【三维设计】（人教通用版）高考化学一轮总复习讲义 第四节 氮及其化合物讲义(1).doc

第四节氮及其化合物明考纲要求理主干脉络1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。氮气及其氧化物1氮在自然界中的存在和转化(1)氮元素在自然界中的存在与氮的固定。(2)氮气。物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。化学性质：a氮气与氧气反应的化学方程式为n2o22no。导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。b氮气与氢气反应的化学方程式为n23h22nh3。(工业合成氨反应原理)c氮气与金属镁反应的化学方程式为3mgn2mg3n2。2氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物，如n2o、no、no2、n2o4、n2o3、n2o5等，其中属于酸性氧化物的是n2o3、n2o5。(2)no和no2性质的比较。性质nono2颜色状态气味无色无味气体红棕色有刺激性气味的气体溶解性难溶于水与水反应毒性有毒(跟血红蛋白结合)有毒与水反应不反应3no2h2o=2hno3no与氧气反应2noo2=2no2不反应对环境的影响导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层1.判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2013江苏高考)标准状况下，6.72 l no2与水充分反应转移的电子数目为0.1na。()(2)(2012广东高考)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应。()(3)(2011江苏高考)no2与水反应的离子方程式：3no2h2o=2h2nono。()(4)(2010山东高考)co、no、no2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。()(5)在实验室里，no和no2均可用排水法收集。()(6)no能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.氮及氮的化合物间有如图所示的转化关系，其中哪种转化是不能一步实现的？答案：第步转化关系不能一步实现。3如何通过实验验证某无色气体是no?提示：向无色气体中通入o2(或空气)，无色气体变成红棕色，即证明该无色气体是no。4no2和溴蒸气均为红棕色气体，如何通过实验鉴别区分二者？提示：方法一：通入水中，no2溶于水发生反应：3no2h2o=2hno3no，反应后溶液呈无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色；方法二：通入agno3溶液中，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气(br2h2ohbrhbro，hbragno3=agbrhno3)，无此现象的为no2；方法三：通入ccl4有机溶剂中，易溶于ccl4且ccl4溶液呈橙红色的为br2(g)，无此现象的为no2。5俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的含氮化合物，请写出三个有关的化学方程式。(1)_；(2)_；(3)_。答案：(1)n2o22no(2)2noo2=2no2(3)3no2h2o=2hno3no氮氧化物对环境的危害与防治方法1危害(1)产生硝酸型酸雨。2noo2=2no23no2h2o=2hno3no(2)形成光化学烟雾。(3)破坏大气臭氧层。科学研究表明，进入高空平流层的氮氧化物，可以加快臭氧层中臭氧的分解速率，从而像氟氯烃类物质一样破坏臭氧层，形成臭氧空洞：2o33o2。2防治方法(1)使用洁净能源，减少氮氧化物的排放。(2)为汽车安装尾气转化装置，将汽车尾气中的co和no转化成co2和n2。(3)对生产化肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理。1.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2no22no2o，2noo22no2，oo2o3。下列对该反应过程及产物叙述正确的是()ano2起催化剂作用bno起催化剂作用cno2只起氧化剂作用do3与o2为同分异构体2(2013北京高考)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)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低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：_。答案专区1.解析：将2可得：3o22o3，反应中no2起催化作用，no是中间产物；o2和o3互为同素异形体。答案：a2.解析：(2)根据题目信息可知no被co还原为n2，而co被氧化成co2，化学方程式为2no2con22co2。答案：(1)3no2h2o=2hno3no(2)2no2con22co2氨和铵盐1氨的物理性质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(1700)，可由喷泉实验证明。2氨的化学性质(1)与水反应：nh3h2onh3h2onhoh。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：nh3h2o、h2o、nh3、nh、oh、h。nh3h2o为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解：nh3h2onh3h2o。(2)还原性：与氧气发生催化氧化反应：4nh35o24no6h2o。(3)与酸反应与氯化氢反应：nh3hcl=nh4cl，产生白烟。3氨的制法(1)工业制法：n23h22nh3。(2)实验室制法：ca(oh)22nh4clcacl22nh32h2o。4铵盐(1)不稳定性：nh4clnh3hcl，nh4hco3nh3h2oco2。(2)与强碱反应：nh4clnaohnh3naclh2o。应用于nh的检验：1.