高考化学 4.2生产生活中的含氮化合物备考课件 苏教版.ppt

一 氮氧化物的产生及转化1 氮的存在自然界中n元素大部分以态存在于空气中 也有一部分以态存在于动 植物体内 土壤及无机盐中 游离 化合 2 氮氧化物的产生 1 雷雨发庄稼 的反应原理 雨水中的hno3进入土壤与矿物质作用生成 其中被植物根系吸收 硝酸盐 硝酸根离子 2 一氧化氮的性质颜色 气味 毒性 溶解性 常温下易与o2发生反应 化学方程式为 3 二氧化氮的性质颜色 气味 毒性 密度 能与水发生反应 化学方程式为 无色 无味 无毒 微溶于水 2no o2 2no2 红棕色 刺激性气味 有毒 比空气大 3no2 h2o 2hno3 no 想一想1 溴蒸气与no2都是红棕色气体 你能说出一种简单的鉴别方法吗 提示 溶于水后生成的气体及溶液均无色的为no2 溶液呈橙黄色的为溴蒸气 或通入agno3溶液 产生浅黄色沉淀的是溴蒸气 无沉淀的是no2 4 光化学烟雾 产生氮肥的生产 金属的冶炼和汽车等交通工具的广泛使用 危害形成和 防治使用能源 减少氮氧化物排放 为汽车安装装置 对生产化肥 硝酸的工厂进行等 酸雨光化学烟雾 洁净 尾气转化处理 废气处理 二 氮肥的生产和使用1 nh3的生产德国化学家首次合成出了氨 反应方程式为 2 nh3的物理性质颜色 气味 密度 溶解性 1体积水可溶解700体积nh3 哈伯 n2 3h22nh3 无色 刺激性气味 比空气小 极易溶于水 3 nh3的化学性质 1 与h2o反应氨气溶于水形成的水溶液称为 大部分与水结合成nh3 h2o 部分电离显 化学方程式为 氨水 碱性 nh3 h2o nh3 h2o nh3 h2o nh 4 oh 2 与酸反应与hcl h2so4 hno3反应的化学方程式分别为 3 与氧气反应化学方程式为 nh3 hcl nh4cl 2nh3 h2so4 nh4 2so4 nh3 hno3 nh4no3 4nh3 5o24no 6h2o 4 铵盐 1 物理性质铵盐是由和构成的化合物 铵盐都溶于水 呈白色或无色晶体 碳铵指 氯铵指 硫铵 肥田粉 是指 硝铵指 铵根离子 酸根离子 易 碳酸氢铵 氯化铵 硫酸铵 硝酸铵 2 化学性质 受热分解 如nh4cl nh4hco3受热分解 化学方程式分别为 与碱反应 如nh4cl与ca oh 2反应 产生nh3 化学方程式为 5 自然界氮的循环 三 硝酸的性质1 硝酸的物理性质纯硝酸是色 有气味的液体 具有挥发性 工业硝酸常因溶有少量而略带黄色 无 刺激性 no2 2 硝酸的化学性质hno3的化学性质主要表现为 三性 1 酸性 酸的通性稀hno3能使紫色的石蕊试液 2 不稳定性硝酸不稳定 见光或受热易分解 其反应方程式为 因此 浓硝酸应盛放在色细口试剂瓶中 且放在黑暗 温度低的地方 变红 棕 想一想2 下列溶液呈黄色的原因是什么 工业盐酸呈黄色 ki溶液久置变黄 亚铁盐溶液久置变黄 提示 工业盐酸中因含fe3 而显黄色 ki溶液中i 被空气中o2氧化为i2 i2的稀溶液呈黄色 亚铁盐中fe2 被空气中o2氧化为fe3 而显黄色 3 强氧化性 与金属 除pt au外 的反应 cu与浓 稀hno3反应的化学方程式分别为 铁 铝遇冷的浓hno3能发生 故可用铁 铝的容器贮存或运输冷的浓hno3 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 钝化 与非金属的反应 如与c和s的反应 其反应方程式分别为 4 其他性质 与某些有机物反应 例如 苯的反应 蛋白质的反应等 王水 浓硝酸和浓盐酸以的体积比混合配制成王水 它的氧化性比hno3更强 能溶解金 铂等金属 取代 颜色 1 3 c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o s 6hno3 浓 h2so4 6no2 2h2o 3 硝酸的工业制法工业上制备硝酸一般分为三个过程 1 nh3的催化氧化 在合成塔中进行 方程式为 