高考化学 4.4氮及其重要化合物课件 新人教版.ppt

第四节氮及其重要化合物 三年9考高考指数 1 了解氮单质及其重要化合物的主要性质及应用 2 了解氮单质及其重要化合物对环境质量的影响 一 氮的单质及其氧化物1 氮在自然界中的存在与转化 1 氮元素的存在与氮的固定 2 氮气的物理性质 无色无味气体 密度比空气略小 难溶于水 3 氮气的化学性质 与氧气反应 导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮 n2 o2 2no 放电或高温 与氢气反应 工业合成氨反应原理 2 no和no2的性质比较 n2 3h22nh3 高温 高压催化剂 红棕 3no2 h2o 2hno3 no 2no o2 2no2 二 氨 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 1 700 2 氨的化学性质 1 还原性 与氧气反应 2 与酸反应 与氯化氢反应 现象 应用 用于nh3与挥发性酸的互相检验 3 与水反应 氨的水溶液叫氨水 呈弱碱性 4nh3 5o24no 6h2o nh3 hcl nh4cl nh3 h2onh3 h2o nh3 h2onh4 oh 产生白烟 3 氨的实验室制法反应原理为 4 氨的用途化工原料 用于制硝酸 铵盐 纯碱 尿素 用作制冷剂 5 铵盐 1 物理性质 都是无色或白色晶体 易溶于水 2 化学性质 两大通性 不稳定性 a nh4cl受热分解 ca oh 2 2nh4clcacl2 2nh3 2h2o nh4clnh3 hcl b nh4hco3受热分解 与碱反应 铵盐与碱溶液反应的离子方程式 a 在稀溶液中不加热 b 加热时或浓溶液 3 nh4 的检验 nh4hco3nh3 co2 h2o 变蓝 nh4 oh nh3 h2o nh4 oh nh3 h2o 三 硝酸1 物理性质硝酸是无色易挥发的液体 有刺激性气味 2 化学性质 1 不稳定性 反应 4hno3 2h2o 4no2 o2 市售浓硝酸呈黄色的原因是 硝酸保存在 试剂瓶中 置于冷暗处 不能用橡胶塞 2 强氧化性 硝酸无论浓 稀都有强氧化性 而且浓度越大氧化性越强 与金属反应 稀硝酸与铜反应 或光照 硝酸分解生成的no2溶解在硝 酸里 棕色 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 浓硝酸与铜反应 与非金属反应 如浓硝酸与c的反应为 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 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o 3fe2 4h no3 3fe3 no 2h2o 3 与有机物反应 硝化反应 与c6h6反应 颜色反应 蛋白质遇到浓硝酸时变黄色3 用途 化工原料 用于制化肥 染料 炸药等 浓硫酸 c6h6 hno3c6h5no2 h2o 1 氮气与氧气在放电的条件下可直接生成no2 分析 直接生成的是no no被氧气继续氧化可生成no2 2 铵盐都不稳定 受热分解都生成氨气 分析 铵盐受热都易分解 但不一定生成氨气 如2nh4no32n2 o2 4h2o 3 向未知溶液中加入烧碱溶液 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口未见变蓝色 不能证明溶液中不含nh4 分析 因为nh3在水中的溶解度很大 不加热时氨气不一定会逸出 湿润的红色石蕊试纸不一定会变蓝 4 向fe no3 2溶液中滴加稀盐酸 不会有明显的变化 分析 no3 在酸性条件下具有强氧化性 能将fe2 氧化为fe3 溶液会由浅绿色变为棕黄色 5 实验室可用先加热氯化铵固体 再通过盛有碱石灰的干燥管除去氯化氢的方法制备氨气 分析 氯化铵受热分解后产生的氨气和氯化氢在遇冷后会重新化合生成氯化铵 最终得不到氨气 氨气的实验室制法与性质1 氨气的实验室制法 1 加热固态铵盐和碱的混合物 2 浓氨水中加固态碱性物质 2 氨气的性质 1 氨气的催化氧化实验探究 2 氨气的溶解性实验问题 喷泉实验的基本原理气体在液体中溶解度很大 在短时间内产生足够的压强差 负压 则打开止水夹后 大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中 