北京市高三化学一轮复习 4.4 氮的氧化物和硝酸课件.ppt

第四章非金属及其氧化物第四课时氮的氧化物和硝酸 高三化学第一轮复习 知识精讲 1 氮气 1 氮的固定 含义 使空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程 方法 自然固氮 人工固氮 2 氮气的性质 物理性质纯净的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78 结构 电子式为结构式为n n 氮氮三键的键能大 分子结构稳定 化学性质不活泼 知识精讲 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 a 与h2反应 n2 3h22nh3 b 与o2反应 n2 o2 2no c 与mg反应 n2 3mgmg3n2 2 氮的氧化物氮有多种价态的氧化物 n2o no n2o3 no2 n2o4 n2o5等 1 no与no2 知识精讲 知识精讲 注意 氮的氧化物都是大气污染物 空气中no2是造成光化学烟雾的主要因素 空气中no no2主要来源于煤和石油的燃烧 汽车尾气 硝酸工厂等 no2 既有氧化性又有还原性 以氧化性为主 no2能使湿润的淀粉 ki试纸变蓝 2no2 2ki 2kno2 i2 no no2均能与nh3发生归中反应生成n2 nox nh3 n2 h2o 氮氧化合物与碱的反应2no2 2naoh nano2 nano3 h2ono no2 2naoh 2nano2 h2o 知识精讲 2 氮氧化物对环境的污染及防治 常见的污染类型a 光化学烟雾 nox在紫外线作用下 与碳氢化合物发生一系列光化学反应 产生的一种有毒的烟雾 b 酸雨 nox排入大气中后 与水反应生成hno3和hno2 随雨雪降到地面 c 破坏臭氧层 no2可使平流层中的臭氧减少 导致地面紫外线辐射量增加 常见的nox尾气处理方法a 碱液吸收法2no2 2naoh nano3 nano2 h2ono2 no 2naoh 2nano2 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 一般适合工业尾气中nox的处理 知识精讲 b 催化转化 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 一般适用于汽车尾气的处理 3 硝酸 1 硝酸的物理性质色味态 无色有刺激性气味的液体 挥发性 易挥发 水溶性 与水以任意比互溶 发烟硝酸 质量分数大于98 的硝酸 2 硝酸的化学性质 具有酸的通性 但考虑其酸性时需首先考虑到其强氧化性 注意 浓 稀hno3对紫色石蕊试液作用 前者使之先变红后褪色 后者只使之变红 金属与hno3反应不产生h2 比较hno3与na2co3和na2so3的反应 前者为复分解反应 后者为氧化还原反应 知识精讲 不稳定性 浓硝酸显黄色 是因为hno3分解产生的no2溶解在硝酸中 说明浓硝酸具有不稳定性 化学方程式为4hno3 浓 o2 4no2 2h2o 强氧化性a 与金属的反应除pt au外 大部分金属均能与hno3反应 cu与浓 稀hno3发生反应的化学方程式分别为 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2ofe al遇冷的浓hno3或浓h2so4能发生钝化 故可以用铁 铝容器贮存冷的浓hno3 浓h2so4 知识精讲 规律总结 硝酸与金属反应的规律a hno3与金属反应一般不能产生h2 b 还原产物一般为hno3 浓 no2 hno3 稀 no 很稀的硝酸还原产物也可能为n2o n2或nh4no3 c 硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性 b 与非金属反应与浓hno3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hno3反应的化学方程式为 c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o c 与某些还原性化合物或离子的反应 例如 h2s so2 hbr hi fecl2等 d 王水王水由浓硝酸与浓盐酸按体积比1 3混合所得 具有更强的氧化性 能使au pt溶解 知识精讲 与有机物的反应a 硝化反应 如与苯反应 b 酯化反应 如与纤维素反应 c 颜色反应 如与蛋白质反应 方法精讲 1 氮的氧化物溶于水的有关计算 1 解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理无论是单一气体 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 h2o 2hno3 no 2no o2 2no2 故若有气体剩余只能是no或o2 不可能是no2 a 若no和o2通入水中 总关系式为4no 3o2 2h2o 4hno3 b 若no2和o2通入水中 总关系式为4no2 o2 2h2o 4hno3 2 注意原子守恒和得失电子守恒的运用有关氮的氧化物的计算 从反应实质看都是氧化还原反应 可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析 