1、第4节 氮及其重要化合物,考纲要求:1.掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。(宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想) 2.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法。(科学探究与创新意识) 3.了解氮的重要化合物对环境的影响。(科学态度与社会责任),-3-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,氮气及氮的氧化物的性质 1.氮的固定,2.氮气 (1)物理性质: 色 味气体,密度比空气略小, 溶于水。 (2)化学性质:,游离,人工,化合,无,无,难,-4-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从
2、+1+5价都有对应的氧化物,如N2O、 、N2O3、NO2(或 )、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、 。 (2)NO和NO2的性质比较。,NO,N2O4,N2O5,-5-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,注意氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4存在下列平衡: 2NO2 N2O4,因此实验测得NO2的平均相对分子质量总是大于46。 验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色。,-6-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(3)氮氧化物对环境的污染。 光化学烟雾:NOx在紫外线作用下,与碳氢化合物发
3、生一系列光化学反应,产生了一种有毒的烟雾。 酸雨:NOx排入大气中,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨雪降到地面。 破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。 NO与血红蛋白结合使人中毒。,-7-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.溴蒸气和NO2都为红棕色气体,用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液能鉴别它们吗?为什么?若不能,请你设计一种简单的方法,鉴别溴蒸气和NO2。,提示 不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性,都可以把KI中的I-氧化成I2,从而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收溴蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法:用Ag
4、NO3溶液,Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr;用水,溶于水后有颜色的是Br2,无颜色的是NO2。,-8-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.(2019辽宁沈阳质检)关于氮的变化关系图如下,则下列说法不正确的是( )A.路线是工业生产硝酸的主要途径 B.路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C.上述所有反应都是氧化还原反应 D.上述反应中只有属于氮的固定,答案,解析,-9-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.下列有关氮气用途的说法不正确的是( ) A.作焊接金属的保护气 B.制硝酸和化肥的原料 C.食品袋中充氮气来防腐
5、D.与氧气反应制NO从而制硝酸,答案,解析,-10-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向1 NO、NO2的性质 例1(2019湖北武汉武钢三中周测)氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素,根据NOx的性质特点,开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。 (1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知:4NH3+6NO 5N2+6H2O,8NH3+6NO2 7N2+12H2O。同温同压下,3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的体积之比是 。 (2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。 NO2被烧
6、碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为11,写出该反应的化学方程式: 。 NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式为 。,-11-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,答案 (1)13 (2)2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NaNO2,-12-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,解得V(NO)=0.75 L V(NO2)=2.25 L 则V(NO)V(NO2)=13。 (2)生成两种钠盐,必然是NO2的歧化反应,依据两种盐的物质的量的关系可知两种盐分别为NaNO3和Na
7、NO2。NO中氮的化合价为+2价,NO2中氮的化合价为+4价,二者11混合时与NaOH反应生成一种钠盐,依据得失电子守恒可知,钠盐中氮的化合价为+3,即为NaNO2。,-13-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,易错警示NO用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2用向上排空气法收集,不能用排水法收集。 归纳总结常见的NOx尾气处理方法 碱液吸收法。 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。 催化转
8、化法。 在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),NOx与CO在一定温度下发生催化反应转化为无毒气体(N2和CO2)。,-14-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 随着我国汽车年销量的大幅增加,空气环境受到了很大的污染。汽车尾气处理装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列说法正确的是( )A.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物 B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2 C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D.催化转化总反应化学方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2,答案,解析,-15-,考点一,考点二,必备
9、知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向2 氮氧化物溶于水的定量计算 例2(2019陕西师大附中月考)如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则(1)和(2)两个试管内溶液物质的量浓度之比为 ( )(1) (2) A.11 B.43 C.57 D.75,答案,解析,-16-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,归纳总结氮的氧化物与O2、H2O反应的计算 1.利用关系式求解 氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有: 3NO2
10、+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2。 叠加后得4NO2+O2+2H2O=4HNO3; 4NO+3O2+2H2O=4HNO3; NO2+NO+O2+H2O=2HNO3。,-17-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,若NO、NO2、O2混合气体通入水中,当V(NO)V(NO2)V(O2) =111时,恰好转化为HNO3,即按式反应。当V(NO) V(NO2)V(O2)111时,可先将NO2转化为NO,然后再按照NO和O2的混合气体溶于水的反应进行计算。,-18-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.依据氮氧原子个数比求解 通过上
