氮及其化合物 第11講 考綱導視 基礎反饋 判斷正誤 正確的畫 錯誤的畫 1 氨氣溶于水能導電 所以氨氣是電解質(zhì) 2 將可調(diào)高度的銅絲伸入稀HNO3中 溶液變藍 則Cu 與稀HNO3發(fā)生置換反應 3 實驗室用鋅粒 稀HNO3以及試管 帶導管的橡皮塞可 制取H2 4 由于反應物濃度越大 反應速率越快 因而常溫下 相同的鋁片中分別加入足量的濃 稀硝酸 濃硝酸中鋁片先溶解 完 5 制二氧化氮時 用水或NaOH溶液吸收尾氣 6 用濕潤的碘化鉀淀粉試紙鑒別Br2 g 和NO2 7 液氨作為清潔能源的反應原理是4NH3 5O2 4NO 6H2O 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 考點一 氮氣和氮的氧化物 知識梳理 一 氮族元素 N 氮 P 磷 As 砷 5 1 氮族元素包括 Sb 銻 Bi 鉍 五種元素 在元素周期表中位于 族 最高正化合價為 最高價氧化物的通式為 其對應水化物的通式為 或 最低負化合價為 其氫 化物的通式為 H3RO4 3 RH3 第 A R2O5 HRO3 2 氮族元素原子結(jié)構(gòu)的異同點 5 增多 增大 減弱 相同點是最外層都是 個電子 不同點是電子層數(shù) 逐漸 原子半徑逐漸 增強 減弱 3 氮族元素化學性質(zhì)上的主要遞變規(guī)律 減弱 增強 從上到下 元素的非金屬性逐漸 金屬性逐漸 最高價氧化物的水化物的酸性逐漸 氣態(tài)氫化物 RH3 的熱穩(wěn)定性逐漸 還原性逐漸 二 氮氣與氮的固定 1 物理性質(zhì) 無 無 難 78 色 味的氣體 溶于水 難液化 空氣中含 體積分數(shù) 的氮氣 沸點為 195 8 熔點為 209 9 2 分子結(jié)構(gòu) N N N N 氮氣的電子式為 結(jié)構(gòu)式為 氮氮三鍵鍵能很高 3 化學性質(zhì) 常溫穩(wěn)定 高溫活潑 2NO 2NH3 1 還原性 N2 O2 2 氧化性 N2 3H2 4 用途 合成氨 制硝酸 作保護氣等 5 氮的固定 氮的固定 自然固氮 人工固氮 使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的方法叫做 氮的固定主要有 和 三 一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì) 1 氮元素有 1 2 3 4 5五種正價態(tài) 五種正價對應六種氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 2 NO和NO2的性質(zhì)比較 與水反應 3NO2 H2O 自身化合生成 色的N2O4 2NO2 無 無 紅棕 刺激性 難 水 2NO2 2HNO3 NO 無 N2O4 藍 注意 1 氮的氧化物都是大氣污染物 2 空氣中NO2是造成光化學煙霧的主要因素 3 空氣中NO NO2主要來源于煤和石油的燃燒 汽車尾 氣 硝酸工廠等 4 NO2 既有氧化性又有還原性 以氧化性為主 考點集訓 例1 設NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值 下列說法正確的是 A 常溫常壓下 14g由N2和CO組成的混合氣體含有的原子數(shù)為NAB 標準狀況下 6 72LNO2與水充分反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0 1NAC 46gNO2和N2O4混合氣體中含有的氮原子數(shù)為3NAD 2 24LNO2含有氧原子數(shù)為0 2NA 思路指導 涉及混合物的題型 可以采用極端假設法 答案 A 例2 N2O俗稱 笑氣 曾用作可吸收性麻醉劑 以下反應能產(chǎn)生N2O 3CO 2NO2 3CO2 N2O 下列關于N2O的 說法正確的是 A 上述反應中每生成1molN2O 消耗67 2LCOB 等物質(zhì)的量的N2O和CO2含有相等的電子數(shù)C N2O只具有氧化性 無還原性D N2O會迅速與人體血紅蛋白結(jié)合 使人中毒 解析 A項中沒有溫度壓強 體積不能確定 A項錯誤 B項1molN2O和CO2都含有22mol電子 B項正確 C項N2O中N的化合價為 1價 處于中間價態(tài) 所以既有氧化性又有還原性 C項錯誤 NO可以迅速與人體血紅蛋白結(jié)合 N2O會麻醉人體中樞神經(jīng) D項錯誤 