1、第13讲 氮和氮的化合物学海导航2013届高三化学一轮复习考点1 氮的氧化物1氮的氧化物及其对大气的污染NO是无色、难溶于水的气体，在常温下它很容易与空气中的O2化合生成NO2。NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水。它与水反应生成HNO3和NO，工业上利用这一反应制硝酸；常温下，NO2部分迅速二聚为无色的N2O4。NO和NO2都是大气污染物，空气中的NO和NO2污染物主要来自石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气、制硝酸工厂的废气。空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。22NO2N2O4 DH0的应用通常“纯净”的NO2和N2O4并不纯，因为常温、常压下能发生反应：2NO2N2O4，
2、由于此反应可逆，导致一些物理量发生改变。例如：(1)收集NO2 1 mol时在标准状况下的体积应小于22.4 L。(2)标准状况下22.4 L NO2的质量大于46 g。(3)NO与O2混合后，相对分子质量应大于按体积比求得的数值。(4)温度影响“2NO2N2O4”平衡体系，其他条件不变，体系颜色随温度改变而改变。升高温度，气体颜色变深；降低温度，气体颜色变浅。(5)当NO2、N2O4溶于水时，要考虑平衡移动。3有关NO、NO2和O2的混合气体与水反应的计算：组合类型反应原理NO2、N2；NO、O2组合3NO2+H2O=2HNO3+NONO、O2组合2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2H
3、NO3+NO即无论NO或O2过量均为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3NO2、O2组合3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2若O2过量：4NO2+O2+2H2O=4HNO3若NO2过量：先讨论4NO2+O2+2H2O=4HNO3后讨论3NO2+H2O=2HNO3+NO续表组合类型反应原理NO、NO2、O2组合由2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO可得：4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3也可得：aNO+bNO2+(3a/4+b/4)O2+(a+b)/2H2O=(a+b)HNO3特别地：a=b NO+NO2+O2+H2
4、O=2HNO3注意得失电子守恒在解题中的运用。例1 将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后得到a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积氧气混合，再通过水充分吸收后，收集到5mL无色气体B。(1)A气体是_，B气体是_。(2)A气体的体积是_mL。(3)V值的范围是_。NOO22020V60【解析】NO、NO2混合气体通过水吸收后生成的气体为NO，当NO与O2等体积混合并通过水时，由反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知此时O2过量，取值范围的讨论通常用极限法倒推，当气体全部为NO或NO2时，V分别等于多少。【点评】NO、NO2、O2与水反应的有关题型的解题思路抓住两点：1利用两
5、个总关系式；2确定剩余气体是NO还是O2。考点2 氨和铵盐1氨气和氨水氨气是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，极易溶于水(常温常压下，1体积水约能溶解700体积的氨气)。氨气能与水、氯化氢、氧气等物质发生反应，其中与水反应的产物NH3H2O是一种弱碱。(1)浓氨水易挥发，具有强烈的刺激性气味。(2)不稳定性，受热易分解(氨水应密封于玻璃瓶中，置于冷暗处保存)。(3)有腐蚀性，对眼睛黏膜有强烈的刺激性，使用时要特别小心。万一溅入眼睛，应用水清洗。(4)氨水密度小于水，当把氨水稀释时，随质量分数的减小，氨水的密度增大。氨水的性质：氨水是氨气溶于水形成的混合物，纯净的氨水是无色液体。电
6、离方程式：NH3+H2ONH3H2O+OH-。+4NH(5)弱碱性，具有碱的通性：(与易挥发的酸反应产生白烟，可用于检验氨气、氨水的存在)。氨水是很好的沉淀剂，能使Al3+、Fe3+、Mg2+分别转化成Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀，但氨水中滴加Ag+溶液开始出现沉淀AgOH，继续滴加沉淀即溶解生成银氨溶液。氨水遇酸、酸性氧化物可以成盐，根据氨水与酸的量关系分别得到正盐和酸式盐。如：氨水中通入过量二氧化硫的离子方程式为：。324NHH ONHOH322NHH O SO43NHHSO2铵盐与铵根离子的检验NH3获取1个H+形成，所有铵盐都是离子晶体，都易溶于水，铵盐不稳定，受