11、述方程式的关系,我们不难发现:无论是哪种情况,生成HNO3的NO、NO2、O2中氮氧原子个数比都为25。都等效于硝酸的酸酐N2O5与H2O的反应。在解题时,我们也可以利用这个关系来进行分析判断,并最终得出结论。,-19-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.利用电子守恒关系求解 从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应,都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸。,解题时,可以根据氮的氧化物失电子总数=氧气得电子总数的关系来求解。,-20-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 在一定温度和压强下,将一只容积为15 mL的试管充满NO2后,倒置
12、于一个盛水的水槽中,当试管内液面上升至一定高度不再变化时,在相同条件下通入氧气。若要使试管内液面仍保持在原高度,则通入氧气的体积为( ) A.3.75 mL B.7.5 mL C.10.5 mL D.8.75 mL,答案,解析,-21-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,氨 铵盐的性质 1.氨的分子结构与物理性质,小,强烈刺激性,700,-22-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.氨的化学性质,(1)与水反应。氨气溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有: 。NH3H2O为可溶性一元弱碱,不稳定,易分解,化学方程式为 。,-23-,考点一,考点二
13、,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(2)与酸的反应。 蘸有浓盐酸(或 )的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为 。 化学方程式分别为 。 (3)与盐溶液的反应。 如过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式:。,浓硝酸,有白烟生成,HCl+NH3=NH4Cl、HNO3+NH3=NH4NO3,-24-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(4)氨气的还原性。,注意NH3是中学化学中唯一的碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,可在推断题中作为解题突破口。 氨水呈碱性,属于一元弱碱溶液,计算氨水的浓度时,溶质按NH3进行计算。,-25-,考点一,考点二,必备知识
14、自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.氨气的实验室制法,-26-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,氨气的用途。 化工原料,用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素,用作制冷剂。,碱石灰,湿润的红色石蕊,白烟,-27-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,4.铵盐的性质 (1)铵盐的物理性质。 铵盐都是白色固体,均易溶于水。 (2)铵盐的化学性质。,-28-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.液氨和氨水在组成上有哪些区别?,2.固态NH4Cl受热变成气体,气体遇冷又变为固态NH4Cl;固态碘受热变成蒸气,蒸气遇冷又
15、变成固态碘,这两种现象的本质是否相同?请说明判断的理由。,提示 液氨是氨气液化的产物,只含NH3,是纯净物;氨水是NH3的水溶液,含有H2O、NH3、NH3H2O、 、OH-、H+等粒子。,提示 不相同。NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)的过程,在物质聚集状态变化方面与I2(s)I2(g)I2(s)一致,但前者是化学变化,后者是物理变化。,-29-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.(2019湖北恩施月考)已知氨气极易溶于水,而难溶于有机溶剂CCl4。下列装置中不适宜作氨气尾气吸收的是 ( ),答案,解析,-30-,必备知识自主预诊,关键能
16、力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向1 氨和铵盐的性质及应用 例1(2019江西上饶模拟)某同学探究氨和铵盐的性质,对相关实验操作及现象描述正确的是( ) A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,比较氨水和NaOH碱性强弱 B.将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中,研究Al(OH)3的两性 C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近,观察到白烟 D.加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3,答案,解析,-31-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,-32-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,对点演练 (2019广东汕头月考)某课外活动小组欲利用Cu
17、O与NH3的反应研究NH3的性质与分子组成,设计了如下实验装置(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:,-33-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(1)仪器a的名称为 ;仪器b中的试剂不能为下列中的 (填字母)。 A.氧化钙 B.碱石灰 C.石灰石 D.熟石灰 (2)装置B的作用是 。 (3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体,量气管收集到无色无味的气体,写出装置C中发生反应的化学方程式: 。 (4)实验完毕,若测得干燥管D增重m g,装置F测得气体的体积为n L(已折算成标准状况),则氨分子中氮、氢的原子个数比为 (用含m、n字母的代数式表示)。,
18、答案 (1)分液漏斗 C (2)干燥氨气 (3)3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O (4)9n11.2m,-34-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,-35-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向2 氨气的制取及实验探究 例2(2019湖南湘潭调研)某研究小组要快速制取干燥的氨气,提供的药品有:浓氨水、氯化铵固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰,提供的仪器如图所示(必要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置略去)。,-36-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(1)需选择的药品是 ,该小组将选择的药
19、品混合后快速放出氨气的原因是 ,选择的仪器 (填序号)。 (2)若用如图装置收集NH3,如何判断烧瓶中已收集满NH3? 。,-37-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,-38-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,思维建模有关气体制备的解题思路,-39-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,归纳总结实验室制取氨气的简易方法,-40-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,对点演练 实验室采用下列装置制取氨气,正确的是( ),答案,解析,-41-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考
20、点三,硝酸 1.物理性质 硝酸是无色易挥发的液体,有刺激性气味。 2.化学性质,(1)不稳定性 反应的化学方程式:。,-42-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大,氧化性越强。 与金属反应 稀硝酸与铜反应: 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O; 浓硝酸与铜反应: Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O。 与非金属反应 浓硝酸与C的反应: C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O。 与还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等
