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2019-2020年高中化學(xué) 4.2《生產(chǎn)生活中的含氮化合物》課標(biāo)解讀 學(xué)案 蘇教版必修1 課標(biāo)解讀 課標(biāo)要求 學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解氨及銨鹽的主要性質(zhì),認(rèn)識(shí)其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。 1.了解氨的物理性質(zhì),掌握氨的化學(xué)性質(zhì); 2.了解銨鹽的性質(zhì); 3.掌握銨根離子的檢驗(yàn)方法。 知識(shí)再現(xiàn) 1． 氨分子的結(jié)構(gòu) 寫出氨的化學(xué)式、電子式和結(jié)構(gòu)式，_________________________。氨分子氮的化合價(jià)為____，分子中含有________（極性、非極性）鍵，鍵角為_____，分子構(gòu)型為______，氨分子為_________（極性、非極性）分子。 2． 氨的物理性質(zhì) 氨是沒有顏色、有______氣味的氣體；密度比空氣____；______溶于水且能快速溶解，在常溫、常壓下1體積水能溶解____體積氨。證明氨極易溶于水的實(shí)驗(yàn)是___________。 3． 氮的噴泉實(shí)驗(yàn) （1）實(shí)驗(yàn)操作： （2）實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象： （3）為什么【實(shí)驗(yàn)1】能形成噴泉？ 當(dāng)擠壓滴管的膠頭，膠頭滴管中的水進(jìn)入燒瓶，氨迅速溶解，使燒瓶?jī)?nèi)______減小，在______作用下，燒杯內(nèi)的水迅速進(jìn)入燒瓶形成噴泉。 4． 氨的化學(xué)性質(zhì) （1）氨與水反應(yīng) 氨溶于水時(shí)，大部分NH3與H2O結(jié)合，形成NH3?H2O。NH3?H2O可以部分電離生成______和______，所以氨水顯堿性，它能使酚酞試液變紅。請(qǐng)寫出有關(guān)方程式：__________________________。 （2）氨與酸反應(yīng) 【實(shí)驗(yàn)2】 ①實(shí)驗(yàn)步驟：_____________________________； ②觀察到的現(xiàn)象：__________________________________； ③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：揮發(fā)性的強(qiáng)酸與氨氣在空氣中相遇便產(chǎn)生_________的現(xiàn)象，如HCl，HBr，HI、HNO3等遇氨氣均有該現(xiàn)象產(chǎn)生，而H2SO4、H3PO4無(wú)此現(xiàn)象。 （3）氨的還原性 工業(yè)上利用氨在催化劑（如鉑等）存在的情況下跟氧氣反應(yīng)來(lái)制取硝酸。寫出有關(guān)化學(xué)方程式，并指出反應(yīng)的氧化劑、還原劑。  __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 5．常見的銨鹽有：______、______、______。銨鹽是____溶于水的____色晶體。 （1）銨鹽的受熱分解 氯化銨、碳酸氫銨受熱會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，特別是碳酸氫銨在______以上即可分解，寫出有關(guān)化學(xué)方程式。 __________________________________________________________ __________________________________________________________ （2）銨鹽與堿反應(yīng) 寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式： I．硫酸銨與氫氧化鈉溶液反應(yīng)； II．硝酸銨與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。 銨鹽遇堿會(huì)產(chǎn)生_________________,其離子方程式為_________________________。 （3）NH3的實(shí)驗(yàn)室制法 實(shí)驗(yàn)室一般用_____或_____與_____混合加熱來(lái)制取氨氣，不用硝銨或碳銨的原因是____________________；不用NaOH，KOH的原因是___________________________。 氨氣的收集與驗(yàn)滿：用_______收集，并用_________檢驗(yàn)氨所是否收集滿。 6． 化學(xué)氮肥 （1）化學(xué)氮肥主要包括銨態(tài)氮肥（主要成分為______）、硝態(tài)氮肥（主要成分為_______）和有機(jī)態(tài)氮肥——尿素_______。 (2)銨態(tài)氮肥 ①常見的銨態(tài)氮肥如______________________________是歷史上最長(zhǎng)的氮肥。 ②如何科學(xué)儲(chǔ)存和施用銨態(tài)氮肥？____________________________________________ 銨鹽受熱易______，在儲(chǔ)存銨鹽時(shí)，應(yīng)密封包裝并放在____通風(fēng)處。