2019届高考化学一轮复习精编课件：4.4氮及其重要化合物.ppt

第4讲氮及其重要化合物 一 氮气与氮的氧化物 1 氮气 1 分子式 N2 电子式 N 结构式 N N 2 化学性质 与H2反应 N2 3H22NH3 与O2反应 N2 O22NO 与某些金属反应 如3Mg N2Mg3N2 3 氮的固定 将 游离态的氮转变为 化合态的氮的过程 4 氮气的用途 在工业上是合成氨 制硝酸的重要原料 在焊接和粮食贮存中作保护气 在医学上液氮作冷冻剂 2 氮的氧化物 1 一氧化氮性质 无色 不溶于水 有毒气体 能与血液中的血红蛋白结合 易被空气中的氧气氧化 2NO O22NO2 2 二氧化氮性质 红棕色 易溶于水 3NO2 H2O2HNO3 NO 有刺激性气味 有毒气体 3 四氧化二氮性质 无色气体 N2O42NO2 特别提醒 氮气与氧气反应的条件为放电 而一氧化氮与氧气在常温下就可反应且反应较快 N2O42NO2 正反应为吸热反应 二氧化氮气体中存在一定量的四氧化二氮 互动探究1NO因污染空气而臭名昭著 近年来 发现少量的NO在生物体内许多组织中存在 它有扩张血管 免疫 增强记忆的功能 因而成为当前生命科学的研究热点 NO亦被称为 明星分子 NO的危害有哪些 答案 破坏臭氧层 造成酸雨 与人体血红蛋白结合 1 物理性质 纯HNO3为无色液体 易挥发 形成白雾 有刺激性气味 挥发性随浓度增大而增强 98 以上的称为发烟硝酸 常用浓HNO3的质量分数约为69 浓HNO3与浓盐酸体积比为1 3的混合物叫王水 能溶解金和铂 2 化学特性 由于HNO3H N 所以具有酸的通性 但与金属反应不生成H2 热浓HNO3遇石蕊试液 先变红后褪 二 硝酸 色 1 不稳定性 4HNO34NO2 O2 2H2O 生成的NO2溶于酸中可使酸呈黄色 所以HNO3应存放在棕色瓶中 2 强氧化性 无论浓 稀HNO3都有氧化性 浓度越高 氧化性越强 与金属反应 常温下 浓HNO3与Fe Al钝化 硝酸与金属的反应复杂 一般浓硝酸被还原为NO2 稀硝酸被还原为NO 金属越活泼 N还原的价态越低 可使 HNO3还原为N2O N2或NH3 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 4Zn 10HNO3 较稀 4Zn NO3 2 N2O 5H2O 4Zn 10HNO3 极稀 4Zn NO3 2 NH4NO3 3H2O 与非金属反应一般是浓HNO3被还原为NO2 稀HNO3被还原为NO 非金属常被氧化为最高价含氧酸或高价氧化物 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O S 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 2H2O 3P 5HNO3 稀 2H2O3H3PO4 5NO 与还原性化合物反应 3FeO 10HNO33Fe NO3 3 NO 5H2O 特别提醒 硝酸具有强氧化性 不仅是硝酸分子 只要是在强酸性溶液中 硝酸根离子就具有强氧化性 可与还原性物质 或离子反应 在很多题目中经常隐含这一条件 互动探究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 则生成NO和NO2的体积分别是 欲使反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3 至少需要30 的双氧水g 答案 5 824L 5 376L 57 8 1 氮的氢化物 氨 电子式 2 物理性质 无色 有刺激性气味 易液化 与Cl2 CO2相同 极易溶于水 1 700 形成氨水 3 化学性质 1 与水反应 NH3 H2ONH3 H2ON OH 三 氨气 注 氨水中含大量NH3 H2O 但表示浓度时用NH3的量 0 1mol L 1氨水的含义是1L溶液中含NH3为0 1mol 2 与酸反应 NH3 HClNH4Cl 白烟 2NH3 H2SO4 NH4 2SO4 实质是NH3 H N 3 与非金属反应 4NH3 5O24NO 6H2O 2NH3 3Cl26HCl N2 8NH3 3Cl26NH4Cl N2 4 NH3的制法 1 工业制法 N2 3H22NH3 H2的来源 C H2O g CO H2 2 实验室制法 2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O 