高三化學(xué)教案:《氮族元素》教學(xué)設(shè)計(jì)
來(lái)源:精品學(xué)習(xí)網(wǎng) 2018-11-12 16:06:50
1.氨水顯弱堿性的理解不全面。
氨氣溶于水形成氨水,氨水少部分電離出OH-、NH4+,所以氨水具有弱堿性。注意以下兩點(diǎn):
(1)氨水遇Al3+、Fe3+、Mg2+分別可以生成Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀,但氨水中滴加Ag+溶液開(kāi)始出現(xiàn)沉淀AgOH,繼續(xù)滴加沉淀即溶解生成銀氨溶液;(2)氨水遇酸、酸性氧化物可以成鹽,又根據(jù)氨水與酸的量關(guān)系分別得到正鹽和酸式鹽。如:用氨水吸收少量二氧化硫的離子方程式NH3.H2O+SO2=NH4++HSO3-是錯(cuò)誤的。
2.NO、O2被水吸收的分析錯(cuò)誤。
NO、O2被水吸收實(shí)質(zhì)上發(fā)生如下反應(yīng):2NO+O2=2NO2,3NO2+2H2O=2HNO3+NO。生成NO還可以繼續(xù)氧化,生成NO2再溶于水,這是一個(gè)循環(huán)反應(yīng)。如無(wú)任何氣體剩余,最終產(chǎn)物應(yīng)為HNO3,恰好反應(yīng)的量的關(guān)系:4NO+3O2+2H2O=4HNO3,實(shí)際反應(yīng)中可以有NO或O2剩余,但不能兩者兼有之。
3.氮可以形成多種氧化物。NO2可以與水反應(yīng)生成硝酸,但NO2不是硝酸的酸酐。掌握酸酐的判斷方法。NO2與溴蒸氣不能用濕潤(rùn)的KI淀粉試紙檢驗(yàn)。
4.NO3-在酸性溶液中具有強(qiáng)氧化性,可以將Fe2+氧化為Fe3+、SO32-氧化為SO42-,將I-、Br-、S2-氧化為I2、Br2、S。
5.檢驗(yàn)NH4+離子,可加入燒堿溶液后,必須加熱,再用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)NH3,否則不一定有NH3放出。
【典型例題評(píng)析】
例1Murad等三位教授最早提出NO分子在人體內(nèi)有獨(dú)特功能,近年來(lái)此領(lǐng)域研究有很大發(fā)展,因此這三位教授榮獲了1998年諾貝爾醫(yī)學(xué)及生理學(xué)獎(jiǎng)。下列關(guān)于NO的敘述不正確的是(1999年全國(guó)高考題)
A.NO可以是某些含低價(jià)N物質(zhì)氧化產(chǎn)物B.NO不是亞硝酸酐
C.NO可以是某些含高價(jià)N物質(zhì)的還原產(chǎn)物D.NO是棕色氣體
思路分析:本題看似很深?yuàn)W,實(shí)際不然,考查的落點(diǎn)是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)物質(zhì)NO的有關(guān)性質(zhì)。根據(jù)NO中氮元素的化合價(jià)(+2)處于氮元素中間價(jià)態(tài),應(yīng)用氧化還原反應(yīng)原理可推知:NO既可能是低價(jià)含N物質(zhì)的氧化產(chǎn)物,又可能是高價(jià)含N物質(zhì)的還原產(chǎn)物;根據(jù)酸酐概念亞硝酸酸酐應(yīng)是N2O3;NO應(yīng)是無(wú)色氣體。
答案:D
方法要領(lǐng):要答好這類“高起點(diǎn),低落點(diǎn)”試題,首先要克服心理障礙,找準(zhǔn)題中化學(xué)知識(shí)運(yùn)用的著落點(diǎn),其次,要掌握好重要基本概念和基本理論。這類試題所涉及的基本理論通常是結(jié)構(gòu)理論(包括原子結(jié)構(gòu)中的質(zhì)量數(shù)=中子數(shù)+質(zhì)子數(shù),質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)之間關(guān)系等)、分子結(jié)構(gòu)中微粒成鍵規(guī)律、氧化還原反應(yīng)規(guī)律;所涉及的概念通常是原子相對(duì)原子質(zhì)量、同位素、同素異形體等。
例2右圖為裝有活塞的密閉容器,內(nèi)盛22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧氣(氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定),保持溫度、壓強(qiáng)不變,則容器內(nèi)的密度(1993年上海高考題)
A.等于1.369g/LB.等于2.054g/L.