施肥時(shí)，應(yīng)將其埋在土下以保持肥效，且不能跟______物質(zhì)如______、______等混合施用。 ③尿素和復(fù)合化肥 尿素的分子式________，它的含氮量高達(dá)______，是目前含氮量最高的氮肥。 尿素作為氮肥有什么優(yōu)點(diǎn)？__________________________________ 工業(yè)上是怎樣合成尿素的？_____________________________________ 復(fù)合化肥：目前使用較多的主要是含氮和磷的一類復(fù)合化肥。如磷酸一銨（NH4H2PO4）和磷酸二銨[（NH4）2HPO4]等。 例題解析 【例1】如圖，實(shí)驗(yàn)形成的“噴泉”的顏色為紅色。請(qǐng)回答下列問題： ①燒杯內(nèi)裝的是什么氣體？ ②為什么會(huì)產(chǎn)生此種現(xiàn)象？ ③在實(shí)驗(yàn)中即使每一步都無(wú)誤，噴泉停止后，燒瓶也不能被水充滿，為什么？ 【解析】①因?yàn)闅怏w遇酚酞試液變紅，必為堿性氣體—NH3。 ②此現(xiàn)象包含兩層含意：一是“噴泉”，二是“紅色”。當(dāng)小滴管中的水進(jìn)入燒瓶后，由于NH3極易溶于水（1 ：700），使燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，當(dāng)其壓強(qiáng)小于大氣壓時(shí)，燒杯中的水被壓入燒瓶，進(jìn)入燒瓶的水進(jìn)一步溶解NH3，使燒瓶中的壓強(qiáng)急劇下降，水會(huì)越來(lái)越迅速地沿尖嘴導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶?jī)?nèi)而形成“噴泉”的現(xiàn)象，直至燒瓶?jī)?nèi)的NH3完全溶解為止。 NH3 + H2O NH3?H2O NH4+ + OH- 而使酚酞變紅，從而產(chǎn)生紅色的噴泉。 ③因?yàn)镹H3極易溶于水，只能用向下排空氣法收集，這樣很難使NH3充滿燒瓶，其中會(huì)殘留少量空氣，所以噴泉停止時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)一般不能充滿水。 【例2】某同學(xué)學(xué)習(xí)了氨的催化氧化反應(yīng)后，想自己設(shè)計(jì)并做一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，探究氨在催化劑的作用下被空氣中的氧氣氧化的情況。經(jīng)過仔細(xì)考慮，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你認(rèn)真分析他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，然后回答問題： 實(shí)驗(yàn)方法：在錐形瓶中加入濃氨水，然后將鉑絲加熱到紅熱狀態(tài)，將紅熱的鉑絲插入錐開瓶中，觀察現(xiàn)象。 （1）該同學(xué)想探究氨的催化氧化，他為什么選擇濃氨水？若想快速看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，應(yīng)向濃氨水中加入什么物質(zhì)或進(jìn)行什么操作？ （2）你推測(cè)他會(huì)看到什么現(xiàn)象？為什么？ 【解析】濃氨水具有揮發(fā)性，揮發(fā)出氨氣，氨在催化劑和加熱的條件下被氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮與空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸（具有揮發(fā)性），硝酸遇到氨氣產(chǎn)生大量的白煙。 氨水除具有堿性外，還具有易揮發(fā)性，且濃度越大越易揮發(fā)，溫度越高越易揮發(fā)。所以，氨水保存時(shí)要注意密封，且放到低溫處保存。 由于氨水具有易揮發(fā)性，因此，向濃氨水中加入氫氧化鈉或加熱是實(shí)驗(yàn)室中制備氨氣的一種簡(jiǎn)便快捷的方法。 【答案】（1）濃氨水具有揮發(fā)性，可以揮發(fā)出氨氣，進(jìn)行氨的催化氧化實(shí)驗(yàn)；該同學(xué)可向濃氨水中加入氫氧化鈉或加熱來(lái)加快濃氨水的揮發(fā)。（2）該同學(xué)會(huì)看到有紅棕色氣體出現(xiàn)，隨后又消失，然后出現(xiàn)白煙；原因是氨在催化劑的加熱的共同作用下被氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮與空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸（具有揮發(fā)性），硝酸遇到氨氣產(chǎn)生大量的白煙。 【例3】能鑒別Na2SO4、NH4NO3、KCl、（NH4）2SO4四種溶液（可以加熱）的一種試劑是（ ） A．BaCl2 B.Ba(NO3)2 C.Ba(OH)2 D.AgNO3 △ 【解析】NH4+的檢驗(yàn)方法是：將待檢物取出少量置于試管中，加入NaOH溶液后，加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙?jiān)诠芸跈z驗(yàn)，若試紙變藍(lán)色，則證明待檢物中含銨鹽（NH4+）： NH4+ + OH- NH3↑ + H2O 上述四種物質(zhì)中，有兩種含NH4+，另有兩種含SO42-，SO42-的檢驗(yàn)用Ba2+,所以選擇Ba(OH)2來(lái)鑒別。