21、还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式: 。,-43-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(3)与有机物反应。 硝化反应(与 反应):。 颜色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。 注意硝酸浓度越大,其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)NO2,HNO3(稀)NO。 浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。 常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”,并非不反应,故浓硝酸可以用铁桶盛放。,-44-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,自主练习 1.久置的浓硝酸呈黄色,如何除去?怎样保
22、存浓硝酸?,提示 浓硝酸显黄色是由于浓硝酸见光或受热发生分解,生成的NO2溶于浓硝酸所致,所以消除的方法是通入O2(或空气),使其发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3。保存时应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处。,-45-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2.(2019广东肇庆月考)一定质量的铜分别与足量的稀硝酸、浓硝酸完全反应,在相同条件下,用排水集气法收集产生的气体(假设产物气体只可能是NO或NO2)。下列叙述一定正确的是( ) 硝酸浓度越大,消耗的硝酸越少 硝酸浓度不同,但生成的Cu(NO3)2的物质的量相同 硝酸浓度越大,产生的气体越少 用排水集气法收
23、集到的气体在相同状况下体积相同 A.只有 B. C. D.,答案,解析,-46-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,3.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是 ( ),A. B. C. D.,答案,解析,-47-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向1 硝酸的性质及应用 例1(2019河南郑州模拟)硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的是( ) A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色酸性和强氧化性 B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性 C.要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性 D.能使滴有酚
24、酞的氢氧化钠溶液的红色褪去强氧化性,答案,解析,-48-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错警示浓、稀硝酸均具有强氧化性,浓度越大,氧化性越强,其还原产物的价态越高。浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”,故常温下,浓硝酸可用铁桶或铝桶盛放。硝酸几乎能够与所有的金属反应(除Au、Pt外),但不生成氢气;与变价金属反应时,金属能够被氧化为最高价态。分析离子共存的问题时要注意隐含的硝酸,即酸性条件的硝酸盐溶液,H+和N O 3 共存时相当于稀硝酸,有较强的氧化性。,-49-,考点一,考点二,
25、考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结化学反应中硝酸表现的性质,-50-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 某同学进行下列实验:,下列说法合理的是( ) A.烧杯A中发生反应:3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O B.红棕色气体消失只与NO2和烧杯C中的KI发生反应有关 C.烧杯C中溶液变蓝只与NO2和C中溶液发生反应有关 D.若将铜片换成铁片,则C中的液体也可能变蓝,答案,解析,-51-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向2 硝酸与金属反应的计算 例2(2019河南开封月考)某稀硫酸和稀硝酸的
26、混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6 g Cu。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是( )A.原混合酸中N O 3 的物质的量为0.1 mol B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+,BC段产生的是氢气 C.第二份溶液中的最终溶质为FeSO4 D.稀硫酸浓度为2.5 molL-1,答案,解析,-52-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,思维建模金属与硝酸反应计算题的一般方法,-53-,考点一,考点二,考点三,必备知识自
27、主预诊,关键能力考向突破,归纳总结金属与硝酸反应的相关计算中守恒思想的应用,-54-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-55-,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 (2019河南信阳月考)Cu2S与一定浓度的HNO3反应,生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物n(NO2)n(NO)=11时。下列说法正确的是( ) A.1 mol Cu2S参加反应时有8 mol电子转移 B.参加反应的n(Cu2S)n(HNO3)=15 C.反应中Cu2S既作氧化剂,又作还原剂 D.产物nCu(NO3)2n(CuSO4)=11,
28、答案,解析,-56-,2,3,1,含氮元素物质之间的转化关系,-57-,2,3,1,(1)歧化同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如:3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O (2)归中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。 如:6NO+4NH3 5N2+6H2O NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O (3)含氮物质的连续氧化。,-58-,1,2,3,1.(2018课标全国,8)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氮有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C
29、.NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关,答案,解析,-59-,1,2,3,2.(2019湖北广水一中月考)某实验过程如图所示,则图的试管中的现象是( )A.无明显现象,因稀硫酸不与铜反应 B.铜片溶解,产生无色气体,该气体遇到空气不变色 C.铜片溶解,放出红棕色有刺激性气味的气体 D.铜片溶解,产生无色气体,该气体在试管口变为红棕色,答案,解析,-60-,1,2,3,3.(2019江西南昌质检)1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 gcm-3、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体物质的量为0.05 mol,向反应后的溶液中加入
30、1.0 molL-1 NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是 ( ) A.该合金中铜与镁的物质的量之比是12 B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 molL-1 C.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80% D.得到2.54 g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是640 mL,A,-61-,1,2,3,解析 2.54 g沉淀为氢氧化铜和氢氧化镁,故沉淀中氢氧根的质量为2.54 g-1.52 g=1.02 g,则OH-的物质的量为0.06 mol。根据电荷守恒,金属提供电子的物质的量等于氢氧根的物质的量,设铜、镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为x mol、y mol,则:,-62-,1,2,3,
