氮及其氧化物高三化学一轮复习

第四章非金属及其化合物第四节氮及其氧化物教学目标1.根据氮族元素在周期表的位置及结构特点，掌握该族元素的非金属性及其重要性质的递变规律，并和相邻的氧族、卤素进行比较。2.理解氮分子结构特点，掌握氮气的性质和用途。3.根据氨分子的结构特点，掌握氨的性质、制法、用途，掌握铵盐的特性和检验方法。4.比较并掌握氮的两种重要氧化物NO和NO2的性质。5.掌握硝酸的重要性质和用途，工业上氨的催化氧化法制硝酸的原理，了解硝酸工业尾气的吸收。问题1：氮族元素的原子结构有什么特点？它们分别在周期表中的位置？一、氮族元素非金属性递变规律及单质的物理性质的递变规律问题2：氮族元素的非金属性递变规律及单质的物理性质变化规律是怎样的？3、氮族元素的非金属性递变规律及单质的物理性质变化规律通式RH3通式HRO3或H3RO4氮族元素相似性和递变规律元素名称元素符号周期表中位置周期二三四五六族原子结构相同点不同点氮磷砷锑铋NPAsSbBi第ⅤA族最外层都是5个电子随着核电荷数的递增，电子层数和原子半径都逐渐增大元素性质主要化合价金属性与非金属性RH3的稳定性RH3的还原性R2O5所对应水化物的酸性递变规律元素名称氮磷砷锑铋N：-3、+1、+2、+3、+4、+5P、As：－3、+3、+5Sb、Bi：+3、+5（无负价）逐渐减弱逐渐增强逐渐减弱非金属性渐弱，金属性渐强HNO3H3PO4H3AsO4H3SbＯ4H3BiＯ4电子式为

，结构式为

，氮氮叁键的键能高达

，键能

，分子结构

，化学性质

。⑴物理性质纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的78%。二、氮气⑵结构N≡N946kJ·mol－1大稳定不活泼

②与活泼金属反应：N2＋3Mg

Mg3N2常温下，N2的化学性质很

，可代替稀有气体做

，但在

、

、

、等条件下，N2能与

等发生化学反应。①与H2反应：N2＋3H2

2NH3⑶化学性质Mg3N2＋6H2O＝3Mg（OH）2↓＋2NH3↑不活泼保护气高温放电点燃H2、O2、Mg

③与O2反应：N2＋O2

2NO放电或高温工业合成氨猜想：N2可能有什么化学性质？（1）氧化性：（2）还原性：【问题1】用化学方程式表示“雷雨发庄稼”的化学反应原理。①N2＋O2

2NO

②2NO＋O2＝2NO2

③3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO④HNO3再与土壤生成可溶性盐，被植物吸收。放电＝＝思考：工业如何制N2？它有什么重要用途？什么叫氮固定？3、制法、用途与氮的固定(4)氮的固定将空气中游离的氮气转变为氮的化合物的方法，统称为氮的固定。【途径】①生物固氮——②自然固氮——豆科植物根瘤菌将N2转化为化合态氮③工业固氮——“雷雨发庄稼”合成氨分离空气制N2自然固氮：自然界把游离态氮转化为化合态氮。人工固氮：用人工的方法把游离态氮转化为化合态氮。三、氮的重要氧化物——NO、NO2无色，刺激性气味，难溶于水，有毒（机理同CO）红棕色，刺激性气味，易溶于水，有毒化学性质物理

性质NONO2（1）与O2反应：

2NO+O2=2NO2无色变红棕色（1）与H2O反应：

3NO2+H2O=2HNO3+

2NO红棕色褪去（3）与碱溶液反应：

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O（3）转化成N2O4：2NO2=N2O4（2）与水、O2反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3（2）与水、O2反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3氮的氧化物NO2NOH2O或SO2O2N2O4

N2ONON2O3NO2N2O4N2O5价态+1+2+3+4+4+5颜色

毒性水溶性

与O2是否共存

相互转化

无色红棕色无色有毒不溶2NO＋O2＝2NO2生成亚硝酸3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO生成硝酸能不溶【小结】（3）NO2是一种

色的

水且与水反应的气体，

强，能氧化SO2，能使湿润的KI淀粉试纸变蓝。（2）NO是一种

色

水较强的

气体，易被O2氧化成NO2。（1）N2O3和N2O5分别是

和

的酸酐。HNO2HNO3无难溶于还原性红棕易溶于氧化性(4)、NO、NO2对环境的污染：光化学烟雾酸雨石油产品和煤燃烧的产物汽车尾气制硝酸的工厂污染源危害(5)、二氧化氮和溴蒸气的鉴别

NO2和溴蒸气在性质上的相似之处：A．均有氧化性B．溶于水后溶液呈酸性C．能与碱溶液反应鉴别两者不能用淀粉KI试纸、碱溶液等。NO2和溴蒸气在性质上的差异之处：A．通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色B．通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气C．通入CCl4有机溶剂中，溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(气)科学探究1.给你一试管NO2，要求尽可能多使NO2被水吸收2.你的设计对工业上生产硝酸有何启示？4NO2+O2+2H2O=4HNO3氮的氧化物溶于水的计算⑴NO2

