第4節(jié)氮及其重要化合物,考綱要求:1.掌握氮元素單質及其重要化合物的主要性質及應用。(宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想) 2.了解氮元素單質及其重要化合物的制備方法。(科學探究與創(chuàng)新意識) 3.了解氮的重要化合物對環(huán)境的影響。(科學態(tài)度與社會責任),考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,氮氣及氮的氧化物的性質 1.氮的固定,2.氮氣 (1)物理性質:色味氣體,密度比空氣略小,溶于水。 (2)化學性質:,游離,人工,化合,無,無,難,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,3.氮的氧化物 (1)氮有多種價態(tài)的氧化物,氮元素從+1+5價都有對應的氧化物,如N2O、N2O3、NO2(或)、N2O5,其中屬于酸性氧化物的是N2O3、。 (2)NO和NO2的性質比較。,NO,N2O4,N2O5,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,注意氮的氧化物都有毒,其中NO2與N2O4存在下列平衡: 2NO2 N2O4,因此實驗測得NO2的平均相對分子質量總是大于46。 驗證某無色氣體為NO的方法是向無色氣體中通入O2(或空氣),無色氣體變?yōu)榧t棕色。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,(3)氮氧化物對環(huán)境的污染。 光化學煙霧:NOx在紫外線作用下,與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應,產生了一種有毒的煙霧。 酸雨:NOx排入大氣中,與水反應生成HNO3和HNO2,隨雨雪降到地面。 破壞臭氧層:NO2可使平流層中的臭氧減少,導致地面紫外線輻射量增加。 NO與血紅蛋白結合使人中毒。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,自主練習 1.溴蒸氣和NO2都為紅棕色氣體,用濕潤的淀粉KI試紙或NaOH溶液能鑒別它們嗎?為什么?若不能,請你設計一種簡單的方法,鑒別溴蒸氣和NO2。,提示 不能鑒別。因為這兩種氣體都有氧化性,都可以把KI中的I-氧化成I2,從而使試紙變藍色。NaOH溶液可以吸收溴蒸氣和NO2而形成無色溶液。鑒別的方法:用AgNO3溶液,Br2可與AgNO3溶液反應生成淺黃色沉淀AgBr;用水,溶于水后有顏色的是Br2,無顏色的是NO2。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,2.(2019遼寧沈陽質檢)關于氮的變化關系圖如下,則下列說法不正確的是() A.路線是工業(yè)生產硝酸的主要途徑 B.路線、是雷電固氮生成硝酸的主要途徑 C.上述所有反應都是氧化還原反應 D.上述反應中只有屬于氮的固定,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,3.下列有關氮氣用途的說法不正確的是() A.作焊接金屬的保護氣 B.制硝酸和化肥的原料 C.食品袋中充氮氣來防腐 D.與氧氣反應制NO從而制硝酸,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,考向1NO、NO2的性質 例1(2019湖北武漢武鋼三中周測)氮氧化合物(用NOx表示)是大氣污染的重要因素,根據(jù)NOx的性質特點,開發(fā)出多種化學治理氮氧化合物污染的方法。 (1)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。已知:4NH3+6NO 5N2+6H2O,8NH3+6NO2 7N2+12H2O。同溫同壓下,3.5 L NH3恰好將3.0 L NO和NO2的混合氣體完全轉化為N2,則原混合氣體中NO和NO2的體積之比是。 (2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。 NO2被燒堿溶液吸收時,生成兩種鈉鹽,其物質的量之比為11,寫出該反應的化學方程式:。 NO與NO2按物質的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽,該鈉鹽的化學式為。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,答案 (1)13 (2)2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NaNO2,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,解得V(NO)=0.75 L V(NO2)=2.25 L 則V(NO)V(NO2)=13。 (2)生成兩種鈉鹽,必然是NO2的歧化反應,依據(jù)兩種鹽的物質的量的關系可知兩種鹽分別為NaNO3和NaNO2。NO中氮的化合價為+2價,NO2中氮的化合價為+4價,二者11混合時與NaOH反應生成一種鈉鹽,依據(jù)得失電子守恒可知,鈉鹽中氮的化合價為+3,即為NaNO2。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,易錯警示NO用排水法收集,不能用排空氣法收集;而NO2用向上排空氣法收集,不能用排水法收集。 歸納總結常見的NOx尾氣處理方法 堿液吸收法。 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。 催化轉化法。 在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2),NOx與CO在一定溫度下發(fā)生催化反應轉化為無毒氣體(N2和CO2)。