新教材2023版高中化学专题7氮与社会可持续发展专题共享学案苏教版必修第二册

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专题7　专题共享微专题一　有关氮的化合物的实验1．NH3实验室制法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2ONH3↑＋H2O注：①NH3·H2O不稳定，受热易分解；②加热温度不宜过高浓氨水＋固体NaOHNaOH溶于水放热，促使一水合氨分解，且OH－浓度的增大有利于NH3放出浓氨水＋固体+CaO===CaO的作用：①吸水；②吸水后放热促进NH3放出；③增大溶液中的OH－浓度，减少NH3的溶解铵盐＋Ca(OH)2共热2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2注：实验室制氨口诀：熟灰铵盐热成氨，装置同氧心坦然；碱灰干燥下排气，管口需堵一团棉。2.铵根离子的检验例(1)原理(2)方法3．喷泉实验常见的几种装置(如图所示)(1)图甲装置形成喷泉是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成喷泉。(2)图乙装置形成喷泉可采用使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，打开止水夹，赶出玻璃导管内的空气，使瓶内气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小产生压强差而形成喷泉。(3)图丙装置下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶压入烧瓶形成喷泉。  [微训练一]1．下列关于氨气的说法中正确的是(　　)A.氨气溶于水显碱性，所以氨气可以使湿润的酚酞试纸变蓝B．氨气只有还原性C．用水吸收氨气可用如图的装置防止倒吸D．氨气本身没有毒，因此氨气泄漏时，人们没有必要采取任何防范措施2．下列装置用于进行指定实验时，能达到实验目的的是(　　)A．用装置甲制备氨气B．用装置乙除去氨气中少量水C．用装置丙收集氨气D．用装置丁吸收多余的氨气3．(1)下列几种气体(括号内为液体)按如图所示装置进行实验，能看到喷泉现象的是________(填字母)。A．HCl(H2O)B．CO2(H2O)C．SO2(NaOH溶液)D．NH3(KCl溶液)(2)能形成喷泉的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．某同学用图所示装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨制取的实验探究。回答下列问题：(1)实验室常用装置①制取NH3，其反应的化学方程式为____________________________________；若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是________(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是____________________________。(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂可能是________，分液漏斗中装的试剂可能是________，收集装置应选择________(填装置序号)。5．某课外活动小组欲利用CuO与NH3反应，研究NH3的某种性质并测定其组成，设计了如下实验装置(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题：(1)仪器b中可选择的试剂为________。(2)实验室中，利用装置A，还可制取的无色气体是________(填字母)。A. Cl2 B．O2C．CO2 D．NO2(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体，量气管有无色无味的气体，上述现象证明NH3具有______性，写出相应的化学方程式：______________________。(4)E装置中浓硫酸的作用是________________________________________________。(5)读取气体体积前，应对装置F进行的操作：______________________。(6)实验完毕，若测得干燥管D增重m g，装置F测得气体的体积为n L(已折算成标准状况)，则氨分子中氮、氢的原子个数比为________(用含字母m、n的代数式表示)。  微专题二　与含氮化合物有关的计算一、硝酸与金属反应的计算方法1．思维模型2．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，以的形式存在于溶液中，另一部分HNO3作为氧化剂转化为还原产物，这两部分HNO3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中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。