溶于水：⑵NO2

和O2的混合气体溶于水：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3⑶NO和O2同时通入水中：4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3⑷NO、NO2、O2三种混合气体通入水中：把NO2折算成NO的体积，再按⑶进行计算氮的氧化物的计算一、NO2或NO2与非O2的混合气体溶于水的计算原理3NO2+H2O=2HNO3+NO例、在一定温度和压强下，装有NO和NO2混合气的试管倒立于水中，充分反应后，试管内气体体积缩不为原体积的3/5，则原混合气中NO和NO2的体积比为（）。

A.5:3B.2:3C.3:2D.3:5解：3NO2+H2O=2HNO3+NO△V32XX=V(NO):V(NO2)=:=2:3差量法的应用二、NO与O2混合气与水反应原理：4NO+3O2+2H2O=4HNO3

，余气：NO或O2例、将40mLNO与___mLO2混合，与水反应无气体剩余；将40mLNO与20mLO2混合，与水反应后余_________气体________mL;

将40mLNO与40mLO2混合，与水反应后余________气体_________mL;

将40mLNO与___________mLO2混合，与水反应后余气10mL.规律V(NO)/V(O2)=4:3时，恰好完全反应。V(NO)/V(O2)>4:3时，剩余气体为NO。V(NO)/V(O2)<4:3时，剩余气体为O2。三、“NO2+O2+H2O”型原理4NO2+O2+2H2O=4HNO3余气：NO或O2

规律V(NO2)/V(O2)=4:1时，恰好完全反应。V(NO2)/V(O2)>4:1时，剩余气体为NO。V(NO2)/V(O2)<4:1时，剩余气体为O2。例：将40mLNO2和_______mLO2混合，与水反应无气体剩余。将40mLNO2与15mLO2混合，与水反应后余_______气体____________mL;

将40mLNO2与5mLO2混合，与水反应后余________气体____________mL;

将60mLNO2和_______mLO2混合，与水反应后余气10mL。6、在标准状况下，将NO2、NO、O2混合后充满容器，倒置于水中，完全溶解，无气体剩余，若产物也不扩散，则所得溶液物质的量浓度的数值范围是（）

A、0<c<1/22.4B、1/39.2<c<1/22.4C、1/39.2<c<1/28D、1/28<c<1/22.4四、“NO+NO2+O2+H2O”型五、“CO2+NO+Na2O2”型原理CO2+NO+Na2O2=Na2CO3+NO2规律CO2与NO的混合气体通过足量固体Na2O2后：（1）若V(CO2)≥V(NO)时，反应后气体的总体积：为原混合气体体积的一半（2）若V(CO2)<V(NO)，反应后气体缩小的体积就是原来CO2的体积。

VLNO、CO2的混合气体通过足量的Na2O2后气体的体积变为V/2L，则CO2和NO的体积比不可能是

A、2∶1B、3∶2C、3∶4D、5∶4（六）“NO+NO2+NaOH溶液”型原理NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O规律当V(NO2)≥V(NO)时，混合气能被NaOH溶液完全吸收；当V(NO2)<V(NO)时，混合气体中NO过量，被NaOH吸收后，剩余气体为NO。例8根据硝酸尾气处理的反应原理，下列气体中不可能被过量的NaOH溶液吸收的是(

)。

A.1molO2和4molNO2B.1molNO和4molNO2C.1molO2和4molNOD.4molNO和1molNO2（5）化学性质NH3＋H2O

NH3·H2ONH4＋＋OH－NH3是惟一能使红色石蕊试纸变蓝的气体。（检验）氨水的性质Ag++2NH3·H2O=Ag(NH3)2++2H2ONH3·H2ONH4++OH-①氨水的浓度越大，密度

。②弱碱性：③络合性：越小2NH3（不足）+3Cl2=N2+6HCl8NH3（过量）+3Cl2=N2+6NH4Cl【思考2】氯气管道发生泄露,可用蘸有浓氨水的棉球检验的原理2NH4Cl＋Ca(OH)2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

⑴实验室制法：2、氨的制法固固加热型（同制O2）a.用润湿的红色石蕊试纸检验变蓝；b.用沾有浓盐酸的玻璃棒检验，产生白烟。通常用碱石灰（不能用CaCl2、P2O5）①类型：④检验：②干燥：③收集：向下排空气法。N2＋3H2

