高考化学 4.2 生产生活中的含氮化合物课件 苏教版.ppt

第二单元生产生活中的含氮化合物 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 与氢气反应 工业合成氨反应原理 与mg反应 放电或高温 n2 o2 2no n2 3h22nh3 点燃 3mg n2 mg3n2 2 no和no2的性质比较 红棕 3no2 h2o 2hno3 no 2no o2 2no2 3 氮氧化物对环境的影响 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 溶解的nh3绝大部分与水结合成nh3 h2o nh3 hcl nh4cl 产生白烟 nh3 h2onh3 h2o nh3 h2onh4 oh 3 氨的实验室制法 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 不稳定性 a nh4cl受热分解 ca oh 2 2nh4cl cacl2 2nh3 2h2o nh4cl nh3 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 nh4hco3 nh3 co2 h2o nh4 oh nh3 h2o nh4 oh nh3 h2o 变蓝 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 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 颜色反应 蛋白质遇到浓硝酸时变黄色 3 制备及用途 1 工业制备过程 热交换器 转化器 吸收塔 2 用途 制氮肥 染料 塑料 炸药 硝酸盐等 c6h6 hno3c6h5no2 h2o 催化剂 4nh3 5o2 4no 6h2o 2no o2 2no2 3no2 h2o 2hno3 no 四 亚硝酸 亚硝酸盐1 亚硝酸 1 生成 向亚硝酸钠溶液中加稀硫酸 反应为 nano2 h2so4 稀 nahso4 hno2 2 不稳定性 微热甚至常温下分解 反应为 2hno2 no no2 h2o 2 亚硝酸钠 1 氧化性 将ki氧化为i2 2no2 2i 4h 2no i2 2h2o 将fecl2氧化为fecl3 2 还原性 与k2cr2o7酸性溶液反应 能将cr2o72 还原为cr3 溶液由橙色变为绿色 3 与agno3溶液反应 生成能溶于稀硝酸的agno2沉淀 反应为 no2 fe2 2h fe3 no h2o ag no2 agno2 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 常温下 浓硝酸不能溶解铁和铝是因为浓硝酸与铁和铝不反应 分析 常温下 浓硝酸可使铁和铝表面形成致密的氧化膜而钝化 钝化也是化学变化 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和无水氯化钙 3 吸收氨气时要注意防止倒吸 可用于吸收氨气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 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 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 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 高考警示钟 1 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 离子时 排除so32 的干扰不能选稀硝酸 典例2 将51 2g铜恰好完全溶于vml10mol l 1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 l 1naoh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 3 向上述硝酸铜溶液中加入足量的稀硫酸 加入wg铜粉恰好完全溶解 通常状况下将收集到的气体充满一试管 并将充满该气体的试管倒立于盛水的水槽里 再向试管里充入一定量的氧气 最终恰好使溶液充满试管 w最大值为 上述试管里溶液浓度 不考虑溶质向水槽内扩散 为 已知在通常状况下 气体的摩尔体积为al mol 1 解题指南 解答该题注意以下三点 1 明确物质之间的转化关系 追踪元素的来龙去脉 2 用离子方程式3cu 2no3 8h 3cu2 2no 4h2o分析溶解铜的最大质量问题 3 用方程式 4no 3o2 2h2o 4hno3计算试管里溶质的物质的量浓度 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 1 0mol 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 0 40mol l 1 3 在h 存在的条件下 硝酸铜溶液中no3 可表现出强氧化性 因为硫酸过量 根据离子方程式3cu 2no3 8h 3cu2 2no 4h2o进行计算 该溶液为稀溶液 还原产物为no no3 完全转化为no时消耗铜质量最大 消耗铜的最大质量 m cu 1 6mol 64g mol 1 153 6g 试管内收集的气体是no 倒立于水槽里并充入氧气发生反应 4no 3o2 2h2o 4hno3 设试管为vl n no n hno3 溶液体积为vl c hno3 答案 1 260 2 0 40mol l 1 3 153 6 c hno3 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 l 1naoh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 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 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 实验操作的原因 目的 作用的答题要点 典例 2011 福建高考 t25 改编 牙膏样品中碳酸钙的定量测定利用如图所示装置 图中夹持仪器略去 进行实验 充分反应后 测定c中生成的baco3沉淀质量 以确定碳酸钙的质量分数 依据实验过程回答下列问题 1 实验过程中需持续缓缓通入空气 其作用除了可搅拌b c中的反应物外 还有 2 在加入盐酸之前 应排净装置内的co2气体 理由是 3 有人认为不必测定c中生成的baco3质量 只要测定装置c在吸收co2前后的质量差 一样可以确定碳酸钙的质量分数 实验证明按此方法测定的结果明显偏高 原因是 抽样分析 规范答案 1 把生成的co2全部排入c中 使之完全被ba oh 2溶液吸收 2 装置内空气中存在少量的co2被ba oh 2溶液吸收 会使测量结果偏高 3 b中的水蒸气 氯化氢气体等进入装置c中被ba oh 2溶液吸收 或其他合理答案 答题要领 答题要素 1 明确实验目的 做什么 2 明确操作目的 为什么这样做 3 明确结论 这样做会有什么结果 理由是什么 得分点及关键词 本类问题注意以下得分点 操作 目的 作用 1 操作 怎么 做 为什么这样 做 2 作用 需有明确的结论 判断 理由 为了探究二氧化碳能与水发生反应生成具有酸性的物质 a b两同学分别设计了探究实验的方案 a同学的实验方案是将二氧化碳通入紫色石蕊试液中 观察溶液的颜色变化 如图甲所示 b同学的实验方案是取四朵用石蕊试液染成紫色的干燥纸制小花 按图乙进行实验 观察小花颜色变化 请你对a b两同学的实验探究方案进行评价 1 哪个同学的方案更合理 理由是 2 图乙中第 步骤的目的是说明 3 能否取消步骤 为什么 答案 1 ba不能说明使石蕊试液变色的是二氧化碳还是碳酸 2 酸可使石蕊试液变红色 水不能使石蕊试液变红色 3 不能 若取消步骤 就不能证明co2能否使石蕊试液变色 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 嘉兴模拟 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 干燥的红色石蕊试纸不变色 而湿润的红色石蕊试纸变蓝 可说明nh3溶于水生成的nh3 h2o为碱 但不能说nh3是碱 d项错 4 常温下 将等质量的铜片 银片 铁片 铝片分别置于四个小烧杯中 然后分别加足量的浓硝酸 放出no2气体最多的是 a 铜片b 银片c 铁片d 铝片 解析 选a 铁 铝遇浓硝酸钝化 铜 银与浓硝酸反应的化学方程式为 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o ag 2hno3 浓 agno3 no