(3)电荷守恒法：HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有)＝c(H＋)＋xc(Mx＋)(Mx＋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，由于硝酸盐中在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，故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＋或进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。二、氮的氧化物溶于水的计算1．解题思路(1)要明确试题要求，如反应后容器内是否有剩余气体？剩余气体可能是什么？注意剩余气体不可能是NO2，也不可能是NO与O2的混合气体。(2)计算中可能用到的化学反应：3NO2 ＋H2O===2HNO3＋NO4NO2＋O2＋2H2O===4HNO34NO＋3O2 ＋2H2O===4HNO3。(3)要对试题中产生的结果进行可能情况的讨论，如NO2与O2的混合气体溶于水时，剩余的气体是NO还是O2要进行讨论。2．氮的氧化物溶于水的几种情况(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水根据3NO2 ＋H2O===2HNO3 ＋NO　①利用气体体积变化差值进行计算。(2)NO2和O2的混合气体溶于水根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3　②可知：当体积比V(NO2)∶V(O2)(3) NO和O2的混合气体溶于水根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　③可知：当体积比V(NO)∶V(O2)(4) NO、NO2、O2三种混合气体通入水中可先按①式求出NO2和H2O反应后生成的NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，即为NO的总体积，再按③式进行计算。(5)无论是4NO2＋O2混合，还是4NO＋3O2混合，均可看成是2N2O5，这是实质，即利用N、O原子个数比进行分析推断。当n(N)∶n(O)(6)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，且得失电子总数必然相等，这是解题的依据。  [微训练二]1．将盛有1  mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为(　　)A．1∶2        B．2∶5C．3∶7        D．无法确定2．标准状况下，使NO2和O2按4∶1的体积比充满干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，则最终该溶液中溶质的物质的量浓度为(　　)A． mol·L－1 B． mol·L－1C． mol·L－1 D． mol·L－13．将Mg、Cu组成的2.64 g固体混合物投入适量稀硝酸中恰好完全反应，收集还原产物NO气体(还原产物只有一种)。然后向反应后的溶液中加入一定浓度的氢氧化钠溶液，使金属离子恰好沉淀完全，此时生成沉淀的质量为4.68 g，则反应过程中收集到NO气体(标准状况下)的体积为(　　)A．8.96 L     B．0.896 LC．4.48 L     D．0.448 L4．某金属单质与一定浓度的硝酸反应，假定只有一种还原产物。当参加反应的金属与被还原的HNO3的物质的量之比为 2∶1时，还原产物可能是    (　　)A．NO2　　 B．NO    C．N2O　　 D．N25．一定量的铜与一定量的某浓度的硝酸恰好完全反应，产生NO和NO2两种气体，已知反应中被还原的HNO3占HNO3总量的，则还原产物中NO和NO2的物质的量之比为(　　)A．1∶1      B．1∶2C．2∶3      D．2∶16．a mol FeS与b mol FeO投入到V L c mol·L－1的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是、H2SO4的混合溶液，则在反应中未被还原的硝酸可能为(　　)① mol　②(a＋b)×189 g　③(3a＋3b) mol　④ molA．②④  B．②③C．①②③ D．②③④7．100 mL NaOH溶液中加入NH4NO3和(NH4)2SO4的固体混合物加热充分反应。如图表示加入的混合物质量与产生的气体体积(标准状况)的关系，试计算：(1)NaOH的物质的量浓度为________。(2)当NaOH溶液的体积为140 mL，固体混合物的质量是51.6 g，充分反应后，生成气体的体积(标准状况)是______L。(3)当NaOH的溶液的体积为180 mL，固体混合物质量仍为51.6 g，充分反应后，生成气体的体积(标准状况)是______L。     专题7　专题共享微专题一微训练一1．解析：氨气溶于水显碱性，氨气使湿润的酚酞试纸变红，故A错误；NH3中N显最低价，只能被氧化，但H为＋1价，具有氧化性，故B错误；氨气不溶于CCl4，因此此装置可以防止倒吸，故C正确；氨气是具有强烈刺激性气味的气体，泄漏时，注意采取防范措施，故D错误。答案：C2．解析：A项错：试管口应稍低于试管底部；B项错：NH3与浓硫酸反应；C项错：装置丙不应用橡胶塞把烧瓶口堵住，可以加一团棉花；D项对：NH3极易溶于水，用此装置可防倒吸。