答案 B 例3 2015年湖南模擬 氮的固定是幾百年來科學家一直研 究的課題 1 下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K 值 分析數(shù)據(jù)可知 大氣固氮反應屬于 填 吸熱 或 放熱 反應 分析數(shù)據(jù)可知 人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因 從平衡視角考慮 工業(yè)固氮應該選擇常溫條件 但實際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500 左右的高溫 解釋其原因 2 工業(yè)固氮反應中 在其他條件相同時 分別測定N2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強 p1 p2 下隨溫度變化的曲線 如圖所示的圖示中 正確的是 填 A 或 B 比較p1 p2的大小關系 A B C 3 20世紀末 科學家采用高質(zhì)子導電性的SCY陶瓷 能傳遞H 為介質(zhì) 用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極 實現(xiàn)高溫常壓下的電化學合成氨 提高了反應物的轉(zhuǎn)化率 其實驗簡圖如C所示 陰極的電極反應式是 2NH3 g H 92 4kJ moL 1 4 近年 又有科學家提出在常溫 常壓 催化劑等條件下 4NH3 g 合成氨氣的新思路 反應原理為 2N2 g 6H2O l 3O2 g 則其反應熱 H 已知 N2 g 3H2 g 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ moL 1 答案 1 吸熱 K值小 正向進行的程度小 或轉(zhuǎn)化率 低 不適合大規(guī)模生產(chǎn) 從反應速率角度考慮 高溫更好 但從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500 左右合適 2 Ap2 p1 3 N2 6e 6H 2NH3 4 1530kJ moL 1 考點二 氨和銨鹽 知識梳理 一 氨1 物理性質(zhì) 色有 氣味的氣體 密度比空氣 易液化 溶于水 通常1體積水能溶解700體積氨氣 2 分子結(jié)構(gòu) 電子式 空間結(jié)構(gòu) 三角錐形 無 刺激性 小 極易 NH4 OH 3 化學性質(zhì) NH3 H2O 1 與水反應 NH3 H2O 氨氣溶于水得氨水 密度小于1g cm 3 氨水中含有的粒子有 氨水為可溶性一元 弱堿 易揮發(fā) 不穩(wěn)定 易分解 NH3 H2O 2 與酸反應 得到相應的銨鹽 NH3 HCl 兩種氣體相遇產(chǎn)生白煙 可用 于兩者檢驗 NH4Cl NH3 H2O NH4 2SO4 NH4NO3 CH3COONH4 NH4HCO3 2NH3 H2SO4 硫銨 肥田粉 NH3 HNO3 硝銨 炸藥 NH3 CH3COOH NH3 CO2 H2O 碳銨 3 還原性 4NO 6H2O 4NH3 5O2 工業(yè)制硝酸 4 與某些鹽反應 Al3 3NH3 H2O 實驗室制Al OH 3 4 制法 1 氨氣的實驗室制法 反應原理 氣體 與用KClO3和MnO2制 反應裝置 固體 固體O2的裝置相同 堿石灰 向下排空氣法 白煙 藍色 驗滿方式 凈化裝置 用 收集裝置 將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口 有 產(chǎn)生 用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口 試紙變 收集時 一般在管口塞一團用水或稀硫酸浸濕 的棉花球 可減小NH3與空氣的對流速率 收集到純凈的NH3 收集方式 2 工業(yè)制法 N2 3H2 5 用途 制氮肥 銨鹽 硝酸 純堿 作制冷劑等 二 銨鹽 從反應上看 銨鹽都是氨與酸反應的產(chǎn)物 從構(gòu)成上看 1 物理性質(zhì) 銨鹽都是 溶于水的離子化合物 2NH3 易 NH3 HCl NH4Cl 試管 溶液 NH4 OH 可用于NH4的檢 2 化學性質(zhì) H2O NH3 CO2 NH3 HCl 1 熱穩(wěn)定性差 受熱分解 NH4HCO3NH4Cl 冷 