氮及氮的化合物的知识点.doc

1 第四讲第四讲 氮及氮的化合物氮及氮的化合物 一 氮 一 氮 1 1 氮元素的存在 氮元素的存在 既有游离态又有化合态 2 2 氮气的结构和性质氮气的结构和性质 结构 电子式为 结构式为 氮氮叁键的键能高达 946kJ mol 1 键能大 分子结构稳定 化学性质不活泼 化学性质 常温下 N2的化学性质很不活泼 可代替稀有气体做保护气 但在高温 放电 点燃等条件下 N2能与 H2 O2等发生化学反应 N2 H2 是工业上合成氨的反应原理 与 O2反应 N2 O2 与 Mg 反应 N2 3 Mg Mg3N2 Mg3N2 6H2O 3Mg OH 2 2NH3 3 3 氮气的用途与工业制法氮气的用途与工业制法 1 氮气的用途 合成氨 制硝酸 用作保护气 保护农副产品 液氮可作冷冻剂 2 氮气的工业制法 工业上从液态空气中 利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气 4 4 氮的固定氮的固定 二 氮的氧化物 二 氮的氧化物各种价态氮氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 其中 N2O3和 N2O5分 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 别是 HNO2和 HNO3的酸酐 气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质 在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾 1 1 NONO 和和 NONO2 2性质比较性质比较 1 物理性质 NO 无色 无味的气体 难溶于水 有毒 NO2 红棕色 有刺激性气味的气体 有毒 2 化学性质 NO 不与水反应 易被氧气氧化为 NO2 2NO O2 NO2 易与水反应生成硝酸和 NO 在工业上利用这一反应制取硝酸 3NO2 H2O 有较强的氧化性 可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 氮氧化物溶于水计算方法 涉及的可能相关化学反应方程式分别为 3NO2 H2O 2HNO3 NO 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 三 氨 三 氨氨的物理性质 1 氨是无色有刺激性气味的气体 密度比空气小 极易液化 极易溶于水 常温常压下 1 体积水能溶解约 700 体积的氨 2 分子结构 化学式 NH3 电子式 结构式 氨分子为三角锥形 3 氨的化学性质 1 氨与水反应 氨溶于水的水溶液称为氨水 氨水显弱碱性 能使酚酞试液变红 NH3是中学化学中唯一能使湿润的红 色石蕊试纸变蓝的气体 常用此性质检验 NH3的存在 NH3 H2O NH3 H2ONH4 OH 2 氨与酸反应 a 氨与氯化氢反应 NH3 HCl 产生大量白烟 b 氨与硫酸反应 2NH3 H2SO4 c 氨与硝酸反应 NH3 HNO3 产生大量白烟 可用浓盐酸检验氨气 氨气与挥发性酸反应有白烟产生 遇难挥发性酸无此现象 具有还原性 4NH3 5O2 氨的催化氧化 是工业上制硝酸的基础 也是工业上制 NO 的方法 2 NH3 3CuO N2 3Cu 3H2O 4 氨的用途与保存 1 用途 氨是氮肥工业及制造硝酸 铵盐 纯碱等的重要原料 2 氨也是有机合成工业的常用原料 如制尿素合成纤维 染料等 氨还可用作制冷剂 2 保存 氨水盛装在玻璃容器 橡皮袋 陶瓷坛或内涂沥青的铁桶内 5 液氨与氨水的区别 液氨氨水 形成氨气液化氨气溶于水 物质分类纯净物混合物 微粒种类 NH3 NH3 NH3 H2O H2O NH4 OH H 存在条件常温常压下不能存在常温常压下可存在 6 氨的实验室制法 1 实验原理 用铵盐固体与碱共热 2NH4Cl