高考化学一轮复习【专题15】《氮及其化合物》ppt课件50页.ppt

氮及其化合物 1 掌握非金属氮及其重要化合物的主要性质 了解氮及其 化合物的应用 2 了解氮的氧化物对大气的污染及其防治 回归教材 一 氮气 1 氮的固定 游离态 化合态氮 使空气中 的氮转化为 的过程 2 物理性质 4 5 纯净的N2是一种无色无味的气体 难溶于水 在空气中约占总体积的 3 化学性质通常情况下 N2化学性质很稳定 只在高温 放电 催化剂等条件下才能发生一些化学反应 与H2反应的化学方程式 与O2反应的化学方程式 二 氮的氧化物 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 三 硝酸 1 物理性质 无 易 有 纯硝酸为 色 挥发 刺激性气味的液体 能以任意比溶于水 2 化学性质 1 不稳定性 浓硝酸遇光遇热易分解产生NO2 因此浓硝酸应贮存在棕色试剂瓶中 避光放置于阴凉处 2 强氧化性 红 红 稀硝酸能使紫色石蕊试液变 色 浓硝酸能使石蕊试液先变 色 微热后褪色 除Pt Au外 大部分金属均能与HNO3反应 铂和金能溶解于浓硝酸和浓盐酸以体积之比为1 3形成的王水 Cu与浓硝酸反应的化学方程式 Cu与稀硝酸反应的化学方程式 常温下 浓硝酸 浓硫酸可使铁 铝表面形成致密的氧化膜而钝化 与浓硝酸反应时 非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸 如碳与浓硝酸反应的化学方程式 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 3Cu 8HNO3 稀 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O FeCl2等 发生反应 在溶液中NO3几乎与所有离子能大量共存 硝酸能与某些还原性化合物或离子 H2S SO2 HBr HI 当溶液的酸性较强时可形成硝酸溶液 具有还原性的某些离子 不表现氧化性 而在酸性溶液中表现强氧化性 3 有机反应 与苯及其同系物发生硝化反应 与醇发生酯 化反应 与蛋白质发生颜色反应等 1 物理性质氨是 色 气味的气体 密度比空气 溶于水 1 700 且快速溶解 易液化得 液氨气化时要吸收大量的热 使物质的温度急剧下 四 氨 无 有刺激性 小 极易 液氨 降 因此液氨常用作 制冷剂 2 化学性质 NH3 H2O NH3 H2O 2 与酸反应 蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近有白烟生成 化学方程式为 该反应用于氨气或氯化氢气体的检验 HCl NH3 NH4Cl 3 与盐溶液反应 生成红褐色沉淀 生成白色胶状沉淀 白色沉淀可溶于盐酸和氢氧化钠溶液 先生成白色沉淀后消失 4 与氧气反应 氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应 化学方程式为 Ag NH3 H2O AgOH NH AgOH 2NH3 H2O Ag NH3 2 OH 2H2O Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH Fe3 3NH3 H2O Fe OH 3 3NH 3 实验室制法 1 反应原理 2 制取装置 与 反应加热制取气体的装 置 与制 相似 固体 固体 氧气 3 收集方法 只能用 收集 并在收集的试管口塞上棉花 防止生成的NH3和空气对流 确保收集到纯 净的氨气 向下排空气法 4 气体检验 用湿润的红色石蕊试纸 用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口 5 气体干燥 用 做干燥剂 特别提醒 实验室快速制氨气的方法 用浓氨水加固体 NaOH或加热浓氨水 试纸变蓝 产生白烟 碱石灰 五 铵盐 由铵根离子和酸根离子构成的盐 叫铵盐 铵盐都是 色 溶于水的晶体 铵盐属于铵态氮肥 1 水解性 铵盐在水溶液中铵根离子易水解 有关离子方程式为 2 与强碱反应 铵盐与强碱反应产生氨气 有关离子方程式为 若未知液 呈碱性3 热稳定性 铵盐受热均易分解生成氨气和酸 氯化铵受热分解的方程式 OH 白 易 自主测评 1 氮元素在地球上含量丰富 氮及其化合物在工农业生产 A 工业合成氨的过程是固氮的过程B 自然界中 氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物C 为防止粮食 罐头 水果等食品腐烂 常用氮气做保护气D 电闪雷鸣的雨天 N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 解析 C项中由于N2很不活泼 故而又作为保护气 不参与化学反应 也就不参与氮的循环 答案 C 2 下列关于一氧化氮的叙述正确的是 A 一氧化氮是一种红棕色的气体B 常温常压下 一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C 一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D 一氧化氮易溶于水 不能用排水法收集解析 NO是一种无色难溶于水的气体 可以用排水法收集 常温常压下 NO容易与氧气直接化合生成NO2 答案 C 3 检验某固体样品中是否含有NH 的方法是 先取少量 固体于试管中 然后 A 加热 用湿润红色石蕊试纸在试管口检验B 