在尖嘴导管口形成喷泉 形成喷泉的气体与液体组合a nh3 hcl so2 no2与水组合能形成喷泉 b 酸性气体与naoh溶液组合能形成喷泉 高考警示钟 1 实验室用其他方法制取少量氨气时的注意事项 加热浓氨水法 也可以快速制取少量氨气 但纯度较低 碳酸铵或碳酸氢铵受热分解法 但需要用碱石灰除去同时产生的co2和h2o 2 干燥氨气不能用浓硫酸 无水氯化钙和无水硫酸铜 3 吸收氨气 或hcl 时要注意防止倒吸 可用于吸收氨气 或hcl 并能防倒吸的常用装置为 典例1 资料显示 氨气可在纯氧中安静燃烧 生成对空气无污染的物质 某校化学小组学生用下列装置 部分固定 夹持装置 加热仪器和橡胶管等略去 进行有关氨气制取和性质的实验探究 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 3 小组成员设计了 装置进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验 将产生的氨气与过量的氧气通到装置 催化剂为铂石棉 中 用酒精喷灯加热 氨催化氧化的化学方程式是 试管内气体变为红棕色 该反应的化学方程式是 停止反应后 立即关闭 中两个止水夹 一段时间后 将试管浸入冰水中 试管内气体颜色变浅 请结合化学方程式说明原因 4 将过量的氧气与氨气分别从a b两管进气口通入到装置 中 并在b管上端点燃氨气 两气体通入的先后顺序是 其理由是 氨气燃烧的化学方程式是 解题指南 解答本题要注意以下三点 1 根据试剂的状态和反应条件选择气体发生装置 2 选择收集氨气的方法要注意其密度和溶解性 3 氨气与氧气反应的条件不同 产物不同 解析 1 装置 适用于 固 固 加热制取气体 制取nh3时试剂是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 3 氨的催化氧化生成的no遇氧气生成二氧化氮 为红棕色 生成的二氧化氮气体中存在如下平衡2no2 气 n2o4 气 热量 降温平衡会正向移动 生成更多无色的四氧化二氮 4 氨气在空气中不能燃烧 在纯氧中能燃烧 故需先通氧气 形成高浓度的氧气环境 且可避免不能燃烧的氨气污染环境 答案 1 2nh4cl ca oh 22nh3 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 或浓nh4cl溶液 3 4nh3 5o24no 6h2o2no o2 2no2 2no2 g n2o4 g 正反应为放热反应 降低温度使平衡正向移动 部分红棕色no2转化为无色n2o4 4 先通入o2 后通入nh3若先通氨气 氨在空气中不能点燃 逸出造成污染 4nh3 3o22n2 6h2o 互动探究 1 若用装置 同时制备nh3和o2 圆底烧瓶和分液漏斗中需要各加入什么试剂 提示 圆底烧瓶中加入na2o2 分液漏斗中加入浓氨水或浓nh4cl溶液 2 装置 中若无装有无水cacl2的干燥管 且通入的氨气过量 试管中会有何现象 提示 会产生白烟 生成的no与o2反应生成no2 no2与水反应生成hno3 nh3与hno3反应生成nh4no3 变式备选 图 是实验室中常用于制备和干燥气体的装置 1 甲同学用图 装置 铜和浓硝酸制备并收集干燥的no2气体 b中反应的化学方程式为 收集no2气体的方法为 将收集满no2的烧瓶密封浸入冰水中 烧瓶内气体颜色变浅 则下列反应 2no2 g n2o4 g h中的 h 0 填 或 2 乙同学用图 装置制取nh3和o2的混合气体 用图 装置验证氨的某些性质 往a中加入浓氨水 b中加入na2o2固体 c中加入碱石灰 d内放置催化剂 铂石棉 按气流方向a b c h连接各仪器 实验中观察到d内有红棕色气体出现 证明氨气具有 填 氧化性 或 还原性 d中反应的化学方程式为 为防止no2污染环境 e装置中装的试剂可以是 解析 1 no2气体能与水反应 密度比空气大 故只能用向上排空气法收集no2 将收集满no2的烧瓶密封浸入冰水中 烧瓶内气体颜色变浅 说明no2的浓度变小 则平衡2no2 g n2o4 g 向右移动了 正反应放热 2 浓氨水与na2o2固体相遇时 首先发生反应2na2o2 2h2o 4naoh o2 由于反应放热和生成了naoh 促进了氨气的逸出 可制得氨气和氧气 氨气在铂的催化作用下被氧化为no 继而被氧化为no2 