注 NH3不能用CaCl2 浓H2SO4干燥 可用碱石灰干燥 向下排空气法收集 用棉花防NH3与空气对流 便于 收集纯净的NH3 3 检验 用湿润的红色石蕊试纸 现象是变蓝 或用蘸有浓HCl的玻璃棒 接近有白烟 四 铵盐 1 物理性质 无色晶体 易溶于水 2 化学性质 1 受热易分解 NH4HCO3NH3 CO2 H2O NH4ClNH3 HCl 在容器上部重新结合生成NH4Cl NH4NO3 NH4 2SO4受热分解的产物复杂 NH4NO3不能受撞击 2 与碱反应生成氨气 如果有加热 就写生成氨气 如果没有加热 就生成NH3 H2O 3 N的检验 用碱液与铵盐共热 放出氨气 N OH NH3 H2O 然后用湿润的红色石蕊试纸检验该气体 试纸变蓝 证明有N 考点透析 考点1氮的氧化物溶于水的计算 典例1装有50mLNO2 NO混合气体的量筒倒立于水槽中 反应后气体体积缩小为30mL 则原混合气体中NO2和NO的体积比是 A 5 3B 3 5C 3 2D 2 3 解析 设混合气体中NO2的体积为x 差量法 3NO2 H2O2HNO3 NO V 3mL1mL2mL x20mL x 30mL 则原混合气体中NO为50mL 30mL 20mL 所以V NO2 V NO 30 20 3 2 答案 C 技能归纲 NO2和O2的混合气体溶于水时 由4NO2 O2 2H2O4HNO3可知 当体积比V NO2 V O2 NO和O2同时通入水中时 其反应是2NO O22 NO2 4NO2 O2 2H2O4HNO3 总反应为4NO 3O2 2H2O4HNO3 当体积比V NO V O2 值得注意的是4NO2 O2和4NO 3O2从组成上均相当于2N2O5的组成 即 两情况中的总反应式都与N2O5 H2O2HNO3等效 这不仅是记忆 二式的方法 也为上述问题的解法提供了新的思路 即利用混合气体中的N O原子个数比进行分析判断 N O 2 当NO NO2的混合气体缓慢通入过量的NaOH溶液中 发生如下反应 3NO2 2NaOH2NaNO3 NO H2O NO2 NO 2NaOH2NaNO2 H2O 将以上两个反应合并得 2NO2 2NaOHNaNO3 NaNO2 H2O 当V NO V NO2 时 反应后余NO 体积为V NO V NO2 当V NO2 V NO 时 最后无气体剩余 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 这是电 子守恒法解答此类题目的依据 学以致用 1 红热的木炭与浓HNO3反应产生的气体气体xmL气体ymL 假设气体体积均在相同状况下测定 不考虑气体的溶解 则x和y的关系是 A x yB y xC x yD y 解析 设红热的木炭与浓HNO3反应产生的气体为xmol 则CO2占mol NO2占mol 3NO2 H2O2HNO3 NO molmolmol HNO3 NaHCO3NaNO3 CO2 H2O molmol 所以y x 答案 C 考点2硝酸的氧化性 酸性条件下硝酸根离子的氧化性 典例2已知某溶液中存在较多的H S N 则该溶液中还可能大量存在的离子组是 A Al3 CH3COO Cl B Mg2 Ba2 Br C Mg2 Cl I D Na N Cl 解析 因为有H 不可能存在大量CH3COO A项错误 因为溶液中含有S 所以不可能存在大量Ba2 B项错误 溶液中含有H 和N 是氧化性环境 所以还原性离子不可能存在 如I C项错误 D项正确 答案 D 用完全反应的量计算比利用化学方程式计算简单 快捷 技能归纲 当有硝酸根离子存在时 若同时存在氢离子 即相当于溶液为硝酸溶液 可继续将还原性物质氧化 出现计算时 利用离子反应根据氢离子和硝酸根的量判断 利 2 下图是无机物A M在一定条件下的转化关系 部分产物及反应条件未列出 其中 I是生活中常见的金属单质 单质I既可溶于盐酸也可溶于氢氧化钠溶液 K是一种红棕色气体 学以致用 2 在反应 中 既属于化合反应又属于非氧化还原反应的是 填序号 3 反应 的离子方程式是 4 将化合物D与KNO3 KOH共熔 可制得一种 绿色 环保高效净水剂K2FeO4 高铁酸钾 同时还生成KNO2和H2O 该反应的化学方程式是 1 在反应 中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 解析 本题的突破点是根据 的信息 可先确定 为Al K为NO2 第一条线索由反应 入手可知 A是SO2 