简化计算过程 如nox与o2 h2o转化为硝酸的计算 则反应中o2得到的电子数与nox失去的电子数相等 知识精讲 3 不同情况及剩余气体的体积 方法精讲 4 no2 no o2三者组成的混合气体溶于水a 先按 反应后 再据表 进行计算 b 先按 反应后 再据表 进行计算 注意 因为水溶液中发生反应3no2 h2o 2hno3 no 所以无论何种情况下水溶液中不会剩余no2 当no2和n2o4的混合气体作用于h2o时 不要忽视由于no2的消耗 n2o4会转化为no2 2 金属与硝酸的反应的相关计算 1 金属与hno3反应的一般通式 金属 浓硝酸 金属硝酸盐 no2 h2o 金属 稀硝酸 金属硝酸盐 no h2o 方法精讲 2 反应规律 金属与硝酸反应一般不生成h2 浓hno3一般被还原为no2 稀hno3一般被还原为no 铁与稀硝酸反应 先生成fe no3 3 若fe过量 fe no3 3再和fe反应生成fe no3 2 铜与浓hno3反应 若cu过量 开始时硝酸的还原产物为no2 随着反应的进行 浓hno3变稀 硝酸的还原产物为no 最终应得到no2和no的混合气体 方法精讲 3 计算方法 思维模型 计算中的守恒思想的应用a 原子守恒法hno3与金属反应时 一部分hno3起酸的作用 以no的形式存在于溶液中 一部分作为氧化剂转化为还原产物 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 方法精讲 b 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 c 电荷守恒法hno3过量时反应后溶液中 不考虑oh 则有 c no3 c h nc mn mn 代表金属离子 d 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no3 在h2so4提供h 的条件下能继续与金属反应 因此此类题目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no进行相关计算 且溶液中要符合电荷守恒 典例精讲 例1 在一定温度下 某浓度的硝酸与金属锌反应生成n02和no 两者的物质的量之比为1 3 则要使1mol金属锌完全反应 反应过程中消耗此硝酸的物质的量为 a 2 4molb 2 6molc 2 8mold 3 2mol 答案 c 解析 根据zn到最后全部以zn no3 2的形式存在且zn失去的电子给了hno3 hno3被还原为no2和no 根据电子守恒 设n no2 x n no 3x 有x 3x 3 1mol 2 得x 0 2 即n no2 n no 0 8mol 所以消耗的n hno3 0 8mol 1mol 2 2 8mol 答案选c 例2 同温同压下 将no2 no o2按一定的体积比充满一容器积比充满一容器 再倒置于盛水的水槽中 片刻后液体充满容器 则反应前no2 no o2气体的体积比可能是 a 4 4 3b 4 3 1c 4 24 19d 4 14 7 典例精讲 答案 c 解析 可能发生的反应有 4no2 o2 2h2o 4hno3 4no 3o2 2h2o 4hno3 若气体能完全溶于水 即no no2 o2三种气体恰好完全反应 全部生成了硝酸 根据反应中电子得失守恒 应该有n no 3 n no2 n o2 4 a 4 4 3 16 3 4 错误 b 4 3 3 1 4 错误 c 4 24 3 19 4 正确 d 4 14 3 46 76 4 7 错误 1 把少量no2气体通入过量小苏打溶液中 再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管 最后收集到的气体是 a o2b so2c no2 o2d no o2 考题精练 答案 c 解析 设no2为3mol 涉及的反应有 3no2 h2o 2hno3 no hno3 nahco3 nano3 co2 h2o 2na2o2 2co2 2na2co3 o2 2no o2 2no2 则3molno2生成2molhno3和1molno 通入小苏打后气体为2molco2和1molno 通入足量过氧化钠后生成1molo2和1molno 1molo2和1molno反应后生成1molno2 剩余0 5molo2 故最后收集到的气体为1molno2和0 5molo2 答案选c 2 向200ml2mol l 1hno3溶液中 逐渐加入铁粉至过量 假设生成的气体只有一种 在此过程中 n fe2 随n fe 变化如右图所示 下列有关说法正确的是 考题精练 a 该过程中产生标准状况下的氢气4 48lb 向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象c 图中a 1 5 b 1 5d 当加入铁粉nmol时 0 1 n 0 15 溶液中n fe3 0 3 2n mol 考题精练 答案 d 解析 a 硝酸与铁反应生成硝酸铁 no和水 不生成氢气 a项错误 b c点处的溶液是硝酸亚铁 若加入盐酸 h no3 和fe2 发生氧化还原反应生成fe3 溶液变为黄色 b项错误 c 向硝酸中加入铁粉发生的反应为fe 4hno3 fe no3 3 no 2h2o 硝酸的物质的量为0