《金新学案》高三化学一轮复习 氮及其化合物课件

第4讲氮及其化合物最新展示1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。热点定位1.不同价态氮元素的转化。2.HNO3、NOx的性质及有关计算。3.NH3、NH4+的性质及NH3的实验室制法。4.考查含氮化合物及其相关工业对环境的影响。一、氮气及氮的氧化物1．氮在自然界中的循环(1)氮的固定①含义：使空气中

的氮转化为

氮的过程。游离态化合态(2)图解如下(括号内填含氮微粒符号，线上填固氮名称)2．氮气3．氮的氧化物(1)物理性质颜色气味毒性密度溶解性NO比空气NO2比空气与水发生反应无色有毒稍重不溶红棕色有刺激性气味有毒重(2)化学性质①NO―→NO2：

。②NO2―→HNO3(NO)：

.(3)氮的氧化物对环境的污染①形成

，污染空气。②形成酸雨。③破坏臭氧层。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO光化学烟雾二、氨和铵盐1．氨气(1)物理性质色味态：

。水溶性：

，在常温常压下，1体积水能溶解

体积氨气。无色有刺激性气味气体极易溶于水700(2)化学性质(3)主要用途：：(填两方面)(4)实验室制取取化学方程式式为：。制硝酸、制制化肥2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．铵铵盐盐(1)(2)铵根根离离子子的的检检验验取样样品品与与碱碱共共热热，，用用试纸纸检检验验，，若若试试纸纸，说说明明含含NH湿润润的的红红色色石石蕊蕊变蓝蓝1．试试想想实实验验室室中中还还可可用用什什么么方方法法制制取取氨氨气气？？【提示示】(1)加热热浓浓氨氨水水法法原理理：：NH3·H2ONH3↑＋H2O；装置置：：同同用用二二氧氧化化锰锰和和浓浓盐盐酸酸制制氯氯气气的的装装置置(2)碱石灰滴加浓氨水(如右图)原理：碱石灰吸水，增大氨水的浓度；碱石灰溶解放热，氨水温度升高；碱石灰的溶解增大了氨水中OH－的浓度。这些变化都有利于以下反应的发生：NH4+＋OH－ NH3↑＋H2O。三、硝酸1．物理性质色味态：；挥发性：。水溶性性：；发烟硝硝酸：：。无色有有刺激激性气气味液液体易挥发发与水以以任意意比互互溶质量分分数在在98%以上的的硝酸酸2．(1)如何除除去浓浓硝酸酸中的的黄色色物质质？(2)浓硝酸酸与Cu反应产产生NO2气体，，稀HNO3与Cu反应产产生NO气体，，有人人说稀稀HNO3氧化性性更强强，这这种说说法对对吗？？【提示】(1)浓HNO3中的黄黄色物物质为为NO2，可充充入O2除去，，发生生如下下反应应：4NO2＋(2)不对。。虽然然硝酸酸与铜铜反应应时浓浓硝酸酸被还还原为为NO2(N化合价从从＋5价降为＋＋4价)，稀硝酸酸被还原原为NO(N化合价从从＋5价降为＋＋2价)，似乎稀稀硝酸被被还原的的程度比比浓硝酸酸的大，，稀硝酸酸的氧化化性应该该比浓硝硝酸强。。其实，，这是对对物质氧氧化性强强弱标准准的一种种误解。。一种物物质氧化化性的强强弱取决决于其夺夺取电子子能力的的大小(这种能力力可用夺夺取电子子的难易易来衡量量)，而不取取决于其其夺得电电子数的的多少。。同一物物质在相相同条件件下与浓浓、稀硝硝酸反应应的剧烈烈程度不不同，如如铜与浓浓硝酸的的反应比比铜与稀稀硝酸的的反应要要剧烈得得多，说说明浓HNO3比稀HNO3容易得电电子。1．(2009年宁夏高高考)将22.4L某气态氮氮氧化合合物与足足量的灼灼热铜粉粉完全反反应后，，气体体体积变为为11.2L(体积均在在相同条条件下测测定)，则该氮氮氧化合合物的化化学式为为()A．NO2B．N2O3C．N2OD．N2O4【解析】相同条件件下，气气体的体体积比即即为物质质的量之之比，由由题知NOx和生成的的N2物质的量量之比为为2∶1，设氮氧氧化合物物化学式式为NOx。NOx＋xCuxCuO＋N2，可知x＝1或2均可。(根据原子子守恒，，观察可可得出)【答案】A2．(2009年江苏高高考)下表所列列各组物物质中，，物质之之间通过过一步反反应就能能实现如如下图所所示转化化的是()物质选项abcAAlAlCl3Al(OH)3BHNO3NONO2CSiSiO2H2SiO3DCH2==CH2CH3CH2OHCH3CHO【解析】A项，Al(OH)3变为Al不可能一一步实现现；B项正确；；C项，SiO2变为H2SiO3、H2SiO3变为Si都不可能能一步实实现；D项，CH3CHO不可能一一步变为为CH2CH2。