2019-2020年高三化學《第13講 氮及其化合物》教學設(shè)計.doc

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2019-2020年高三化學《第13講 氮及其化合物》教學設(shè)計 【內(nèi)容與解析】 本節(jié)課復習的內(nèi)容是硫及其化合物的性質(zhì)與應用。主要是兩個內(nèi)容：1二氧化硫的性質(zhì)。2硫酸的性質(zhì)。二氧化硫的性質(zhì)主要體現(xiàn)在二氧化硫的四個性質(zhì)上，酸性氧化物、二氧化硫的還原性、二氧化硫的氧化性、二氧化硫的漂白性。硫酸的性質(zhì)上，主要是濃硫酸的三大特性：吸水性、脫水性、強氧化性。所以就在于這些性質(zhì)的區(qū)別上。 【教學目標與解析】 1．教學目標 1.了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)和應用。 2．了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。 2．目標解析 1. 了解硫元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用。就是指二氧化硫的四個性質(zhì)，濃硫酸的三大特性。 2．了解硫元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。就是指二氧化硫會造成酸雨，硫酸型酸雨，而且是隨時間的變化酸雨的PH值會越來越小。所以就有酸雨的防護問題。 【問題診斷分析】 本節(jié)中學生感到困難的地方就是在于復習過程中，在濃硫酸的計算上，要掌握的是不能用濃硫酸的量來進行計算，因為濃硫酸的量一定要過量，所以就要搞清硫酸在計算過程中到底反應了多少物質(zhì)這是硫酸計算的關(guān)鍵。再就是二氧化硫性的判斷，很多同學會把二氧化硫的漂白性，與還原性搞不清楚，這就是要掌握，無機物質(zhì)的顏色是不能漂白的。 【教學條件支持】 這節(jié)課主要是通過PPT這個手段，因為這樣能加快復習的速度，節(jié)約復習的時間。特別是二氧化硫的四個性質(zhì)與濃硫酸的三大特性上，這樣，學生更能掌握這兩種物質(zhì)的性質(zhì)。 【復習過程】 一、氮氣 1．物理性質(zhì) 通常情況下，N2為無色無味的氣體，不溶于水。 2．化學性質(zhì) (1)與O2反應：N2＋O22NO。 (2)工業(yè)合成氨：N2＋3H22NH3。 (3)與Mg反應：3Mg＋N2Mg3N2。 二、氮的氧化物 NO NO2 物理性質(zhì) 顏色 無 紅棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶 溶 化學性質(zhì) 與O2反應 2NO＋O2===2NO2 與H2O反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 與人體、環(huán)境的關(guān)系 ①與血紅蛋白結(jié)合，使人中毒②轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學煙霧 形成酸雨、光化學煙霧 三、氨氣 1．物理性質(zhì) 顏色：無色，氣味：刺激性氣味，密度：比空氣小，溶解性：常溫常壓下，1體積水中溶解700體積氨。 2．化學性質(zhì) (1)與水反應 氨水顯堿性，反應原理為：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－。 (2)與酸反應 與濃鹽酸的反應為：NH3＋HCl===NH4Cl。 現(xiàn)象為：產(chǎn)生大量白煙。 (3)與鹽反應 向AlCl3溶液中滴加氨水，反應的離子方程式為： Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (4)與氧氣反應化學方程式為：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 3．制法 (1)實驗室制法 NH4Cl和Ca(OH)2共熱反應的化學方程式為： Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (2)工業(yè)制法N2＋3H22NH3。 四、銨鹽 1．物理性質(zhì) 銨鹽是由銨離子和酸根離子構(gòu)成的化合物，都是白色或無色晶體，都易溶于水。 2．化學性質(zhì) (1)受熱分解 NH4Cl、NH4HCO3受熱分解的化學方程式分別為： NH4ClNH3↑＋HCl↑；NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O。 (2)與強堿反應： NH4NO3與NaOH反應的化學方程式為：NH4NO3＋NaOHNH3↑＋NaNO3＋H2O。 五、硝酸 1．物理性質(zhì) 顏色：無色，揮發(fā)性：易揮發(fā)，氣味：刺激性氣味，溶解性：和水以任意比互溶。 2．化學性質(zhì) (1)酸的通性，但與活潑金屬反應時不生成H2。 (2)不穩(wěn)定性 化學方程式為：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 久置的濃硝酸呈黃色，原因是：硝酸分解生成的NO2溶于HNO3，實驗室保存濃HNO3時，應注意：放在低溫陰涼處。 (3)強氧化性 ①能與Pt、Au以外的所有金屬反應，如Cu與濃、稀HNO3均可反應，化學方程式分別為：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 有些金屬(如Fe、Al等)在冷的濃HNO3中發(fā)生鈍化。 ②與不活潑的木炭反應的化學方程式為：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③與某些還原性化合物(如FeO等)反應的化學方程式為：3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。 ④濃硝酸與濃鹽酸按1：3混合配制成王水，它的氧化性比硝酸更強，能溶解金、鉑等金屬。 【例1】　室溫時，在容積為a mL的試管中充滿NO2氣體，然后倒置在水中到管內(nèi)水面不再上升時為止；再通入b mL O2，則管內(nèi)液面又繼續(xù)上升，測得試管內(nèi)最后剩余氣體為c mL，且該氣體不能支持燃燒，則a、b的關(guān)系是(　　) A．a(chǎn)＝4b＋3c　 B．a(chǎn)＝4b＋c C．a(chǎn)：b＝4：1 D．