判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2013福建高考)检验nh时，往试样中加入naoh溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体。()(2)(2013江苏高考)液氨汽化时要吸收大量的热，可用作致冷剂。()(3)(2013广东高考)能用加热法除去nacl中的nh4cl的原因是nh4cl为强酸弱碱盐。()(4)(2013新课标全国卷)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气。()(5)(2012山东高考)分别充满hcl、nh3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明二者均易溶于水。()(6)(2012广东高考)实验室用nh4cl和ca(oh)2制备nh3并不涉及氧化还原反应。()(7)(2012安徽高考)用nh4cl固体和ca(oh)2固体制备并收集nh3，需要的仪器有酒精灯、烧杯、导管、集气瓶。()(8)(2012福建高考)用湿润的红色石蕊试纸检验氨气。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)(8)2固态nh4cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态nh4cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？提示：不相同。nh4cl固体受热分解生成nh3和hcl气体，nh3和hcl气体遇冷又生成nh4cl固体，发生了化学变化；固态碘受热升华成为碘蒸气，碘蒸气遇冷成为固态碘，是物理变化。3能否用浓硫酸或cacl2对氨气进行干燥？为什么？提示：不能。因为氨气是碱性气体，能被浓硫酸吸收，2nh3h2so4=(nh4)2so4；氨气也能与cacl2反应，8nh3cacl2=cacl28nh3。4液氨和氨水的成分相同吗？提示：不相同；液氨是纯净物，氨水是混合物。一、实验室制取氨气的三种方法方法一：加热固态铵盐和碱的混合物方法二：浓氨水与固态碱性物质反应装置反应原理浓氨水中存在以下平衡：nh3h2onh3h2onhoh，加入固态碱性物质(如cao、naoh、碱石灰等)后：消耗水且使c(oh)增大，使平衡逆向移动，反应放热，促进nh3h2o的分解。方法三：加热浓氨水装置反应原理nh3h2onh3h2o二、喷泉实验的原理及应用1喷泉实验的原理由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中，容器内压强小于容器外压强，从而产生喷泉，依据这一原理，只要能够造成容器内气体大量溶于液体，就可以形成喷泉。2形成喷泉的类型(1)只要气体易溶于吸收剂，均可做喷泉实验，吸收剂可以是水，也可以是酸液、碱液等。下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。气体hclnh3co2、cl2、so2、h2sno2no、o2(43)吸收剂水、naoh溶液水naoh溶液水水(2)容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应产生气体。容器内产生大量气体，压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是利用此原理。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，使气压减小。使烧瓶外待喷液面上的气压增大。4喷泉实验的几种常见装置说明：装置中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。1.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()abc d2有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。化学试剂：nh4cl固体、浓氨水、固体naoh(1)甲同学想方便快速制取少量氨气，应选择的装置是_(填序号)，选用试剂是_(填序号)。选用上述试剂制氨气的理由是_，实验过程中，制气时的实验操作是_。(2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂(自选)名称。若用排液集气法收集nh3，可选用的试剂是_(填序号)。ah2o b浓h2so4cccl4 d饱和nacl溶液3.下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉现象的是()a挤压装置的胶头滴管使ccl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹b挤压装置的胶头滴管使naoh溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹c用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气并打开止水夹d向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹4如图，同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满nh3、no2，进行喷泉实验。经充分反应后，瓶内溶质的物质的量浓度为()abc d不能确定答案专区1.解析：nh4cl受热可产生nh3和hcl，但两者遇冷会重新凝结产生nh4cl，且可能出现堵塞导管的情况，中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管破裂，故错误；把浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生caonh3h2o=ca(oh)2nh3，反应放热，温度升高有利于nh3放出，故可用的方法制取氨气；浓氨水受热产生氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的nh3，符合要求。答案：d2.解析：(1)不加热制取nh3是快速制取少量nh3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到固体naoh上。