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111 第二單元 生產(chǎn)生活中的含氮化合物 【考點(diǎn)解讀】 1、 了解氮的固定,掌握氮?dú)獾男再|(zhì) 2、 掌握NO、NO2的重要性質(zhì)及其與環(huán)境的關(guān)系 【課前熱身】 1、氮的循環(huán)在自然界元素的循環(huán)中具有重要的意義，有些氮的轉(zhuǎn)化是從氮?dú)獾降幕衔?。有的轉(zhuǎn)化是從氮的化合物到氮的化合物。下列過程中，以游離態(tài)的氮為原料，最終產(chǎn)生氮的化合物的是 （ ） A．工業(yè)合成氨 B．硝化細(xì)菌的硝化過程 C．動(dòng)物尸體腐爛 D．豆科植物的根瘤菌固氮 E．盛夏時(shí)節(jié)，雷雨肥田，植物茂盛 2、大氣污染是環(huán)境污染的一個(gè)重要方面，常見的大氣污染分一次污染和二次污染，二次污染是排入環(huán)境中的一次污染物在物理化學(xué)因素或生物作用下發(fā)生變化，或與環(huán)境中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成新的污染物，如2NO + O2 = 2NO2就是二次污染物，由NO2導(dǎo)致的污染就是NO的二次污染。下列物質(zhì)：①SO2；②NO；③NO2；④HCl；⑤CO2 不易導(dǎo)致二次污染的是 （ ） A．①②③④⑤ B．①③⑤ C、④和⑤ D．只有④ 3、同溫同壓下,在三支相同體積的試管里分別充有等體積混合的兩種氣體,它們是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。現(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中,充分反應(yīng)后,試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系中正確的是 （ ） A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2 【知識(shí)要點(diǎn)】 一、 氮在自然界中的循環(huán) 1、存在 游離態(tài)（單質(zhì)）：_______， ______態(tài)：存在于動(dòng)植物體、土壤和水體中。 自然固氮 通過豆科作物的________把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為________ 2、氮的固定 高能固氮______________ 人工固氮 化學(xué)固氮：反應(yīng)的方程式________________________ 仿生固氮 二、 氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì) 1、 N原子電子排布式 ；氮?dú)獾碾娮邮絖_______,兩個(gè)氮原子間通過_______個(gè)共用電子對形成共價(jià)鍵，破壞這種_________,需要_________,因此氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)不活潑很難和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所形成晶體的類型 。 2、 氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì) （1）氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)（反應(yīng)方程式）________________________,反應(yīng)條件__________。 （2）氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)（反應(yīng)方程式）_______________________,反應(yīng)條件__________。 三、氮的氧化物及其性質(zhì) 1、 氮的氧化物簡介 種類 物理性質(zhì) NO ____色氣體，____溶于水 NO2 ____色氣體，____溶于水，有毒 N2O4 ____色氣體 N2O 無色氣體 N2O3（亞硝酸酸酐） 藍(lán)色氣體（—20C） N2O5（硝酸酸酐） 無色固體 2、 NO、NO2的性質(zhì)、制法 (1) 完成下列化學(xué)方程式 ① NO和氧氣的反應(yīng)：_____________________________，條件___________。 ② NO2和N2O4的相互轉(zhuǎn)化：_______________________，條件___________。因此反應(yīng)在______下進(jìn)行，故通?！凹儍簟钡腘O2或 N2O4并___純。 ③NO2和水反應(yīng)：________________________。 ④NO2和NaOH溶液反應(yīng)：_______________________。 ⑤NO、NO2和NaOH溶液反應(yīng)：_________________________。 （2）NO2具有較強(qiáng)的氧化性，能______SO2；能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙______。 （3）氮的氧化物溶于水計(jì)算的有關(guān)化學(xué)方程式 原理：2NO+O2 =2NO2 ………① 3NO2+H2O =2HNO3 + NO ………② ① x 3 + ② x 2可得反應(yīng)方程式_____________________________。 ① + ② x 2可得反應(yīng)方程式______________________________。 ① + ②可得反應(yīng)方程式_______________________________。 （4）NO、NO2的制取 ①實(shí)驗(yàn)室制取NO的化學(xué)方程式為__________________________；用______法收集。 ②實(shí)驗(yàn)室制取NO2的化學(xué)方程式為_________________________；用______法收集。 【典型例題】 【例1】發(fā)射衛(wèi)星的運(yùn)載火箭，其推進(jìn)劑引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅煙，產(chǎn)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NO2 C CO2與NO反應(yīng)生成CO和NO2 D NO和H2O反應(yīng)生成H2和NO2 【例2】將盛有12mlNO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，還剩余2ml無色氣體，則原混合氣體中O2的體積是 （ ） A．1.2ml B.2.4ml C.3.6ml D.4ml 【課后訓(xùn)練】 1．氮?dú)馐强諝庵械闹饕煞?，且含量很大，現(xiàn)已有科學(xué)家設(shè)計(jì)出了液氮蒸汽機(jī)，即利用液氮的蒸發(fā)來驅(qū)動(dòng)機(jī)車，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。其主要依據(jù)是 （ ） A．液氮的沸點(diǎn)為-195.8C,遠(yuǎn)低于常溫 B．氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)放熱 C．氮?dú)庠诳諝庵腥紵艧? D．氮?dú)庠诳諝庵屑s78%(體積分?jǐn)?shù)) 2．下列過程屬于人工固氮的是 （ ） A．分離液態(tài)空氣制氮?dú)? B．閃電時(shí)N2轉(zhuǎn)化為NO C．合成氮 D．豆科作物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為NH3 3、實(shí)驗(yàn)室制備下列氣體，只能用排水法收集的是 （?。? A．NO2 B．NO C．O2 D．Cl2 4．下列氣體能造成空氣中光化學(xué)煙霧污染的是 （ ） A．CO B．SO2 C．NO2 D．Cl2 5．關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)的說法中，錯(cuò)誤的是 （ ） A． 通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑 B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮 C．在水中溶解度?。ㄍǔＧ闆r下）D．跟氫所在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，氮?dú)馐茄趸瘎? 6．將12LCO2和NO的混合氣體通過足量的Na2O2固體，充分反應(yīng)后，氣體體積減少到8L（相同狀況），則原混合氣體中CO2和NO的體積比可能為 （ ） ① 1 ：2 ②2 ：1 ③2 ：3 ④3 ：2 A．① B．②④ C．①③ D．② 7、疊氮酸鈉（NaN3）是抗禽流感藥物“達(dá)菲”合成過程中的中間活性物質(zhì)，3mol NaN3受撞擊會(huì)生成4mol 氮?dú)夂鸵环N離子化合物(Na3N).下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A.NaN3受撞擊時(shí)，NaN3既是氧化劑又是還原劑 B.NaN3跟水反應(yīng)時(shí)，有NH3生成 C.Na3N中N3－半徑比Na＋半徑大 D.NaN3中，既存在離子鍵又存在非極性共價(jià)鍵 8.研究發(fā)現(xiàn)，空氣其中少量的NO2能參與硫酸型酸雨的形成，反應(yīng)過程如下： ①SO2+NO2→SO3+NO ②SO3+H2O→H2SO4 ③2NO+O2→2NO2， NO2在上述過程中的作用，與H2SO4在下列變化中的作用相似的是 A．潮濕的氯氣通過盛有濃H2SO4的洗氣瓶 B．硫化氫通入濃H2SO4中 C．濃H2SO4滴入螢石中，加熱 D．加入少量H2SO4使乙酸乙酯水解 9、2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予德國科學(xué)家格哈德埃特爾，以表彰他在表面化學(xué)研究領(lǐng)域作出的開拓性貢獻(xiàn). ⑴.