a(chǎn)：b＝4：3 [解析]　根據(jù)反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，a mL NO2產(chǎn)生 mL NO；通入b mL O2后發(fā)生反應4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，因為c mL氣體不能支持燃燒，所以c mL氣體為NO，則(－c) ：b＝4：3，解得a＝4b＋3c。 [答案]　A 變式1　在容積為672 mL的燒瓶里充滿NO和NO2的混合氣體，將其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧氣，反應恰好完成，且水充滿燒瓶(氣體體積都已折合為標準狀況，并假定燒瓶中的溶液不擴散)。下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) A．總反應為NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3 B．總反應為4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3 C．生成HNO3的濃度接近0.3 molL－1 D．生成HNO3的濃度約為0.45 molL－1 解析：要熟練掌握NO2和O2以及NO和O2與H2O充分反應時的兩個總反應式，并加以靈活應用。 (1)設(shè)參加反應的NO2的體積為x，NO的體積為y。 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 x 　 　 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 y　 　 ，　　。 故參加反應的NO2與NO物質(zhì)的量之比為2：1，則總反應為 4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3， 據(jù)氮元素質(zhì)量守恒可得生成的HNO3為0.03 mol c(HNO3)＝＝0.045 molL－1。 (2)用電子守恒法列出方程直接求解。 答案：B 【例2】　實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下： 已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應制取氮氣。 (1)從上圖中選擇制取氣體的合適裝置： 氮氣________、氫氣________。 (2)氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有________、________。 (3)氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(“會”或“不會”)發(fā)生倒吸，原因是：________________________________________________________________。 (4)用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是：______________________，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是：_________________________________________________________________________________________。 (5)寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式：__________________________________________。 (6)反應結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H＋、OH－、________、________離子。 [解析]　(1)實驗室中用飽和NaNO2溶液和飽和NH4Cl溶液混合加熱的方法制取氮氣，可以選用鐵架臺、酒精燈、蒸餾燒瓶、分液漏斗配套，裝置用a，而H2的制取利用的是簡易啟普發(fā)生器裝置b。 (2)甲裝置中濃硫酸能吸收H2O，同時控制氣體流速。 (3)倒吸是對于一些極易溶于水(或其他溶劑)的氣體，如NH3、HCl等，由于氣體在水中大量溶解，導致出氣管中壓強減小，而發(fā)生倒吸現(xiàn)象，氨合成器出來的氣體中混有N2、H2等難溶于水的氣體，因此不能形成壓強差，不發(fā)生倒吸。 (4)(5)由于4NH3＋5O24NO＋6H2O是放熱反應，故鉑絲保持紅熱，NO被空氣中O2氧化而生成紅棕色NO2氣體。 (6)由于反應過程中發(fā)生了如下反應：4NH3＋5O24NO＋6H2O；2NO＋O2===2NO2；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；NH3＋HNO3===NH4NO3，因此溶液中含有NO、NH、H＋、OH－等。 [答案]　(1)a　b(2)干燥氣體　控制氫氣和氮氣的流速(3)不會　因為混合氣體中含有大量難溶于水的N2、H2(4)氨的氧化反應是一個放熱反應　有紅棕色氣體產(chǎn)生(5)4NH3＋5O24NO＋6H2O (6)NH　NO 變式2　(xx福建省莆田市質(zhì)檢)實驗室可采用多種方法制取氨氣。 (1)請從下圖中選擇最恰當?shù)臍怏w發(fā)生裝置，將相應字母標號填入下表： 方法 Ⅰ Ⅱ …… 試劑 僅用濃氨水 濃氨水、氫氧化鈉固體 …… 裝置 …… (2)如何檢驗生成的氣體是氨氣？________。 解析：(1)實驗室制取氨氣，可以采取加熱濃氨水的方法，裝置選擇C；也可以選用氫氧化鈉固體和濃氨水，將濃氨水滴入NaOH固體中，NaOH固體溶解放熱，氨氣受熱揮發(fā)，裝置選擇B。(2)檢驗氨氣，可以利用氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的性質(zhì)檢驗。 答案：(1)C　B (2)把濕潤的紅色石蕊試紙靠近導管口，試紙變藍 【例3】　某高三研究性學習小組為了測定某銅銀合金的成分，將30. 0 g該合金溶于80 mL 13.5 mol/L的濃HNO3中，待合金完全溶解后，收集到氣體6.72 L(標準狀況)，并測得溶液的c(H＋)＝1 mol/L。假設(shè)反應后溶液的體積仍為80 mL，試計算： (1)被還原的硝酸的物質(zhì)的量； (2)合金中銀的質(zhì)量分數(shù)。 [解析]　(1)硝酸被還原后的產(chǎn)物是NO或NO2，因為1 mol HNO3被還原得到1 mol NO或NO2，因此產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量即是被還原的HNO3的物質(zhì)的量。故被還原的硝酸的物質(zhì)的量n(HNO3)＝＝0.3 mol。 (2)因為反應后c(H＋)＝1 mol/L，說明硝酸過量。參加反應的硝酸為：13.5 mol/L0.080 L－1 mol/L0.080 L＝1 mol。 設(shè)合金中Ag的物質(zhì)的量為x，Cu的物質(zhì)的量為y， 根據(jù)質(zhì)量為30.0 g，可建立方程式： 108 g/molx＋64 g/moly＝30.0 g，① 1 mol參加反應的HNO3中有0.3 mol被還原，有0.7 mol起酸的作用生成硝酸鹽，據(jù)此有：x＋2y＝0.7 mol，② 聯(lián)立①、②式，解得：x＝0.1 mol，y＝0.3 mol， 故w(Ag)＝100%＝36.0%。 [答案]　(1)0.3 mol　(2)36.0% 變式3　將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答： (1)NO的體積為________L，NO2的體積為________L。 (2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為________mol/L。 (3)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水________g。 解析：(1)據(jù)電子得失守恒得： 2n(Cu)＝3n(NO)＋1n(NO2)， 2＝3＋ 解得V(NO)＝5.8 L， 所以V(NO2)＝11.2 L－5.8 L＝5.4 L。 (2)原HNO3中的NO一部分變成氣體(0.5 mol)，另一部分變?yōu)镹aNO3(Va10－3 mol)，所以 n(HNO3)＝(Va10－3＋0.5)mol， c(HNO3)＝ mol/L。 (3)由電子得失守恒得：2n(Cu)＝2n(H2O2) 2＝n(H2O2)2 n(H2O2)＝0.51 mol， 則m(H2O2)＝17.34 g， 需30%的雙氧水：17.34 g30%＝57.8 g。 答案：(1)5.8　5.4　(2)(aV10－3＋0.5)/0.14 (3)57.8 點評：物質(zhì)守恒定律體現(xiàn)了化學學科思想，守恒法解銅與硝酸反應的計算題反映了化學學科思想在化學計算中的應用，因此此類題目是高考命題的重要形式。在解題時，可以衍生出“原子守恒(物料守恒)”“電子守恒”“電荷守恒”等具體方法。 【目標檢測】 1.下列敘述不正確的是(　　) A．NH3易液化，液氨常用作制冷劑 B．與金屬反應時，稀HNO3中的氮元素雖然可被還原為更低價態(tài)，但稀HNO3氧化性弱于濃HNO3 C．銨鹽受熱易分解，因此貯存銨態(tài)氮肥時要密封保存，并放在陰涼通風處 D．硝酸電離出的H＋離子，能被Zn、Fe等金屬還原成H2 2．如圖是課外活動小組的同學設(shè)計的4個噴泉實驗方案。下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是(　　) A．擠壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾 B．擠壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾 C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾 D．向裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾 3．同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2?，F(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是(　　) A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2 4．將相同質(zhì)量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應，下列敘述正確的是(　　) A．反應速率：兩者相同 B．消耗硝酸的物質(zhì)的量：前者多，后者少 C．反應生成氣體的顏色：前者淺，后者深 D．反應中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)：前者多，后者少 5．實驗室常用的幾種氣體發(fā)生裝置如圖A、B、C所示： (1)實驗室可以用B或C裝置制取氨氣，如果用C裝置，通常使用的藥品是________。檢查C裝置氣密性是否良好的操作方法是____________________________________。 (2)氣體的性質(zhì)是選擇氣體收集方法的主要依據(jù)。下列性質(zhì)與收集方法無關(guān)的是________(填序號，下同)。 ①密度?、陬伾、廴芙庑浴、軣岱€(wěn)定性?、菖c氧氣反應 下圖是某學生設(shè)計的收集氣體的幾種裝置，其中不可行的是________。 (3)若用A裝置與D裝置相連制取并收集X氣體，則X可以是下列氣體中的________。 ①CO2?、贜O　③Cl2?、蹾2 其中在D裝置中連接小燒杯的目的是__________。 6．在濃硝酸中放入銅片： (1)開始反應的化學方程式為_____________________________________________________。 (2)若銅有剩余，則反應將要結(jié)束時的反應化學方程式是________________________________。 (3)待反應停止后，再加入少量25%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，其原因和離子方程式是_________________________________________________________________________。 (4)若將12.8 g銅跟一定量的濃硝酸反應，銅消耗完時，共產(chǎn)生氣體5.6 L(標準狀況)，則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是________，所得氣體的平均相對分子質(zhì)量為________。 【配餐作業(yè)】 A組：名師一號：1、2、3、4、8 B組：名師一號：5、7、9、10、12、13、14 C組：名師一號：15