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,對點演練 隨著我國汽車年銷量的大幅增加,空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車尾氣處理裝置中,氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示,下列說法正確的是() A.反應中NO為氧化劑,N2為氧化產物 B.汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2 C.NO和O2必須在催化劑表面才能反應 D.催化轉化總反應化學方程式為2NO+O2+4CO 4CO2+N2,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,考向2氮氧化物溶于水的定量計算 例2(2019陜西師大附中月考)如圖所示,相同條件下,兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體,分別倒置于水槽中,然后通過導管緩慢通入氧氣,邊通邊慢慢搖動試管,直到兩個試管內充滿液體。假設試管內的溶質不向水槽中擴散,則(1)和(2)兩個試管內溶液物質的量濃度之比為 () (1)(2) A.11B.43 C.57D.75,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,歸納總結氮的氧化物與O2、H2O反應的計算 1.利用關系式求解 氮的氧化物溶于水的過程中所發(fā)生的反應有: 3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2。 疊加后得4NO2+O2+2H2O=4HNO3; 4NO+3O2+2H2O=4HNO3; NO2+NO+O2+H2O=2HNO3。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,若NO、NO2、O2混合氣體通入水中,當V(NO)V(NO2)V(O2) =111時,恰好轉化為HNO3,即按式反應。當V(NO) V(NO2)V(O2)111時,可先將NO2轉化為NO,然后再按照NO和O2的混合氣體溶于水的反應進行計算。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,2.依據(jù)氮氧原子個數(shù)比求解 通過上述方程式的關系,我們不難發(fā)現(xiàn):無論是哪種情況,生成HNO3的NO、NO2、O2中氮氧原子個數(shù)比都為25。都等效于硝酸的酸酐N2O5與H2O的反應。在解題時,我們也可以利用這個關系來進行分析判斷,并最終得出結論。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,3.利用電子守恒關系求解 從氧化還原反應的電子得失角度分析上述反應,都是氮的氧化物被氧氣氧化生成硝酸。,解題時,可以根據(jù)氮的氧化物失電子總數(shù)=氧氣得電子總數(shù)的關系來求解。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,對點演練 在一定溫度和壓強下,將一只容積為15 mL的試管充滿NO2后,倒置于一個盛水的水槽中,當試管內液面上升至一定高度不再變化時,在相同條件下通入氧氣。若要使試管內液面仍保持在原高度,則通入氧氣的體積為() A.3.75 mLB.7.5 mL C.10.5 mLD.8.75 mL,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,氨銨鹽的性質 1.氨的分子結構與物理性質,小,強烈刺激性,700,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,2.氨的化學性質,(1)與水反應。 。氨氣溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有:。NH3H2O為可溶性一元弱堿,不穩(wěn)定,易分解,化學方程式為。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,(2)與酸的反應。 蘸有濃鹽酸(或)的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近,其現(xiàn)象為。 化學方程式分別為 。 (3)與鹽溶液的反應。 如過量氨水與AlCl3溶液反應的離子方程式: 。,濃硝酸,有白煙生成,HCl+NH3=NH4Cl、HNO3+NH3=NH4NO3,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,(4)氨氣的還原性。,注意NH3是中學化學中唯一的堿性氣體,能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍,可在推斷題中作為解題突破口。 氨水呈堿性,屬于一元弱堿溶液,計算氨水的濃度時,溶質按NH3進行計算。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,3.氨氣的實驗室制法,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,氨氣的用途。 化工原料,用于制硝酸、銨鹽、純堿、尿素,用作制冷劑。,堿石灰,濕潤的紅色石蕊,白煙,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,4.銨鹽的性質 (1)銨鹽的物理性質。 銨鹽都是白色固體,均易溶于水。 (2)銨鹽的化學性質。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,自主練習 1.液氨和氨水在組成上有哪些區(qū)別?,2.固態(tài)NH4Cl受熱變成氣體,氣體遇冷又變?yōu)楣虘B(tài)NH4Cl;固態(tài)碘受熱變成蒸氣,蒸氣遇冷又變成固態(tài)碘,這兩種現(xiàn)象的本質是否相同?