ② × 2可得反应方程式__4NO+O2+2H2O→ 4HNO3___。‎ ‎ ① + ② × 2可得反应方程式__ 4NO2+O2+2H2O→ 4HNO3______。‎ ‎ ① + ②可得反应方程式___ NO+ NO2 +O2+H2O → 2HNO3_ ________。‎ ‎ 氮的氧化物与氢氧化钠溶液的反应有关化学方程式：‎ ‎3NO2+2NaOH →2NaNO3 + NO + H2O ①‎ NO + NO2 + 2NaOH → 2NaNO2 + H2O ②‎ ‎2NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O ‎ e．NO2与溴蒸气如何区分？‎ 方法 NO2‎ Br2‎ 方法1：溶于水后溶液颜色 无色溶液 橙色溶液 方法2：通入硝酸银溶液中 无沉淀产生 有淡黄色沉淀产生 方法3：用CCl4溶液溶解 无明显现象 溶液分层，且下层为橙红色。‎ ‎【教学建议】交叉批阅、交流分享，以下所有例题均可使用相同方法，简单选择题也可使用【问题抢答】方式进行，较难计算及填空可采取【讨论合作】解题。建议用时5-10分钟。‎ 具体操作，由学生自主填写学案，填写好后交叉批阅，如有错漏之处，由做得正确的学生进行分享。教师补充。‎ ‎【例1】鉴别NO2和Br2蒸气，下列实验不可行的是（ ）‎ A．溶于水 　　　　‎ B．通入CCl4‎ C．通入NaOH溶液 D．用湿润的淀粉KI试纸 ‎【解析】 【错解分析】NO2、Br2蒸气外观皆呈红棕色，其鉴别方法是重要考点 【正解】A项操作3NO2+H2O=2HNO3+NO，生成无色溶液，而Br2+H2O HBr+HBrO，Br2水中仍有大量Br2分子存在，溶液是橙色，与前者可区别开。 B项操作，Br2分子在CCl4有机溶剂中的溶解度很大，Br2蒸气基本都可溶入其中，不再有红棕色气体，而NO2不易溶化CCl4中，依然有红棕色气体存在，与前者现象不同。 C项2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O，两者都形成无色溶液，无法鉴别。 D项，NO2及其遇水生成的HNO3、Br2都有强氧化性，可氧化I-成I2，使淀粉变蓝，现象相同，两者鉴别还可用AgNO3溶液，NO2气体通入无明显变化，而Br2通入，遇水成Br-，和Ag+生成浅黄色AgBr沉淀。还可以将两种气体分别置于玻璃容器中，利用2NO2N2O4+Q这个平衡的热效应，将两盛气体的玻璃容器同时置于热水或冷水中，观察气体颜色变化，有变化的是NO2气体。‎ ‎【答案】CD ‎【变式训练1】下列气体颜色为红棕色的是 A．SO2‎ B．Cl2‎ C．NO2‎ D．Br2(g)‎ ‎【答案】CD ‎【例2】将盛有12mlNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2ml无色气体，则原混合气体中O2的体积是 （ ）‎ ‎ A．1.2ml B.2.4ml C.3.6ml D.4ml ‎ 【解析】氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：‎ ‎（1）NO2或NO2与N2（非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2 + H2O →2HNO3+NO，利用气体体积差值进行计算。‎ ‎（2）NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2 + O2 +2H2O → 4HNO3可知，当体积比V（NO2） ：V（O2）‎ ‎ = 4 ：1，恰好完全反应 ‎ > 4 ：1，NO2过量，剩余气体为NO ‎ < 4 ：1，O2过量，剩余气体为O2‎ ‎（3）NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO+O2 →2NO2，4NO2+O2+2H2O →4HNO3，‎ 总式为：4NO+3O2+2H2O → 4HNO3‎ 当体积比V（NO） ：V（O2）‎ ‎ = 4 ：3 恰好完全反应 ‎ > 4 ：3 剩余NO ‎ < 4 ：3 剩余O2‎ ‎（4）NO、NO2、O2 三种→混合气体通入水中，可先按（1）求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按（3）方法进行计算。‎ 值得注意的是：4NO2 + O2和4NO +3O2从组成上均相当于N2O5的组成。