C.在1.369g/L和2.054g/L之間D.大于2.054g/L
思路分析:題給的密閉容器中通入O2后發(fā)生2個(gè)化學(xué)反應(yīng):2NO+O2=2NO2
2NO2N2O4。為便于計(jì)算和推導(dǎo),可將題給22.4mLNO轉(zhuǎn)換為22.4LNO,將題
給11.2mLO2轉(zhuǎn)換為11.2LO2,即容器內(nèi)盛有1molNO,充入0.5molO2。根據(jù)質(zhì)量守恒定律,容器內(nèi)的總質(zhì)量為:1mol×30g/mol+0.5mol×32g/mol=46g。
假定1molNO與0.5molO2恰好完全反應(yīng),則生成1molNO2。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下1molNO2的體積為22.4L,此時(shí)混合氣體的密度為46g/22.4L=2.054g/L。但是,由于反應(yīng)2NO2N2O4的存在,且保持溫度、壓強(qiáng)不變,因此使平衡混合氣體的體積小于22.4L,故其密度必定大于2.054g/L。
答案:D
方法要領(lǐng):解本題時(shí)最容易忽略2NO2N2O4的平衡(這是一個(gè)隱含的平衡),而誤選B。
在涉及到的NO2或N2O4有關(guān)量的計(jì)算問(wèn)題,一般要考慮可逆反應(yīng)2NO2N2O4的存在對(duì)有關(guān)量(氣體物質(zhì)的量、體積、密度、式量等)的影響,這是同學(xué)們應(yīng)重視的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
例3已知磷酸分子中的三個(gè)氫原子都可以跟重水分子(D2O)中的D原子發(fā)生氫交換,又知次磷酸(H3PO2)也可跟D2O進(jìn)行氫交換,但次磷酸鈉(NaH2PO2)卻不再能跟D2O發(fā)生氫交換。又此可推斷出H3PO2的分子結(jié)構(gòu)是(1994年全國(guó)高考題)
思路分析:由H3PO4在有三個(gè)氫原子可以與D2O發(fā)生氫交換及題給H3PO2分子結(jié)構(gòu)知:-OH中的H原子能與D2O發(fā)生H交換。現(xiàn)H3PO2能與D2O發(fā)生H交換而NaH2PO2則不能(說(shuō)明NaH2PO2分子中沒(méi)有羥基H原子),可以類推出H3PO2中只有一個(gè)-OH,從而選B。
答案:B
方法要領(lǐng):本題題給信息的實(shí)質(zhì)是:含氧酸分子中的H原子,只有與氧原子結(jié)合形成羥基-OH結(jié)構(gòu)時(shí),才有酸性。由于次磷酸H3PO2只能電離出一個(gè)H+,它是一元酸;NaH2PO2中的H原子不能電離,也不能與堿反應(yīng),NaH2PO2屬于正鹽。同理CH3COOH分子中只有一個(gè)-OH,乙酸是一元酸。因此“含氧酸分子中含有幾個(gè)H原子,就是幾元酸”的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。
此題為信息給予題,它以一般學(xué)生沒(méi)有接觸過(guò)的知識(shí)實(shí)例作為原型(磷酸分子中3個(gè)-OH中的H可D2O發(fā)生H交換),要求學(xué)生在原型的啟發(fā)下求解。這類題一般思路為:分析原型→找出規(guī)律[只有活潑的氫(能電離的H)才能發(fā)生氫交換]→比較問(wèn)題和原型→建立聯(lián)系→應(yīng)用規(guī)律→完成遷移。
例4用以下三種途徑來(lái)制取相等質(zhì)量的硝酸銅:(1996年高考化學(xué)試測(cè)題)
(1)銅跟濃硝酸反應(yīng);(2)銅跟稀硝酸反應(yīng);(3)銅先跟氧氣反應(yīng)生成氧化銅,氧化銅再跟硝酸反應(yīng)。以下敘述中正確的是
A.三種途徑所消耗的銅的物質(zhì)的量相等
B.三種途徑所消耗的硝酸的物質(zhì)的量相等
C.所消耗的銅的物質(zhì)的量是:途徑(3)>途徑(1)>途徑(2)
D.所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是:途徑(1)>途徑(2)>途徑(3)
