1、第四节 氮及其重要化合物 三年9考 高考指数:1.了解氮单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮单质及其重要化合物对环境质量的影响。一、氮的单质及其氧化物 1.氮在自然界中的存在与转化(1)氮元素的存在与氮的固定(2)氮气的物理性质 无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(3)氮气的化学性质 与氧气反应：_ 导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。与氢气反应：_。(工业合成氨反应原理)N2+O2 2NO 放电或高温=N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 2.NO和NO2的性质比较 性质 NO NO2 颜色状态 气味 无色无味气体 _色有刺激性气味的气体 溶解性 难溶于水 与水反应
2、 毒性 有毒(跟血红蛋白结合)有毒 与水反应 不反应 _ 红棕 3NO2+H2O=2HNO3+NO 性质 NO NO2 与氧气 反应 _ 不反应 对环境 的影响 导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层 2NO+O2=2NO2 二、氨、铵盐 1.氨的物理性质 无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1700)。2.氨的化学性质(1)还原性 与氧气反应：_。(2)与酸反应 与氯化氢反应：_ 现象：_。应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。(3)与水反应：_，_ 氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。4NH3+5O2 4NO+6H2O 催化剂=NH3+HCl=NH4Cl 产生白烟 324NHH O
3、NHOHNH3+H2O NH3H2O 3.氨的实验室制法 _ 4.氨的用途 化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。5.铵盐(1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。42322Ca OH2NH ClCaCl2NH2H O(2)化学性质 不稳定性：a.NH4Cl受热分解：_ b.NH4HCO3受热分解：_=NH4Cl NH3+HCl=NH4HCO3 NH3+CO2+H2O 与碱反应：铵盐与碱溶液反应的离子方程式：a.在稀溶液中不加热：_ b.加热时或浓溶液：_(3)的检验 432NH OHNHH O4NHOH32NH H O 4NH=铵盐()4NH无色气体(NH3)试纸_ 变蓝
4、强碱 湿润红色 石蕊试纸 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 反应：4HNO3 2H2O+4NO2+O2 市售浓硝酸呈黄色的原因是：_ _。硝酸保存在_试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。(2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。或光照 =硝酸分解生成的NO2溶解在 硝酸里 棕色 与金属反应：稀硝酸与铜反应：_ 浓硝酸与铜反应：_ 与非金属反应：如浓硝酸与C的反应为：_ 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O C+4HNO3(浓)
5、CO2+4NO2+2H2O=与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为：_(3)与有机物反应 硝化反应(与C6H6反应)：_ 颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色 3.用途：化工原料，用于制化肥、染料、炸药等。23323Fe4HNO3FeNO2H O C6H6+HNO3 C6H5NO2+H2O 浓硫酸 1.氮气与氧气在放电的条件下可直接生成NO2。()【分析】直接生成的是NO，NO被氧气继续氧化可生成NO2。2.铵盐都不稳定，受热分解都生成氨气。()【分析】铵盐受热都易分解，但不一定生成氨气，如2NH4NO3
6、 2N2+O2+4H2O。=3.向未知溶液中加入烧碱溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在 试管口未见变蓝色，不能证明溶液中不含 。()【分析】因为NH3在水中的溶解度很大，不加热时氨气不一定 会逸出，湿润的红色石蕊试纸不一定会变蓝。4.向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸，不会有明显的变化。()【分析】在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2+氧化为 Fe3+，溶液会由浅绿色变为棕黄色。4NH 3NO5.实验室可用先加热氯化铵固体，再通过盛有碱石灰的干燥管除去氯化氢的方法制备氨气。()【分析】氯化铵受热分解后产生的氨气和氯化氢在遇冷后会重新化合生成氯化铵，最终得不到氨气。氨气的实验室制法与性质 1.氨气的