Ca OH 2 3 收集 向下排空气法 注意试管口的干燥棉花为了防止与空气形成对流 4 检验 用红色的石蕊试纸检验是否变蓝 用粘有浓盐酸的玻璃棒检验 产生白烟 5 干燥 用碱石灰干燥 注意 也可用加热浓氨水 或向生石灰中加浓氨水来制备 2NH3 H2O CaO Ca OH 2 2NH3 H2O 四 铵盐 四 铵盐 1 铵盐 由铵根离子和酸根离子构成的化合物叫做铵盐 铵盐都是晶体 并且都易溶于水 2 铵盐的化学性质 铵盐受热分解 实验现象 加热后不久 在试管上端的内壁上有白色固体附着 实验结论 受热时 NH4Cl 会分解 生成 NH3和 HCl 冷却时 NH3和 HCl 又重新结合 生成 NH4Cl NH4Cl 加热 NH3 HCl NH3 HCl NH4Cl NH4 2CO3和 NH4HCO3受热时也会分解 生成 NH3 H2O 和 CO2 并不是所有的铵盐受热分解都会产生 NH3 2NH4NO3加热 2N2 O2 4H2O 铵盐与碱的反应 氨的实验室制法 P 99 3 NH4 的检验 向含有 NH4 的溶液或晶体中滴加浓 NaOH 溶液 加热时有刺激性气味的气体生成且气体能使湿润的红色 石蕊试纸变蓝 则证明了溶液或晶体中 NH4 的存在 五 硝酸 五 硝酸 1 硝酸的物理性质 纯硝酸是无色易挥发 有刺激性气味的液体 能与水以任意比混溶 98 以上的浓硝酸在空气中由于挥发出 HNO3而产生 发烟 现象 通常叫做发烟硝酸 2 硝酸的化学性质 1 硝酸的不稳定性硝酸不稳定 很容易分解 硝酸越浓 就越容易分解 4HNO3 浓 2H2O 4NO2 O2 或光照 浓硝酸呈黄色 就是由于硝酸分解产生的 NO2溶于硝酸的缘故 硝酸应保存在棕色细口瓶 放在黑暗而且温度低的地方 2 硝酸的强氧化性 氧化金属 常温下 冷的浓 HNO3可将铁 铝钝化 所以冷浓硝酸可以用铁制品或铝制品盛装运输 硝酸是一种强氧化剂 几乎能与所有的金属 Pt Au 除外 发生氧化还原反应 但常温下 铁 铝在浓硝酸中发生钝 化 Cu 4HNO3 浓 3 Cu 8HNO3 稀 Ag 2HNO3 浓 AgNO3 NO2 H2O 3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2O 与金属反应时 HNO3既体现氧化性 又体现酸性 生成硝酸盐 又体现酸性 生成硝酸盐 3 氧化非金属 4HNO3 浓 C 4NO2 2H20 CO2 6HNO3 浓 S6NO2 2H20 H 2SO4 NO3 在离子共存问题的判断中的特殊性 H NO3 不能共存 表现出强氧化性 例 在有 H NO3 存在的溶液中就不能存在 Fe2 S2 I SO32 Br 等还原性离子 四 专题 喷泉原理及例析 归纳 联想 例题 图 4 47 中为中学化学教材上的喷泉实验装置 在烧瓶中充满干燥气体 胶头滴管及 少杯中分别盛有液体 下列各组中不能形成喷泉的是 A HCl 和 H2O B O2和 H2O C NH3和 H2O D CO2和 NaOH 溶液 某实验爱好者积极思考产生喷泉的其他办法 并设计了如图 4 48 所示装置 在锥形瓶中 分别加入足量的下列物质 反应后可能产生喷泉的是 A Cu 与稀盐酸 B NaHCO3和 NaOH 溶液 C CaCO3溶液与稀 H2SO4 D NH4HCO3与稀盐酸 例题 1 将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮 下图中能实现人工固氮的是 2 氮气与其他单质化合一般需要高温 有时还需高压等条件 但金属锂在常温 常压下就能与氮气化合生成氮化锂 这是因为 此反应可能是吸热反应 此反应可能是放热反应 此反应可能是氮分子不必先分解成为原子 此反应前可能氮分子先分解成为原子 A B C D 3 在下列变化 大气固氮 硝酸银分解 实验室制取氨气中 按氮元素被氧化 被还原 既不被氧化又不被还原的顺序排 列 正确的是 4 A B C