高三化学一轮复习课件2：氮及其化合物

第4讲氮及其化合物【考纲点击】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．【考情播报】1．结合氮及其化合物的转化考查基本概念、基本理论．2．以NOx和HNO3的性质考查相关实验及计算．3．以框图推断考查氮及化合物的性质和应用．4．结合相关工业生产考查含氮化合物对环境质量的影响.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①定义：将

的方法．②分类：

和

．游离态化合态游离态氮转变为氮的化合物自然固氮人工固氮2．氮气(1)物理性质色、味、态：

、

、

；密度：比空气溶解性：

水．(2)化学性质①与O2反应化学方程式为：

.②工业合成氨化学方程式为：

.③与Mg反应化学方程式为：

.无色无味气体略小不溶于N2＋O22NON2＋3H22NH33．氮的常见氧化物NONO2颜色毒性溶解性与O2反应无色红棕色有毒有毒不溶于水易溶于水2NO+O2===

2NO2NONO2与H2O反应与人体、环境的关系①与血红蛋白结合，使人中毒②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾2HNO3＋NO3NO2+H2O===1．NO2、NO2与N2(非O2且不溶于水)或NO的混合气体溶

于水可依据：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积差值进行计算，V(NO2)＝ΔV(ΔV表示体积差)2．NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，当体积比：V(NO2)∶V(O2)＝(1)当O2过量时V(NO2)＝ΔV，V(O2)＝V总－V(NO2)(2)当NO2过量时剩余NO的体积为V余，相当于剩余NO2的体积为3V余，则V(O2)＝(V总－3V余)，V(NO2)＝(V总－3V余)＋3V余3．NO与O2同时通入水中发生反应为：2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO总反应方程式为：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3当体积比：V(NO)∶V(O2)4．NO2、NO、O2三种混合气体通入水中(1)可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理．(2)也可先将NO2和H2O反应转化为NO，按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理．(3)还可以利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断：N∶O当NO2、NO在O2的参与下完全转化为HNO3时，NO2、NO所失去的电子数等于O2得到的电子数，利用该规律也可快捷解题，解答该类问题时，要注意灵活应用．1．下列有关NO的叙述正确的是(

)A．NO是无色气体，可用排空气法收集B．常温下，氮气与氧气混合就可迅速产生NOC．常温下，NO很容易与空气中的O2化合生成NO2D．一定条件下，N2和O2反应可以直接合成NO2解析：NO是无色难溶于水的气体，密度比空气略大，且常温下可与O2化合生成NO2，所以不能用排空气法收集，只能用排水法收集．常温下，N2和O2共存于空气中，只有在高温或放电时才化合成NO，不能一步反应合成NO2.答案：C2．如图所示，当向试管内通入21mLO2时，最后试管中的液面仍

在原来的位置，则原试管中NO

为(

)A．6mL

B．12mLC．16mLD．18mL

解析：通入21mLO2后，试管中液面仍在原来位置，说明充入O2过量，且过量的O2与原试管NO的体积相同．设原试管中NO的体积为x，根据反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，有x＋x＝21mL，x＝12mL.答案：B1．氨气(1)物理性质颜色：

，气味：

，密度：比空气

，溶解性：常温常压下，1体积水中溶解

体积氨．无色有刺激性气味小700(2)化学性质①与H2O反应氨水显碱性，反应原理为：

.②与酸反应与HCl反应产生大量

，化学方程式为：

.③与盐反应与AlCl3溶液反应的离子方程式为：

.白烟NH3＋H2ONH3·H2O＋OH－NH3＋HCl===NH4ClAl3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋④与O2反应化学方程式为：

.(3)实验室制法反应原理为：

.4NH3＋5O24NO＋6H2O2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．铵盐(1)物理性质铵盐是由

和

构成的化合物，都

于水．(2)化学性质铵根离子酸根离子易溶(2)化学性质①受热分解NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为：

；

.②与碱反应(NH4)2SO4与NaOH反应的化学方程式为：

.

NH4ClNH3↑＋HCl↑NH4HCO3NH3↑＋H2O↑＋CO2↑(NH4)2SO4＋2NaOHNa2SO4＋2NH3

↑＋2H2O氨气的三种实验室制法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)22NH3↑＋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：见图Ⅰ或图Ⅱ(3)收集：仅能用向下排空气法(4)验满方法：a.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸

变蓝色；b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟

产生．(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·H2ONH3↑＋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＋H2ONH3·H2O＋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：(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．3．已知气体的摩尔质量越小，扩散

速度越快．如图所示为气体扩散

速度的实验，两种气体扩散相遇

时形成白色烟环．下列关于物质甲、乙的判断正确的

是(

)

A．甲是浓氨水，乙是浓硫酸B．甲是浓盐酸，乙是浓氨水C．甲是浓氨水，乙是浓盐酸D．甲是浓硝酸，乙是浓氨水解析：A项中浓H2SO4不是挥发性酸，不会产生白色烟环；B、C、D三项中由于NH3的摩尔质量小，扩散速度快，所以离白色烟环远的甲为浓氨水，故C正确．答案：C1．物理性质颜色：

，挥发性：

，气味：

，溶解性：

．无色易挥发有刺激性气味能跟水以任意比互溶2．化学性质(1)强酸性：一元强酸，具有酸的通性．(2)不稳定性化学方程式为：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O久置浓HNO3呈