答案：D3．解析：只要气体易溶于对应的液体，使烧瓶内外产生一定的压强差，气体与液体的组合就能形成喷泉，A、C、D项均满足，CO2在H2O中的溶解度不大，不能形成喷泉。答案：(1)ACD(2)少量液体进入烧瓶后，由于气体易溶于对应的液体中，使烧瓶内气体减少，压强降低，烧瓶内外产生较大的压强差，形成喷泉4．解析：(1)装置①适用于固固加热制取气体，实验室制取NH3的试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体应不易挥发，不能与NH3反应，也不能溶解NH3。(2)装置②是固液不加热装置，制取NH3时，可用浓氨水和CaO(或固体NaOH或碱石灰)作用。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O　③⑦　氨难溶于该试剂，该试剂不易挥发，且该试剂不与氨反应　(2) CaO(或固体NaOH或碱石灰)　浓氨水　⑥5．解析：(1)结合实验目的可知装置A为NH3的发生装置，故仪器b中应装入碱性物质，如氧化钙、NaOH固体或碱石灰等。(2)装置A可用作“固十液―→气”的装置，结合实验室制取气体的反应原理可知该装置还可用于制取O2(原料为H2O2与MnO2)、CO2(原料为HCl和CaCO3)，Cl2、NO2均为有色气体。(3)CuO变为红色说明CuO被还原为Cu，说明NH3具有还原性，结合原子守恒可知量气管中收集到的气体为N2，因此可知CuO与NH3在加热条件下发生氧化还原反应生成Cu、N2和H2O。(4)为达到实验目的，保证装置D中吸收的水为反应生成的水，可知装置E中浓硫酸有两个作用：一是阻止F中水蒸气进入D，二是吸收未反应的NH3。(5)可慢慢上下移动右边漏斗，使左右两管液面相平，这样装置内外压强相等，读数准确。(6)结合前面分析可知装置D中增重的为生成的水的质量，装置F中收集气体为N2，故可确定NH3分子中N、H原子个数比为(2×n L÷22.4 L·mol－1)∶(2×m g÷18 g·mol－1)＝。答案：(1)氧化钙(或氢氧化钠固体或碱石灰)　(2)BC　(3)还原　3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2　(4)吸收未反应的氨气，阻止F中水蒸气进入D　(5)慢慢上下移动右边漏斗，使左右两管液面相平　(6)微专题二微训练二1．解析：设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1－a) mol NO2，根据4NO＋3O2 ＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得：a＋＝0.4，所以a＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝3∶7。答案：C2．解析：假设烧瓶的体积为5 L，则NO2的体积为4 L，O2的体积为1 L，4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，NO2与O2恰好完全反应，溶液充满整个烧瓶，生成硝酸的物质的量为 mol，则c(HNO3)＝ mol·L－1＝ mol·L－1，故C正确。答案：C3．解析：分析题意可知：MMn＋M(OH)n。即金属失去电子的物质的量＝参加反应的OH－的物质的量＝HNO3得到电子的物质的量，参加反应的OH－的物质的量为＝0.12 mol，n(NO)＝＝0.04 mol，所以反应过程中收集到NO气体的体积(标准状况下)为0.04 mol×22.4 L·mol－1＝0.896 L，故选B。答案：B4．解析：设反应后金属元素的化合价为n，HNO3的还原产物中氮的化合价为x，则由得失电子守恒得：2×(n－0)＝1×(5－x)，即x＝5－2n。讨论：①当n＝＋1时，x＝＋3，HNO3的还原产物为N2O3；②当n＝＋2时，x＝＋1，HNO3的还原产物为N2O；③当n＝＋3时，x＝－1，不合理，舍去。由于金属离子一般不出现＋4以及以上的价态，故不再讨论。故本题选C。答案：C5．解析：设HNO3的总物质的量为3 mol，则被还原的HNO3为1 mol，即①n(NO)＋n(NO2)＝1 mol，与Cu2＋结合的的物质的量为2 mol，即n(Cu2＋)＝1 mol。根据得失电子守恒可知，②2n(Cu2＋)＝3n(NO)＋n(NO2)＝2 mol，将①、②联立得：n(NO)＝0.5 mol，n(NO2)＝0.5 mol。则n(NO)∶n(NO2)＝1∶1。答案：A6．解析：当硝酸恰好反应时，生成硝酸铁的硝酸就是未被还原的硝酸，由氮元素守恒知：未被还原的硝酸将转化为中的，由铁元素守恒知：n[Fe(NO3)3]＝n(Fe)＝(a＋b) mol，所以未被还原的硝酸的物质的量为3(a＋b) mol，未被还原的硝酸的质量＝＝(a＋b)×189 g，②③正确；当硝酸过量时，除去生成一氧化氮的硝酸就是未被还原的硝酸，根据得失电子守恒知：n(NO)＝＝ mol，即显氧化性的硝酸的物质的量为 mol，所以未被还原的硝酸的物质的量为 mol，④正确，故答案为D。答案：D7．解析：(1)1个OH－与一个反应产生1个NH3，所以氨气的物质的量就是NaOH的物质的量。(2)中NaOH不足，按NaOH计算生成的氨气。(3)中固体混合物不足按其计算产生的氨气。答案：(1)5 mol·L－1　(2)15.68　(3)16.8BS－7