D 4 据报道 科学家已成功合成了少量 N4 有关 N4的说法正确的是 A N4是 N2的同素异形体 B N4是 N2的同分异构体 C 相同质量的 N4和 N2所含原子个数比为 1 2 D N4的摩尔质量是 56 gw w w k s 5 u c o m 5 下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂 其中错误的是 A B C D 6 用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火 其原因是 幕布的着火点升高 幕布的质量增加 氯化铵分解吸收热量 降低了温度 氯化铵分解产生的气体隔绝了空气 A B C D 7 最新研究表明 NO 吸收治疗法可快速改善 SARS 重症患者的缺氧状况 缓解病情 病毒学研究同时证实 NO 对 SARS 病 毒有直接抑制作用 下列关于 NO 的叙述正确的是 A NO 是一种红棕色的气体 B 常温常压下 NO 不能与空气中氧气直接化合 C 含等质量的氧元素的 NO 和 CO 的物质的量相等 D NO 易溶于水 不能用排水法收集 8 Murad 等三位教授提出 NO 在人体内有独特的功能 关于 NO 的叙述正确的是 NO 可以是某些含低价氮物质氧化的产物 NO 不是亚硝酸酐 NO 可以是某些含高价氮物质还原的产物 NO 是无色气体 A 全部 B C D 参考答案 1 答案 D 解析 将空气中氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮 A C D 均将 N2转化为氮的化合物 只有合成氨是人工固氮 2 答案 C 解析 氮分子中存在 N N 键能很大 非常牢固 通常情况下很难断裂 N N 键成为氮原子与其他物质反应 如果氮 分子能与这种物质容易反应 只可能是氮分子不必先分解为氮原子这种情况 另外化学反应中放热反应一般比较容易 发生 综上所述正确选项应为 C 选项 3 答案 A 解析 大气固氮是指在放电条件下将游离态的氮气转化为一氧化氮的过程 氮元素被氧化 硝酸银分解过程中氮元素化合 价降低 被还原 实验室制氨气的反应不属于氧化还原反应 故 A 项正确 4 答案 A 解析 本题是 同素异形体 同分异构体 等基本概念的考查 以及 摩尔质量 单位及其有关计算的考查 是考生应 掌握的基础知识 A 项考查 同素异形体 概念 同种元素形成的不同单质之间的互称 N4和 N2都是氮元素形成的单质 故 A 正确 B 项中 N4和 N2很显然组成分子的原子的个数不同 故不可能是 同分子式 C 项中相同质量的 N4和 N2中所含 原子个数比应是 总质量除以氮原子的摩尔质量之比 因总质量相同 摩尔质量相同 故应是 1 1 D 项中摩尔质量的单 位应是 g mol 1 故选 A 5 答案 AC 解析 NH4CI 固体受热分解生成 NH3和 HCI 而当温度降低时 NH3和 HCI 又重新化合成固体 NH4CI 气体进入干燥管的机会 不多 A 项错误 向 CaO 中滴加浓氨水 CaO 遇水生成 Ca OH 2 同时放出大量热量 使浓氨水分解出氨气 B 项正确 固 体加热制气体时 试管口应略向下倾斜 使产生的水能够流出 以免损坏试管 C 项错误 对于 D 项 浓氨水加热制取 NH3 的方法和试剂都是正确的 6 答案 C 解析 氯化铵分解吸收热量 能降低火焰温度 并且分解产物氯化氢和氨气能隔绝空气 均破坏了可燃物的燃烧条件 故 能使幕布不宜着火 浓氨水 氯化铵固体 碱石灰 氧化钙 浓氨水 5 7 答案 C 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 8 答案 A 解析 NO 中氮的化合价处于中间价态 它可以是还原产物 如 HNO3 NO 也可以是氧化产物 如 NH3 NO HNO2的酸酐是 N2O3 NO 是无色气体 所以 所给的几种说法都正确 一 选择题 