7、热易分解(铵盐的分解比较复杂，并非都生成对应的酸和氨气)；铵盐与强碱反应生成NH3H2O，加热放出NH3(能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)，该原理可用于的检验。+4NH+4NH例2 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。(1)写出实验室制取氨气的化学方程式_。2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(2)收集氨气应使用_法，要得到干燥的氨气可选用_做干燥剂。碱石灰向下排空气法例2 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。_。(4)如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。打开止水夹，用手(热手巾等)将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触
8、，即发生喷泉【解析】(1)实验室制氨气的常用方法是用氯化铵与消石灰共热。(1)收集氨气只能用向下排空气法，干燥也只能用碱石灰等碱性干燥剂，不能用浓硫酸和无水CaCl2。(3)引发喷泉的原理是氨极易溶于水，使烧瓶内气压迅速减小。sup7()sup7()【点评】喷泉实验的原理是容器内外存在较大的压强差。使容器内外产生较大的压强差的方法有：1减小容器内压强(1)容器内气体极易溶于水；(2)容器内气体易与溶液中的某种成分发生化学反应而被吸收。例如氨气溶于水、CO2溶于浓NaOH等。2增大容器内压强例如人造喷泉等。考点3 实验室制NH3的方法实验室制备氨气时应注意的问题(1)制氨气所用的铵盐不能用硝铵、
9、碳铵。因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险，且产物复杂；而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有CO2杂质。(2)消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因：在高温下NaOH、KOH能腐蚀试管。NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3。(3)多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或盐酸浸湿的棉花球)，避免污染空气。(4)氨的干燥剂不能选用浓 H2SO4、无水CaCl2、P2O5等，它们均能与NH3发生反应。(5)NH3极易溶于水，在制备收集、过程中，应尽可能地不与水接触，以减少损失和防止倒吸现象。(6)检验氨气时红色石蕊试纸要湿润，因为氨气溶于水后：产
10、生的OH-，表现碱性。(一)制取氨气(1)实验室常用加热氯化铵固体和氢氧化钙固体的混合_。(2)实验室还可在_(填一种试剂)中滴加浓氨水的方法快速制取少量氨气。物来制取氨气，写出反应的化学方程式：例3(2011江苏省扬州中学月考)某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质后讨论：运用类比的思想，既然氨气具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？他们设计实验制取氨气并探究上述问题。请你参与该小组的活动并完成下列研究：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O氢氧化钠固体(或生石灰或碱石灰)(二)实验探究该小组成员设计实验探究氨气还原性及其产物，实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)
11、图如下：(1)该装置在设计上有一定的缺陷，为确保实验结 果 的 准 确 性，你 对 该 装 置 的 改 进 措 施 是_。在装置A和B之间增加装有碱石灰的干燥管(二)实验探究该小组成员设计实验探究氨气还原性及其产物，实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)图如下：(2)利用改进后的装置进行实验，观察到CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝，同时生成一种无污染的气体。请写出NH3与CuO反应的化学方程式：_。3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O(三)问题讨论(1)有同学认为：NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知Cu2O是红色粉末，是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，Cu+能自身
12、发生氧化还原反应生成Cu2+和Cu。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O：_。取少量样品，加入稀H2SO4，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O，反之，则没有(2)在解决了问题(1)后，又有同学提出：Cu2O与CuO的热稳定性哪个更强？于是他们进行了如下实验：取98 g Cu(OH)2固体，加热到80 100 时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000 以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72 g。据此可推得A为_，由此得到的结论是_。CuO比Cu2O的热稳定性差Cu2O【解析】在NH3中氮元素显-3价，处于最低价，因此具有较强还原性，能被O2、Cl2