上端內(nèi)壁有白色固體附著 2 與堿反應 銨鹽與堿共熱都能產(chǎn)生NH3 固態(tài) NH4Cl NaOH 不 能寫離子方程式 NaCl H2O NH3 H2O NH3 驗或銨鹽的鑒別 質(zhì)是銨鹽 或含有NH4 3 銨鹽的檢驗 1 化學原理 銨鹽與堿加熱產(chǎn)生氨氣 2 檢驗方法 把NaOH溶液加到某物質(zhì) 固體或溶液 中 加熱后產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍 即判斷該物 考點集訓 例4 關于下列各裝置圖的敘述中 正確的是 A 用氯化銨和氫氧化鈣制NH3B 實驗室快速制氨氣 C 實驗室用NH4Cl制NH3 D NH3的干燥 收集及處理答案 B 歸納總結(jié)實驗室制取少量NH3的兩種簡易方法1 加熱濃氨水 1 反應原理 NH3 H2O NH3 H2O 2 裝置 見圖甲 甲 2 裝置 見圖乙 乙 例5 2015年山西太原模擬 哈伯因為氨氣的合成曾獲得 1918諾貝爾化學獎 1 實驗室用加熱NH4Cl和Ca OH 2混合物的方法制取氨氣 化學方程式為 收集方法是 用試管收集氨氣時 驗滿的操作是 證明氨氣已收集滿的現(xiàn)象是 2 工業(yè)合成氨氣的化學方程式為 3 用氨氣制取硝酸的流程是 NH3 NO NO2 HNO3 NO與空氣接觸時的現(xiàn)象是 從得失電子相等的角度分析化學反應aNO2 bO2 cH2O dHNO3 可知a b 答案 1 Ca OH 2 2NH4Cl CaCl2 2NH3 2H2O 將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口 紅色石蕊 向下排空氣法試紙變藍 2 N2 3H2 3 無色氣體變?yōu)榧t棕色 2NH34 1 例6 2015年北京東城區(qū)期末 NH3經(jīng)一系列反應可以得到 HNO3和NH4NO3 如圖 所示 資料卡片 i NH4NO3是一種白色晶體 易溶于水 微溶于乙醇 ii 在230 以上時 同時有弱光 2NH4NO3 2N2 O2 4H2O iii 在400 以上時 劇烈分解發(fā)生爆炸 4NH4NO3 3N2 2NO2 8H2O 1 如圖 將水滴入盛有硝酸銨的試管中 觀察到的A處液面上升 B處液面下降 產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因 一段時間后還能觀察到的現(xiàn)象是 2 實驗室可以用氯化銨和熟石灰反應來制備氨氣 該反應的化學方程式為 能否用硝酸銨代替氯化銨 填 能 或 不能 理由是 3 從反應類型角度分析在 的轉(zhuǎn)化過程中的共同點是 完成反應 的化 學方程式 NO H2O H 3NH4 5NO32 答案 1 硝酸銨溶于水吸收熱量 集氣瓶中氣體壓強減小A處液面下降 B處液面上升 水平導管中液柱向右移動 CaCl2 2NH3 2H2O 不能 2 2NH4Cl Ca OH 2硝酸銨受熱易爆炸 8 7 3 都有化合價變化 都是氧化還原反應 例7 2015年湖南長沙模擬 圖 是實驗室中常用于制備和 干燥氣體的裝置 1 甲同學用圖 裝置 銅和濃硝酸制備并收集干燥的NO2 氣體 B中銅和濃硝酸反應的化學方程式 收集NO2氣體的方法是 將收集滿NO2的燒瓶密封浸入冰水中 燒瓶中氣體顏色變淺 則下列反應 2NO2 g N2O4 g H 0 填 或 2 乙同學用圖 裝置制取NH3和O2的混合氣體 用圖 裝置驗證氨的某些性質(zhì) A中加入濃氨水 B中加入Na2O2固體 C中加入堿石灰 D內(nèi)放置催化劑 鉑石棉 按氣流方向a b c h連接各儀器 實驗中D內(nèi)有紅棕色氣體生成 證明氨氣具有 填 氧化性 或 還原性 D中反應的化學方程式為 E裝置的作用是 答案 1 Cu 4HNO3 濃 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 向上排空氣法 2 還原性 4NH3 5O2 4NO 6H2O 2NO O2 2NO2 吸收NO2 防止污染空氣 考點三 硝酸 知識梳理 1 物理性質(zhì) 無 刺激性 純硝酸是 色 易揮發(fā) 沸點83 有 氣味的液體 密度為1 50g cm 3 濃硝酸 市售 的質(zhì)量分數(shù)為69 易揮發(fā)出HNO3 通常為無色或黃色液體 因HNO3分解產(chǎn)生的NO2溶在其中而呈黃色 密度為1 42g cm 3 2 