【答案】B3．(2008年上海高高考)已知气体体的摩尔尔质量越越小，扩扩散速度度越快。。右图所所示为气气体扩散散速度的的实验，，两种气气体扩散散相遇时时形成白白色烟环环。下列列关于物物质甲、、乙的判判断正确确的是()A．甲是浓浓氨水，，乙是浓浓硫酸B．甲是浓浓盐酸，，乙是浓浓氨水C．甲是浓浓氨水，，乙是浓浓盐酸D．甲是浓浓硝酸，，乙是浓浓氨水【解析】A项中浓H2SO4不是挥发发性酸，，不会产产生白色色烟环；；B、C、D三项中由由于NH3的摩尔质质量小，，扩散速速度快，，所以离离白色烟烟环远的的甲为浓浓氨水，，故C正确。【答案】C4．(2009年海南高高考)工业上常常用氨氧氧化法生生产硝酸酸，其过过程包括括氨的催催化氧化化(催化剂为为铂铑合合金丝网网)、一氧化化氮的氧氧化和水水吸收二二氧化氮氮生成硝硝酸。请请回答下下列问题题：(1)氨催化氧氧化的化化学方程程式为________________________________________________________________________；(2)原料气中中空气必必须过量量，其主主要原因因是_________________________________________________________________________________________________；(3)将铂铑合合金做成成薄丝网网的主要要原因是是_________________________________________________________________________________________________；(4)水吸收二二氧化氮氮生成硝硝酸为放放热反应应，其化化学方程程式为________________________________，为了提提高水对对二氧化化氮的吸吸收率，，可采取取的措施施为________________________________________________________________________(答2项)。【答案】(1)4NH3＋4NO＋6H2O(2)提高氨的的转化率率和一氧氧化氮的的转化率率(3)增大单位位质量的的催化剂剂和反应应物的接接触面积积(4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO加压降降温一、氮的的氧化物物溶于水水的计算算1．NO2和O2的混合气气体溶于于水时，，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3①可知，当当体积比比V(NO2)∶V(O2)2．NO和O2同时通入入水中时时，其反反应是：：2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，总式为：：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3②3．值得注意意的是：4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上上均相当当于2N2O5的组成，，即1、2两种情况况中的总总反应式式都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。这这不仅是是记忆①②两式的一一种好方方法，也也为上述述问题的的解法提提供了新新的思路路，即利利用混合合气体中中的N、O原子个数数比进行行分析判判断：【应用指南南】(1)当NO2或NO转化为HNO3时要失去去电子，，若NO2或NO与O2混合通入入水中时时，O得电子，，N失电子，，且得失失电子数数必然相相等，这这是用电电子得失失守恒法法解答此此类题目目的依据据。(2)因为NO2在水溶液液中发生生反应，，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以无无论何种种情况下下水溶液液中都不不会剩余余NO2。(3)当NO2和N2O4的混合气气体作用用于H2O时，不要要忽视由由于NO2的消耗，N2O4会转化为NO2。现有等体积混混合而成的4组气体。