2012届高考化学一轮复习学案课件（人教版）：第4章 非金属及其化合物第4节　氮及其重要化合物

第四节氮及其重要化合物 一 氮气1 氮元素的存在及氮的固定 1 存在 自然界中以 和 两种形式存在 2 氮的固定 将 转变为 的方法 可分为 和 2 氮气的性质 1 物理性质 无色无味气体 密度比空气略小 不溶于水 2 氮气的化学性质 与H2反应 反应 工业合成氨原理 与O2反应 与金属镁反应 3Mg N2 Mg3N23 工业制法 从液态空气中 利用 的沸点比 的沸点低加以分离而制得氮气 1 1 游离态化合态 2 游离态的氮氮的化合物自然固氮人工固氮2 2 N2 3H2 2NH3放热 N2 O2 2NO3 液态氮液态氧 答案 二 氮的氧化物 无色红棕色有毒有毒不溶于水与水发生反应2NO O2 2NO23Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2OCu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O排水法向上排空气法 答案 想一想 NO2与溴蒸气有哪些相似性 如何鉴别NO2与溴蒸气 NO2和Br2在性质上有相似性 均具有氧化性 溶于水均有酸生成 均可与碱反应 均为红棕色等 所以不能用淀粉 KI试纸 pH试纸 NaOH溶液来鉴别 但二者性质又有差别 可以用下列方法鉴别 AgNO3溶液 CCl4 用水洗法 三 氨 铵盐 1 氨 想一想 液氨和氨水在组成上有哪些区别 无有刺激性小碱NH3 H2O NH3 H2O NH4 OH 白烟NH3 HCl NH4ClAl3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH4 4NH3 5O2 4NO 6H2O2NH4Cl Ca OH 2 CaCl2 2NH3 2H2O制HNO3 铵盐 纯碱 尿素 制冷剂等 液氨是由氨气液化而得到的纯净物 所含微粒只有NH3分子 氨水是由NH3溶于水而形成的混合物 所含微粒有三种分子 NH3 NH3 H2O H2O 三种离子 NH4 OH H 2 铵盐 铵根离子酸根离子白易溶NH4Cl NH3 HCl NH4Cl NaOH NH3 NaCl H2O湿润的红色石蕊 答案 不相同 NH4Cl固体受热分解成NH3和HCl 发生了化学变化 固态碘受热升华成为碘的蒸气 是物理变化 四 硝酸 无有刺激性易水4HNO3 浓 4NO2 O2 2H2O黄棕色试剂瓶橡胶塞铁 铝金 铂Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2OC 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O1 3 答案 想一想 酸的挥发性和不稳定性有何区别 酸的挥发性是一种物理性质 指的是酸以分子状态离开溶液逸出 一般低沸点酸挥发性强 而不稳定性指化学性质 指的是酸分子分解生成新的物质 酸性指酸中H 表现出的性质 氧化性有时是H 表现出的性质 有时指酸根离子表现出的 即其中心原子被还原 此时不生成H2 氮的氧化物 例1 2009高考 宁夏卷 7 将22 4L某气态氮氧化物与足量的灼热铜粉完全反应后 气体体积变为11 2L 体积均在相同条件下测定 则该氮氧化物的化学式为 A NO2B N2O3C N2OD N2O4 自主解答 A解析 根据2NxOy 2yCu 2yCuO xN2 以及题中数据知 反应后气体体积为反应前气体体积的一半 可以得到x 1 因此只有A选项符合题意 1 NO和NO2 1 氮元素有 1 2 3 4 5等五种正价 对应六种氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 它们都是大气污染物 N2O NO NO2均不属于酸酐 N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐 2 因在常温常压下发生反应2NO2 N2O4 所以通常 纯净 的NO2或N2O4并不纯 由于此可逆反应的发生通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值 2 氮的氧化物与O2 H2O混合的计算方法 1 加合式法 NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2 O2 2H2O 4HNO3可知 当体积比 NO与O2同时通入水中 由4NO 3O2 2H2O 4HNO3可知 当体积比 NO2 NO O2三种混合气体通入水中可先将NO和O2转化为NO2 再按上述各种情况分别处理 也可先将NO2和H2O反应转化为NO 按4NO 3O2 2H2O 4HNO3情况处理 2 原子守恒法4NO2 O2和4NO 3O2从组成上均相当于2N2O5的组成 都与N2O5 H2O 2HNO3等效 当NO NO2 O2的混合气溶于水时利用混合气体中N O原子个数比进行分析判断 3 得失电子守恒法当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子 若上述两种气体与O2混合 O2得电子 且得失电子数必然相等 这是得失电子守恒法解答此类题目的依据 