一 选择题 1 下列关于浓硫酸的叙述中 正确的是 A 浓硫酸具有吸水性 因而能使蔗糖炭化 B 浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体 C 浓硫酸是一种干燥剂 能够干燥氨气 氢气等气体 D 浓硫酸在常温下能够使铁 铝等金属形成氧化膜而钝化 2 将表面已完全钝化的铝条 插入下列溶液中 不会发生反应的是 A 稀硝酸 B 稀盐酸 C 浓硝酸 D 氢氧化钠 3 下列储存药品的方法中 正确的是 A 浓硫酸保存在橡胶塞试剂瓶中 B 浓硝酸保存在棕色试剂瓶中 C 金属钠保存在无水乙醇中 D 纯碱溶液保存在玻璃塞试剂瓶中 4 下列气体不能用 H2SO4干燥的是 A CO2 B NH3 C SO2 D HC1 5 关于氨的下列叙述中 错误的是 A 氨易液化 因此可用来作制冷剂 B 氨易溶解于水 因此可用来作喷泉实验 C 氨极易溶解于水 因此氨水比较稳定 不容易分解 D 氨溶解于水显弱碱性 因此可使酚酞试剂变为红色 6 下列反应属于氮的固定的是 A 空气在雷电作用下所产生 NOB NO 和 O2生成 NO2 C 铜与浓硝酸反应产生 NO2D NH4Cl 与 Ca OH 2反应生成 NH3 二 选择题 不定向选 二 选择题 不定向选 7 有关硫酸的下列化学反应中 不是表现硫酸氧化性的是 A 浓硫酸与铝的反应 B 浓硫酸与木炭的反应 C 稀硫酸与锌的反应 D 稀硫酸与纯碱的反应 8 下列叙述或操作正确的是 A 浓硫酸具有强氧化性 稀硫酸无氧化性 B 浓硫酸不慎沾到皮肤上 应立即用布拭去 再用水冲洗 C 稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢地注入盛有水的烧杯中 并不断搅拌 D 浓硫酸与铜的反应中 浓硫酸仅表现强氧化性 9 右图小试管中盛有几毫升水 与大试管连通的 U 型细玻璃管内放有少量水 已染成红色 如沿小试管壁 小心地慢慢注入 3 mL 浓硫酸 静置片刻后 U 型细玻璃管中可观察到的液面现象是 A 左高右低 B 左低右高 C 左右一样高 D 来回振动 10 下列各组离子 在强碱性溶液中可以大量共存的是 A Na Ba2 Cl SO42 B Na Ba2 AlO2 NO3 C NH4 K Cl NO3 D Na K NO3 SiO32 11 有 Na2SO3 BaCl2 Na2SO4 NaHCO3等四瓶溶液 只用一种试剂进行鉴别 应选用的试剂是 A Na2CO3溶液 B 硝酸 C 硫酸 D AgNO3溶液 12 检验某未知溶液中是否含有 SO42 的下列操作中 合理的是 A 先加硝酸酸化 再加氯化钡溶液B 先加硝酸酸化 再加硝酸钡溶液 6 C 先加盐酸酸化 再加氯化钡溶液D 先加盐酸酸化 再加硝酸钡溶液 13 铜锌合金的颜色酷似金的颜色 所以近来用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生 要检验市面上的金首 饰是否为纯金或者真金 可取样品与一种试剂进行反应 根据现象即可判断 所取的试剂是 A 硫酸 B 王水 C 盐酸 D 硝酸 14 对于硫酸和硝酸的比较中 下列叙述不正确的是中 A 冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝 铁的容器盛装 B 浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性 脱水性 C 稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性 D 硫酸和硝酸都是重要的化工原料 15 有关氨气的实验较多 下面对这些实验的实验原理的分析中 正确的是 A 氨气极易溶解于水的性质可以解释氨气的喷泉实验 B 氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验 