某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，按下列流程探究不同催化劑對NH3還原NO反應(yīng)的催化性能. 若控制其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，在催化反應(yīng)器中裝載不同的催化劑，將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同）.為比較不同催化劑的催化性能，需要測量并記錄的數(shù)據(jù)是 . ⑵.在汽車的排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”(用鉑、鈀合金作催化劑)，它的作用是使CO、NO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒. ①.寫出CO與NO反應(yīng)的化學(xué)方程式： ，該反應(yīng)作氧化劑的物質(zhì)是_________. ②.用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染.例如： CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)＋CO2(g)+2H2O(g)； ΔH1＝－574 kJmol－1 CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)； ΔH2 若1mol CH4還原NO2至N2，整個(gè)過程中放出的熱量為867kJ，則ΔH2＝ . ⑶.①.有人認(rèn)為該研究可以使氨的合成反應(yīng)，在鐵催化劑表面進(jìn)行時(shí)的效率大大提高，從而使原料的轉(zhuǎn)化率大大提高.請你應(yīng)用化學(xué)基本理論對此觀點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)： ____________________________________________________________________. ②.合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α—Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3，當(dāng)催化劑中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為1：2時(shí)，其催化活性最高，以Fe2O3為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量炭粉，發(fā)生如下反應(yīng)：2 Fe2O3十C 4FeO十CO2↑.為制得這種活性最高的催化劑，應(yīng)向480g Fe2O3粉末中加入炭粉的質(zhì)量為 g. 10.（1）使用常用儀器，運(yùn)用化學(xué)原理進(jìn)行巧妙的設(shè)計(jì)，就可以用同一個(gè)簡單的裝置實(shí)現(xiàn)多種用途。 Ⅰ、利用上圖中(1)裝置，用兩種不同的方法分別收集NO，試簡述操作方法： 。 。 Ⅱ、甲同學(xué)把試管底部鉆出一小洞，并和廣口瓶組成圖中(2)裝置，通過開、關(guān)導(dǎo)管上的閥門可以控制試管內(nèi)的反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生或隨時(shí)停止。如果該裝置中的隔板是用銅絲制成，則該裝置可以制取的常見氣體有 (填二種)。 Ⅲ、乙同學(xué)認(rèn)為，可把(2)裝置做如下圖(3)的改動(dòng)，用橡皮塞替代鐵架臺(tái)來固定試管。請判斷乙同學(xué)的做法是否可行? （2）擬用如右圖所示裝置進(jìn)行硝酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。 為了防止污染，在右邊的試管中盛放足量的NaOH溶液。 若實(shí)驗(yàn)中使用的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的硝酸和小銅片， 操作中怎樣加入硝酸和銅片才能避免銅與硝酸剛一接觸 時(shí)生成的氣體外逸到空氣中：______________________ 9、⑴溶液顯色所需要的時(shí)間 ⑵①2CO+2NON2+2CO2 NO ②－1160 kJmol－1 ⑶①該研究只能提高化學(xué)反應(yīng)速率，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng) ②6g 10、Ⅰ①廣口瓶中盛滿水 , NO 從 B 管通入 : ②廣口瓶中盛滿 CO2 氣體 , NO 從 B 管通入 ⅡH2 CO2 H2S Ⅲ、否由于廣口瓶被橡皮塞密封后 , 瓶內(nèi)的氣壓會(huì)隨液體的排入而增大 , 使試管中的液 體不能在關(guān)閉閥門時(shí)排入廣口瓶中 , 因而不能使反應(yīng)隨時(shí)停止 , 甚至?xí)捎谌萜髦袣鈮哼^ 高而發(fā)生危險(xiǎn)。 （2）向試管口加入適量的硝酸后，將試管傾斜，以鑷子夾取一小銅片于試管內(nèi)壁上，小心塞緊橡皮塞后，再將試管慢慢豎起使銅片滑入底部。 111