7、实验室制法(1)加热固态铵盐和碱的混合物 (2)浓氨水中加固态碱性物质 装置 反 应 原 理(1)浓氨水中存在以下平衡：NH3+H2O NH3H2O ，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使c(OH-)增大，使平衡逆向移动。(2)反应放热，促进NH3H2O的分解。4NHOH2.氨气的性质(1)氨气的催化氧化实验探究 装置 作用或现象 提供氨气和氧气 使氨气被催化氧化，红热状态的铂铑合金丝更加红热 吸收剩余的氨气和生成的水蒸气 看到有红棕色的气体产生(2)氨气的溶解性实验问题 喷泉实验的基本原理 气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够的压强差(负压)，则打开止水夹后，大
8、气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。形成喷泉的气体与液体组合 a.NH3、HCl、SO2、NO2 与水组合能形成喷泉。b.酸性气体与NaOH溶液组合能形成喷泉。【高考警示钟】(1)实验室用其他方法制取少量氨气时的注意事项 加热浓氨水法，也可以快速制取少量氨气，但纯度较低。碳酸铵或碳酸氢铵受热分解法，但需要用碱石灰除去同时产生的CO2和H2O。(2)干燥氨气不能用浓硫酸、无水氯化钙和无水硫酸铜。(3)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为：【典例1】资料显示：“氨气可在纯氧中安静燃烧，生成对空气无污染的物质”。某校化学小组学生用下列
9、装置(部分固定、夹持装置、加热仪器和橡胶管等略去)进行有关氨气制取和性质的实验探究。回答下列问题：(1)若用装置制取NH3，其反应的化学方程式为_ _；若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是_(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是_。(2)若用装置制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂是_，分液漏斗中装的试剂是_，收集装置应选择_(填装置序号)。(3)小组成员设计了、装置进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。将产生的氨气与过量的氧气通到装置(催化剂为铂石棉)中，用酒精喷灯加热：氨催化氧化的化学方程式是_；试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是_。停止反应后，立即关闭中两个止水
10、夹。一段时间后，将试管浸入冰水中，试管内气体颜色变浅，请结合化学方程式说明原因_。(4)将过量的氧气与氨气分别从a、b两管进气口通入到装置中，并在b管上端点燃氨气。两气体通入的先后顺序是_，其理由是_。氨气燃烧的化学方程式是_。【解题指南】解答本题要注意以下三点：(1)根据试剂的状态和反应条件选择气体发生装置。(2)选择收集氨气的方法要注意其密度和溶解性。(3)氨气与氧气反应的条件不同，产物不同。【解析】(1)装置适用于“固+固”加热制取气体，制取NH3时试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与NH3反应，也不
11、溶解NH3才行。(2)装置是“固+液”反应，不需加热的装置，制取NH3时，可用浓氨水和碱石灰作用。(3)氨的催化氧化生成的NO遇氧气生成二氧化氮，为红棕色。生成的二氧化氮气体中存在如下平衡 2NO2(气)N2O4(气)+热量，降温平衡会正向移动，生成更多无色的四氧化二氮。(4)氨气在空气中不能燃烧，在纯氧中能燃烧，故需先通氧气，形成高浓度的氧气环境，且可避免不能燃烧的氨气污染环境。答案：(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O 氨气难溶于该试剂，且该试剂不易挥发，不与氨气反应(2)CaO(或NaOH或碱石灰)浓氨水(或浓NH4Cl溶液)(3)4NH3+5O2 4NO+
12、6H2O 2NO+O2=2NO2 2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)，降低温度使平衡正向移动，部分红棕色NO2转化为无色N2O4 =催化剂 =(4)先通入O2，后通入NH3 若先通氨气，氨在空气中不能点燃，逸出造成污染 4NH3+3O2 2N2+6H2O 点燃=硝酸与金属的反应 1.硝酸与金属反应的一般规律(1)硝酸与金属反应一般不产生氢气(2)浓硝酸+金属硝酸盐+NO2+H2O，稀硝酸+金属硝酸盐+NO+H2O。稀硝酸也可能被还原为N2、N2O、NH3 和NH4NO3等(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性 (4)浓硝酸与铜反应时，若铜过量，反应开始时浓硝酸被还原为NO2
13、，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物变为NO(5)铁与稀硝酸反应时，铁过量，氧化产物为Fe2+；铁不足，氧化产物为Fe3+2.金属与硝酸反应的计算方法(1)原子守恒法：n(HNO3)=n(N)被还原+n(N)未被还原。(2)电子得失守恒法：金属失去电子的总数等于硝酸得到电子的总数。【高考警示钟】(1)溶液混合时注意分析隐含的硝酸 向稀硫酸中加入NaNO3等硝酸盐，向Fe(NO3)2等硝酸盐溶液中 加入盐酸等的混合溶液中均存在隐含的硝酸。(2)在分析离子共存问题时，要注意隐含的硝酸 若为酸性溶液，只要有 存在，等离 子就不能在该溶液中大量共存。在与铝反应产生氢气的溶液中，不可能大量存在H+和