請說明判斷的理由。,提示 液氨是氨氣液化的產物,只含NH3,是純凈物;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)的過程,在物質聚集狀態(tài)變化方面與I2(s)I2(g)I2(s)一致,但前者是化學變化,后者是物理變化。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點三,3.(2019湖北恩施月考)已知氨氣極易溶于水,而難溶于有機溶劑CCl4。下列裝置中不適宜作氨氣尾氣吸收的是 (),答案,解析,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,考向1氨和銨鹽的性質及應用 例1(2019江西上饒模擬)某同學探究氨和銨鹽的性質,對相關實驗操作及現(xiàn)象描述正確的是() A.室溫下測定等濃度氨水和NaOH溶液的pH,比較氨水和NaOH堿性強弱 B.將氨水緩慢滴入AlCl3溶液中,研究Al(OH)3的兩性 C.將蘸有濃氨水和濃硫酸的玻璃棒靠近,觀察到白煙 D.加熱除去NH4Cl中的少量NaHCO3,答案,解析,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,對點演練 (2019廣東汕頭月考)某課外活動小組欲利用CuO與NH3的反應研究NH3的性質與分子組成,設計了如下實驗裝置(夾持裝置未畫出)進行實驗。請回答下列問題:,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,(1)儀器a的名稱為 ;儀器b中的試劑不能為下列中的(填字母)。 A.氧化鈣B.堿石灰C.石灰石D.熟石灰 (2)裝置B的作用是。 (3)實驗中觀察到裝置C中黑色CuO粉末變?yōu)榧t色固體,量氣管收集到無色無味的氣體,寫出裝置C中發(fā)生反應的化學方程式:。 (4)實驗完畢,若測得干燥管D增重m g,裝置F測得氣體的體積為n L(已折算成標準狀況),則氨分子中氮、氫的原子個數(shù)比為 (用含m、n字母的代數(shù)式表示)。,答案 (1)分液漏斗C(2)干燥氨氣 (3)3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O(4)9n11.2m,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,考向2氨氣的制取及實驗探究 例2(2019湖南湘潭調研)某研究小組要快速制取干燥的氨氣,提供的藥品有:濃氨水、氯化銨固體、氫氧化鈉固體、蒸餾水、堿石灰,提供的儀器如圖所示(必要的塞子、玻璃導管、橡膠管、固定裝置和尾氣處理裝置略去)。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,(1)需選擇的藥品是 ,該小組將選擇的藥品混合后快速放出氨氣的原因是,選擇的儀器(填序號)。 (2)若用如圖裝置收集NH3,如何判斷燒瓶中已收集滿NH3?。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,思維建模有關氣體制備的解題思路,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,歸納總結實驗室制取氨氣的簡易方法,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,對點演練 實驗室采用下列裝置制取氨氣,正確的是(),答案,解析,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,硝酸 1.物理性質 硝酸是無色易揮發(fā)的液體,有刺激性氣味。 2.化學性質,(1)不穩(wěn)定性 反應的化學方程式: 。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,(2)強氧化性 硝酸無論濃、稀都有強氧化性,而且濃度越大,氧化性越強。 與金屬反應 稀硝酸與銅反應: 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O; 濃硝酸與銅反應: Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O。 與非金屬反應 濃硝酸與C的反應: C+4HNO3(濃) CO2+4NO2+2H2O。 與還原性化合物反應 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等還原性物質。稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式:。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,(3)與有機物反應。 硝化反應(與 反應): 。 顏色反應:含有苯基的蛋白質遇到濃硝酸時變黃色。 注意硝酸濃度越大,其還原產物的價態(tài)越高。還原產物一般為HNO3(濃)NO2,HNO3(稀)NO。 濃硝酸能使紫色石蕊溶液先變紅,后褪色,該反應過程中濃硝酸表現(xiàn)出強酸性和強氧化性。 常溫下,鐵、鋁遇濃硝酸能發(fā)生“鈍化”,并非不反應,故濃硝酸可以用鐵桶盛放。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,自主練習 1.久置的濃硝酸呈黃色,如何除去?怎樣保存濃硝酸?,提示 濃硝酸顯黃色是由于濃硝酸見光或受熱發(fā)生分解,生成的NO2溶于濃硝酸所致,所以消除的方法是通入O2(或空氣),使其發(fā)生反應4NO2+O2+2H2O=4HNO3。保存時應保存在棕色試劑瓶中,并置于陰涼處。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,2.