高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 含氮化合物的合理使用学案

第三单元　含氮化合物的合理使用

新课程标准

1．通过实验探究了解铵盐的主要性质，认识铵盐在农业生产中的应用和对生态环境的影响。

2．了解氨气的实验室制法。

3．了解NOx对大气质量的影响。

学业质量水平

合格性要求

1.能从物质类别和元素价态变化的视角说明含氮物质之间的转化。(水平1)

2．能依据实验室制氨气的设计改进或优化实验方案敢于质疑勇于创新。(水平2)

等级性要求

能运用绿色化学的思想对化学品的生产和使用进行评估，提出处理环境污染物的建议。(水平3)

图说考点

基础知识——自学·思记·尝试

[新知预习]

一、铵盐

1．铵盐：

(1)概念：由________和________形成的离子化合物。

(2)物理性质：多为无色、________水的晶体，都含有________离子。

(3)化学性质：

①不稳定性：

a．NH4Cl受热分解：________________________。

b．NH4HCO3受热分解：________________________________________。

②与碱反应：铵盐与碱溶液反应的离子方程式：

a．在稀溶液中不加热：＋OH－===NH3·H2O。

b.加热时或浓溶液：________________________。

(4)铵根的检验：

【实验装置及操作】

的检验原理是：遇OH－在加热条件下放出NH3。

2．氨气的实验室制法

(1)原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

(2)装置

①发生装置：固体＋固体气体，与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同。

②净化装置：通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。

(3)收集方法：用向下排空气法收集，在试管口塞一团疏松的棉花团，目的是防止氨气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气。

(4)验满方法

①方法一：用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。

②方法二：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。

(5)尾气处理：多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸，常采用的装置有：

【学而思】

教材中描述“铵盐与强碱共热能放出氨气”，那么实验室制取氨气时，消石灰能否用KOH或NaOH代替？

二、常见氮肥及其使用

1．氮肥分类：主要有________氮肥、________氮肥和________。

2．氮肥使用：

(1)铵态氮肥：

①________，深施盖土，避免________。

②不可以跟________物质(如草木灰等)混合使用。

(2)硝态氮肥：

①硝态氮肥包括硝酸钠、硝酸钙等，________水。

②不易被以带________电荷为主的土壤胶粒吸附，在潮湿的土壤中流动性大，________吸收。

③在土壤湿度大的情况下、硝酸根经微生物作用可还原成气体(NO、N2O、N2)逸出，这种反硝化作用往往导致硝态氮肥的损失。

(3)尿素：

①化学式为________，是一种________色晶体，含氮约46.7%。

②适用范围：尿素是一种中性肥料，适用于各种土壤和作物。

③原理：施用尿素后，土壤中的微生物将其吸收，使其水解成碳酸铵或碳酸氢铵，缓慢释放氨气被作物吸收利用。

(4)复合肥料：含有两种或两种以上主要营养元素的肥料，如磷酸二氢铵(NH4H2PO4)和磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]。

3．化学肥料的利与弊：

(1)化学肥料为增加________作出了重要的贡献。

(2)长期使用化肥的土壤，容易________、板结。

(3)化肥使用不当，会引起环境问题。

【学而思】

(1)(思维升华)为什么硝态氮肥不宜在高温天气、多雨的水田区施用，而用于冷凉的旱地？

(2)(思维升华)为什么适应在pH较高的石灰性土壤中生长的植物优先使用硝态氮肥，而适应在酸性土壤中生长的植物优先使用铵态氮肥？

(3)(情境思考)有一位农民看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受潮了，就放在太阳下面晒，下午取的时候发现少了许多。为什么？

三、氮氧化物的无害化处理

1．含氮物质的主要来源：

(1)大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的________。

(2)硝酸生产等产生的________处理不当。

(3)机动车辆尾气排放等。

2．含氮物质对环境的影响：

(1)氮氧化物与雨水反应，生成的硝酸和亚硝酸是________的组成成分(如NO2HNO3)。

(2)氮氧化物与________经紫外线照射发生反应形成光化学烟雾。光化学烟雾指O3与空气中的氮氧化物和一些碳氢化合物在紫外线照射下，发生作用后，产生的一种有毒的烟雾。

(3)进入水体中的氮元素的含量增大时，会造成水体富营养化，导致________迅速生长。

3．防治：

(1)改进机动车辆尾气处理技术，控制尾气的排放。例如尾气净化装置含有催化剂，能把有害气体(如：NO、CO)转化为无害气体，反应方程式为____________________________。