1 将8mLNO2和O2的混合气体通入倒立于水槽中装满水的量筒 充分反应后 剩余气体为1mL 则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为 A 7 5B 3 7C 7 1D 1 7 C解析 1mL剩余气体可能为NO或O2 1 若为NO 则由3NO2 H2O 2HNO3 NO 说明NO2和O2与水反应后剩余NO23mL 设原混合气体中O2的体积为x 则有 4NO2 O2 2H2O 4HNO3418 3 xx 8 3 x x 4 1 求得x 1mLV NO2 V O2 8 1 mL 1mL 7 1 答案 2 若为O2 设原混合气体中NO2的体积为y 则有 4NO2 O2 2H2O 4HNO341y8 1 yy 8 1 y 4 1 求得y 5 6mLV NO2 V O2 5 6mL 8 5 6 mL 7 3 答案 氨气 铵盐 例2 2010高考 重庆卷 27 某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化 1 氨催化氧化的化学方程式为 2 加热玻璃管2一段时间后 挤压1中打气球鼓入空气 观察到2中物质呈红热状态 停止加热后仍能保持红热 该反应是 反应 填 吸热 或 放热 3 为保证在装置4中观察到红棕色气体 装置3应装入 若取消3 在4中仅观察到大量白烟 原因是 4 为实现氨催化氧化 也可用装置5替换装置 填装置代号 化合物X为 只写一种 Na2O2的作用是 自主解答 1 4NH3 5O2 4NO 6H2O 2 放热 3 浓H2SO4生成的NO与O2反应生成NO2 NO2与水反应生成HNO3 NH3与HNO3反应生成了NH4NO3 4 1NH4Cl与HCl反应生成氧气 合理答案均给分 解析 1 NH3和O2反应生成NO和H2O 2 该反应为放热 故不加热后仍能保持红热状态 3 产物中有NO和未反应的NH3 NO会被O2氧化生成NO2 在与空气中的水蒸气反应生成HNO3 而HNO3与NH3反应会产生白烟 4 装置5与1均产生NH3 NH4Cl加热分解可得NH3和HCl 而HCl与Na2O2反应可生成O2 一 氨气的实验室制法1 加热固态铵盐和碱的混合物 一般加热NH4Cl和Ca OH 2的混合物 2NH4Cl Ca OH 2 2NH3 CaCl2 2H2O 1 装置 固体 固体 气体 与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同 2 干燥 用碱石灰 NaOH和CaO固体的混合物 气体的干燥装置大致分三种 洗气瓶 干燥管 U型管 洗气瓶中盛放液体干燥剂 而干燥管和U型管只能盛放固体干燥剂 3 收集 只能用向下排空气法 4 验满 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 5 环保措施 收集时 一般在管口塞一团用水或稀H2SO4浸湿的棉花球 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 2 加热浓氨水 1 反应原理 NH3 H2O NH3 H2O 2 装置 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 NH3 H2O NH3 H2O NH4 OH 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 温馨提示 1 干燥NH3不能用浓H2SO4 P2O5 固体 等酸性干燥剂 也不能用无水CaCl2 因NH3与CaCl2能形成CaCl2 8NH3 2 制氨气时所用铵盐不能是硝酸铵 碳酸氢铵 因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸而有危险 NH4HCO3受热极易分解产生CO2 使生成的NH3中混有较多的CO2杂质 二 喷泉实验 1 喷泉形成的原理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 如下图 2 使容器内外产生较大的压强差的方法 1 减小容器内压强 容器内气体极易溶于水 容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收 当外部的水或溶液接触容器内气体时 由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收 从而使容器内气压迅速降低 在外界大气压作用下 外部液体迅速进入容器 通过尖嘴导管喷出 形成喷泉 2 增大容器内压强容器内的液体由于受热挥发 如浓盐酸 浓氨水 酒精等 或由于发生化学反应 容器内产生大量气体 使容器内压强迅速增大 促使容器内液体迅速向外流动 也能形成喷泉 例如喷雾器 人造喷泉 火山喷发等均是利用了此原理 3 中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂 4 喷泉实验成败的关键 1 装置气密性要好 2 烧瓶要干燥 3 气体的纯度要高 2 在如图所示装置中 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 