2 生成no2 写反应方程式 3 水吸收no2 写反应方程式 2no o2 2no2 4no2 2h2o o2 4hno3 4 硝酸的用途是一种重要的化工原料 用于制备氮肥 染料 塑料 炸药 硝酸盐等 2 no2和o2的混合气体no2和o2的混合气体溶于水时涉及反应 4no2 o2 2h2o 4hno3 其计算如下表 注 v no2 v o2 v总在表中未列出 3 no和o2的混合气体no和o2的混合气体溶于水时涉及反应 4no 3o2 2h2o 4hno3其计算如下表 4 no no2 o2的混合气体no no2 o2三种混合气体溶于水中 可先由反应3no2 h2o 2hno3 no求出其生成no的体积 再加上原混合气体中的no的体积即为no的总体积 再按3的方法进行计算 灵犀一点 上述各种情形中水均是足量的 不会出现最后的残余气体是no2的情况 案例1 将盛有amolno2和bmolno混合气体的试管倒立于水槽中 再通入bmolo2 充分反应后试管里剩余气体的成分及物质的量决定于a与b的关系 请填写表格 答案 规律技巧 氮的氧化物溶于水的计算的解题思路为 1 要明确试题要求 如反应后容器内是否有剩余气体 剩余气体可能是什么 注意剩余气体不可能是no2 也不可能是no与o2的混合气体 2 计算中可能用到的化学反应3no2 h2o 2hno3 no4no2 o2 2h2o 4hno34no 3o2 2h2o 4hno3 3 要对试题中产生的结果进行可能情况的讨论 如no2与o2混合气体溶于水时 剩余的气体是no 还是o2 要进行讨论 即时巩固1 向盛有15mlno气体 倒立于水槽的试管中通入o2 充分反应后 试管中还剩余气体3ml 则通入的o2体积可能是 9ml 12 25ml 14 25ml 15 0mla b c d 解析 此题属于混合气体与水反应的计算 应分析讨论试管中剩余的3ml气体为何物 依据有关反应方程式进行计算 1 若剩余气体是no 则反应的no为15ml 3ml 12ml 据总反应式 4no 3o2 2h2o 4hno34312mlv o2 v o2 9ml 2 若剩余的气体为o2 则反应的no为15ml 4no 3o2 2h2o 4hno34315mlv o2 v o2 11 25ml则通入o2的总体积为11 25ml 3ml 14 25ml 答案 c 1 加热固态铵盐和碱的混合物 1 原理 一般加热nh4cl和ca oh 2混合物 2 装置 固体 固体气体 与用kclo3或kmno4制o2的装置相同 3 收集 只能用向下排空气法 4 干燥 用碱石灰 naoh和cao固体的混合物 5 检验 用湿润的红色石蕊试纸置于试管口 若试纸变蓝色 说明氨已收集满了 将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口 若有白烟产生 说明已收集满了 6 环保措施 收集时 一般在管口塞一团用水或稀h2so4浸湿的棉药球 可减小nh3与空气的对流速度 收集到纯净的nh3 同时也可避免污染空气 3 浓氨水中加固态碱性物质 1 反应原理 浓氨水中存在以下平衡 加入固态碱性物质 如cao naoh 碱石灰等 使平衡逆向移动 同时反应放热 促进nh3 h2o的分解 2 装置 案例2 某同学用下列装置 固定 加热仪器和橡胶管略 进行有关氨气制取的实验探究 回答下列问题 1 若用装置 制取nh3 其反应的化学方程式为 若要测定生成的nh3的体积 则必须选择的装置是 填装置序号 装置中所盛试剂应具有的性质是 2 若用装置 制取并收集干燥的nh3 烧瓶内装的试剂是 分液漏斗中装的试剂是 收集装置应选择 填装置序号 解析 1 装置 适用于固固加热制取气体 制取nh3时试剂是nh4cl和ca oh 2 若测定nh3的体积 必须用排液体法 而nh3极易溶于水 故不能用排水法 所用的液体必须不与nh3反应 也不溶解nh3才行 2 装置 是固液反应 不需加热的装置 制取nh3时 