思路分析:本題是評(píng)價(jià)制備方案的優(yōu)劣。從綠色化學(xué)角度看(1)要節(jié)約原料;(2)是副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境污染小。(1)Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,(2)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,(3)2Cu+O2=2CuO,CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O。若生成3molCu(NO3)2,可得消耗原料量及生成污染物NOx的量(見(jiàn)下表):
Cu(NO3)2CuHNO3NOx
(1)3mol3mol12mol6mol
(2)3mol3mol8mol2mol
(3)3mol3mol6mol0mol
由上表知:(1)耗HNO3最多,生成污染物最多;(3)耗HNO3最少,沒(méi)有污染物。
答案:A、D
方法要領(lǐng):本題考查對(duì)硝酸性質(zhì)、用途的理解及氧化還原反應(yīng)知識(shí),通過(guò)分析比較選擇出最佳途徑的能力。
從不同濃度硝酸與銅的反應(yīng)可以看出,在硝酸與銅的反應(yīng)中,硝酸充當(dāng)了氧化劑和提供硝酸根兩種作用,因稀硝酸與銅反應(yīng)時(shí),氮元素的化合價(jià)由+5降為+2價(jià),故作為氧化劑消耗的硝酸較少,而(3)中氧氣為氧化劑,硝酸全部用提供酸根用,故消耗硝酸的為(1)>(2)>(3)。
例5在下圖裝置中,燒瓶中充滿干燥氣體a,將滴管中的液體b擠入燒瓶?jī)?nèi),輕輕振蕩燒瓶,然后打開(kāi)彈簧夾f,燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出,最終幾乎充滿燒瓶。則a和b分別是(1995年全國(guó)高考題)
思路分析:產(chǎn)生噴泉的條件:氣體在液體中的溶解度很大,產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差(負(fù)壓)。CO2在水中溶解度不大,不能產(chǎn)生噴泉,但在NaOH溶液中因發(fā)生CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,其溶解度顯著增大,此時(shí)形成噴泉。題干要求液體充滿燒瓶。
答案:B、D
方法要領(lǐng):中學(xué)階段,在水中能形成噴泉現(xiàn)象常見(jiàn)的有NH3、HCl、HBr、HI、SO2等溶解度大的氣體;CO2、H2S、Cl2等在水中溶解度不大的氣體,不能形成噴泉,但若將水改成NaOH溶液,這些氣體在堿性溶液中溶解度顯著增大,從而形成噴泉;此外,噴泉實(shí)驗(yàn)裝置若發(fā)生改變,也可能使本來(lái)不能形成噴泉的氣體形成噴泉,因此,要從產(chǎn)生噴泉的條件認(rèn)識(shí)形成噴泉的本質(zhì)。
例6同溫同壓下,兩個(gè)等體積的干燥圓底燒瓶中分別充滿①NH3,②NO2,進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn),經(jīng)充分反應(yīng)后,瓶?jī)?nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為(1998年上海高考題)
A.①>②B.①<②C.①=②D.不能確定
思路分析:設(shè)圓底燒瓶的體積為VL,所含氣體的物質(zhì)的量為xmol。則:
c(NH3)=x/Vmol/L而3NO2+H2O=2HNO3+NO,c(HNO3)=[2/3xmol]÷[2/3VL]=x/Vmol/L。
答案:C
方法要領(lǐng):只要在同溫同壓下,單一氣體(或某一氣體中混有空氣)如進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)(在H2O中)后所得溶液的濃度均相同。它與液體上升高度無(wú)關(guān)。如是標(biāo)準(zhǔn)狀況則濃度為1/22.4mol/L。
注意:若誤以為NO2與H2O生成HNO3的物質(zhì)的量為2/3x,而忽視了溶液的體積也是2V/3L的話,就會(huì)得出兩者濃度不等的結(jié)論。
例7某試劑廠有銀(含雜質(zhì)銅)和硝酸(含雜質(zhì)Fe3+)反應(yīng)制取硝酸銀.步驟如下(1996年上海高考題)
依據(jù)上述步驟,完成下列填空:
(1)溶解銀的硝酸應(yīng)該用硝酸(填濃或稀)。原因是(填序號(hào),下同)
(a)減少過(guò)程中產(chǎn)生NOX的量(b)減少原料銀的消耗量(c)節(jié)省硝酸物質(zhì)的量
(2)步驟B加熱保溫的作用是.