(2019廣東肇慶月考)一定質量的銅分別與足量的稀硝酸、濃硝酸完全反應,在相同條件下,用排水集氣法收集產生的氣體(假設產物氣體只可能是NO或NO2)。下列敘述一定正確的是() 硝酸濃度越大,消耗的硝酸越少 硝酸濃度不同,但生成的Cu(NO3)2的物質的量相同 硝酸濃度越大,產生的氣體越少 用排水集氣法收集到的氣體在相同狀況下體積相同 A.只有B. C.D.,答案,解析,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,3.下列有關實驗操作、現(xiàn)象和解釋或結論都正確的是 (),A.B. C.D.,答案,解析,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考向1硝酸的性質及應用 例1(2019河南鄭州模擬)硝酸被稱為“國防工業(yè)之母”是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸的性質不相對應的是() A.濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色酸性和強氧化性 B.不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣強氧化性 C.要用棕色瓶盛裝濃硝酸不穩(wěn)定性 D.能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色褪去強氧化性,答案,解析,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,歸納總結化學反應中硝酸表現(xiàn)的性質,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,對點演練 某同學進行下列實驗:,下列說法合理的是() A.燒杯A中發(fā)生反應:3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O B.紅棕色氣體消失只與NO2和燒杯C中的KI發(fā)生反應有關 C.燒杯C中溶液變藍只與NO2和C中溶液發(fā)生反應有關 D.若將銅片換成鐵片,則C中的液體也可能變藍,答案,解析,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,答案,解析,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,思維建模金屬與硝酸反應計算題的一般方法,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,歸納總結金屬與硝酸反應的相關計算中守恒思想的應用,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考點三,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,對點演練 (2019河南信陽月考)Cu2S與一定濃度的HNO3反應,生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。當產物n(NO2)n(NO)=11時。下列說法正確的是() A.1 mol Cu2S參加反應時有8 mol電子轉移 B.參加反應的n(Cu2S)n(HNO3)=15 C.反應中Cu2S既作氧化劑,又作還原劑 D.產物nCu(NO3)2n(CuSO4)=11,答案,解析,2,3,1,含氮元素物質之間的轉化關系,2,3,1,(1)歧化同一元素的化合價在同一反應中既升高又降低。 如:3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O (2)歸中同一元素的不同化合價在同一反應中只靠攏。 如:6NO+4NH3 5N2+6H2O NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O (3)含氮物質的連續(xù)氧化。,1,2,3,1.(2018課標全國,8)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氮有關(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是() A.霧和霾的分散劑相同 B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨 C.NH3是形成無機顆粒物的催化劑 D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關,答案,解析,1,2,3,2.(2019湖北廣水一中月考)某實驗過程如圖所示,則圖的試管中的現(xiàn)象是() A.無明顯現(xiàn)象,因稀硫酸不與銅反應 B.銅片溶解,產生無色氣體,該氣體遇到空氣不變色 C.銅片溶解,放出紅棕色有刺激性氣味的氣體 D.銅片溶解,產生無色氣體,該氣體在試管口變?yōu)榧t棕色,答案,解析,1,2,3,3.(2019江西南昌質檢)1.52 g銅鎂合金完全溶解于50 mL密度為1.40 gcm-3、質量分數(shù)為63%的濃硝酸中,得到NO2和N2O4的混合氣體物質的量為0.05 mol,向反應后的溶液中加入1.0 molL-1 NaOH溶液,當金屬離子全部沉淀時,得到2.54 g沉淀。下列說法不正確的是 () A.該合金中銅與鎂的物質的量之比是12 B.該濃硝酸中HNO3的物質的量濃度是14.0 molL-1 C.NO2和N2O4的混合氣體中,NO2的體積分數(shù)是80% D.得到2.54 g沉淀時,加入NaOH溶液的體積是640 mL,A,1,2,3,解析2.54 g沉淀為氫氧化銅和氫氧化鎂,故沉淀中氫氧根的質量為2.54 g-1.52 g=1.02 g,則OH-的物質的量為0.06 mol。根據(jù)電荷守恒,金屬提供電子的物質的量等于氫氧根的物質的量,設銅、鎂合金中Cu、Mg的物質的量分別為x mol、y mol,則:,1,2,3,