14、 ，因为硝酸与铝反应不产生氢气。3NO3NO2223SIFeSO、(3)在制备气体和检验离子时，慎选硝酸 实验室制取H2S、SO2、HI等气体时，不能选硝酸。检验 时，排除 的干扰不能选稀硝酸。24SO 23SO【拓展延伸】氮的氧化物溶于水的计算规律(1)化学方程式法 利用基本反应2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 加和得到总反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 然后把握终态，利用总反应进行计算。(2)原子个数比法 4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，即两种情况中的反应式都与N2O5+H2O=2HN
15、O3等效。因此可以利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断。22 5,ON O 2 52 5NO 剩余；，恰好完全反应；，剩余。(3)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。【典例2】将51.2 g铜恰好完全溶于V mL 10 mol/L硝酸中，得到硝酸铜溶液，收集到氮的氧化物(含NO、NO2、N2O4)的混合物共17.92 L(标准状况)，这些气体恰好能被500 mL 2.0 mol/L NaOH溶液完全吸收，得到500 mL(假设吸收气体后溶液体积不变)钠盐溶液(含NaNO3和NaNO2)。通过计算回答下列问题：
16、(1)V=_。(2)上述钠盐溶液中硝酸钠物质的量浓度为_。【解题指南】解答该题应注意：明确物质之间的转化关系，追踪元素的来龙去脉。323NaOH23224Cu NONaNONOCuHNONaNON ONO【解析】(1)依题意，氮的氧化物与氢氧化钠反应恰好生成硝 酸钠和亚硝酸钠，由电荷守恒及原子个数守恒可知，氮的氧 化物中氮原子物质的量n(N)=0.50 L2.0 mol/L=1.0 mol。n(Cu)=硝酸铜溶液中含 的物质的量n()=1.6 mol。由于硝酸与铜恰好完全反应，根据氮原子个数守恒可知，硝 酸的物质的量等于氮的氧化物中氮的物质的量与硝酸铜中氮 的物质的量之和，n(HNO3)=1.
17、0 mol+1.6 mol=2.6 mol。故 32n(NO)n(NO)n(Na)51.2 g0.80 mol64 g/mol，3NO3NO12.6 molV1 000 mL L260 mL10 mol/L(2)根据得失电子守恒，铜失去的电子的物质的量等于转化为NaNO2的那部分硝酸得到的电子的物质的量。由HNO3NaNO2得到2e-可知，n(NaNO2)2=n(Cu)2，n(NaNO2)=0.80 mol，n(NaNO3)=1.0 mol0.80 mol=0.20 mol，故c(NaNO3)=答案：(1)260 (2)0.40 mol/L 0.20 mol0.40 mol/L0.50 L。【
18、技巧点拨】守恒法和等效法的灵活运用(1)在进行有关硝酸与金属反应的计算时，由于反应方程式较复杂，且可能存在随着硝酸浓度的改变，还原产物发生变化的情况，故采用守恒法或关系式法计算。常用的守恒关系有：原子守恒，得失电子守恒，电荷守恒等。(2)在进行有关NO2、NO、O2等气体混合物溶于水的计算时可利用以下两个等效方程式：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3。【答题要领4】实验现象的准确、全面描述 【典例】T25()化学兴趣小组对某品牌牙膏中的摩擦剂成分及其含量进行以下探究：查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。.摩擦
19、剂中氢氧化铝的定性检验 取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。(1)往滤渣中加入过量的NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是_。(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。观察的现象是_。【抽样分析】考生甲 考生乙 考生丙 抽 样 试 卷 先有白色沉淀生成；后白色沉淀溶解 先有白色沉淀生成，后白色沉淀溶解，有气体生成 先有白色沉淀Al(OH)3生成，加盐酸后有CO2生成，Al(OH)3溶解 考生甲 考生乙 考生丙 分 析 点 评 现象描述不完整，没有描述HCO3-与盐酸反应的现象。滤液中含有AlO2-，通入过量的二氧化碳，发生如下反应：AlO2-+2H2O
20、+CO2=Al(OH)3+HCO3-，加入盐酸：HCO3-+H+=CO2+H2O 现象描述不准确、不具体，现象描述缺少层次性、对应性 描述实验现象不能指出具体生成物的名称 【规范答案】(1)(2)通入CO2气体有白色沉淀生成；再加入盐酸时有气体产生、白色沉淀溶解 223Al OHOHAlO2H O*答题要领*(1)现象描述要全面：看到的、听到的、触摸到的、闻到的。(2)现象描述要准确：如A试管中、B处有(3)按“现象+结论”格式描述，忌现象结论不分、由结论推 现象、指出具体生成物的名称。得分点及关键词：针对不同状态可按以下模板回答：(1)溶液中 颜色由变成，液面上升或下降(形 成液面差)，溶液