可用浓氨水和碱石灰作用 即时巩固2 下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂 其中错误的是 解析 a项 nh4cl受热分解生成nh3和hcl 冷却后二者又化合生成nh4cl b项 cao h2o ca oh 2 同时放热 使平衡nh3 h2o nh3 h2o nh4 oh 向逆反应方向移动 有利于nh3的产生和逸出 c项 反应原理正确 d项 浓氨水受热挥发出nh3 答案 a 1 液氨 氨 氨水 铵根的比较 2 氨水的组成和性质 1 氨水中的微粒分子 h2o nh3 nh3 h2o 离子 nh4 oh h 2 容易挥发 nh3 h2onh3 h2o 利用此性质可以鉴别挥发性酸的存在 3 显弱碱性 nh3 h2o nh4 oh 4 氨水质量分数越大 其密度越小 因此质量分数为x 的氨水与质量分数为3x 的氨水等体积混合后 所得氨水的质量分数小于2x 灵犀一点 计算氨水的物质的量浓度时 溶液的体积是氨水的体积 应根据密度和质量换算 不能按水的体积计算 溶质的物质的量按起始通入的nh3计算 包括氨水中nh3 nh3 h2o nh4 三种粒子的物质的量之和 案例3 对于1mol l 1的氨水 下列叙述正确的是 忽略溶液混合时的体积变化 将标准状况下22 4l氨气溶于水配成1l溶液 即可得到1mol l 1的氨水 1mol l 1的氨水的质量分数小于1 7 1mol l 1的氨水与水等质量混合后 所得氨水的物质的量浓度大于0 5mol l 1 将1mol l 1的氨水与3mol l 1的氨水等质量混合后 所得氨水的物质的量浓度为2mol l 1a b c d 解析 本题考查的是有关氨水的知识 由于氨水中的溶质即为溶入的氨气 而标准状况下22 4l氨气为1mol 因此 将1mol氨溶于水配成1l溶液的物质的量浓度为1mol l 1 因为氨水的密度小于1g cm 3 故质量分数应大于1 7 若将1mol l 1的氨水与水等体积混合 所得氨水的浓度为0 5mol l 1 由于氨水的密度比水小 因此相同质量的水的体积比氨水小 故等质量混合后所得氨水的物质的量浓度大于0 5mol l 1 因氨水的浓度越大 其密度越小 则等质量混合时 3mol l 1的氨水所占体积比1mol l 1的氨水大 故所得氨水的物质的量浓度大于2mol l 1 答案 b 规律技巧 1 浓度与密度的变化关系 若溶液的密度大于1g cm 3 溶液的质量分数越大 则其密度就越大 若溶液的密度小于1g cm 3 溶液的质量分数越大 则其密度就越小 常见溶液中 氨水 酒精等溶液的密度比水小 氯化钠溶液 硝酸 硫酸等溶液的密度比水大 2 等体积或等质量溶液混合后的质量分数的变化规律 一定质量分数的溶液加等体积水稀释后 质量分数一般不会恰好是原来的一半 原因在于溶液密度与水的密度不同 溶液 水体积相等 但质量并不相等 两种不同质量分数的溶液等体积混合 若溶液的密度大于1g cm 3 则混合溶液的质量分数大于它们和的一半 若溶液的密度小于1g cm 3 则混合溶液的质量分数小于它们和的一半 无论溶液的密度是大于1g cm 3 还是小于1g cm 3 等质量混合时 所得混合溶液的质量分数都等于它们和的一半 即时巩固3 下列事实可以证明氨水是弱碱的是 氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁 实验室用al2 so4 3溶液和氨水制al oh 3 0 1mol l氨水可以使酚酞试液变红 0 1mol l氯化铵溶液的ph约为5a b c d 解析 选项 中氨水若为强碱也能产生相同实验现象 中若氨水为强碱 则al oh 3可溶于过量氨水 不能用于实验室制备al oh 3 中溶液ph约为5 说明nh4cl能水解 nh4cl为强酸弱碱盐 因此能证明氨水为弱碱 答案 c 容器内外存在较大的压强差 在这种压强差的作用下 液体迅速流动 通过带有尖嘴的导管喷出来 即形成喷泉 