(2)控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。

[即时自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥。(　　)

(2)铵盐受热时分解，都有NH3产生。(　　)

(3)加热盛有NH4Cl的试管，试管底部有固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华。(　　)

(4)取少量试液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，可检验溶液中是否含。(　　)

(5)化肥的施用会造成土壤污染和水污染，但不会造成大气污染。(　　)

(6)持续农业运动是以将化肥、农药施用保持最低水平，保障食品安全为中心的。(　　)

(7)氮的氧化物和碳的氧化物的排放是酸雨形成的主要原因。(　　)

(8)硫的氧化物的排放是光化学烟雾形成的主要原因。(　　)

2．下列方法适合实验室制取氨气的是(　　)

A．N2和H2催化加热制取氨气

B．加热NH4Cl制取氨气

C．向碱石灰固体上滴加浓氨水

D．将NH4Cl溶液和NaOH溶液混合

3．下列不属于铵盐的共同性质的是(　　)

A．易溶于水　　　 B．与苛性钠共热产生NH3

C．都是晶体      D．受热分解都产生NH3

4．下列装置不能达到实验目的的是(　　)

5．月季花适宜在酸性土壤中生长。某同学给月季花施肥前，对下列氮肥溶液的pH进行了测定，结果如下：

该同学最好选用(　　)

A．尿素      B．碳酸氢铵

C．硫酸铵     D．氨水

6．保护环境就是保护人类自己。下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　　)

A．光化学烟雾主要是由汽车排 放的氮氧化物所引起的

B．酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的

C．温室效应主要是由空气中CO2浓度增大引起的

D．赤潮主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的

7．(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：

①NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；

②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。

在反应①中，氧化剂、还原剂分别是哪种物质？在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是多少？

(2)在一定条件下氨气可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气与二氧化氮、一氧化氮在一定条件下反应的化学方程式。

技能素养——合作·探究·分享

例1 实验室可用下列几组试剂制取少量NH3：

①固体Ca(OH)2和NH4Cl；②浓氨水和固体CaO；③浓氨水。

请回答下列问题：

(1)用上述三组试剂制取少量NH3，需要加热的是________(填序号)，第②组试剂中产生NH3的化学方程式表示为________________________________________________________。

(2)下面的制取装置图中，方法①应选用装置________(填“A”或“B”，下同)，方法②应选用装置________。

(3)在制取后，如果要干燥氨气，应选用的干燥剂是________。

A．浓硫酸      B．固体氢氧化钠

C．五氧化二磷     D．碱石灰

E．固体CaO      F．无水CaCl2

(4)检验集气瓶中是否收集满氨气的方法是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)为防止环境污染，以下装置 (盛放的液体为水)可用于吸收多余NH3的是________(填序号)。

例2 研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是(　　)

A.雾和霾的分散剂相同

B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵

C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂

D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关

关键能力　归纳提升

一、快速制取氨气的方法

状元随笔　实验室制取氨气时反应物的选择：

(1)可用(NH4)2SO4代替NH4Cl，但不能用 NH4NO3、(NH4)2CO3或NH4HCO3。

(2)不能用NaOH或KOH代替，因为它们易吸湿结块，不利于产生NH3，另外NaOH易腐蚀试管。

二、环境污染与防治

1．常见的环境污染

2．SO2和氮的氧化物的吸收、转化

(1)NaOH溶液吸收

SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O

(2)氨气吸收

2NH3＋H2O＋SO2===(NH4)2SO3

8NH3＋6NO27N2＋12H2O

4NH3＋6NO5N2＋6H2O

(3)汽车尾气转换器2CO＋2NO2CO2＋N2

(4)石灰吸收CaO＋SO2△CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4

课堂检测——夯实·测控·演练

1.关于铵盐的叙述中正确的是(　　)

①所有铵盐中，氮元素化合价都是－3价　②所有铵盐都溶于水　③铵态氮肥不宜跟草木灰混合施用　④铵盐都是离子化合物　⑤铵盐都能与碱反应，不能与酸反应

A．①③④ B．②③④

C．①②③④ D．①②③④⑤

2．下列物质不能跟硫酸铵肥料混合施用的是(　　)

A．碳酸氢铵     B．草木灰

C．过磷酸钙     D．氯化钾

3．能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四种溶液(可以加热)的一种试剂是(　　)