2NH3（正反应放热）⑵工业制法：10MPa~30MPa铁触媒4000C

~5000C水、煤和空气造气、净化、氨的合成与分离压强：催化剂：温度：原料:三步骤：条件哈伯法NH4＋＋OH－

NH3↑＋H2O3、铵盐的性质⑴结构：离子键、共价键，属离子晶体⑵物理性质：均为能溶于水的无色晶体。水解反应：⑶化学性质与碱反应：

受热分解：NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋注意硝酸铵固体溶于水热效应?纯硝酸是

色、有

气味、易

液体能跟水以

互溶，常用浓HNO3的质量分数为

，“发烟硝酸”的浓度为

。四、硝酸无刺激性挥发任意比例69%98%4HNO3

4NO2↑＋O2↑＋2H2O⑵化学性质①强酸性②不稳定性：（见光、受热易分解）浓硝酸因为溶解了

的缘故显

。NO2黄色试剂瓶

；瓶塞

：避光橡胶硝酸贮存：棕色③强氧化性：

a.与金属反应Cu＋4HNO3（浓）＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O（利用此反应可以洗涤附在器皿内壁上的银）冷浓HNO3可使Al、Fe等金属表面生成一层致密的氧化膜而发生钝化。3Ag＋4HNO3（稀）＝3AgNO3＋NO↑＋2H2O（利用此反应实验室可以制备NO2、NO气体）b.与非金属反应c.与其他还原剂反应C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O

H2SO4＋6NO2↑＋2H2OS＋6HNO3（浓）(2)NO3—与还原性较强的离子(Fe2+、SO32-、I—、S2—)和单质Cu等在中性或碱性条件下能共存，但当溶液调节到一定酸度时，就能发生氧化还原反应。Pt、Au不溶于硝酸，注意与ClO—

、MnO4—离子的区别！

习题精选【例1】鉴别NO2和溴蒸气,可选用的试剂是()A.淀粉碘化钾溶液B.蒸馏水

C.NaOH溶液D.AgNO3溶液BD【例2】（07江苏）三聚氰酸[C3N3(OH)3]可用于消除汽车尾气中的NO2。其反应原理为：

C3N3(OH)3

3HNCO；8HNCO+6NO2

7N2+8CO2+4H2O下列说法正确的是（）A．C3N3(OH)3与HNCO为同一物质

B．HNCO是一种很强的氧化剂C．1molNO2在反应中转移的电子为4mol

D．反应中NO2是还原剂C【例3】NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点。NO亦被称为“明星分子”，试回答下列问题：（1）NO对环境的危害在于

（填以下项目的编号）

A.破坏臭氧层

B.高温下能使一些金属被氧化C.造成酸雨D.与人体血红蛋白结合（2）在含Cu+离子酶活化中心中，亚硝酸根离子可转化为NO，写出Cu+和亚硝根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式

。Cu++NO2—+2H+=Cu2++NO↑+H2O

AC（3）在常温下，将NO气体压缩到1.01×107Pa，在一个体积固定的容器里加热到50℃。发现气体的压强迅速下降，压强降至略小于原压强2/3就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式。（4）解释（3）中为什么最后的气体总压强小于原压强的2/3？3NO=N2O+NO2存在平衡2NO2N2O4。注意：通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生反应2NO2N2O4所以涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等问题时要考虑此反应。【例4】将盛有12mLNO2和O2

的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是（）A．1.2mLB．2.4mLC．3.6mLD．4mLAD拓展：喷泉问题有关浓度的计算【例5】相同状况下，在容积相同的三个烧瓶内分别充满干燥的NH3、HCl、NO2气体，然后按上述顺序分别用水作喷泉实验。实验结束后，烧瓶内三种溶液的物质的量浓度之比为（）A．3:3:2B．2:2:3C．1:1:1D．无法比较C【例6】若用碱液吸收法处理尾气。将含有NO、NO2的废气通入NaOH溶液中，NO、NO2转化为NaNO3、NaNO2而被吸收，消除了污染。

2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2十H2O下列气体中不可能完全被过量NaOH溶液吸收的是()A.1molO2与4molNO2B.4molNO与1molNO2C.1molO2与4molNOD.1molNO与4molNO2

B

条件：v(NO2)≥V(NO)练习1：(01上海理综21)金属加工后的废切削液中含2～5%的NaNO2，它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液，使NaNO2转化为无毒物质。该反应分两步进行：第一步：NaNO2＋NH4Cl→NaCl＋NH4NO2第二步：NH4NO2N2↑＋2H2O对第二步反应的叙述中正确的是()

①NH4NO2是氧化剂②NH4NO2是还原剂③NH4NO2发生了分解反应④只有氮元素的化合价发生了变化⑤NH4NO2既是氧化剂又是还原剂A.①③B.①④C.②③④D.③④⑤D练习2：将一盛满等体积NO和NO2混合气体的试管，倒置于水槽中，片刻后水面上升的高度为试管容积的A．2/3B．1/2C．5/6D．1/3D【例7】A、D金属单质，B在常温常压下为无色液体，G为不溶于水但可溶于酸的白色固体；I为无色气体且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；L为无色气体，遇空气变为红棕色。请回答：（1）构成单质D的元素在元素周期表中处于

周期