C 铵盐的水溶性大是实验室中用 NH4Cl 和 Ca OH 2的混合物制取氨气的原因 D NH3 H2O 的热不稳定性可以解释实验室中用加热氨水的方法制取氨气 16 将湿润的红色石蕊试纸放在进行下列实验的试管口 试纸变蓝色的有 A 加热浓氨水B 加热 NH4Cl 固体 C 加热 NH4Cl 和 Ca OH 2的混合物D 加热饱和 NH4Cl 溶液 三 填空题 42 分 17 10 分 某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验 1 在试管中注入某红色溶液 加热试管 溶液颜色逐渐变浅 冷却后 恢复红色 则原溶液可能是 溶液 加热时溶液由红色 逐渐变浅的原因是 2 在试管中注入某无色溶液 加热试管 溶液变为红色 冷却后恢复无色 则此溶液可能是 溶液 加热时溶液由无色变为红色的原因是 18 12 分 硫酸的性质有 A 高沸点 B 强酸性 C 吸水性 D 脱水性 E 强氧化性 在下列硫酸的用途或化学 反应中 硫酸可能表现上述的一个或者多个性质 试用字母填空 1 实验室制取氢气 2 实验室干燥氢气 3 浓硫酸与金属铜的反应 4 实际生产中 浓硫酸可用钢瓶贮运 5 浓硫酸使蔗糖变黑 且有刺激性气味的气体产生 19 10 分 a b c d e 是含有一种相同元素的五种物质 可发生如下转化 a c b de 其中 a 是单质 b 是气体 c d 是氧化物 e 是最高价氧化物对应的水化物 1 如果 a 是一种淡黄色粉末固体 试推断这五种物质 用名称表示 a b c d e 2 如果 a 是一种常见气体 试推断这五种物质 用化学式表示 a b c d e 20 10 分 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 1 NO 的体积为多少 2 NO2的体积为多少 参 考 答 案 7 一 选择题 1 D 2 C 3 B 4 B 5 C 6 A 二 选择题 7 D 8 BC 9 B 10 BD 11 C 12 C 13 D 14 B 15 AD 16 AC 三 填空题 17 1 稀氨水和酚酞 稀氨水中的 NH3气逸出 所以溶液的颜色变浅 2 溶有 SO2的品红 SO2气体逸出 品红溶液恢复红色 18 1 B 2 C 3 BE 4 E 5 DE 提示 浓硫酸使蔗糖脱水炭化的同时 生成的单质碳在 该环境下 与浓硫酸继续发生氧化还原反应 生成具有刺激性气味的 SO2气体 19 1 硫 硫化氢 二氧化硫 三氧化硫 硫酸 2 N2 NH3 NO NO2 HNO3 20 解 设混合物气体中 NO 的物质的量为 a NO2的物质的量为 b 1 4HNO3 浓 Cu Cu NO3 2 2NO2 2H2O 随着反应的进行 硝酸的浓度逐渐减小 进行下列的反应 2 8HNO3 稀 3Cu 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 由两个反应方程式中 NO2与 Cu NO 与 Cu 的计量关系 及已知数据可列方程组 a b 11 2L 22 4L mol 1 3a 2 b 2 32 64g 64g mol 1 解 两个方程 得 a 0 26mol b 0 24mol 所以 NO 的体积为 0 26mol 22 4 L mol 1 5 8L NO2的体积为 0 24mol 22 4 L mol 1 5 4L 总复习 1 下列反应表示氮的固定作用的是 A N2与 H2在一定条件下合成 NH3 B NH3经催化氧化生成 NO C NO 和 O2反应生成 NO2 D 由 NH3制碳酸氢铵和尿素 2 取三张蓝色石蕊试纸放在玻璃板上 然后按顺序分别滴加 65 的 HNO3 98 3 的 H2SO4和新制的氯水 三张纸最后呈 现的颜色是 A 白 红 白 B 红 黑 红 C 红 红 红 D 白 黑 白 3 化学与工农业生产 环境保护 日常生活等方面有广泛联系 下列叙