A．BaCl2溶液     B．Ba(NO3)2溶液

C．Ba(OH)2溶液     D．AgNO3溶液

4．施用氮肥能促进作物生长，并能提高作物中蛋白质的含量。下列关于氮肥的说法错误的是(　　)

A．尿素CO(NH2)2是一种氮肥

B．储存碳酸氢铵时，应密封并置于阴凉通风处

C．铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合施用

D．氮肥溶于水，其中的氮元素均以铵根离子形式存在

5．汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。有关该雾霾的叙述错误的是(　　)

(一种雾霾)

A．该雾霾中含硝酸铵固体

B．反应②是非氧化还原反应

C．NH3是形成该雾霾的催化剂

D．NH3可能来自过度施用氮肥

6．下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某些化学性质，其中能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲制取氨气

B．用装置乙除去氨气中的水蒸气

C．用装置丙验证氨气具有还原性

D．用装置丁吸收尾气

7．为了检验某固体物质中是否含有，下列试纸和试剂一定用不到的是(　　)

①蒸馏水　②NaOH　③红色石蕊试纸　④蓝色石蕊试纸　⑤稀硫酸

A．①⑤ B．④⑤

C．①③ D．①④⑤

8．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(　　)

A．①② B．③④

C．①③ D．②④

9．如图是氮元素的各种价态与物质类别的对应关系：

(1)根据A对应的化合价和物质类别，A的摩尔质量是________，从氮元素的化合价能否发生变化的角度判断，图中既有氧化性又有还原性的化合物有________。写出一个表现NO还原性的化学方程式：________________________。

(2)实验室依据复分解反应原理制取NH3的化学方程式是________________________。

(3)浓、稀硝酸的性质既相似又有差别，若要除去铁制品表面的铜镀层应使用________。

(4)汽车尾气中含有CO和NOx等多种有害气体，若在汽车的排气管上安装一种催化转化装置，可使CO与NOx反应生成两种无毒气体，则该反应的化学方程式为________________________________________________。

10．甲、乙、丙三位同学分别用下图所示的三套实验装置及化学药品(其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究，并回答下列问题：

(1)三位同学制取氨气的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)三位同学都用向下排空气法收集氨气，而不用排水法，其原因是________。

A．氨气难溶于水      B．氨气极易溶于水

C．氨气密度比空气大     D．氨气密度比空气小

(3)三位同学用上述装置制取氨气时，其中有一位同学没有收集到氨气(如果他们的实验操作都正确)，你认为没有收集到氨气的同学是________(填“甲”“乙”或“丙”)，收集不到氨气的主要原因是____________________(用化学方程式表示)。

(4)检验氨气是否收集满的方法是________。

A．闻到有刺激性气味

B．棉花被气体冲出

C．用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变蓝

D．用湿润的蓝色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变红

(5)三位同学都认为他们的实验装置也可用于加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气，你判断能够达到实验目的的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。

第三单元　含氮化合物的合理使用

基础知识

新知预习

一、

1．(1)铵根离子　酸根离子　(2)易溶于　铵根　(3)①a.NH4ClNH3↑＋HCl↑　b．NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O　②＋OH－NH3↑＋H2O

学而思

提示：不能。消石灰不能用KOH或NaOH代替，因为KOH和NaOH易吸水，易结块，不利于产生NH3，且高温下腐蚀试管。

二、

1．铵态　硝态　尿素

2．(1)①低温保存　受热　②碱性　(2)①易溶于　②负　容易被植物　(3)①CO(NH2)2　白

3．(1)粮食产量　(2)酸化

学而思

提示：(1)在高温天气、土壤湿度过大、通气不良和有新鲜有机物存在的情况下，硝态氮肥在微生物作用下可还原成N2O、一氧化氮和氮气，这种反硝化作用是硝态氮肥损失的主要途径之一。因此，硝态氮肥适宜气候较冷凉的地区和季节。

(2)硝酸根带负电荷，不易被以带负电荷为主的土壤胶粒吸附，在pH较高的石灰性土壤上生长的喜钙植物优先使用硝态氮肥；碱性条件下铵态氮肥遇碱性物质会分解，分解后释放出氨气而挥发，所以在酸性土壤中生长的植物优先使用铵态氮肥。