化學性質(zhì) NaNO3 H2O Cu NO3 2 H2O 1 硝酸具有酸的通性 HNO3 NaOH 2HNO3 CuO 稀硝酸能使紫色石蕊溶液變紅 濃硝酸能使紫色石蕊溶液先變紅 后褪色 2 硝酸不穩(wěn)定 受熱或見光易分解 4HNO3 濃 濃度越高 溫度越 高 光越強 硝酸越易分解 2H2O 4NO2 O2 3 硝酸的強氧化性 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 硝酸能與除金 鉑以外的所有金屬反應 產(chǎn)物中沒有氫氣 硝酸被還原的產(chǎn)物與硝酸的濃度有關 Cu 4HNO3 濃 現(xiàn)象 迅速劇烈反應 放出大量紅棕色氣體 溶液變綠色 3Cu 8HNO3 稀 現(xiàn)象 反應較緩慢 放出無色氣體 在試管口變成紅棕色 溶液變藍色 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 注意 試管口應塞上用堿液潤濕的棉團 4 與有機物反應 HNO3 3 用途 制炸藥 染料 塑料 硝酸鹽 例8 下列實驗操作 現(xiàn)象和結(jié)論均正確的是 答案 A 考點集訓 歸納總結(jié) 硝酸與金屬反應的規(guī)律 1 HNO3與金屬一般不能產(chǎn)生H2 2 還原產(chǎn)物一般為HNO3 濃 NO2 HNO3 稀 NO 很 稀的硝酸還原產(chǎn)物也可能為N2O N2或NH4NO3 3 硝酸與金屬反應時既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性 4 鐵 鋁常溫下遇濃硝酸被鈍化 可用鐵 鋁容器裝運冷 濃硝酸 例9 2015年北京房山區(qū)模擬 硫酸和硝酸都是重要的化工原料 也是化學實驗室里必備的重要試劑 請回答 1 常溫下 可用鐵 鋁制的容器盛放濃硝酸 說明濃硝酸具有 性 鋁制容器不能用于盛放氫氧化鈉溶液 兩者反應生成的鹽是 2 工業(yè)上用洗凈的廢銅屑作原料來制備硫酸銅 下列制備方法符合 綠色化學 思想的是 填序號 寫出 中反應的化學方程式 答案 1 強氧化 偏鋁酸鈉 或NaAlO2 2 Cu 2H2SO4 濃 CuSO4 SO2 2H2O 易錯警示 例10 如下圖是用濃硝酸 銅片 水等試劑探究濃 稀硝 酸的強氧化性并觀察還原產(chǎn)物的實驗裝置 濃硝酸的強氧化性實驗 將銅片置于具支試管的底部 在分液漏斗中加入約5mL濃硝酸 往具支試管中放入約2mL濃硝酸 用排水法收集產(chǎn)生的氣體 1 具支試管中發(fā)生反應的化學方程式 2 實驗中觀察到能證明濃硝酸具有強氧化性的現(xiàn)象是 稀硝酸的強氧化性實驗 3 上述反應完成后 欲進一步證明稀硝酸也具有強氧化性 緊接的簡便 合理的實驗操作是 4 能證明稀硝酸與銅反應產(chǎn)生NO的實驗現(xiàn)象是 填寫代號 A c中收集到無色氣體 B c中收集到的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色C b中產(chǎn)生的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色 實驗反思 5 利用該裝置先進行銅與濃硝酸反應 再進行銅與稀硝酸反應的實驗 其好處是 問題討論 用等質(zhì)量的銅片與等體積的濃硝酸 稀硝酸 硝酸均過量 反應時 發(fā)現(xiàn)反應后所得溶液前者呈綠色 后者呈藍色 對此有兩種看法 兩者顏色不同的原因是因為Cu2 濃度差異引起的 前者溶液呈綠色 是因為生成的紅棕色NO2溶解于溶液 中引起的 6 你認為上述看法 填 或 合理 若是 合理 說明理由 若是 合理 設計一個簡單實驗證明 7 若0 3molCu和含1 2molHNO3的濃硝酸充分反應后 生成NO2的物質(zhì)的量 A 0 2mol B 0 6mol C 小于0 6molD 大于0 6mol 答案 1 Cu 4HNO3 濃 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 2 銅片逐漸溶解 溶液變綠 放出紅棕色氣體 3 往分液漏斗中加水稀釋濃硝酸 打開活塞 使稀硝酸流入具支試管中 4 C 5 利用Cu與濃硝酸反應生成的NO2排出具支試管中的空氣 有利于觀察Cu與稀硝酸反應的產(chǎn)物 6 往藍色溶液中通入NO2 溶液變成綠色 或加熱綠色 溶液 有紅棕色氣體產(chǎn)生 溶液變成藍色 7 C