(2)用排气法收集nh3的装置中要注意广口瓶中导气管的长短，因nh3的密度比空气的小，故进气管短，出气管长，因nh3极易溶于水，进行尾气处理时，要设置防倒吸装置。用排液法收集nh3时，要求液体不能溶解nh3(排除a、d)不与nh3发生反应(排除b)，故选ccl4。答案：(1)bnaoh固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中c(oh)增大，促使nhohnh3h2onh3h2o平衡向右移动，从而使氨气逸出将浓氨水逐滴滴加到naoh固体上(2)如图c3.解析：h2难溶于naoh溶液，不能形成较大压强差，不能引发“喷泉”现象。答案：b4.解析：假设两个容器的状况均为标准状况，中物质的量浓度计算公式为c(v l22.4 lmol1)v l1/22.4 moll1；中物质的量浓度计算公式为c(2/3 v/22.4)mol2/3v l1/22.4 moll1；因此c选项正确。答案：c硝酸的性质及其计算1物理性质硝酸是无色、易挥发的液体，有刺激性气味，与水以任意比例混溶。2化学性质(1)不稳定性：反应：4hno32h2o4no2o2市售浓硝酸呈黄色的原因是：硝酸分解生成的no2溶解在硝酸里。硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。(2)强氧化性：不论浓、稀硝酸都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。与金属反应。稀硝酸与铜反应：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o浓硝酸与铜反应：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o与非金属反应。如浓硝酸与c的反应为：c4hno3(浓)co24no22h2o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为：3fe24hno=3fe3no2h2o1.判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2013安徽高考)用铜和稀硝酸反应制取no2气体。()(2)(2013广东高考)常温下，将al片放入浓硝酸中无明显现象，原因是al与浓硝酸不反应。()(3)(2013全国大纲卷)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3fe24hno=3fe3no2h2o。()(4)(2012重庆高考)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。()(5)(2011江苏高考)在1.0 mol/l的kno3溶液中，h、fe2、cl、so可以大量共存。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2在浓硝酸中放入铜片，回答下列问题。(1)反应开始时的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_。(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)cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出(2)3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o(3)加入稀h2so4后，h与原溶液中的no形成hno3溶液，又能与过量的cu反应3常温下，浓硝酸可以用铁制容器或铝制容器盛放，原因是铁、铝与浓硝酸不发生化学反应吗？提示：不是；常温下，铁、铝遇浓硝酸发生“钝化”，“钝化”是浓硝酸强氧化性的体现。4久置的浓硝酸呈黄色，如何消除黄颜色？怎样保存硝酸？提示：通入o2(或空气)，使其发生反应：4no2o22h2o=4hno3，硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。一、浓硝酸、稀硝酸氧化性的比较(1)由铜与硝酸反应的化学方程式知，浓硝酸被还原为no2，氮元素的化合价变化为54；稀硝酸被还原为no，氮元素的化合价变化为52。一般情况下，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低。(2)实验证明，硝酸浓度越大，得电子的能力越强，因而其氧化能力越强。如稀硝酸能将hi氧化为i2，而浓硝酸可将hi氧化为hio3。6hi2hno3(稀)3i22no4h2ohi6hno3(浓)hio36no23h2o(3)硝酸在氧化还原反应中，其还原产物可能有多种价态的物质：o2、ho2、o、2o、2、h3等，这取决于硝酸的浓度和还原剂还原性的强弱。除前面的实例外，锌与硝酸可发生如下反应：4zn10hno3(稀)=4zn(no3)2n2o5h2o4zn10hno3(极稀)=4zn(no3)2nh4no33h2o 二、金属与硝酸反应计算的四种方法1电子守恒法硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。生成1 mol no2、no、n2o、n2、nh4no3分别得到1、3、8、10、8 mol电子。(1)若金属被hno3溶解后，产生的nox气体(no2、no)与o2充分混合后又被水恰好完全吸收，则金属失去的电子数等于消耗的o2得到的电子数。(2)若金属被hno3溶解后，向溶液中滴加naoh溶液使金属阳离子恰好完全沉淀，则金属失去电子的物质的量等于hno3得到电子的物质的量，也等于生成氢氧化物时消耗的oh的物质的量，因此，m(沉淀)m(金属)m(oh)m(金属)n(e)17 gmol1因为mmn，mnm(oh)n。2原子守恒法hno3与金属反应时，氮原子一部分以no的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的hno3中氮原子的物质的量相等。3电荷守恒法hno3与金属反应后溶液中no的物质的量等于h和金属阳离子mn所带正电荷的物质的量之和。4离子方程式计算法hno3与h2so4的混合溶液与金属的反应，当金属足量时，不能用hno3与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，h的物质的量为h2so4和hno3中的h的物质的量之和。1.