（山西专用版）2020版高考化学大一轮复习 专题四 第4讲 氮及其化合物课件.ppt

第4讲氮及其化合物,考点一氮及其氧化物的性质及应用,考点二硝酸的重要性质及应用,总纲目录,考点三氨和铵盐的性质及应用,高考真题演练,考点一氮及其氧化物的性质及应用,1.氮元素在自然界中的存在形态及氮的固定,2.氮气(1)分子式:N2;电子式:NN;结构式:。,写出有关化学方程式:.3Mg+N2Mg3N2,N2表现氧化性。,(2)性质:,.N2+3H22NH3,N2表现氧化性。.N2+O22NO,N2表现还原性。,3.氮的氧化物(1)氮有多种氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。,(2)完成NO和NO2的比较表,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。(1)食品袋中充氮气可用来防腐()(2)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾,又是形成酸雨的主要物质()(3)用湿润的淀粉-KI试纸或NaOH溶液可以鉴别溴蒸气和NO2()(4)密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA(),(5)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象()(6)用排水法收集NO2,用向上排空气法收集NO(),2.【深度思考】(1)反应3NO2+H2O2HNO3+NO中,氧化剂为,还原剂为,氧化剂与还原剂物质的量之比为,1molNO2参与反应转移电子的个数为。(2)写出俗语“雷雨发庄稼”中所涉及的三个反应的化学方程式。;。,答案(1)NO2NO212NA(2)N2+O22NO2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO,题组一氮的氧化物对环境的影响,解析由反应过程+得O22O,O+O2O3,由此可知NO2起催化剂作用,反应过程中NO2既作氧化剂又作还原剂,A正确,B、C错误;SO2是形成酸雨的主要物质,D错误。,2.NO2可以用氢氧化钠溶液吸收,或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质,发生反应的化学方程式分别是:2NO2+2NaOHM+NaNO3+H2O,8NH3+6NO27X+12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是(A)A.NaNO2、N2B.HNO2、N2C.NO、HNO3D.N2、N2,解析根据题目所提供的化学方程式,利用原子守恒定律可得M为NaNO2,X为N2。,3.NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:。(2)汽车尾气处理系统中的催化转化器可有效减少NOx的排放,当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:。,答案(1)3NO2+H2O2HNO3+NO(2)2NO+2CON2+2CO2,解析(2)根据题目信息可知NO被CO还原为N2,分析可知CO被氧化成CO2,化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。,题后悟道常见的NOx尾气处理方法(1)碱液吸收法2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)。该法一般适合工业尾气中NOx的处理。,(2)催化转化法在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。该法一般适用于汽车尾气的处理。,题组二氮氧化物溶于水的定量计算,4.(2018山西太原模拟)在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中,充分反应后剩余2mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为(D)1.2mL2.4mL3mL4mLA.B.C.D.,解析如果剩余2mLO2,则V(NO2)=(12-2)mL=8mL,混合气体中V(O2)=12mL-8mL=4mL。若剩余的2mL气体是NO,则混合气体中V(O2)=(12mL-2mL3)=1.2mL,D项正确。,5.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体,它们是NO和NO2,NO2和O2,NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是(B)A.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2,解析设各种气体的体积都为1体积。根据3NO2+H2O2HNO3+NO,即剩余NO的体积V1=(1+)体积。根据4NO2+O2+2H2O4HNO3,即剩余O2的体积V2=(1-)体积。剩余N2的体积V3=1体积。即B项符合题意。,题后悟道氮氧化物溶于水的问题分析无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。(1)若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O4HNO3(43)。(2)若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O4HNO3(41)。,考点二硝酸的重要性质及应用,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)不稳定性反应的化学方程式:4HNO32H2O+4NO2+O2。,(2)强氧化性浓硝酸和稀硝酸都有强氧化性,而且浓度越大氧化性越强。a.与金属反应稀硝酸与铜反应的化学方程式:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。浓硝酸与铜反应的化学方程式:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O。,浓硝酸与C反应的化学方程式:C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O。c.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:3Fe2+4H+N3Fe3+NO+2H2O。,b.与非金属反应,a.硝化反应(与苯反应)+HNO3+H2Ob.颜色反应:含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。,(3)与有机物反应,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。(1)浓硝酸的还原产物一般是NO2,而稀硝酸的还原产物一般是NO,并且硝酸的浓度越大,氧化性越强()(2)硝酸与金属反应时,硝酸只表现强氧化性()(3)硝酸可与Na2S反应制得H2S气体()(4)常温下,可用铁制或铝制容器盛放浓HNO3,说明Fe、Al与浓HNO3不反应(),(5)除去Cu粉中混有的CuO,可加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥()(6)3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO+4H2O反应中,起酸性作用和起氧化剂作用的HNO3物质的量之比为31()(7)在1.0mol/L的KNO3溶液中,H+、Fe2+、Cl-、S可以大量共存()(8)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2+4H+N3Fe3+NO+2H2O(),2.