①NO2＋NO、②NO2＋O2、③HCl＋N2、④Cl2＋SO2。现将其分别别通入体积相相同的试管中中并立即倒立立在足量水中中，试管内水水面上升的高高度分别为h1、h2、h3、h4，则则高高度度关关系系是是()A．h4>h2>h3>h1B．h4>h3>h2>h1C．h2>h3>h1>h4D．h3>h2>h1>h4【思路路点点拨拨】解答答本本题题应应抓抓住住以以下下关关键键：：(1)根据据气气体体量量的的关关系系，，正正确确写写出出各各自自反反应应的的化化学学方方程程式式；；(2)气体体减减小小的的体体积积等等于于试试管管内内进进一一步步进进入入水水的的体体积积。。【尝试试解解答答】气体体通通入入试试管管中中的的有有关关反反应应为为：：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，HCl极易易溶溶于于水水，，设设各各取取每每种种气气体体4体积积，，则则剩剩余余气气体体①中为为体体积积的的NO；②中为为3体积积的的O2；③中为为4体积积的的N2；④中Cl2与SO2、H2O恰好好完完全全反反应应，，生生成成H2SO4和HCl，则则剩剩余余气气体体为为0体积积，，所所以以试试管管内内水水面面上上升升的的高高度度为为h4>h2>h3>h1。【答案案】A【拓展展训训练练】1.向一一支支充充满满水水且且倒倒立立于于水水槽槽中中的的大大试试管管中中依依次次通通入入V1mLNO2、V2mLO2、V3mLNO，最最后后试试管管中中充充满满溶溶液液，，则则V1、V2、V3的比值可可能为()①1∶1∶1②6∶3∶2③2∶5∶6④8∶5∶4A．①B．①②C．①②③D．都有可可能【解析】根据得失失电子守守恒，有有关系式式4V2＝V1＋3V2，将①～④逐一代入验证证知D项符合题意。。【答案】D二、氨气的实实验室制取1．原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．装置：“固体＋固体气气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)3．干燥：见图图Ⅰ或图Ⅱ4．收集：向下下排空气法(试管口塞一团团棉花，防止止空气对流，，使收集到的的NH3尽量纯净)。5．验满：(1)将湿润的红色色石蕊试纸放放置在试管口口附近，若试试纸变蓝色，，说明NH3已收集满；(2)将蘸有浓盐酸酸的玻璃棒置置于试管口，，有白烟生成成。6．环保措施：：用稀硫酸吸吸收多余的氨氨气，吸收时时用防倒吸装装置，如右图图。7．注意事项(1)收集NH3时所用仪器必必须干燥，导导气管要插入入管底；试管管口要塞一团团棉花球，可可减小NH3与空气的对流流速度，使收收集的NH3尽量纯净，同同时也可避免免污染空气。。(2)干燥NH3应用碱石灰、、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂剂，不能用浓浓H2SO4、P2O5(固体)等酸性干燥剂剂；不能用无无水CuSO4，也不能用无无水CaCl2(因NH3与CaCl2能形成CaCl2·8NH3)。(3)制氨气时所用用铵盐不能是是硝酸铵、碳碳酸氢铵。因因为加热过程程中NH4NO3可能发生爆炸炸而有危险；；NH4HCO3受热极易分解解产生CO2，使生成的NH3中混有较多的的CO2杂质。【应用指南】实验室快速制制取少量NH3的两种简易方方法(1)加热浓氨水法法：NH3·H2O NH3↑＋H2O(2)向固体烧碱中中滴加浓氨水水法装置如右图：：A中的液体为浓浓氨水，B中的固体为NaOH。该装置的优点点是方便，快快捷，不需加加热，缺点是是成本较高。。原理：NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH－当加入NaOH时，溶液中c(OH－)增大，平衡向向左移动，结结果使NH3逸出；并且NaOH溶解放出大量量的热，减小小了NH3的溶解度并且且NH3·H2O不稳定受热易易分解，这些些都有利于NH3的逸出。制取氨气并完完成喷泉实验验(图中夹持装置置均已略去)。(1)写出实验室制制取氨气的化化学方程式：：___________________________________________________________________________________________。