，是因为

，存放浓HNO3时，应放在

试剂瓶中，并置于阴凉处．黄色溶解了NO2棕色(3)强氧化性①与除金、铂外的金属都能反应，都不产生H2a．Cu与浓、稀HNO3反应的化学方程式为：

，

.b．铁、铝遇冷的浓HNO3发生

，故可用铁、铝容

器运输冷的浓HNO3.钝化Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②与非金属反应浓HNO3与木炭反应的化学方程式为：

.③与某些还原性化合物(如FeO、等)反应C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O离子方程式为：

，

.④王水：浓硝酸与浓盐酸体积比为

混合，配制成王水，氧化性比硝酸更强，能溶解金、铂等金属．1∶3金属与HNO3的反应1．一般通式(1)金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O(2)金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O金属与硝酸的反应中，硝酸既体现氧化性，又体现

酸性．2．反应规律(1)金属与硝酸反应一般不生成H2.浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO.(2)铁与稀硝酸反应，先生成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，开始时硝酸的还原产物

为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原

产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体．3．计算方法(1)原子守恒法HNO3与金属反应，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．(2)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．(3)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，先作过量判断，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．(1)硝酸与金属反应的实质是在酸性环境中显示强氧

化性，与不活泼的金属发生氧化还原反应；在中性或

碱性环境中无氧化性．(2)的氧化性强弱与c(H＋)有关，c(H＋)越大，的氧化性越强；反之越弱，故浓硝酸的氧化性强于稀硝酸．4．下列对于硝酸的认识中不正确的是(

)A．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B．铜与HNO3的反应属于置换反应C．金属与HNO3反应一般不产生氢气D．常温下，可用铁或铝制品盛装浓硝酸.解析：在酸性环境表现出较强氧化性，A项正确；Cu与HNO3反应不生成H2，故不属于置换反应，B项不正确；HNO3显示强氧化性时，是HNO3中＋5价氮元素得电子被还原，而不是H＋得电子被还原，因此反应一般不生成H2，C项正确；由于常温下铁、铝遇浓硝酸发生钝化，所以D项正确．答案：B[例1]

(2009·全国卷Ⅱ)已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应．回答下列问题：(1)A中加入的物质是________________，发生反应的化学

方程式是________________________________；(2)B中加入的物质是________，其作用是______________；(3)实验时在C中观察到的现象是_____________________，发生反应的化学方程式是_______________________；(4)实验时在D中观察到的现象是______________，D中收集到的物质是________________，检验该物质的方法和现象是________________________________________________．[思路点拨]

解答本题要注意以下三点：(1)把握氨气实验室制法的反应原理．(2)按发生装置―→净化装置―→主体实验装置―→收集或检验装置的流程去分析．(3)明确检验氨水的试剂和方法．[课堂笔记]

由实验目的“氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜”并结合装置图可知，A装置提供NH3，且是固固加热制备气体，则A中应加入固体NH4Cl和Ca(OH)2，发生反应：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O.B装置是干燥装置，除去NH3中的水汽，应加入碱石灰或CaO等碱性固体干燥剂．C装置中发生反应：2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu，则C中黑色粉末逐渐变为红色．反应生成的N2及水蒸气和未反应的NH3均会从C装置中进入D试管中，则D中收集到的是氨水，因为氨气极易溶于水．E装置是气体收集装置，收集到的是N2.[答案]

(1)固体NH4Cl和Ca(OH)22NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)碱石灰(或CaO)除去NH3气流中的水汽(3)黑色粉末逐渐变为红色2NH3＋3CuON2＋3H2O

＋3Cu(4)出现无色液体氨水用红色石蕊试纸检验、试纸变蓝；用无水硫酸铜检验、无水硫酸铜变蓝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.[例2]

(2009·北京高考)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)．实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO.由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸．可选药品：浓硝酸、3mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳．已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应．化学反应方程式为：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中．装置③、④、⑥中盛放的药品依次是_________________________．(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后________________________.(3)装置①中发生反应的化学方程式是______________________________.(4)装置②的作用是________________________________________，发生反应的化学方程式是__________________________________.(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是____________________________________________.(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显

蓝色．甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高

所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气

体．同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是

否正确．这些方案中可行的是(选填序号字母)_____．a．加热该绿色溶液，观察颜色变化b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化[思路点拨]

解答综合实验题，首先要明确实验目的和原理，然后针对实验目的和原理分析仪器的作用，选择合适的药品去理解或设计实验，最后综合分析，按要求具体解答．[课堂笔记]

(1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸．(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出．(3)Cu与浓HNO3反应的化学方程式为：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O.(4)装置②中盛放蒸馏水，使NO2与H2O反应生成NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO.(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化．装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体．(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)再观察颜色变化，也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案)，确定是否是因溶有NO2引起的．方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2浓度均可发生变化，无法确定是哪一种因素引起的．[答案]

(1)3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(4)将NO2转化为NO

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd[例3]

(2010·金华模拟)将Mg、Cu组成的mg混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896L(标准状况)，向反应后溶液中加入2mol/LNaOH溶液60mL时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为(

)A．2.04g

B．(m＋2.04)gC．(m＋20.4)gD．20.4g[思路点拨]

解答本题首先根据电子得失守恒确定Mg、Cu失去电子的物质的量，然后再结合质量守恒计算形成沉淀的质量．[课堂笔记]选当金属离子恰好沉淀时，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)，n(OH－)＝n(金属失e－)＝n(NO得到的e－)＝3×