【深度思考】在浓硝酸中放入铜片,回答下列问题。(1)反应开始时的离子方程式为,实验现象为。(2)若铜有剩余,则反应将要结束时的离子方程式为。(3)待反应停止后,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是。,答案(1)Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H3O铜片逐渐溶解,溶液逐渐变蓝,有红棕色气体逸出(2)3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(3)加入稀H2SO4后,H+与反应后溶液中的N同时存在,相当于形成了HNO3溶液,又能与过量的Cu反应,题组一硝酸的性质及应用,1.(2018湖南长沙模拟)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(D),A.B.C.D.,解析过量的铁粉中加入稀HNO3,生成Fe2+,加入KSCN溶液时,无明显现象,故错;浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于其中,故正确;Al箔遇浓HNO3钝化,稀HNO3会使Al箔溶解,故错;浓硝酸具有酸性和强氧化性,可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故正确。选D。,2.下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论的是(D),A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应,解析本题考查硝酸的氧化性、不稳定性、挥发性等性质。中的CO2可能是空气中的氧气与木炭反应的产物。,3.在如图所示的实验装置中,盛有足量水的水槽里放两个烧杯,小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸,小烧杯外面倒扣一大烧杯,请回答下列问题:(1)实验过程中,观察到的主要现象是:;,;。(2)用该装置做铜与浓硝酸反应的实验,最突出的优点是。(3)若要验证最终得到的气体生成物,最简便的操作及现象是。,答案(1)铜片表面产生气泡,铜片慢慢溶解,最后消失小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色大烧杯中有红棕色气体生成,后来慢慢变成无色大烧杯内液面上升,水槽中液面下降(2)反应体系封闭,无氮氧化合物逸出,不污染环境(3)轻轻掀起倒扣的大烧杯,通入适量的空气,若有红棕色气体生成,则证明最终气体生成物为NO,答题模板现象描述答题模板(1)全面描述现象的程序“海、陆、空”“海”溶液有什么变化;“陆”固体有什么变化;“空”气体有什么变化。(2)规范描述现象的答题模板如颜色:由(具体颜色)变为(具体颜色);,气体:溶液中产生(颜色)气泡或在固体表面产生(颜色)气泡;沉淀:在(颜色)溶液中产生(颜色)沉淀(或浑浊)。,题组二硝酸与金属反应的计算与判断4.38.4g铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到气体22.4L(标准状况),反应消耗的HNO3的物质的量是(不考虑2NO2N2O4的存在)(C)A.1.0molB.1.6molC.2.2molD.2.4mol,解析由关系式Cu+2HNO3(酸)Cu(NO3)2,HNO3(氧化剂)NO2(或NO),根据N原子守恒可知反应消耗的HNO3的物质的量为2+=1.2mol+1mol=2.2mol。,5.取xg铜和镁的合金完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生8960mLNO2气体和672mLN2O4气体(都已折算成标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为17.02g,则x等于(C)A.8.64gB.9.00gC.9.20gD.9.44g,解析8960mL的NO2气体的物质的量为=0.4mol,672mL的N2O4气体的物质的量为=0.03mol,则金属提供的电子的物质的量为0.4mol(5-4)+0.03mol2(5-4)=0.46mol,铜和镁失去的电子的物质的量等于硝酸被还原为二氧化氮、四氧化二氮获得的电子的物质的量,等于沉淀中含有氢氧根离子的物质的量,即沉淀中氢氧根离子的质量为0.46mol17g/mol=7.82g,所以金属的质量为17.02g-7.82g=9.20g。,方法技巧金属与硝酸反应计算的方法(1)计算中守恒思想的应用原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸性作用,氮原子以N的形式存在于溶液中;另一部分HNO3作氧化剂,氮原子转入还原产物中,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。(2)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中的N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,故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N的量进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。,考点三氨和铵盐的性质及应用,1.氨的结构与性质(1)结构与物理性质,(2)氨的化学性质NH3,2.氨气的实验室制法,3.铵盐及N的检验(1)构成:由N和酸根离子构成。(2)物理性质:白色或无色晶体,都能溶于水。(3)化学性质a.不稳定性NH4Cl受热分解:NH4ClNH3+HCl;,NH4HCO3受热分解:NH4HCO3NH3+CO2+H2O。b.与碱反应在稀溶液中不加热:N+OH-NH3H2O。加热或浓溶液:N+OH-NH3+H2O。(4)N的检验,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。(1)液氨用作制冷剂是因为NH3具有还原性()(2)NH3是非电解质,氨水是弱电解质()(3)实验室用稀氨水与NaOH固体制取氨气()(4)氨与酸反应生成铵盐,故氨气与挥发性酸相遇时能形成白烟()(5)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl分解都不涉及化学变化(),(6)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐()(7)氨水中微粒种类与NH4Cl溶液中的微粒种类相同()(8)实验室制备NH3的方法:NH4ClNH3+HCl()(9)某元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐,则该元素一定是氮元素()(10)草木灰(含K2CO3)与铵盐混用易降低肥效(),2.【深度思考】氨水中存在的三个平衡是:、。根据上述平衡分析氨水中存在的粒子有。,答案NH3+H2ONH3H2ONH3H2ON+OH-H2OH+OH-NH3、NH3H2O、H2O、N、OH-、H+,题组一氨气的性质及应用,1.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。