加水溶解 用红色石蕊试纸检测溶液酸碱性C 加入弱碱溶液 加热 滴入酚酞试剂D 加入烧碱溶液 加热 用湿润红色石蕊试纸在试管口检验解析 检验铵盐的方法为将待测样品加入烧碱溶液 加热 用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验是否变蓝 答案 D 4 蒸馏水 NaOH溶液 红色石蕊试纸 蓝色石蕊试纸 稀硫酸 A B C D 解析 NH4的检验 在含有NH4的溶液中加入强碱 OH 并加热 用湿润的红色石蕊试纸检验 若试纸变蓝 则证明原溶答案 B 中含有NH4 所以一定不会用到的是蓝色石蕊试纸和稀硫酸 要原料 下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是 5 硝酸被称为 国防工业之母 是因为它是制取炸药的重 A 浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色 酸性和强氧化性B 不能用稀硝酸与锌反应制氢气 强氧化性C 要用棕色瓶盛装浓硝酸 不稳定性D 能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去 强氧化性解析 滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色 也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应 究竟是哪个原因 还需要实验验证 D不准确 答案 D 重点一 硝酸与金属 非金属反应的一般规律 硝酸有强氧化性 硝酸浓度越大氧化性越强 浓度越小氧化性越弱 但产物氮的化合价越低 这是因为浓硝酸氧化性很强 在反应过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在 继续被氧化成高价的氮的氧化物 所以产物为NO2 盐混合反应时 由于硝酸盐中NO3在H2SO4提供H 的条件下 1 硝酸与金属反应的一般规律 1 金属与HNO3反应一般不生成H2 浓硝酸一般被还原为 NO2 稀硝酸一般被还原为NO 2 足量金属与一定量浓硝酸反应时 随着硝酸浓度的降 低 产物也会发生改变 3 金属与H2SO4 HNO3的混合酸或金属与稀硝酸 硝酸 能继续与金属反应 2 硝酸与非金属反应的规律 1 浓硝酸能与碳 硫 磷等非金属单质反应 一般生成最 高价含氧酸或最高价氧化物 二氧化氮和水 2 与非金属反应 HNO3表现强氧化性 不表现酸性 例1 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 1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 2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O 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 填字母序号 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 本题要证明浓硝酸能将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 2溶液中通入NO2 不能采用稀释绿色溶液的方案 是因为Cu NO3 2溶液稀释后 颜色也会发生相应的变化 而不能得出正确的结论 答案 1 3mol L 1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 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 中液面上方气体仍为无色 装置 中液面上方气体由 无色变为红棕色 6 acd 重点二 氨气的快速制法 1 加热浓氨水 NH3 H2O NH3 H2O 分解 且OH 浓度的增大有利于NH3的生成 实验装置如下图 2 浓氨水中加入固体NaOH NaOH溶于水放热 促使氨水 3 浓氨水中加入固体CaO CaO与水反应 使溶剂 水 减少 反应放热 促使氨水分解 化学方程式为 NH3 H2O CaO NH3 Ca OH 2 实验装置如上图 例2 某同学用下列装置 固定 加热仪器和橡胶管略 进行有关氨气制取的实验探究 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 解析 1 装置 适用于固 固加热制取气体 制取NH3的试剂是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 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 喷泉实验的原理与实验设计 1 喷泉形成的原理 容器内外存在较大的压强差 在这种压强差的作用下 液体迅速流动 通过带有尖嘴的导管喷出来 即形成喷泉 2 使容器内外产生较大的压强差的方法 1 减小容器内压强 容器内气体极易溶于水 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 当外部的水或溶液接触容器内气体时 由于气体大量溶解或与溶液中的某种成分发生化学反应而被吸收 从而使容器内气压迅速降低 在外界大气压作用下 外部液体迅速进入容器 通过尖嘴导管喷出 形成喷泉 2 增大容器内压强 容器内液体由于受热挥发 如浓盐酸 