(2)收集氨气应使使用____________法，要得到干干燥的氨气可可选用________作干燥剂。(3)用图A所示装置进行行喷泉实验，，上部烧瓶已已装满干燥的的氨气，引发发喷泉的操作作是__________________________，该实验的原原理是________________________________。(4)如果只提供如如图中B所示装置，引引发喷泉的方方法是________________________________________________________________________。【名师解析】(1)实验室制氨气气的化学方程程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)NH3的密度比空气气的小，故可可用向下排空空气法收集，，干燥NH3可用碱性干燥燥剂，如碱石石灰。(3)打开弹簧夹，，从胶头滴管管中挤入少量量水后，因NH3极易溶于水，，致使烧瓶中中气压降低，，形成喷泉。。(4)B装置与A装置相比，B装置没有胶头头滴管，引发发该喷泉可用用热毛巾捂热热圆底烧瓶，，赶出导管内内的空气，使使NH3与水接触，从从而形成喷泉泉。【答案】(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)向下排空气气碱石灰灰(3)打开弹簧夹夹，挤出胶胶头滴管中中的水氨氨气极易溶溶于水，致致使烧瓶内内气体压强强迅速减小小，水迅速速进入烧瓶瓶，形成喷喷泉(4)打开弹簧夹夹，用手(或热毛巾等等)将烧瓶捂热热，氨气受受热膨胀，，赶出玻璃璃导管内的的空气，氨氨气与水接接触，即发发生喷泉【拓展训练】2.下面是实验验室制取氨氨气的装置置和选用的的试剂，其其中错误的的是()A．①②B．②③C．③④D．①③【解析】NH4Cl受热可产生生NH3和HCl，但但两两者者遇遇冷冷会会重重新新凝凝结结产产生生NH4Cl，在在此此过过程程中中还还有有可可能能出出现现堵堵塞塞导导管管的的情情况况，，因因此此不不能能用用①的方方法法制制取取氨氨气气，，③中试试管管口口未未向向下下倾倾斜斜，，会会导导致致液液体体倒倒流流入入试试管管而而使使试试管管破破裂裂，，③不可可行行。。浓浓氨氨水水滴滴入入氧氧化化钙钙固固体体中中，，会会发发生生CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，故可用②的方法制取氨氨气。浓氨水水受热产生氨氨气，通过碱碱石灰吸收水水蒸气后即得得干燥的NH3，所以④符合要求。【答案】D三、硝酸的强强氧化性1．金属与硝酸反反应(1)一般通式①金属＋浓硝酸酸―→金属硝酸盐＋＋NO2↑＋H2O②金属＋稀硝酸酸―→金属硝酸盐＋＋NO↑＋H2O(2)反应规律①金属与硝酸反反应一般不生生成H2。浓HNO3一般被还原为为NO2，稀HNO3一般被还原为为NO。②铁与稀硝酸反反应，先生成成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再和Fe反应生成Fe(NO3)2。③铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时时硝酸的还原原产物为NO2，随着反应的的进行，浓HNO3变稀，硝酸的的还原产物为为NO，最终应得到到NO2和NO的混合气体。。2．变价金属氧氧化物与硝酸酸反应如FeO与稀HNO3反应：3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，反应应中，，硝酸酸既表表现了了氧化化性，，又表表现了了酸性性。而而不能能错误误地认认为：：FeO＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2O。【应用指指南】金属与与硝酸酸反应应的计计算方方法(1)原子守守恒法法HNO3与金属属反应应时，，一部部分HNO3起酸的的作用用，以以NO的形式式存在在于溶溶液中中；一一部分分作为为氧化化剂转转化为为还原原产物物，这这两部部分中中氮原原子的的总物物质的的量等等于反反应消消耗的的HNO3中氮原原子的的物质质的量量。(2)电子守守恒法法HNO3与金属属的反反应属属于氧氧化还还原反反应，，HNO3中氮原原子得得电子子的物物质的的量等等于金金属失失电子子的物物质的的量。。