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魯科版化學必修1自然界中的元素1(編輯修改稿)

2025-12-25 16:15 本頁面
 

【文章內容簡介】 化,而稀 HNO3不能將 NO氧化。故濃 HNO3的還原產物為 NO2而不是 NO,也說明濃 HNO3氧化性比稀 HNO3強。 73 學生 P39 1. NO2或 NO2與 N2(非 O2且不溶于水 )的混合氣體溶于水時,可依據 3NO2+ H2O===2HNO3+ NO,利用氣體體積差值進行計算。 氮的氧化物與水反應的有關計算 74 2. NO2和 O2混合氣體溶于水的計算 由 4NO2+ O2+ 2H2O===4HNO3可知,當體積比: V(NO2)∶V(O 2) 3. NO與 O2同時通入水中 2NO+ O2===2NO2,3NO2+ H2O===2HNO3+ NO 總反應方程式為: 4NO+ 3O2+ 2H2O===4HNO3 當體積比: V(NO)∶V(O 2) 75 4. NO NO、 O2三種混合氣體通入水中 (1)可先將 NO和 O2轉化為 NO2,再按上述各種情況分別處理。 (2)也可先將 NO2和 H2O反應轉化為 NO,按 4NO+ 3O2+2H2O===4HNO3情況處理。 (3)還可以利用混合氣體中 N、 O原子個數比進行分析判斷: N∶O 76 將盛有 12 mL NO2和 O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中,充分反應后,還剩余 2 mL無色氣體,則原混合氣體中 O2的體積和剩余的 2 mL氣體分別是 A. mL; NO B. mL; O2 C. mL; O2 D. 4 mL; NO 【 示范解析 】 解題依據的化學反應原理為: 4NO2+ O2+ 2H2O===4HNO3 3NO2+ H2O===2HNO3+ NO 77 設 O2的體積為 x,剩余的氣體有兩種可能: ①若剩 O2,則 解得 x= 4 mL,選項 B、 C不正確。 ②若剩 NO,則 V剩 = 解得 x= mL,選項 D不正確,選項 A正確。 【 答案 】 A 78 【拓展】 氮的氧化物溶于水的幾種情況,不僅可用來進行氣體體積的求算,還可進行生成的 HNO3濃度計算,比如:標況下盛 NO2的燒瓶,倒扣在水中,充分反應后所得 HNO3濃度 (不考慮 2NO2 N2O4及 HNO3的擴散 )應為: 若 NO2與 O2體積比 4∶1( 或小于 4∶1) 充滿燒瓶,倒扣于水中所得HNO3溶液的濃度 (標況 )應為:= 79 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① NO和 NO2,② NO2和 O2,③ NH3和 N2。現將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 V V V3,則下列關系正確的是 ( ) A. V1> V2> V3 B. V1> V3> V2 C. V2> V3> V1 D. V3> V1> V2 【 解析 】 假定各試管的體積為 2 L,則: ① 3NO2+ H2O===2HNO3+ NO 80 ② 4NO2+ O2+ 2H2O===4HNO3 V2= ③ NH3易溶于水, N2難溶于水, V3= 1 L 所以 V1> V3> V2。 【 答案 】 B (一 )氨氣的制取 1.用銨鹽制取 氨氣的制取與噴泉實驗 (實驗平臺 5) 81 (1)反應原理 (化學方程式 ): Ca(OH)2+ 2NH4Cl CaCl2+ 2NH3↑ + 2H2O (2)實驗裝置 (如圖 ): 82 (3)驗滿方法:將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口,若試紙變藍色,說明氨氣已收集滿了。 (或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近管口,若產生白煙,則已集滿 ) (4)干燥方法:通過以下任一裝置。 83 (5)棉花的作用:減緩 NH3與空氣對流,收集純凈的 NH3。 2.用濃氨水來制取 可利用濃氨水與固體強堿或生石灰來制取 NH3。 (1)實驗裝置 84 (2)反應原理 濃 NH3H 2O與 NaOH固體、 CaO制取 NH3是因將濃氨水滴到固體氫氧化鈉 (或 CaO)固體上,一方面固體氫氧化鈉溶解放熱 (CaO不僅放熱而且還吸收濃 NH3H 2O中的 H2O),溫度升高,氨氣的溶解度減小,有利于氨氣放出;另一方面,與水作用后生成堿,使溶液中 c(OH- )增大,化學平衡 NH3+ H2O NH3H 2O NH4+ + OH-左移,有利于氨氣放出。濃氨水與生石灰反應的化學方程式為: NH3H 2O+ CaO===Ca(OH)2+ NH3↑ 85 深化提醒 制氨氣時,選用的銨鹽及堿都有一定的要求。選銨鹽時,不選( NH4) 2CO NH4HCO NH4NO3等,因它們受熱易分解,使產生的 NH3中混有較多的雜質氣體,另外 NH4NO3易爆炸;選堿時,用堿石灰而不用 NaOH或 KOH,因 NaOH、 KOH具有吸濕性,易結塊,不利于產生氨氣,且在高溫下均能腐蝕玻璃。 86 (二 )噴泉實驗 1.噴泉形成的原理:容器內外存在較大的壓強差,在這種壓強差的作用下,使液體通過尖嘴管噴涌。 2.分類 (1)負壓型 (即接納噴起液體空間壓強低于大氣壓,而待噴液體與大氣相通 ):通常是容器內氣體極易溶于水或容器內氣體易與溶液中的溶質發(fā)生化學反應。如 87 氣體 HCl NH3 CO ClH2S、 SO2 NO2+O2 CH2===CH2 吸收劑 溶液 水或NaOH 水、鹽酸 NaOH溶液 水 溴水 88 裝置如圖 (夾持裝置略 ): 89 (2)正壓型 即接納噴起液體的空間與大氣相通,而待噴液體所受壓強高于大氣壓,通常是容器內的液體由于受熱揮發(fā) (如濃鹽酸、濃氨水、酒精等 )或由于發(fā)生化學反應,容器內產生大量氣體。如噴霧器、人造噴泉、火山噴發(fā)等。 裝置如圖: 90 (2020 威海模擬 )實驗室制氨氣通常有三種方法:①用固體氫氧化鈣和氯化銨反應,裝置同課本;②稱取 g碳酸氫銨固體放入試管內,再加入 8 g氫氧化鈉固體,常溫下即能產生氨氣,裝置如圖甲;③在錐形瓶中注入 50 mL濃氨水,再加入 10 g氫氧化鈉固體,裝置如圖乙。選取三個 250 mL的干燥的燒瓶及瓶塞,用于收集三種制法的氨氣。 91 請?zhí)羁眨? (1)寫出②法制取氨氣的化學方程式________________________________________________________; (2)說明用③法制取氨氣的原理________________________________________________________; (3)檢驗氨氣已收集滿的方法是________________________________________________________; (4)集滿氨氣的燒瓶做噴泉實驗,裝置如圖丙 (燒杯內盛酚酞溶液 ),其現象是_________________________________________________________。 92 【 思路點撥 】 本題主要考查 NH3的性質,通過氨氣的實驗室制取也考查了 NH4+ 和 OH- 的反應。解題的關鍵是第②種方法和第①種相似,只是銨鹽和堿不同,比第①種方法反應快,不用加熱;第③種制氨方法,一定要用濃氨水和固態(tài) NaOH。 【 自我解答 】 (1)NH4HCO3+ 2NaOH===Na2CO3+ NH3↑ + 2H2O (2)在濃氨水中存在著下列平衡: NH3+ H2O NH3H 2O NH4+ + OH- 當加入氫氧化鈉固體,增大溶液中 c(OH- ),使氨水中的平衡向左移動; NaOH固體溶解時又放熱,使氨水溶液溫度升高,氨氣溶解度減小而有大量氨氣逸出 93 (3)將潤濕的紅色石蕊試紙沾在玻璃棒上,然后靠近瓶口,試紙變藍說明已滿 (或用玻璃棒蘸濃鹽酸接近集氣瓶口冒白煙,表示氨氣已收集滿 ) (4)圖丙裝置中圓底燒瓶內的長玻璃管噴出“泉水”,噴泉呈紅色 1.①法制取 NH3為何不用 NaOH? 2.若將丙圖中的膠頭滴管去掉,應如何引發(fā)噴泉? 【 提示 】 1.① 反應太快,不易控制反應速率。 ②價格比 Ca(OH)2昂貴。 94 2.打開彈簧夾,用手 (或熱毛巾等 )將燒瓶捂熱,氨氣受熱膨脹,趕出玻璃導管內的空氣,氨氣與水接觸,即發(fā)生噴泉。 1.硝酸與金屬反應的一般規(guī)律 (1)金屬與 HNO3反應一般不生成 H2,濃 HNO3一般被還原為 NO2,稀HNO3一般被還原為 NO,極稀的 HNO3可被還原成 NH3,生成 NH4NO3。 