适用于新高考新教材广西专版2025届高考化学一轮总复习第4章化工生产中的重要非金属元素第3讲氮及其重要化合物课件

第3讲氮及其重要化合物第四章【课程标准】1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其重要化合物的主要性质。2.认识氮及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。强基础增分策略一、氮气及其氧化物1.自然界中氮元素的存在及固定2.氮气(1)物理性质无色、无味气体,密度比空气略小,难溶于水。(2)从分子结构角度认识N2的化学性质N2分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合,断开该化学键需要较多的能量,因此N2的化学性质很稳定,通常情况下难以与其他物质发生化学反应。写出有关化学方程式:3.氮的两种重要氧化物——NO和NO2(1)列表比较NO和NO2的性质氮的氧化物NONO2化学性质氧化性有氧化性,但通常情况下表现出还原性强氧化性,在溶液中能氧化S2-、I-、Fe2+等离子对环境的影响有毒,大气污染物之一有毒,大气污染物之一制法试剂Cu和稀硝酸反应Cu和浓硝酸反应收集通常用排水法收集通常用向上排空气法收集(2)氮氧化物的污染

应用提升

氮的氧化物及分析(1)氮有多种价态的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4之间存在平衡:2NO2N2O4,在阿伏加德罗常数问题中要考虑该平衡的存在。(3)NO、CO均能与血红蛋白结合而使人中毒。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)通过灼热的镁粉,可除去N2中的少量氧气。(

×

)(2)NO中的NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去。(

√

)(3)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在。(

×

)(4)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。(

×

)(5)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂。(

×

)(6)NO2是酸性氧化物,与水反应生成硝酸。(

×

)二、氨和铵盐1.氨的分子结构和物理性质2.氨的化学性质

微点拨

NH3是中学化学中唯一的碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,在推断题中常作为解题突破口。3.铵盐(1)铵盐的物理性质铵盐大都是

白

色固体,均易溶于水。

(2)铵盐的化学性质(3)的检验两个关键点:①碱液浓度要大;②必须加热4.氨的实验室制法(1)反应原理及装置实验室中常加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物制取NH3,化学方程式为

(2)实验装置如图所示:(3)实验过程分析

易错辨析判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)液氨可用作制冷剂,是因为其汽化时吸收大量的热。(

√

)(2)将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硫酸有白烟产生。(

×

)(3)新制饱和氨水中含氮元素的粒子的物质的量浓度最大的是

。(

×

)(4)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火,其原因是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。(

√

)(5)铵盐加热均易分解产生NH3。(

×

)(6)在实验室中,可用加热NH4Cl固体的方法制备氨。(

×

)三、硝酸1.物理性质硝酸是无色、易

挥发

的液体,有刺激性气味。

2.化学性质(1)不稳定性

保存于棕色试剂瓶,并置于阴凉处浓硝酸不稳定,见光或受热易发生分解,化学方程式为(2)强氧化性(得电子,表现氧化性)(3)与有机化合物的反应

3.工业制硝酸的反应原理

应用提升

硝酸性质的分析(1)HNO3中氮元素显+5价,处于最高价态,因此浓、稀硝酸均具有强氧化性,浓度越大,氧化性越强,其还原产物的价态越高。(2)反应过程中,HNO3的还原产物一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)

→NO。(3)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红、后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。(4)常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”,表面生成致密的氧化膜,并非不发生反应,故浓硝酸可以用铁桶盛放。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)室温下,Cu与浓硝酸反应放出NO气体。(

×

)(2)将铁屑放入稀硝酸中产生气体,证明Fe比H2活泼。(

×

)(3)常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化。(

√

)(4)含有4molHNO3的浓硝酸与足量铜粉充分反应,理论上生成NO2的分子数为2NA。(

×

)增素能精准突破考点一氮及其化合物的性质与应用考向1.氨和铵盐的性质典例突破某同学进行如下实验:实验序号实验步骤实验现象Ⅰ将NH4Cl固体加入试管中,并将湿润的pH试纸置于试管口,试管口略向下倾斜,对试管底部进行加热试纸颜色变化:黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2);试管中部有白色固体附着Ⅱ将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上试纸颜色变化:黄色→橙黄色(pH≈5)下列说法不正确的是(

)A.根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应B.根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快C.Ⅰ中试纸变成红色,是由于NH4Cl水解造成的D.根据试管中部有白色固体附着,说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3答案