(3)在太阳光的照射下，碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2和水蒸气，故固体减少。

三、

1．(1)燃烧　(2)工业废气

2．(1)酸雨　(2)碳氢化合物　(3)藻类

3．(1)2NO＋2CON2＋2CO2

即时自测

1．解析：(1)NH4HCO3中含有氮元素，溶于水的能被植物吸收，可用作氮肥。(2)铵盐不稳定都能加热分解，但不一定有氨气产生，如：NH4NO3N2O↑＋2H2O。(3)不是升华，试管底部NH4Cl分解生成NH3和HCl，试管口NH3与HCl反应生成了NH4Cl，发生了化学反应。(4)含的溶液中加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体即可。

答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×

2．解析：A项适合用于工业生产；B项因为NH4Cl分解生成的NH3、HCl遇冷又化合为NH4Cl，不能制取氨气；D项由于NH3极易溶于水，不适合制取NH3。

答案：C

3．解析：所有铵盐受热都分解，但并不是都能放出氨气。

答案：D

4．答案：A

5．解析：根据题意应选择水溶液显酸性的化肥。

答案：C

6．答案：B

7．答案：(1)NO2、NO　1∶1

(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O

4NH3＋6NO5N2＋6H2O

技能素养

例1　解析：(1)①③需要加热；①组反应为CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

②组反应为NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑，由于CaO＋H2O===Ca(OH)2既消耗水，又放出热量电离出OH－，增大了c(OH－)，减少了NH3的溶解，因此不必加热，即放出NH3。③组反应为NH3·H2ONH3↑＋H2O。(2)A装置适用于固体与固体加热制气体，B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。只能用碱性干燥剂，可以用B、D、E干燥。(4)检验NH3一般用湿润的红色石蕊试纸。(5)装置①没有出气导管，装置③易引起倒吸。

答案：(1)①③　＋NH3↑

(2)A　B

(3)BDE

(4)将湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口，若试纸变蓝，说明NH3已集满(或其他合理答案)

(5)②④

例2　解析：A对，雾和霾都属于气溶胶，其分散剂均为空气。B对，由图可知，NOx转化为NH4NO3，SO2转化为(NH4)2SO4，这些无机颗粒物分散在空气中形成雾霾。C错，NH3参与无机颗粒物的形成，转化为铵盐，故NH3不是催化剂。D对，雾霾的形成与NH3有关，而过度施用铵态氮肥，会释放出NH3，加剧雾霾的形成。

答案：C

课堂检测

1．解析：NH4NO3中的中的氮元素是＋5价，①不对；NH4HCO3能与酸反应，⑤不对。

答案：B

2．解析：硫酸铵为铵态氮肥，这种肥料不能跟碱性物质混合施用，因易产生挥发物质氨气，降低肥效，而草木灰的主要成分是K2CO3，水解显碱性。

答案：B

3．解析：Ba(OH)2溶液和Na2SO4溶液混合有白色沉淀生成；溶液和NH4NO3溶液混合产生有刺激性气味的气体；溶液和KCl溶液混合无明显现象；Ba(OH)2溶液和(NH4)2SO4溶液混合既有白色沉淀生成，又产生有刺激性气味的气体。

答案：C

4．答案：D

5．答案：C

6．答案：C

7．答案：B

8．解析：实验室制取氨气的方法有：铵盐与碱加热制取氨气，常用NH4Cl与Ca(OH)2反应，固体与固体反应，因为有水生成，试管口应向下倾斜，③错误；向CaO固体中滴加浓氨水，CaO与水反应使溶液中c(OH－)增大，消耗了水，并且放出大量的热，使NH3·H2O分解放出氨气；加热浓氨水，加快氨气挥发。①是错误的，因为氯化铵分解生成的NH3与HCl冷却后又生成NH4Cl，不能得到NH3。

答案：C

9．解析：(1)据图可知A为＋5价氮元素的氧化物，故A为N2O5，摩尔质量为108 g·mol－1。处于中间价态的化合物既有氧化性又有还原性，图中NO、NO2符合条件；在反应2NO＋O2===2NO2中NO表现还原性。(2)实验室制取NH3的化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(3)除去铁制品表面的铜镀层应用浓硝酸，铜与浓硝酸能发生化学反应，而常温下浓硝酸使铁钝化，对铁制品无损害，若使用稀硝酸会使铁制品也发生反应。(4)由条件可知CO与NOx反应的产物为CO2和N2，化学方程式为2xCO＋2NOxN2＋2xCO2。

答案：(1)108 g·mol－1　NO、NO2

2NO＋O2===2NO2

(2)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O

(3)浓硝酸

(4)2xCO＋2NOxN2＋2xCO2

10．答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑

(2)BD　(3)乙　2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4　(4)C

(5)丙