表现了氨气的还原性 可用naoh溶液吸收多余的no2气体 答案 1 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 向上排空气法 2 还原性 4nh3 5o24no 6h2o2no o2 2no2 naoh溶液 答案合理即可 硝酸与金属的反应1 硝酸与金属反应的一般规律 1 硝酸与金属反应一般不产生氢气 2 浓硝酸 金属 硝酸盐 no2 h2o 稀硝酸 金属 硝酸盐 no h2o 稀硝酸也可能被还原为n2 n2o nh3和nh4no3等 3 硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性 4 浓硝酸与铜反应时 若铜过量 反应开始时浓硝酸被还原为no2 但随着反应的进行 硝酸变稀 其还原产物变为no 5 铁与稀硝酸反应时 铁过量 氧化产物为fe2 铁不足 氧化产物为fe3 2 金属与硝酸反应的计算方法 1 原子守恒法 n hno3 n n 被还原 n n 未被还原 2 电子得失守恒法 金属失去电子的总数等于硝酸得到电子的总数 高考警示钟 1 溶液混合时注意分析隐含的硝酸 向稀硫酸中加入nano3等硝酸盐 向fe no3 2等硝酸盐溶液中加入盐酸等的混合溶液中均存在隐含的硝酸 2 在分析离子共存问题时 要注意隐含的硝酸 若为酸性溶液 只要有no3 存在 s2 i fe2 so32 等离子就不能在该溶液中大量共存 在与铝反应产生氢气的溶液中 不可能大量存在h 和no3 因为硝酸与铝反应不产生氢气 3 在制备气体和检验离子时 慎选硝酸 实验室制取h2s so2 hi等气体时 不能选硝酸 检验so42 时 排除so32 的干扰不能选稀硝酸 拓展延伸 氮的氧化物溶于水的计算规律 1 化学方程式法利用基本反应2no o2 2no2 3no2 h2o 2hno3 no 加和得到总反应 4no 3o2 2h2o 4hno3 4no2 o2 2h2o 4hno3 然后把握终态 利用总反应进行计算 2 原子个数比法4no2 o2和4no 3o2从组成上均相当于2n2o5的组成 即 两种情况中的反应式都与n2o5 h2o 2hno3等效 因此可以利用混合气体中的n o原子个数比进行分析判断 2 5 剩余no 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 典例2 将51 2g铜恰好完全溶于vml10mol l硝酸中 得到硝酸铜溶液 收集到氮的氧化物 含no no2 n2o4 的混合物共17 92l 标准状况 这些气体恰好能被500ml2 0mol lnaoh溶液完全吸收 得到500ml 假设吸收气体后溶液体积不变 钠盐溶液 含nano3和nano2 通过计算回答下列问题 1 v 2 上述钠盐溶液中硝酸钠物质的量浓度为 解题指南 解答该题应注意 明确物质之间的转化关系 追踪元素的来龙去脉 cu no3 2no2n2o4no cu hno3 nano3nano2 naoh 解析 1 依题意 氮的氧化物与氢氧化钠反应恰好生成硝酸钠和亚硝酸钠 由电荷守恒及原子个数守恒可知 氮的氧化物中氮原子物质的量n n n no3 n no2 n na 0 50l 2 0mol l 1 0mol n cu 硝酸铜溶液中含no3 的物质的量n no3 1 6mol 由于硝酸与铜恰好完全反应 根据氮原子个数守恒可知 硝酸的物质的量等于氮的氧化物中氮的物质的量与硝酸铜中氮的物质的量之和 n hno3 1 0mol 1 6mol 2 6mol 故 2 根据得失电子守恒 铜失去的电子的物质的量等于转化为nano2的那部分硝酸得到的电子的物质的量 由hno3 nano2得到2e 可知 n nano2 2 n cu 2 n nano2 0 80mol n nano3 1 0mol 0 80mol 0 20mol 故c nano3 答案 1 260 2 0 40mol l 技巧点拨 守恒法和等效法的灵活运用 1 在进行有关硝酸与金属反应的计算时 由于反应方程式较复杂 且可能存在随着硝酸浓度的改变 还原产物发生变化的情况 故采用守恒法或关系式法计算 常用的守恒关系有 原子守恒 得失电子守恒 电荷守恒等 2 在进行有关no2 no o2等气体混合物溶于水的计算时可利用以下两个等效方程式 4no2 o2 2h2o 4hno3 4no 3o2 2h2o 4hno3 