C解析

氯化铵是强酸弱碱盐,其水溶液显酸性,会使湿润的pH试纸变红,根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应,A正确;根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快,B正确;Ⅰ中试纸变成红色,是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的,C错误;根据试管中部有白色固体附着,说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵,则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3,D正确。针对训练1.下列说法错误的是(

)A.检验溶液中是否含有

的实验操作是取少量试液加入试管中,再加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体B.加热NH4Cl和Ca(OH)2混合物,并将产生的气体通入酚酞溶液中,酚酞溶液变成红色C.施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用的原因是K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效D.因为NH4HCO3受热易分解,所以可用作氮肥答案

D解析

与NaOH溶液共热生成氨气,氨气是碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A项正确;NH4Cl与Ca(OH)2混合加热生成氨气,氨气是碱性气体,通入酚酞溶液中,酚酞溶液变成红色,B项正确;K2CO3溶于水显碱性,与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效,C项正确;NH4HCO3中含有氮元素,可用作氮肥,与受热易分解无关,D项错误。2.为探究氨及铵盐性质,将NH4Cl晶体装入如图所示T形三通管两端,进行微型实验。下列说法错误的是(

)A.轻轻挤压任一乳胶头,若蒸馏水中有气泡冒出,则装置气密性良好B.同时点燃两个酒精灯后,两端湿润的pH试纸均变蓝C.实验过程中竖直支管上方会出现白烟D.停止加热后可以交替挤压两边乳胶头,使气体更充分吸收,减少污染答案

B解析

整套装置是密闭体系,若装置气密性良好,轻轻挤压任一乳胶头,则蒸馏水中有气泡冒出,A正确;pH试纸遇酸变红,遇碱变蓝,氯化铵受热分解生成氨气和HCl,左边氯化钙会吸收氨气,右边NaOH会吸收HCl,因此同时点燃两个酒精灯后,左端pH试纸变红,右端pH试纸变蓝,B错误;竖直支管上方同时有氨气和HCl,两者相遇变为氯化铵,因此实验过程中竖直支管上方会出现白烟,C正确;停止加热后,不断交替挤压两边乳胶头,增大压强,将残余的气体全部赶入蒸馏水中被吸收,减少污染,D正确。考向2.氨气的制备与性质探究典例突破(2023河北石家庄联考)利用如图装置进行NH3的制备及性质探究实验。下列说法正确的是(

)A.使用A装置制备NH3时,分液漏斗中应盛放浓氨水,利用了氨水的碱性弱于NaOHB.装置B中盛放湿润蓝色石蕊试纸,打开K2,关闭K1,可证明NH3为碱性气体C.利用C装置模拟侯氏制碱法时,可将a和c连接D.将a和d连接验证NH3与Cu2+的配位能力强于H2O答案

D解析

一水合氨分解产生NH3和H2O,碱石灰吸水且放热促使该反应正向进行,有利于氨气的逸出,而不是利用了氨水的碱性弱于NaOH,A错误;检验氨气用湿润的红色石蕊试纸遇碱性气体变蓝,B错误;氨气极易溶于水,为了防止倒吸,从b口通入,C错误;CuSO4溶液中存在四水合铜离子,通入氨气后溶液变成深蓝色即产生了四氨合铜离子,即NH3的配位能力强于H2O,D正确。针对训练1.(2023广西钦州模拟)实验室用NH4Cl和熟石灰反应生成NH3,按照制备、净化、性质检验、收集及尾气处理的顺序进行实验。下列装置不能达到实验目的的是(

)答案

D解析

实验室可以加热NH4Cl和Ca(OH)2的固体混合物来制备氨气,A能达到实验目的;实验室常用碱石灰来干燥氨气,B能达到实验目的;氨气具有还原性,在加热条件下和CuO发生氧化还原反应生成Cu和N2,C能达到实验目的;氨气极易溶于水,其尾气处理要防倒吸,该装置中苯的密度比水的小,浮在上方,不能起到防倒吸的作用,D不能达到实验目的。2.某化学兴趣小组为了制取并探究氨的性质,用下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验[制取氨的反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O]。(1)利用上述原理,实验室制取氨应选用