下表中对实验现象的解释不正确的是(),答案B解析浓盐酸挥发出来的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体,产生白烟,A正确;NH3与浓H2SO4反应生成(NH4)2SO4,B错误;NH3溶于水生成的NH3H2O与FeCl3反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀,C正确;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是碱,NH3不是碱,D正确。,2.如图装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头,下列说法与实验事实不相符的是(A)A.Cl2(饱和食盐水),无色喷泉B.NH3(H2O,含石蕊),蓝色喷泉C.HCl(H2O,含石蕊),红色喷泉,D.SO2(NaOH溶液),无色喷泉,解析Cl2难溶于饱和食盐水,不能形成喷泉。,题后悟道喷泉实验的原理及应用(1)喷泉实验的原理使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯或锥形瓶中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。(2)形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体,(3)引发喷泉的几种方法使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。使烧瓶内气体温度降低,从而使气压减小。使锥形瓶中待喷液体液面上的气压增大。,题组二铵盐的性质及检验,3.检验铵盐的方法是将待检物取出少量放入试管中,然后(D)A.加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验B.加水溶解,用红色石蕊试纸检验溶液的酸碱性C.加入碱溶液,加热,再滴入酚酞试液D.加入苛性钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验,解析检验铵盐利用的是铵盐与碱反应生成氨气及氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的性质。,4.只用一种试剂,将NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四种物质的溶液区分开,这种试剂可以是(D)A.NaOH溶液B.AgNO3溶液C.BaCl2溶液D.Ba(OH)2溶液,解析NH4Cl溶液中滴加Ba(OH)2溶液并加热有气体生成,(NH4)2SO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液并加热有白色沉淀和气体生成,NaCl溶液中滴加Ba(OH)2溶液无明显现象,Na2SO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液并加热只产生白色沉淀,故选D。,5.下列装置用于进行指定实验时,能达到实验目的的是(D)A.用装置甲制备氨气B.用装置乙除去氨气中少量水蒸气C.用装置丙收集氨气,D.用装置丁吸收多余的氨气,解析装置甲中试管口应略向下倾斜,A错误;氨气能与浓硫酸反应,B错误;装置丙中只有气体的入口,没有气体的出口,C错误;氨气在水中的溶解度非常大,被水吸收时容易产生倒吸现象,装置丁可以防止倒吸,D正确。,思维建模实验室制取NH3的简易方法,题组三氮及其化合物之间的相互转化,6.氮及其化合物的变化关系如图所示。则下列说法不正确的是(D)A.路线是工业生产硝酸的主要途径B.路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C.上述所有标号的反应都是氧化还原反应D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2,解析氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,氮气与氧气不能直接生成NO2。,7.NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(1)实验室里用NH4Cl和熟石灰共热制取氨气,反应的化学方程式为。(2)步骤中NH3和O2在催化剂作用下反应生成NO,其化学方程式是。,(3)NO能否用排空气法收集?(填“能”或“不能”),检验该气体的方法是。(4)写出步骤发生反应的化学方程式:,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是。(5)硝酸具有强氧化性,其稀溶液与Cu发生反应的离子方程式为。(6)NO有毒,可对环境造成污染。如何清除工业尾气中的NO气体?。,(7)如何通过实验检验试样中的N?。(8)氨气具有还原性,当氨气通过灼热的氧化铜时,黑色的氧化铜转化成红色的铜,写出该反应的化学方程式:。,答案(1)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3+2H2O(2)4NH3+5O24NO+6H2O(3)不能往该气体中通入O2,气体由无色变成红棕色,说明该气体为NO(4)3NO2+H2O2HNO3+NO12(5)3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(6)与O2混合后通入NaOH溶液中(7)取少量试样于试管中,加入浓NaOH溶液混合共热,把湿润的红色石蕊,试纸放在试管口,若试纸变成蓝色,则证明试样中含有N(8)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,题后悟道氮及其化合物之间的转化关系注意:箭头指出可体现物质的性质,指向可寻找该物质的制备方法。,1.判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。(1)(2018江苏单科)3molH2与molN2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于66.021023()(2)(2018江苏单科)NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3()(3)(2017天津理综)用烧碱处理含高浓度N的废水并回收利用氨()(4)(2017北京理综)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,氨气被还原(),高考真题演练,(5)(2016课标)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO()(6)(2016课标)1molFe溶于过量硝酸,电子转移数目为2NA(),2.(2016课标,27,15分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:(1)NaClO2的化学名称为。(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323K,NaClO2溶液浓度为510-3molL-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。,写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式。增加压强,NO的转化率(填“提高”“不变”或“降低”)。随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐(填“增大”“不变”或“减小”)。由实验结果可知,脱硫反应速率脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是。,(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压p