B是SO3 C是H2SO4 D是Fe2O3 反应 为铝热反应 则产物G是Fe 第二条线索是由K是NO2入手 推出L是NO J为HNO3 M是Fe和HNO3反应得到的产物 可能是Fe NO3 3或Fe NO3 2 而根据M与C溶液反应可生成NO气体 可断定发生了氧化还原反应 故M只能为Fe NO3 2溶液 第三条线索是Fe NO3 2 M 与H2SO4 C 反应得F为Fe NO3 3 E为Fe OH 3 到此框图中的物质全部推出 答案 1 1 2 2 3 3Fe2 N 4H 3Fe3 NO 2H2O 4 Fe2O3 3KNO3 4KOH2K2FeO4 3KNO2 2H2O 考点3氨气的性质 典例3某研究性学习小组的同学以氯化铵和氢氧化钙为主要原料 设计了下列装置来制硝酸 三氧化二铬为催化剂 加热及夹持装置未画出 并探究 氨的转化率 1 实验时 A C两装置均需加热 应先加热装置 原因是 2 D装置中填充有无水CaCl2 该物质可能的作用是 3 E装置的作用是 F G装置中的物质分别是 4 反应前 将5 35gNH4Cl与过量Ca OH 2充分混合 设NH4Cl完全反应 实验后 仍缓缓从B管通入空气 其目的是 测得F瓶质量增加了1 8g 则氨催化氧化的转化率为 5 该组同学又取等量的药品 以铂合金网作催化剂 重复上述实验 测得F瓶质量增加了2 52g 则氨催化氧化的转化率为 这说明了 解析 1 从反应流程看 若先加热A则有部分氨来不及催化氧化就被吸收了 影响其转化率 2 为得到纯净硝酸 应除去未反应的NH3 3 由于可能发生倒吸 故应该设一个安全瓶 起缓冲气流 防倒吸的作用 F装置中应该盛有水来吸收NO2 而G装置中应该盛有能够吸收NO NO2等尾气的试剂 一般用碱液 4 为保证氧化生成的NO2完全被水吸收 应该缓缓通入空气将NO2吹入F装置中 5 35gNH4Cl完全反应可以得到1 7g的NH3 若完全转化为HNO3 根据氮元素守恒 应该得到6 3gHNO3 现F 瓶质量增加1 8g 利用差量法计算如下 3NO2 H2O2HNO3 NO m 3 462 6330108 m HNO3 1 8g 解得m HNO3 2 1g 则氨的转化率为 100 33 3 5 与 4 同理也可求出F瓶质量增加了2 52g时的转化率为46 7 说明了铂合金网的催化效果比三氧化二铬 要好一些 答案 1 C 催化剂在高温下才可以显示其催化活性 因此必须先预热 故应先加热C 若先加热A 部分氨未被催化氧化就被吸收了 会使其转化率偏低 2 除去C中未反应的氨气 3 缓冲气流 防止倒吸 水 NaOH溶液 4 将生成的NO2吹入F装置中与水反应 33 3 5 46 7 铂合金网的催化效果比三氧化二铬好 技能归纲 解实验题 首先要明确实验目的及实验原理 依据实验原理选择合适的实验药品及仪器 通过分析相关的反应推导出可能出现的实验现象 学以致用 3 NH3是一种重要的化工原料 可以制备一系列物质 如图所示 下列说法正确的是 B NH4Cl HNO3和Na2CO3受热时都易分解 C HNO3和NO2能相互发生氧化还原反应 D 图中所涉及的盐类物质均可发生水解 A 图中所涉及的反应有3个是氧化还原反应 解析 B项 Na2CO3受热时难分解 C项 HNO3和NO2之间N元素无中间价态 不能发生氧化还原反应 D项 NaCl不能水解 答案 A 实验探究硝酸的性质 示例 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 1 实验应避免有害气体排放到空气中 装置 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 中发生反应的化学方程式是 4 装置 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 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 填字母 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 解析 实验题要先看目的 即要验证什么 由此再来理解或设计实验 本题要证明浓HNO3能将NO氧化成NO2 而稀硝酸不能氧化NO 产生NO2 而非NO 所以 中应盛水 与NO2反应生成NO 而NO极易与O2反应产生NO2 故反应前应用CO2将装置中的空气排尽 6 的思路是从溶液中赶出NO2 或在Cu NO3