变式训练 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 68lo2 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5mol lnaoh溶液至cu2 恰好完全沉淀 则消耗naoh溶液的体积是 a 60mlb 45mlc 30mld 15ml 解析 选a 根据题意可知将题中的反应过程表示如下 cu no3 2cu hno3no2hno3n2o4no从中可以看出 在整个反应过程中失电子的物质为cu 而得电子的物质为o2 hno3中的n元素在整个过程中价态最终没有变化 即反应前与反应后的价态相同 因此利用氧化还原反应中得失电子守恒规律得出 n cu 2 n o2 4 o2 n cu 2n o2 然后加氢氧化钠溶液时发生反应 cu2 2oh cu oh 2 所以n oh 2n cu2 因此v naoh 答题要领4 实验现象的准确 全面描述 典例 2011 福建高考 t25 化学兴趣小组对某品牌牙膏中的摩擦剂成分及其含量进行以下探究 查得资料 该牙膏摩擦剂由碳酸钙 氢氧化铝组成 牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生 摩擦剂中氢氧化铝的定性检验取适量牙膏样品 加水充分搅拌 过滤 1 往滤渣中加入过量的naoh溶液 过滤 氢氧化铝与naoh溶液反应的离子方程式是 2 往 1 所得滤液中先通入过量二氧化碳 再加入过量稀盐酸 观察的现象是 抽样分析 规范答案 1 al oh 3 oh alo2 2h2o 2 通入co2气体有白色沉淀生成 再加入盐酸时有气体产生 白色沉淀溶解 答题要领 答题要素 1 现象描述要全面 看到的 听到的 触摸到的 闻到的 2 现象描述要准确 如a试管中 b处有 3 按 现象 结论 格式描述 忌现象结论不分 由结论推现象 指出具体生成物的名称 得分点及关键词 针对不同状态可按以下模板回答 1 溶液中颜色由 变成 液面上升或下降 形成液面差 溶液变浑浊 生成 产生 沉淀 溶液发生倒吸 产生大量气泡 或有气体从溶液中逸出 有液体溢出等 2 固体表面产生大量气泡 逐渐溶解 体积逐渐变小 变细 颜色由 变成 等 3 气体生成 色 味 气体 气体由 色变成 色 先变 后 加深 变浅 褪色 等 如图所示 1 拔开试管a的橡皮塞 加入10ml6mol l稀硝酸和1g薄铜片 立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口 预期在试管a中可观察到哪些现象 请依次逐一写出 2 在反应开始时 可观察到导管b中的现象为 3 试管c收集满气体后 用拇指堵住管口 从水槽中取出 将管口向上 松开拇指 片刻后 再次堵住管口 将试管再倒置于水槽中 松开拇指 此时可观察到什么现象 答案 1 铜片与稀硝酸反应 表面有无色气泡产生 反应速率开始缓慢 后逐渐加快 试管a上部空间由无色变为红棕色 后又变为无色 试管a中的溶液由无色变成浅蓝色 反应结束时 铜片全部溶解 2 水面沿导管b慢慢上升到一定高度 然后又回落 最后有气泡从导管口逸出 3 水进入试管 上升到一定高度 试管中气体颜色由红棕色变为无色 1 以下过程可实现氮的人工固定的是 解析 选c 豆科植物根瘤菌和闪电固氮属于自然固氮 氨氧化法制硝酸是以化合态氮为原料的 不属于氮的固定 工业合成氨是以氮气为原料生成含氮化合物的过程 属于氮的人工固定 2 相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸 稀硝酸反应 二者比较 相等的是 铜片消耗完所需时间 反应生成的气体体积 标准状况 反应中氧化剂得到的电子总数 反应后溶液中铜离子的浓度a b c d 只有 解析 选c 浓硝酸与cu反应剧烈 生成的no2体积大 但由于参加反应的铜相同 故转移的电子数相等 溶液体积相同得到的cu2 浓度相同 3 2012 淮北模拟 如图利用培养皿探究氨气的性质 实验时向naoh固体上滴几滴浓氨水 立即用另一表面皿扣在上面 下表中对实验现象所做的解释正确的是 解析 选a 浓盐酸挥发出的hcl与nh3反应生成nh4cl固体 产生白烟 a项正确 nh3与浓硫酸反应 但因浓硫酸难挥发故无明显现象 b项错 alcl3 mgcl2 fecl3等溶液中通入nh3都变浑浊 c项错 干