13、等强氧化剂反应，也能被CuO等较弱氧化剂氧化。CuO在常温下比较稳定，但加热到高温时，分解生成Cu2O，说明高温下Cu2O比CuO稳定。【点评】氨气的性质是重要的考点，内容较多，如溶于水、与酸反应、还原性、实验性制法等。考点4 硝酸金属与硝酸反应计算的常用方法1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。依据电子守恒法来解题，是解决氧化还原反应计算题的重要
14、方法之一。3NO3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NO进行相关计算。3NO例4 足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5molL-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A60 mLB45 mLC30 mLD15 mLA【解析】根据题意可知将题中的反应过程表示如下
15、：从中我们可以看出：在整个反应过程中失电子的物质为Cu，而得电子的物质为O2，HNO3中的N元素在整个过程中最终没有变价(即反应前与反应后的价态相同)。因此利用氧化还原反应中得失电子守恒规律得出：n(Cu)2=n(O2)4，n(Cu)=2n(O2)=2=0.15 mol。11.6822.4LL mol然 后 加 氢 氧 化 钠 溶 液 时 发 生 Cu2+2OH-=Cu(OH)2，所 以 n(OH-)=2n(Cu2+)，因 此V(NaOH)=0.06 L=60 mL。【点评】有关氧化还原反应的解题要抓住本质电子得失守恒，再依据原子守恒计算。1.在相同状况下，将下列四种混合气体：体积比为31的N
16、H3和N2；体积比为11的NO2和N2；体积比为11的NO2和O2；体积比为41的NO2和O2，分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中，充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4，下列关系正确的是()Ah1h2h3h4Bh4h3h2h1Ch4h1h3h2Dh2h3h1h4C【解析】设试管容积为 V。34V NH3 和14V 的 N2 混合，不发生反应，NH3 溶于水，上升的高度 h1 为 NH3的体积，h34V。2VNO2 与水反应，V2N2 不溶于水，不与水反应。3NO2H2O=2HNO3NO V312V2xV3h2V3。4NO2 O22H2O=4HNO3 41 V2yV8所以上升高
17、度 h3V2V85V8根据知，恰好完全反应，h4V。所以 h4h1h3h2。2.一定量的铁与一定量的浓HNO3反应，得到硝酸铁溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与3.36 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铁溶液中加入2 molL-1的NaOH溶液至Fe3+恰好沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A300 mLB150 mLC120 mLD90 mLA【解析】根据题意，最终结果为 Fe 失电子，生成 Fe3，O2 失电子，生成 O2，所以 3n(Fe)4n(O2)，n(Fe)0.2 mol，n(NaOH)3n(Fe)0.6mol，V(N
18、aOH)0.62 300 mL。3.把SO2通入Fe(NO3)3溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色，这时若滴入BaCl2溶液，会产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中，最终被还原的是()ASO2BCl-CFe3+DD3NO4.如图在同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满：NH3NO2进行喷泉实验。经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度的比较关系为()BAB=CD不能确定【解析】设圆底烧瓶的体积为 V L，所含气体的物质的量为 x mol。则：c(NH3)x/V(mol/L)而 3NO2H2O=2HNO3NO，c(HNO3)(2x3mol)(23V L)x/V(mol/L)。
19、BD5.将相同质量的铜片分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A反应速率，两者相同B消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C反应生成气体的体积：前者多，后者少D反应中转移的电子总数：两者相同【解析】铜片与浓、稀 HNO3 的反应方程式分别为 Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 2NO2 2H2O,3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，因浓度越大反应速率越大，所以 A 错；又因 NO2 为红棕色，NO 为无色，所以 C 错；因两种酸都过量，铜完全溶解，所以转移电子数相等，D 正确；由方程式不难看出，同质量的铜消耗浓HNO3 多，故选 BD。BD6.下列说法正确的是()ANO2 是硝酸酐，因为 NO2 能与水反应生成硝酸BNO2 是形成光化学烟雾的物质C人工收集雷电作用所产生的氮的氧化物D雷雨天气时空气中能生成少量的氮氧化物【解析】NO2 中氮元素价态和硝酸在氮元素价态不同，不是硝酸酐，N2O5是硝酸酐。NO2 是光化学烟雾的形成主要物质，人工收集雷电作用所产生的氮的氧化物是不可行的。