一定质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸完全反应，在相同条件下用排水法收集产生的气体。下列叙述中正确的是()a硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少b硝酸的浓度不同，生成硝酸铜的物质的量也不相同c硝酸浓度越大，生成的气体越少d两者用排水法收集到的气体的体积相同2相同质量的铜片分别与体积相同且过量的浓硝酸、稀硝酸反应，二者比较相等的是()反应中氧化剂得到电子总数铜片消耗完所需时间反应后溶液中铜离子浓度(反应后溶液体积不变)反应生成气体的体积(同温、同压)abc d3.38.4 g铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4 l(标准状况)，反应消耗的硝酸可能是()a1.0 molb1.6 molc2.2 mol d2.4 mol4将mg、cu组成的m g混合物投入适量稀hno3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物no气体为0.896 l(标准状况)，向反应后溶液中加入2 mol/l naoh溶液60 ml时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀质量为()am2.28 g bm2.04 gcm3.32 g dm4.34 g5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5 mol/l naoh溶液至cu2恰好完全沉淀，则消耗naoh溶液的体积是()a60 ml b45 mlc30 ml d15 ml答案专区1.解析：与浓硝酸、稀硝酸反应的铜的质量相等，所消耗的硝酸、生成的硝酸铜、产生的气体均按等质量的铜计算。由反应可知，反应掉等量的铜时，消耗的浓硝酸更多，两者产生的硝酸铜一样多，与浓硝酸反应时产生的气体更多，a、b、c项不正确。d选项，设参加反应的铜为3 mol，则与浓硝酸反应生成6 mol no2，与稀硝酸反应生成2 mol no，当用排水法收集时，no2发生反应3no2h2o=2hno3no,6 mol no2反应后变成2 mol no气体，所以两种情况最终得到的气体都是2 mol。答案：d2.解析：铜与浓、稀硝酸反应均被氧化为cu2，铜片质量相同时转移电子数相同，正确；浓硝酸的氧化性强，与铜反应时反应速率快，错误；浓、稀硝酸足量，铜片全部反应，因此反应后溶液中cu2浓度相同，正确；根据浓、稀硝酸与铜反应的化学方程式可知，反应后生成气体的物质的量不同，同温同压时体积也不同，错误。答案：a3.解析：浓硝酸适量，在反应过程中变稀，实际上发生了两个反应：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o,3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o，反应消耗的hno3包括起酸性作用和起氧化性作用的两部分，前者反应后以cu(no3)2形式存在，后者被还原后生成no2、no气体，从两个方程式看出：cu2hno3(酸)cu(no3)2，hno3(氧化剂)no2(或no)，所以反应消耗的hno3的物质的量为：21.2 mol1 mol2.2 mol。答案：c4.解析：利用守恒法解答当金属离子恰好沉淀时，m(沉淀)m(金属)m(oh)，守恒的巧妙之处在于，n(oh)n(金属失电子)n(no得到的电子)30.896/22.40.12 mol，m(沉淀)m(金属)m(oh)m g0.1217(m2.04)g，b正确。答案：b5.解析：由电子守恒和电荷守恒可知o2得电子数等于cu2结合的oh数，故消耗naoh溶液的体积为：0.06 l60 ml。答案：a氨气制取的实验探究【实验2】将少量氯化铵与少量氢氧化钙混合后放入试管中，在酒精灯火焰上微热，用湿润的红色石蕊试纸检验反应产生的气体。实验现象化学方程式实验2人教版教材实验中提供了实验室制取氨气的反应原理和实验装置图，使制取氨气的操作更加直观、易懂。在实验室里，常用加热铵盐和碱的混合物的方法制取氨气。反应的化学方程式为：2nh4clca(oh)2cacl22h2o2nh3教材中通过演示实验说明了实验室制取氨气的反应原理、装置特点、收集和检验方法，而高考命题者却将这些知识迁移到实验原理和装置的创新中，如利用氨水和生石灰制取氨气，氨气的净化、尾气的吸收及防倒吸等内容。(2012上海高考)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是()a是氨气发生装置b是氨气发生装置c是氨气吸收装置d是氨气收集、检验装置答案：b在实验不变的情况下，高考还有可能从以下出题点设题：1实验室里制取氨气，能否用nh4no3或nh4hco3代替nh4cl与ca(oh)2混合共热来制取氨气？提示：不能；原因是nh4hco3受热分解易产生co2杂质气体，使收集的nh3不纯；nh4no3受热易发生爆炸。2实验室制取nh3的装置中，要用稀硫酸浸湿的棉花球堵在收集nh3的试管的管口，其作用是什么？提示：吸收多余的氨气，防止污染环境，减少氨气与空气的对流，收集到纯净的氨气。3如何确定某固体物质中存在nh？若试样为液体呢？提示：取少量样品与碱混合后放入试管中，然后加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，试纸变蓝，说明样品中含有nh；也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒，靠近管口，若有大量白烟产生，说明样品中含有nh。若试样为液体，可取少量液体注入试管中，再加入碱液，微热，然后用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，试纸变蓝则含有nh。1苏教版教材实验中描述了用湿润红色石蕊试纸检验氨气是否收集满的方法，而人教版实验只在实物图中进行了呈现，不如苏教版教材描述的规范。中学化学中常见试纸的使用方法：(1)定性试纸的使用：类型。常见的定性试纸包括：红色石蕊试纸变蓝(说明呈碱性)；蓝色石蕊试纸变红(说明呈酸性)；淀粉ki试纸变蓝(说明氧化性强于i2)；醋酸铅试纸变黑(说明存在h2s气体)。使用定性试纸的第一步操作是将试纸润湿。答题模板。用定性试纸检验溶液时的答题方法：用定性试纸检验气体时的答题方法：(2)定量试纸ph试纸的使用：使用定量试纸，不能将