(填字母)发生装置进行实验。

(2)B装置中的干燥剂可选用

。

(3)气体通过C、D装置时,试纸颜色会发生变化的是

(填“C”或“D”)装置。

(4)当实验进行一段时间后,挤压E装置中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到的现象是

。

(5)F装置中倒置漏斗的作用是

。

(6)氨的用途很广,如可用氨处理二氧化氮:8NH3+6NO27N2+12H2O,该反应中氨体现

(填“氧化性”或“还原性”)。请你列举出氨的另一种用途:

。

答案

(1)a

(2)碱石灰(3)D

(4)产生白烟(5)防止倒吸(6)还原性作制冷剂、制氮肥(或化肥)、制硝酸、作化工原料(任答一点,其他合理答案也可)归纳总结实验室制取氨的其他方法考向3.硝酸与金属反应的定量计算典例突破向200mL2mol·L-1HNO3溶液中逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2+)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是(

)A.该过程中产生标准状况下的氢气4.48LB.向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象C.图中a=1.5、b=1.5D.当加入铁粉nmol时(0.1<n<0.15),溶液中n(Fe3+)=(0.3-2n)mol答案

D解析

硝酸与铁反应先生成硝酸铁、NO和水,不生成氢气,A错误;c点处的溶液是硝酸亚铁溶液,若加入盐酸,H+、

和Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+,溶液变为棕黄色,B错误;向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,硝酸的物质的量为0.4

mol,则消耗铁的物质的量为0.1

mol,b=0.1,生成硝酸铁0.1

mol,Fe过量时又发生反应2Fe(NO3)3+Fe===3Fe(NO3)2,生成硝酸亚铁0.15

mol,则a=0.15,C错误;根据上述分析,当加入铁粉n

mol时(0.1<n<0.15),参加反应2Fe(NO3)3+Fe===3Fe(NO3)2的铁为(n-0.1)

mol,消耗硝酸铁为2(n-0.1)

mol,则溶液中n(Fe3+)=0.1

mol-2(n-0.1)

mol=(0.3-2n)

mol,D正确。针对训练1.某100mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol·L-1和0.1mol·L-1,向该混合液中加入1.92g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度(忽略体积变化)为(

)A.0.15mol·L-1

B.0.225mol·L-1C.0.35mol·L-1 D.0.45mol·L-1答案

B解析

解答本题要从离子反应的角度来考虑,H2SO4提供的H+可以和

构成强氧化性环境,继续氧化铜单质。HNO3、H2SO4混合液中H+总的物质的量为0.06

mol,的物质的量为0.04

mol,Cu的物质的量为0.03

mol。Cu与稀硝酸发生反应:3Cu+8H++

2===3Cu2++2NO↑+4H2O3

8

20.03

mol

0.06

mol

0.04

molH+量不足,应根据H+的物质的量来计算。

3Cu+8H++2

===

3Cu2++2NO↑+4H2O

8

3

0.06

mol

n(Cu2+)2.将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答下列问题:(1)参加反应的HNO3的物质的量是

。

(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入VmLamol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为

mol·L-1。解析

(1)参加反应的HNO3分两部分,一部分显酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分显氧化性,生成NO2和NO,所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51

mol×2+0.5

mol=1.52

mol。归纳总结

基于“四法”,突破金属与硝酸的反应及相关计算原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以

的形式存在于溶液中;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-),c()=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中

在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,先进行过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或

进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒考点二氮及其化合物的转化关系及应用典例突破研究氮及其化合物的性质,可以有效改善人类的生存环境。氮及其化合物的化合价与物质类别二维图如下,B是红棕色气体。下列有关说法不正确的是(

)A.工业上以A、空气和水为原料生成硝酸B.由A→N2,从原理上看,A可与NO反应实现C.由B→NO,必须加入还原剂才能实现转化D.物质B与水反应,生成1molC时转移电子数为NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)答案

C解析

由题图可知,物质A、B、C分别代表NH3、NO2、HNO3。工业制硝酸,以NH3、空气和水为原料,实现转化:NH3→NO→NO2→HNO3,A正确;根据氧化还原反应规律,NH3和NO发生价态归中反应可生成N2和H2O,B正确;NO2与水反应生成HNO3和NO,故NO2→NO转化不一定加入还原剂,C错误;NO2→HNO3,氮元素由+4价升高到+5价,故生成1

mol

HNO3时转移电子数为NA,D正确。针对训练1.氮及其化合物的化合价与物质类别二维图如下所示。下列说法正确的是(

)A.X可通过加热氯化铵固体制取B.从物质类别角度分析,P和Z都属于酸性氧化物C.将N2转化为Q的过程,不属于氮的固定D.3.2gCu与10mol·L-1的Y溶液恰好反应,生成NO、NO2的混合气体体积为1.12L(标准状况),则Y溶液的体积为15mL答案