(a)有利于加快反應(yīng)速率
(b)有利于未反應(yīng)的硝酸揮發(fā)
(c)有利于硝酸充分反應(yīng),降低溶液中[H+]
(3)步驟C中是為了除去Fe3+、Cu2+等雜質(zhì),沖稀靜置時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是
(a)置換反應(yīng)(b)水解反應(yīng)(c)氧化還原反應(yīng)
產(chǎn)生的沉淀物化學(xué)式.
思路分析:(1)根據(jù)反應(yīng)方程式:Ag+2HNO3(濃)=AgNO3+NO2↑+H2O、3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O可知:每生成1molAgNO3,如用濃HNO3,消耗HNO32mol,產(chǎn)生1molNO2;如用稀HNO3,只需HNO34/3mol,放出NO1/3mol。故用稀硝酸比用濃硝酸好,原因?yàn)?a)、(c)。
(2)根據(jù)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,加熱保溫是使反應(yīng)加快,促使HNO3與Ag反應(yīng),而不希望HNO3損失,因此其目的是(a)、(c)。
(3)由水解原理,溶液濃度小,促進(jìn)水解,使Fe3+、Cu2+生成難溶的Fe(OH)3、Cu(OH)2而除去。
答案:(1)稀,(a)、(c)(2)(a)、(c)(3)(b),F(xiàn)e(OH)3、Cu(OH)2
方法要領(lǐng):聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)流程,運(yùn)用化學(xué)知識(shí),理解化學(xué)原理解答生產(chǎn)中的問(wèn)題是高考的熱點(diǎn)。用到的化學(xué)原理有:反應(yīng)速率;水解反應(yīng);物質(zhì)分離和提純的方法。試題的能力要求較高,立意新。考生應(yīng)首先將整個(gè)流程看懂,在理解每一操作步驟的目的和作用的同時(shí),須聯(lián)系各步驟的相互關(guān)系和作用。明確前一操作是后一操作過(guò)程的基礎(chǔ)和條件。如:過(guò)量的Ag與稀HNO3混合其目的是使HNO3充分反應(yīng),步驟B加熱保溫的原因也是為這一目的而設(shè)置的。它使NOx不斷逸出,降低酸度,有利于下一步用水沖稀,使雜質(zhì)離子水解完全,并通過(guò)靜置而沉降。以上三個(gè)步驟一環(huán)緊扣一環(huán)。
本題通過(guò)AgNO3生產(chǎn)的步驟、過(guò)程,考查考生對(duì)金屬(Ag、Fe、Cu)與HNO3反應(yīng)的理解程度。在步驟C中,雖然Ag+也參與水解,但AgOH很不穩(wěn)定分解:AgOH→Ag2O,合并于過(guò)量銀中循環(huán)使用。
題中給出了生產(chǎn)的過(guò)程圖,提供了解題線索。解題時(shí)應(yīng)根據(jù)銀與不同濃度HNO3的反應(yīng)及產(chǎn)生,考慮生產(chǎn)實(shí)際中的價(jià)值及產(chǎn)物對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響,不難選擇問(wèn)題(1)中的答案為稀HNO3及其原因。借助化學(xué)反應(yīng)的原理及條件,離子的性質(zhì)等知識(shí),從而順利解答出問(wèn)題(2)和(3)。
例8實(shí)驗(yàn)室用氨氣還原氧化銅的方法測(cè)定銅的近似相對(duì)原子質(zhì)量,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O(1996年上海高考題)
試回答:(1)如果選用測(cè)定反應(yīng)物CuO和生成物H2O的質(zhì)量[m(CuO)、m(H2O)]時(shí),請(qǐng)用下列儀器設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案。
①儀器連接的順序(用字母編號(hào)表示,儀器可重復(fù)使用);d中濃硫酸的作用是,;實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)觀察到a中的現(xiàn)象是;
②列出計(jì)算Cu的相對(duì)原子質(zhì)量的表達(dá)式;
�、巯铝星闆r將使測(cè)定結(jié)果偏大的是。(以下選擇填空不限1個(gè)正確答案,均用字母編號(hào)填寫(xiě))
(a)CuO未全部還原為Cu(b)CuO受潮(c)CuO中混有Cu