灵犀一点 1 喷泉是一种宏观的液体喷涌现象 其成因有4个要素 有待喷的液体 有接纳喷起液体的空间 待喷的液体与喷起的液体之间有顺畅的通道 待喷的液体与接纳喷起液体的空间之间有足够大的压强差 前者压强大于后者压强 2 据此原理可解释化学实验中的倒吸现象 案例4 2008 上海化学 如图所示的装置中 干燥烧瓶内盛有某种气体 烧杯和滴管内盛放某种溶液 挤压滴管的胶头 下列与实验事实不相符的是 a co2 nahco3溶液 无色喷泉b nh3 h2o含酚酞 红色喷泉c h2s cuso4溶液 黑色喷泉d hcl agno3溶液 白色喷泉 解析 选项a中nahco3与co2不反应 烧瓶内的压强不变 不能形成喷泉 选项b中nh3易溶于水 形成nh3 h2o nh3 h2o nh4 oh 溶液呈碱性 能形成红色喷泉 选项c中h2s cuso4 h2so4 cus cus为黑色沉淀 能形成黑色喷泉 选项d中hcl agno3 hno3 agcl agcl为白色沉淀 能形成白色喷泉 答案 a 规律技巧 1 喷泉的形成关键是有压强差 2 喷泉的形成从原理上分析有如下两种情形 让烧瓶中收集的气体大量溶于水或让气体与接触到的溶液中的溶质发生反应 引起烧瓶内气体的压强急剧降低 在外界大气压作用下 烧杯中的液体迅速通过带有尖嘴的玻璃管流入烧杯 形成喷泉 将烧杯设计成一个密闭容器 通过该密闭容器中液体的挥发或发生化学反应产生大量气体 使该密闭容器中气压迅速升高 将密闭容器中的液体压入烧瓶形成喷泉 像人造喷泉 喷雾器喷雾均是利用了这种原理 即时巩固4 在如图装置中 烧瓶中充满干燥气体a 将滴管中的液体b挤入烧瓶中 轻轻振荡烧瓶 然后打开弹簧夹f 烧杯中的液体d呈喷泉状喷出 最终几乎充满烧瓶 则a和b不可能是 解析 喷泉的成因是 烧瓶内的气体迅速大量溶于挤入的液体 使烧瓶内气压骤减 大气压作用于烧杯中液面 将烧杯中试液压入烧瓶 形成喷泉 形成喷泉的根本原因是压强差 no2虽易溶于水 但溶于水后发生反应 3no2 h2o 2hno3 no no极难溶于水 不可能使水最终几乎充满烧瓶 co2是酸性氧化物 极易溶于naoh cl2易与naoh发生反应 nh3在盐酸中溶解的比在水中更多 故b c d均符合题意 答案 a 1 硝酸与金属反应的一般规律 1 金属与hno3反应一般不生成h2 浓hno3一般被还原为no2 稀hno3一般被还原为no 极稀的hno3可被还原成nh3 生成nh4no3 2 足量金属与一定量浓硝酸反应时 随着硝酸浓度的降低 产物也发生改变 2 硝酸与非金属反应的规律 1 浓硝酸能与碳 硫 磷等非金属单质反应 一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物 二氧化氮和水 2 与非金属反应 hno3表现强氧化性 不表现酸性 3 硝酸与金属反应产物的确定 1 足量浓硝酸作氧化剂时 其还原产物是no2 稀硝酸作氧化剂时 其还原产物通常为no 2 一定量浓硝酸参加反应 其还原产物可能是no2 no的混合物 若硝酸很稀且与活泼金属反应 则还原产物较复杂 可能是no n2o n2 nh3等 且硝酸越稀 还原产物的价态越低 灵犀一点 金属与hno3的反应运用 守恒法 求解 一般有 1 电子守恒 金属失电子数 生成气体的hno3得电子数 2 氮原子守恒 耗hno3的量 盐中no3 的量 表现酸性的hno3 气体中的n原子 被还原的hno3 的量 3 电荷守恒 hno3过量时 反应后溶液中 不考虑oh 有 c no3 c h n c mn mn 代表金属离子 金属与硝酸反应 求算离子浓度 ph等 金属与no3 h 混合溶液反应的计算常用离子方程式分析 案例5 在浓硝酸中放入铜片 1 开始反应的化学方程式为 实验现象为 2 若铜有剩余 则反应将要结束时的化学方程式为 3 待反应停止后 再加入少量25 的稀硫酸 这时铜片上又有气泡产生 原因是 4 若将12 8g铜跟一定量的浓硝酸反应 铜消耗完时 共产生气体5