D解析

X是NH3,加热氯化铵固体生成NH3和HCl,遇冷时又重新生成NH4Cl,不能制取NH3,A错误;P是N2O5,Z是NO2或N2O4,而NO2、N2O4不是酸性氧化物,B错误;Q是NO,N2转化为NO属于氮的固定,C错误;Y是HNO3,3.2

g

Cu为0.05

mol,与HNO3反应生成0.05

mol

Cu(NO3)2,生成NO、NO2混合气体1.12

L(标准状况),则气体总物质的量为0.05

mol,根据氮原子守恒可知原硝酸中n(HNO3)=0.05

mol×2+0.05

mol=0.15

mol,故硝酸溶液的体积为

=0.015

L=15

mL,D正确。2.合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类,请结合图示判断下列说法正确的是(

)A.合成氨采用400~500℃是为了提高原料转化率和反应速率B.用湿润的淀粉KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气C.生成固体1的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4ClD.1L气体1、2的混合气体与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,混合气中二者的体积比为1∶2答案

C解析

合成氨反应采用400~500

℃不是为了提高原料转化率,A错误;由题图可知,气体1为NO,气体2为NO2,NO2与水反应生成硝酸,硝酸也能将I-氧化为I2,不能用湿润的淀粉KI试纸鉴别气体2和溴蒸气,B错误;固体1为NaHCO3,NaHCO3受热分解生成的固体2为Na2CO3,C正确;1

L

NO、NO2的混合气体与1

L

NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,反应的化学方程式为2NH3+NO+NO22N2+3H2O,混合气中NO、NO2的体积比为1∶1,D错误。归纳总结

基于化合价与物质类别二维图认识氮及其化合物的转化关系解题时,抓住氮元素化合价的变化,依据氧化还原反应的知识进行分析、判断。(1)牢记一条转化主线,侧重物质之间转化的条件及产物:(2)结合氧化还原反应中“价态转化规律”,认识不同价态含氮物质之间的转化关系:研专项前沿命题“喷泉实验”原理及拓展应用

题型考查内容选择题考查知识考查“喷泉实验”原理及应用,涉及物质的转化、实验操作及分析等核心素养科学探究与创新意识例题.喷泉实验装置如下图所示。应用下列各组气体和溶液,能出现喷泉现象的是(

)选项气体溶液AH2S稀盐酸BHCl稀氨水CNO稀硫酸DCO2饱和NaHCO3溶液思路指导从原理上看,只要圆底烧瓶内的气体易溶于胶头滴管内的液体,即可使烧瓶内的气压在短时间内迅速减小,与大气压形成较大的压强差,即可形成喷泉。答案

B突破方法(1)喷泉实验的原理喷泉产生的原因是烧瓶内外形成压强差,由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强,所以液体会被压入烧瓶内形成喷泉。①如图甲(或乙)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应),从而使烧瓶内压强迅速降低,在大气压作用下,烧杯中的液体迅速向上流动,从而形成喷泉。②如图丙锥形瓶内发生化学反应,产生气体,从而使锥形瓶内压强迅速增大,促使锥形瓶内液体迅速向上流动,形成喷泉。(2)形成喷泉的两种类型①极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)与水可形成喷泉。②能与某些溶液反应的气体可形成喷泉。(3)常见的能形成喷泉的“气—液”组合气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2吸收剂水、NaOH溶液水NaOH溶液水针对训练1.下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案,下列有关操作不可能引发喷泉的是(

)A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹答案

B解析

H2难溶于NaOH溶液,不能使烧瓶内外形成较大压强差,故不能引发喷泉。2.

如图装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和胶头滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管的胶头,下列与实验事实相符的是(

)A.CO2(浓NaOH溶液)/无色喷泉B.NH3(H2O含石蕊)/红色喷泉C.SO2(浓NaOH溶液)/红色喷泉D.HCl(H2O含石蕊)/白色喷泉答案

A解析

要形成喷泉,必须满足气体易溶于水或易与溶液反应,烧瓶内外能