(2)如果仍采用上述儀器裝置,其他方案可選用測(cè)定的物理量有
(a)m(Cu)和m(CuO)(b)m(N2)和m(H2O)(c)m(Cu)和m(H2O)(d)m(NH3)和m(H2O)
思路分析:根據(jù)本題的意圖是需要測(cè)定反應(yīng)物氧化銅和生成物水的質(zhì)量,從而利用氨和加熱條件下的氧化銅在化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系求出銅的相對(duì)原子質(zhì)量。氧化銅的質(zhì)量可直接從所取的藥品稱量中得知,測(cè)反應(yīng)生成的水的質(zhì)量時(shí),應(yīng)考慮制得的氨氣中混有的水蒸氣對(duì)測(cè)量有干擾作用,應(yīng)予以排除,反應(yīng)后的氣體中必然夾雜著未反應(yīng)完的氨氣,吸收水蒸氣時(shí)也要考慮不能用濃硫酸作吸收劑,否則會(huì)同時(shí)吸入水蒸氣和氨氣,造成測(cè)量數(shù)據(jù)偏大。
(1)①NH4Cl和Ca(OH)2反應(yīng)可生成NH3,經(jīng)堿石灰干燥后(不能用濃H2SO4干燥),因?yàn)闈釮2SO4要吸收NH3)把NH3通入a裝置發(fā)生主體反應(yīng),將反應(yīng)后生成的水蒸氣用C吸收(不能用濃H2SO4吸收),因?yàn)檫有未反應(yīng)的NH3也可被濃H2SO4吸收,這樣測(cè)量水的質(zhì)量就偏大,多余的NH3用濃H2SO4吸收,同時(shí)也防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入第二個(gè)C裝置中。
②2NH3+3CuO=N2+3Cu+3H2O(設(shè)銅的相對(duì)原子質(zhì)量為x)
3(x+16)3×18
m(CuO)m(H2O)x=18m(CuO)/m(H2O)-16
或考慮計(jì)算銅的相對(duì)原子質(zhì)量的思路是:
n(CuO)=m(H2O)/18M(CuO)=m(CuO)/n(H2O)=18m(CuO)/m(H2O)M(Cu)=M(CuO)-16如果測(cè)量反應(yīng)前后硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量,則可測(cè)出反應(yīng)生成的銅的質(zhì)量,從測(cè)得的氧化銅的質(zhì)量可計(jì)算銅的相對(duì)原子質(zhì)量為:
M(Cu)=m(Cu)/n(CuO)=18m(Cu)/m(H2O)。
從測(cè)得的生成的水的質(zhì)量,也可計(jì)算銅的相對(duì)原子質(zhì)量為:
M(Cu)=m(Cu)/n(H2O)=18m(Cu)/m(H2O)。
③要使測(cè)定結(jié)果偏大,則m(H2O)m要偏小,其中(a)導(dǎo)致m(H2O)偏小(b)導(dǎo)致m(H2O)偏大(c)相當(dāng)于m(H2O)偏小。故選a、c。
(2)由于氣體的質(zhì)量難于測(cè)量,也難于收集,所以(b)(d)是不可選用的。
答案:(1)①bcacd吸收未反應(yīng)的氨防止空氣中水分進(jìn)入固體由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色②③a、c(2)a、c
方法要領(lǐng):本題意在考查定量測(cè)定的能力和運(yùn)用信息的能力。儀器的選擇要從生成反應(yīng)物及能夠準(zhǔn)確測(cè)量生成物來(lái)考慮,B裝置產(chǎn)生混有水蒸氣的氨氣,因?qū)嶒?yàn)中要測(cè)定后一反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣,故應(yīng)先將氨氣中的水蒸氣除去,通過(guò)C得純NH3后再通過(guò)A與CuO反應(yīng),因要測(cè)定生成的水的量,故再通過(guò)一次和C相同的裝置(不是同一裝置)只吸收水蒸氣而不吸收多余的氨氣,NH3有污染,不能排放到大氣中,同時(shí)為防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入干燥管、確保實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性,故最后再通過(guò)濃H2SO4,這是此類定量實(shí)驗(yàn)中應(yīng)密切注意的,問(wèn)題②、③關(guān)系式法不難得到結(jié)論,問(wèn)題(2)中b和d均與Cu或關(guān)系,無(wú)法計(jì)算。
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