3 2009高考 上海卷 4 用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火 其原因是 幕布的着火点升高 幕布的质量增加 氯化铵分解吸收热量 降低了温度 氯化铵分解产生的气体隔绝了空气A B C D A解析 CO2与NaHCO3溶液不反应 且CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小 因此 CO2与NaHCO3溶液不会产生喷泉 NH3极易溶于水且氨水呈碱性 因此 NH3与含酚酞的H2O会产生红色喷泉 H2S CuSO4 CuS H2SO4 由于CuS为黑色沉淀 因此形成黑色喷泉 HCl AgNO3 AgCl HNO3 AgCl为白色沉淀 因此形成白色喷泉 故选A 3 B 答案 硝酸 例3 2011 山东省实验中学高三诊断 19 2g铜跟适量的浓硝酸反应 铜全部作用后 共收集到气体11 2L 标准状况 反应消耗的HNO3的物质的量可能是 A 0 5molB 0 8molC 1 1molD 1 2mol 自主解答 C解析 n Cu 0 3mol n 气体 0 5mol 1 若Cu完全与浓硝酸反应 则n 气体 0 6mol 若Cu完全与稀硝酸反应 则n 气体 0 2mol 所以题目收集到的0 5mol气体是NO和NO2的混合气体 设n NO2 x n NO y Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O1 2x2xx3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2Oy4yy 自主解答 1 硝酸的强氧化性 1 金属与硝酸反应一般不产生H2 且浓HNO3一般被还原为NO2 稀HNO3被还原为NO 随着反应进行很稀的HNO3有可能被还原为N2O 甚至是NH4NO3 硝酸在反应中体现氧化性和酸性 2 铁与硝酸反应要考虑Fe的用量 若Fe不足则生成Fe NO3 3 若Fe过量则生成Fe NO3 2 3 铜与浓HNO3反应 若Cu过量 开始时HNO3的还原产物为NO2 随着反应进行浓HNO3变稀 HNO3的还原产物为NO 最终应得到NO2和NO的混合气体 4 硝酸与FeO反应实质是HNO3氧化Fe2 与FeI2反应不但氧化Fe2 也氧化I 5 离子共存判断中的NO3 若在H 条件下NO3 会体现出强氧化性 不能与Fe2 S2 I SO32 Br 等离子共存 6 NO3 在酸性条件下显示强氧化性 c H 越大 HNO3的氧化性越强 即浓HNO3的氧化性强于稀HNO3 在中性或碱性溶液中NO3 不具有强氧化性 2 硝酸与金属反应的计算 1 一般类型有 电子守恒 金属失电子数 生成气体时HNO3得电子数 物料守恒 耗HNO3的量 盐中NO3 的量 表现酸性的HNO3 气体中的N原子 表现氧化性的HNO3 的量 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 2 金属与硝酸反应时 有关c H pH 金属与NO3 H 混合液的计算 常用离子方程式进行分析 4 某溶液100mL 其中含硫酸0 03mol 硝酸0 04mol 若在该溶液中投入1 92g铜粉微热 反应后放出NO气体约为 A 0 02molB 0 01molC 0 015molD 无法计算 A解析 n Cu 0 03mol n NO 0 04mol n H 2n H2SO4 n HNO3 0 1mol 此题若根据3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O来计算 将得出错误答案 由于溶液中H 足量 且生成的Cu NO3 2中有NO 故它们能与铜继续反应 此题必须根据离子方程式计算 3Cu 8H 2NO 3Cu2 2NO 4H2O0 03mol0 1mol0 04mol由上式可看出Cu少量 故n NO 0 02mol 答案 1 在室温的条件下 把下列气体混合 不能发生反应的是 A H2O和NO2B NH3和HClC NO和O2D N2和O22 用氨气做喷泉实验的装置如下图所示 该实验有三个主要的操作 a 快速挤压胶头滴管 b 打开开关 c 把导管放入到烧杯的水面下 按照下列操作顺序进行实验肯定不能产生喷泉现象的是 cbaB bcaC cabD bac 答案 1 D2 D 3 将装有50mLNO2 NO混合气体的量筒倒立于水槽中 反应后气体体积缩小为30mL 则原混合气体中NO2和NO的体积比是 A 5 3B 3 5C 3 2D 2 34 2011 江苏盐城中学高三期中 将0 1molCu与40mL10mol LHNO3充分反应 测得反应后的溶液里含有amolH 由此可知 A 生成的气体一定是NO2 在标准状况下的体积为4 48LB 生成的气体一定是NO 在标准状况下的体积约1 49LC 被还原的硝酸的物质的量为 0 2 a molD 反应后的溶液里含有0 2molNO3 3 C解析 解答此题可用差量法 设混合气体中NO2的体积为x3NO2 H2O 2HNO3 NO V3mL1mL3 1 2mLx50 30 20mLx 30mL则原混合气体中V NO 50mL 30mL 20mL故V NO2 V NO 3