(3)离子方方程式式计算算法金属与与H2SO4、HNO3的混合合酸反反应时时，由由于硝硝酸盐盐中NO3-在H2SO4提供H＋的条件件下能能继续续与金金属反反应，，因此此此类类题目目应用用离子子方程程式来来计算算，先先作过过量判判断，，然后后根据据完全全反应应的金金属或或H＋或NO3-进行相相关计计算，，且溶溶液中中要符符合电电荷守守恒。。38．4mg铜与适适量的的浓硝硝酸反反应，，铜全全部作作用后后，共共收集集到气气体22.4mL(标准状状况)。反应应消耗耗的HNO3的物质质的量量可能能是()A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol【思路点点拨】n[Cu(NO3)2]，再由由N原子守守恒列列出等等式求求解。。反应后后生成成Cu(NO3)2的物质质的量量n[Cu(NO3)2]＝n(Cu)＝6×10－4mol根据N原子守守恒有有n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(气体)＝2×6×10－4mol＋1×10－3mol＝2.2×10－3mol。【答案】C【拓展训训练】3.在标准准状况况下将将1.92A．112mL B．1008mLC．224mL D．448mL【解析】气体的的总物物质的的量为为＝＝0.05mol，1．92g铜的物物质的的量为为0.03mol。设NO的物质质的量量为n1，则NO2为0.05－n1根据得得失电电子相相等得得：3n1＋(0.05mol－n1)×1＝0.03mol×2解得n1＝0.005mol，V(NO)＝0.005mol×22.4L/mol＝0.112L＝112mL。【答案】A1．起固固氮作作用的的化学学反应应是()A．N2和H2在一定条件件下反应生生成NH3B．NO与O2反应生成NO2C．NH3催化氧化生生成NOD．由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4【解析】氮的固定是是指将空气气中N2转化为氮的的化合物的的过程。符符合题意的的为A项。【答案】A2．将盛有12mLNO2和O2的混合气体体的量筒倒倒立于水槽槽中，充分分反应后，，还剩余2mL无色气体，，则原混合合气体中O2的体积和和剩余的的2mL气体分别别是()A．1.2mL，NOB．2.4mL，O2C．3.5mL，O2D．4mL，NO【解析】解题依据据的化学学反应原原理为：：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO33NO2＋H2O===2HNO3＋NO设O2的体积为为x，剩余的的气体有有两种可可能：①若剩O2，则V剩＝x－(12mL－x)＝2mL，解得x＝4mL，选项B、C不正确。。②若剩NO，则V剩＝[(12mL－x)－4x]＝2mL，解得x＝1.2mL，选项D不正确，，选项A正确。【答案】A3．(2010年湛江调调研)能正确表表示下列列反应的的离子方方程式的的是()A．向Fe(NO3)2稀溶液中中加入盐盐酸：3Fe2＋＋4H＋＋NO3-===3Fe3＋＋NO↑＋2H2OB．铜片与与浓HNO3：Cu＋NO3-＋4H＋===Cu2＋＋NO↑＋2H2OC．氯化铵铵浓溶液液跟浓NaOH溶液混合合后加热热：NH4+＋OH－NH3·H2OD．碳酸氢氢铵溶液液与足量量的NaOH溶液混合合后加热热：NH4+＋OH－NH3↑＋H2O【解析】【答案】A4．如右图图所示，，向一定定量的铁铁粉中加加入一定定体积12mol·L－1的硝酸，，加热充充分反应应后，下下列微粒粒在体系系中一定定大量存存在的是是()①NO3-②Fe3＋③H＋④NO⑤NO2A．①B．①⑤C．②④⑤D．①②③⑤⑤【解析】本题对Fe与浓HNO3的反应由由于相对对量不同同而得到到不同产产物的知知识进行行了考查查。Fe与浓HNO3反应可能能生成Fe(NO3)2(Fe过量)或Fe(NO3)3(Fe不足)和NO2。故一定定存在NO3-和NO2。【答案】B5．有某硫硫酸和硝硝酸的混混合溶液液20mL，其中含含有硫酸酸的浓度度为2mol·L－1，含硝酸酸的浓度度为1mol·L－1，现向其其中加入入0.96g铜粉，充充分反应应后(假设只生生成NO气体)，最多可可收集到到标准状状况下的的气体的的体积为为()A．89.6mLB．112mLC．168mLD．224mL【解析