硝酸與金屬、非金屬反應的一般規(guī)律 95 (2)足量金屬與一定量濃硝酸反應時,隨著硝酸濃度的降低,產物也發(fā)生改變。 (3)金屬與 HNO3反應的一般通式為: ①金屬+濃硝酸 ―→ 金屬硝酸鹽+ NO2↑ + H2O 反應中,表現氧化性 (被還原 )的 HNO3占 ;表現酸性生成硝酸鹽的 HNO3占 。 ②金屬+稀硝酸 ―→ 金屬硝酸鹽+ NO↑ + H2O 反應中,表現氧化性 (被還原 )的 HNO3占 ;表現酸性生成硝酸鹽的 HNO3占 。 96 2.硝酸與非金屬反應的規(guī)律 (1)濃硝酸能與碳、硫、磷等非金屬單質反應,一般生成最高價含氧酸或最高價氧化物、二氧化氮和水。 (2)與非金屬反應, HNO3表現強氧化性,不表現酸性。 3.硝酸與金屬反應產物的確定 (1)足量濃硝酸做氧化劑時,其還原產物是 NO2;稀硝酸做氧化劑時,其還原產物通常為 NO。 (2)一定量濃硝酸參加反應,其還原產物可能是 NO NO的混合物。若硝酸很稀且與活潑金屬反應,則還原產物較復雜,可能是 NO、 N2O、 N NH3等,且硝酸越稀,還原產物的價態(tài)越低。 97 深化提醒 金屬與 HNO3的反應運用“守恒法”求解,一般有 ( 1)電子守恒 金屬失電子數 =生成氣體的 HNO3得電子數。 ( 2)氮原子守恒 耗 HNO3的量 =鹽中 NO3的量(表現酸性的 HNO3) +氣體中的 N原子(被還原的 HNO3)的量。 ( 3)電荷守恒 HNO3過量時,反應后溶液中(不考慮 OH)有: c( NO3) =c( H+)+n c( Mn+)( Mn+代表金屬離子)。 金屬與硝酸反應,求算離子濃度、 pH等,金屬與 NO H+混合溶液反應的計算常用離子方程式分析。 98 (2020 煙臺模擬 ) 將 g銅與 140 mL一定濃度的硝酸反應,銅完全溶解產生的 NO和 NO2混合氣體在標準狀況下的體積為 L。請回答: (1)NO的體積為 ______L, NO2的體積為 ______L。 (2)待產生的氣體全部釋放后,向溶液中加入 V mL a molL - 1的 NaOH溶液,恰好使溶液中的 Cu2+ 全部轉化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為 __________molL - 1。 (3)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在 NaOH溶液中全部轉化為NaNO3,至少需要 30%的雙氧水 __________g。 99 【思路點撥】 解答該題時要靈活運用兩個守恒: (1)電子守恒:銅失電子的量與 HNO3得電子的量相等。 (2)原子守恒: n(反應的 Cu)= n(Cu2+ ), n(反應的 HNO3)= n(NO3- )+ n(NO)+ n(NO2)。 【 解析 】 設混合氣中 NO和 NO2的物質的量分別為 x和 y,則 x+ y= ;只要 Cu完全溶解, g銅的物質的量為 g247。 64 g/mol= mol, Cu失去電子總數必然等于 N元素得到電子總數,據此有 3x+ y= 2= 2 mol 解得: x= mol, y= mol。 所以 V(NO)= L/mol mol= L V(NO2)= L/mol mol= L。 100 (2)根據元素守恒,硝酸在與 Cu發(fā)生反應時 N元素一部分生成NO、 NO2氣體放出,另一部分 N元素以 NO3- 形式留在溶液中,當該溶液與 NaOH反應時,必生成 NaNO3,所以溶液中的 n(NO3- )與n(NaOH)必然相等,則 n(HNO3)= n(NaNO3)+ n(NO)+ n(NO2)=n(NaOH)+ n(NO)+ n(NO2)= (aV10 - 3+ ) mol 101 (3)根據得失電子守恒: NO、 NO2變成 NaNO3時失去的電子總數與Cu跟 HNO3反應時 Cu失去的電子總數相等,即: mol 2= mol。 H2O2在反應中必須得到這些電子,由于 H2O2中的 O元素顯- 1價,被還原成- 2價時每摩爾 H2O2要得 2 mol電子,可知需 H2O2的物質的量為 mol,即需要 30%的雙氧水的質量為
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