將Ba(OH)2溶液分別加入到上述四種溶液中的現(xiàn)象分別為：只有白色沉淀；只有刺激性氣味的氣體；無(wú)現(xiàn)象；既有白色沉淀又有刺激性氣味的氣體。 【答案】C 【例4】某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一瓶白色固體，加入水中迅速溶解，加入CaCl2溶液中無(wú)任何現(xiàn)象，加入澄清石灰水中有白色沉淀生成；加熱時(shí)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)；加熱固體粉末，發(fā)現(xiàn)有氣體和水滴生成，最后不留任何殘?jiān)Ｔ撏瑢W(xué)發(fā)現(xiàn)的白色固體是什么？你能幫助他分析產(chǎn)生這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因嗎？并寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。 【解析】固體加入CaCl2溶液中任何現(xiàn)象，加入澄清石灰水中有白色沉淀生成，說明白色固體中有HCO3-；加熱反應(yīng)后的溶液，有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，說明白色固體中有NH4+。所以，白色固體為碳酸氫銨。 【答案】白色固體為碳酸氫銨；HCO3-與OH-反應(yīng)生成CO32-和水，CO32-與Ca2+反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、二氧化碳和水，沉淀消失；加熱碳酸氫銨，碳酸氫銨完全分解生成氨氣、二氧化碳和水，最后無(wú)殘?jiān)Ｓ唷? △ 有關(guān)的化學(xué)方程式為： △ NH4HCO3 + Ca(OH)2 NH3↑ + CaCO3↓ + 2H2O NH4HCO3 NH3↑ + CO2↑ + H2O 【例5】下圖表示A、B、C、D、E五種含氮物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系圖。其中A、B、C、D常溫下都是氣體，B為紅棕色，寫出A、B、C、D、E的化學(xué)式和各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。 A D C A D B E 催化劑 高溫、高壓 閃電O2 O2 H2O Cu 催化劑 O2△ （1）各物質(zhì)的化學(xué)式 A________ B_________ C_________ D__________ E__________ （2）各步反應(yīng)的化學(xué)方程式 A C _______________________________ D C _______________________________ B E _______________________________ E C _______________________________ C B _______________________________ 【解析】本題的突破口B為紅棕色，B是NO2，C與O2能生成氣體B，故C為NO。E在常溫下不是氣體，故E為HNO3，由圖轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)一步分析知A為N2，D為NH3。 【答案】略。 【例6】在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用以下氣體做噴泉實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)根據(jù)情況，填寫燒瓶中溶液的物質(zhì)的量濃度（假設(shè)燒瓶中溶質(zhì)不能擴(kuò)散出來(lái)）。 （1）用氯化氫氣體做噴泉實(shí)驗(yàn)，噴泉結(jié)束后，水充滿燒瓶，則溶液的物質(zhì)的量濃度為_______； （2）用NH3做噴泉實(shí)驗(yàn)，噴泉結(jié)束后，水充滿燒瓶，則溶液的物質(zhì)的量濃度為_______； （3）用NO2氣體做噴泉實(shí)驗(yàn)，噴泉結(jié)束后，水充至燒瓶容積的2/3處，則溶液的物質(zhì)的量濃度為________； （4）用NO2和O2按4 ：1體積比混合，噴泉結(jié)束后，水充滿燒瓶，則溶液的物質(zhì)的量濃度為________； 【解析】（1）由于HCl氣體極易溶于水，最終所得溶液的體積和原HCl氣體的體積相等，即相當(dāng)于V L溶液中溶解了HCl氣體：（設(shè)燒瓶體積為V L），溶液的物質(zhì)的量濃 度為：mol?L-1=0.045 mol?L-1。 （2）由于NH3也極易溶于水，最終所得溶液的體積和原NH3的體積是相等的。故所得溶液的物質(zhì)的量濃度也為 mol?L-1，約為0.045 mol?L-1。 （3）由反應(yīng)方程式3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO知，NO2氣體有2/3被氧化成HNO3，噴泉結(jié)束后所得溶液的體積亦為原NO2氣體體積的2/3，故該溶液的物質(zhì)的量濃度為 mol?L-1，約為0.045 mol?L-1。 （4）由反應(yīng)方程式4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3知，NO2與HNO3的物質(zhì)的量相等，NO2的體積占混合氣體總體積的4/5，即相當(dāng)于1L溶液中溶有的HNO3為：，約為0.036mol，其物質(zhì)的量濃度為0.036 mol?L-1。 【答案】見解析