即（2）（3）二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路。即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：‎ ‎ < 2 ：5 O2剩余 ‎ N ：O = 2 ：5 完全反应 ‎ > 2 ：5 剩余NO ‎ 本题依据的化学反应原理为：‎ ‎4NO2 + O2 +2H2O→ 4HNO3 3NO2 + H2O→2HNO3 + NO 设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：‎ ①若剩余O2，则V剩= ，得x=4。‎ ②若剩NO，则V剩= ，得x=1.2。‎ ‎ 【答案】A或D ‎【变式训练2】盛有NO 和 NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半 。则原混合气体中NO 和 NO2的体积比是        （   ）‎ A．3∶1‎ B．1∶3 ‎ C．2∶1‎ D．1∶2‎ ‎【解析】试题分析：设原混合气体中NO 和 NO2的体积分别是x和y，NO2溶于水发生反应3NO2＋H2O=2NHO3＋NO，则（x＋y/3）＝（x＋y）/2，解得x:y＝1:3，答案选B。 考点：考查NO和NO2溶于水的有关计算 点评：该题是中等难度的试题，试题基础性强，侧重对学生解题方法和能力对培养，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确反应的原理，然后结合题意灵活运用即可。‎ ‎【答案】B ‎【例3】同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是 A. V1> V2> V3 B. V1> V3> V2‎ C. V2> V3> V1 D. V3> V1>V2‎ ‎ 【解析】①只有NO2发生反应：3NO2+H2O → 2HNO3+NO，结果气体减少了1/3，剩余2/3；②发生的反应是4NO2+O2+2H2O → 4HNO3，假设原来气体各有4体积，反应后只剩余氧气3体积，是原体积的3/8；③中氨气全部溶解，剩余体积一半。所以，正确的答案B.‎ ‎ 【答案】B ‎【变式训练3】如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体（ ）‎ ‎ ‎ A．可能是N2与NO2的混和气体 B．只能是NO2一种气体 C．可能是N2与NO的混和气体 D．可能只有NO2气体也可能是O2与NO2的混和气体 ‎【解析】试题分析：试管中盛装的是红棕色气体，一定含有NO2，当向试管内鼓入氧气后，试管内完全被水充满，则一定不含N2，混合气体可能发生以下反应：4NO2+O2+2H20=4HNO3，4NO+3O2+2H20=4HNO3，气体恰好发生反应时，试管内完全被水充满。故选D。 考点：氮的氧化物的性质及其对环境的影响 点评：本题考查氮氧化物的性质，题目难度不大，注意NO、NO2与水反应的化学方程式的书写。‎ ‎【答案】D ‎【例4】将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积的O2混合，再通过水充分吸收，得到5mL无色气体B。试回答：‎ ‎　　 A、B为何种气体？A气体的体积是多少？V的取值范围。‎ ‎ 【解析】NO和NO2的混合气体通过水中，只有NO2与水发生反应时生成NO，因此a mL无色气体A应为NO。又因为V（NO）：V（O2）＝4∶3时才能完全被水吸收，如等体积混合通入水中剩余气体必为O2，所以B为O2。‎ ‎　　4NO＋3O2＋2H2O→4HNO3‎ ‎　　a　　3a/4‎ ‎　　剩余O2：a－0.75a＝5 a＝20mL ‎　　因NO为20mL，所以V＞20mL。‎ ‎　　设反应前NO体积为x mL，NO2体积为（V－x）mL。‎ ‎　　3NO2＋H2O → 2HNO3＋NO ‎　　V－x　　　　　　　　　（V－x）/3‎ ‎　　所以：［（V－x）/3］＋x＝20　V＝60－2x　 x＞0　V＜60mL 所以V的取值范围为：20＜V＜60。‎ ‎ 【答案】A为NO、B为O2。A气体的体积是20mL。V的取值范围是20mL＜V＜60mL。‎ ‎【变式训练4】将充有amLNO和bmLNO2的试管倒立于水槽中，然后再通入amLO2，若a

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