浓氨水 酒精等 或由于发生化学反应 容器内产生大量气体 使容器内压强迅速增大 容器内液体迅速向外流动 也能形成喷泉 例如喷雾器 人造喷泉等均是利用了此原理 3 喷泉实验成败的关键 盛气体的烧瓶必须干燥 气体要充满烧瓶 烧瓶不能漏气 实验前应先检查装置的气密性 所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体能快速反应 4 可能形成喷泉的气体与吸收剂 5 常见的喷泉实验装置 喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷 为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作 如使气体溶于水 热敷 生成气体 发生气体体积减小的反应等 来使喷泉产生 装置 挤压气球 即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶中 导致大量的NH3溶解 烧瓶内形成负压而产生喷泉 装置 去掉了胶头滴管 打开止水夹 用手 或热毛巾等 捂热烧瓶 氨气受热膨胀 使氨气通过导管与水接触 即产生喷泉 开放性问题 或用浸冰水的毛巾 冷敷 烧瓶 使水进入烧瓶 即产生喷泉 装置 在锥形瓶中加入能产生气体的物质 使锥形瓶内气体的压强明显增大 将液体压入烧瓶而产生喷泉 装置 在水槽中加入使水温度升高的物质 致使锥形瓶内酒精因升温而挥发 锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉 装置 打开 处的止水夹并向烧瓶中通入少量HCl气体后关闭止水夹 再打开 处的止水夹 观察到先产生白烟 瓶内气压降低形成喷泉 下列组合中不可能形成喷泉的是 例3 喷泉是一种常见的自然现象 其产生原因是存在压强差 甲 乙 1 图甲为化学教学中所用的喷泉实验装置 在烧瓶中充满干燥气体 胶头滴管及烧杯中盛有液体 A HCl和H2O B O2和H2O C NH3和H2O D CO2和NaOH溶液 E NO2和H2O 若用D组合做喷泉实验 烧杯中的液体 填 是 或 否 需要NaOH溶液 原因是 2 某学生积极思考产生喷泉的其他办法 并设计了如图乙所示的装置 在图乙的锥形瓶中 分别加入足量的下列物质 反应后 可能产生喷泉的是 这种方法产生喷泉的原理是 A Cu与稀盐酸C CaCO3与稀硫酸 B NaHCO3与NaOH溶液D NH4HCO3与稀盐酸 在图乙锥形瓶外放一水槽 锥形瓶中加入酒精 水槽中加入水后 再加入足量的下列物质 结果也能产生喷泉 水槽 这种方法产生喷泉的原理是 中加入的物质可以是 A 浓硫酸 B 食盐 C 硝酸钾 D 硫酸铜 比较图甲和图乙两套装置 从产生喷泉的原理来分析 图甲 上部烧瓶内气体压强 图乙 下部锥形瓶内气体压强 填 增大 或 减小 3 城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述 填 图甲 或 图乙 装置的原理相似 解析 图甲装置形成 喷泉 是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体 使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成 喷泉 图乙装置恰恰相反 下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体 使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差 将液体从下瓶中压入到上瓶形成 喷泉 答案 1 B 否 只要胶头滴管中盛有足够的浓NaOH 溶液足以把烧瓶中的CO2吸收即可 2 D 锥形瓶中发生反应 NH4HCO3 HCl NH4Cl CO2 H2O 随着CO2气体的产生 锥形瓶中的压强增大而产 生 喷泉 A浓硫酸溶于水时 放出大量的热 温度升高 使锥形瓶中的酒精挥发加快 瓶内压强增大 从而形成 喷泉 减小增大 3 图乙 考点一氮的氧化物的性质及环境的影响 1 下列说法正确的是 A CO NO NO2都是大气污染气体 在空气中都能稳定存在B NO可用于某些疾病的治疗C NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象D 汽车尾气的主要污染成分包括NO CO和N2解析 NO易被氧化为NO2 NO2通入溶液中生成HNO3 能答案 B 把Fe2 氧化成Fe3 溶液由浅绿色变成棕黄色 N2不是污染物 2 汽车排放的尾气中含有NO2 NO2是城市大气污染的主要污染物之一 在日光照射下 NO2会发生一系列光化学烟雾的循环反应 从而不断产生O3 加重空气污染 反应过程为 2NO2 2NO 2O 2NO O2 2NO2 O O2 O3 下列对该反应过程及产物叙述正确的是 A NO2起催化剂作用C NO2只起氧化剂作用 B NO起催化剂作用D O3与O2为同分异构体 解析 反应过程 得O2 2O NO2起催化剂作用 反应过程中NO2作氧化剂 A正确 B C错误 O3与O2的相对分子质量不相同 不是同分异构体 属同素异形体 D错误 答案 A 考点二 氨气和铵盐的性质及应用 3 有关氨气的实验较多 下列对这些实验或实验原理的分 析中 正确的是 A 某同学将收集到的一大试管氨气倒扣在盛满水的烧杯中 充分吸收后试管中还有少量气体 该同学用红色石蕊试纸检验该气体中可能含有氨气B 氨水中滴入酚酞变红 是因为氨气能电离出氢