21、变浑浊，生成(产生)沉淀，溶液发生倒 吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)，有液体溢出等。(2)固体 表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小(变细)，颜色由变成等。(3)气体 生成色(味)气体，气体由色变成 色，先变后(加深、变浅、褪色)等。如图所示：(1)拔开试管a的橡皮塞，加入10 mL 6 mol/L稀硝酸和1 g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。预期在试管a中可观察到哪些现象？请依次逐一写出。(2)在反应开始时，可观察到导管b中的现象为_ _。(3)试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，从水槽中取出。将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管再倒置于水槽中，松开拇指
22、。此时可观察到什么现象？答案：(1)铜片与稀硝酸反应，表面有无色气泡产生，反应速率开始缓慢，后逐渐加快；试管a上部空间由无色变为红棕色，后又变为无色；试管a中的溶液由无色变成浅蓝色；反应结束时，铜片全部溶解。(2)水面沿导管b慢慢上升到一定高度，然后又回落，最后有气泡从导管口逸出(3)水进入试管，上升到一定高度。试管中气体颜色由红棕色变为无色。1.以下过程可实现氮的人工固定的是()【解析】选C。豆科植物根瘤菌和闪电固氮属于自然固氮；氨氧化法制硝酸是以化合态氮为原料的，不属于氮的固定；工业合成氨是以氮气为原料生成含氮化合物的过程，属于氮的人工固定。2.相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、
23、稀硝酸反应。二者比较，相等的是()铜片消耗完所需时间；反应生成的气体体积(标准状况)；反应中氧化剂得到的电子总数；反应后溶液中铜离子的浓度 A.B.C.D.只有【解析】选C。浓硝酸与Cu反应剧烈，生成的NO2体积大，但由于参加反应的铜相同，故转移的电子数相等，溶液体积相同得到的Cu2+浓度相同。3.(2012大同模拟)如图利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是()选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸反应生成了NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应 C 氯化物溶
24、液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱 【解析】选A。浓盐酸挥发出的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体，产生白烟，A项正确。NH3与浓硫酸反应，但因浓硫酸难挥发故无明显现象，B项错。AlCl3、MgCl2、FeCl3等溶液中通入NH3都变浑浊，C项错。干燥的红色石蕊试纸不变色，而湿润的红色石蕊试纸变蓝，可说明NH3溶于水生成的NH3H2O为碱，但不能说NH3是碱，D项错。4.常温下，将等质量的铜片、银片、铁片、铝片分别置于四 个小烧杯中，然后分别加足量的浓硝酸，放出NO2气体最多的 是()A.铜片 B.银片 C.铁片
25、D.铝片【解析】选A。铁、铝遇浓硝酸钝化，铜、银与浓硝酸反应的 化学方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2+H2O，根据上述关系可知等质 量的Cu、Ag、Fe、Al与足量浓硝酸反应，放出NO2最多的是 Cu。5.能正确表示下列反应的离子方程式的是()A.铜片与浓硝酸：B.氯化铵浓溶液跟浓NaOH溶液混合后加热：C.碳酸氢铵溶液与足量的NaOH溶液混合后加热：NH3+H2O D.向Fe(NO3)2稀溶液中加入盐酸：2322CuNO4HCuNO2H O 432NHOHNHH O4NHOH=23323Fe4HNO3FeNO2
26、H O【解析】选D。A项电荷不守恒，B项应生成NH3和H2O，C项 与OH-也会反应生成 和H2O。3HCO23CO 6.如图每一方框表示一种物质。通常状况下，A、C均为无色气体，B为无色液体。请填写下列空白：(1)物质X可以是_，C是_，F是_；(2)反应的化学方程式是_；(3)反应的离子方程式是_。【解析】本题的突破口是B、A和C三种物质。根据“B为无色液体”可推测B为水，中学阶段学过的能跟Na2O2发生反应的无色气体为CO2，能与碱反应产生的无色气体是NH3。然后根据转化关系和反应条件不难推出X、D、E、F、G分别是(NH4)2CO3或NH4HCO3、O2、NO、NO2、HNO3。答案：(1)(NH4)2CO3或NH4HCO3 NH3 NO2(2)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2(3)2323Cu8H2NO3Cu2NO4H O