全程复习方略2015最新版高三化学总复习课件44氮及其重要化合物

第四节氮及其重要化合物 一 氮气及氮的氧化物在进行NO2溶于水的实验时有如图所示操作 1 将充满NO2的试管倒扣在盛有水的水槽中 可观察到的现象有 水位上升 最后水充满整个试管的 2 当向试管中通入少量O2 现象是 试管内液面上升 3 上述过程涉及的化学方程式为 红棕色气体逐渐变为无色 无色气体变为红棕色 后又 变为无色 3NO2 H2O 2HNO3 NO 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 1 氮气 1 物理性质 无色无味的气体 密度比空气略小 溶于水 熔点 沸点很低 2 化学性质 氧化性 a 与氢气反应 工业合成氨原理 b 与Mg反应 N2 3MgMg3N2 难 2 二氧化氮和一氧化氮 1 氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物 如 N2O3 N2O5等 其中属于酸性氧化物的是 N2O NO NO2 N2O4 N2O3 N2O5 2 NO和NO2的比较 无色 红棕色 有毒 有毒 不溶于水 易溶于水 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 1 氮的氧化物都有毒 其中NO2与N2O4存在下列平衡 2NO2N2O4 因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46 2 NO只能用排水法收集 不能用排空气法收集 而NO2只能用向上排空气法收集 不能用排水法收集 3 验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2 或空气 无色气体变为红棕色 二 氨和铵盐试管中盛有某红色溶液 管口套有一只气球 进行如下实验 1 试管中红色溶液是滴有酚酞的 2 溶液受热变为无色 冷却后又变为红色的原因是 溶液由红色变为无色 溶液由无色又变为红色 氨水溶液 氨水不 稳定 受热时放出氨气 使溶液的碱性减弱 冷却后氨气重新溶解 1 氨的性质与制备 NH3 HCl NH4Cl 有白烟生成 4NH3 5O24NO 6H2O 2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O NaOH 或CaO 2 铵盐 1 物理性质 都是无色或白色晶体 都易溶于水 2 化学性质 三解 热解 不稳定 受热易分解 写出下列反应的化学方程式 a NH4Cl受热分解 b NH4HCO3受热分解 NH4ClNH3 HCl NH4HCO3NH3 CO2 H2O 碱解 铵盐都可与碱发生反应生成NH3或NH3 H2O 写出铵盐与碱溶液反应的离子方程式 a 稀溶液不加热 b 浓溶液或加热 水解 铵盐溶于水易水解 离子方程式 3 的检验 变蓝 4 氮元素在自然界中的循环 1 NH3是中学化学中唯一的碱性气体 可在推断题中作为解题的突破口 确定NH3的存在 2 氨水的成分是三分子 NH3 NH3 H2O H2O 三离子 OH H 氨水呈弱碱性 计算氨水浓度时 溶质视为NH3 3 NH4Cl受热易分解NH4ClNH3 HCl NH3和HCl不共存 NH3 HCl NH4Cl 但这两个反应不是可逆反应 三 硝酸 将铜片加入稀硫酸中无明显现象 说明二者不反应 将KNO3溶液滴入稀硫酸中时 铜片逐渐溶解 溶液由无色变为 色 产生无色气体 且在试管内及管口处气体变为红棕色 证明有 生成 反应的离子方程式为 NO 蓝 1 物理性质 硝酸是 色 易挥发的液体 有 气味 与水以任意比例混溶 2 化学性质 1 不稳定性 反应 4HNO32H2O 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 无 刺激性 硝酸分解生成的NO2溶解在硝 酸里 棕色 2 强氧化性 与金属反应 稀硝酸与铜反应 浓硝酸与铜反应 与非金属反应 如浓硝酸与C的反应为 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O 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 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 1 浓 稀硝酸均具有强氧化性 浓度越大 氧化性越强 其还原产物的价态越高 2 浓硝酸能使紫色石蕊试液变红 加热褪色 该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性 3 常温下 铁 铝遇浓硫酸能发生 钝化 故常温下 浓硝酸可用铁桶盛放 4 纯净的硝酸是无色的液体 但实验室里的浓硝酸常显黄色 消除黄色的方法是向浓硝酸中通入空气 或O2 发生反应为4NO2 O2 2H2O 4HNO3 考点一氨气的实验室制法1 加热固态铵盐和碱的混合物 深化剖析 2 加热浓氨水 1 反应原理 NH3 H2ONH3 H2O 2 装置 如图1 3 浓氨水中加入固态碱性物质 1 反应原理 浓氨水中存在以下平衡 NH3 H2ONH3 H2O OH 加入固态碱性物质 如CaO NaOH 碱石灰等 使平衡逆向移动 同时反应放热 促进NH3 H2O的分解 2 装置 如图2 高考警示 氨气实验室制法的注意事项 1 实验室用固体铵盐与碱共热制NH3时 不能使用NH4HCO3 NH4NO3及NaOH固体 因为NH4HCO3受热分解产生CO2 使制得的NH3不纯 NH4NO3受热时易发生爆炸 NaOH容易吸水结块 不利于NH3的产生和逸出 且加热条件下NaOH容易腐蚀玻璃 2 干燥氨气时不能选用酸性干燥剂 如浓硫酸 P2O5等 也不能选用无水CaCl2 因为它们均能与NH3发生反应 通常选用碱石灰 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 典题通关1 2014 临沂模拟 某课外活动小组欲利用CuO与NH3反应 研究NH3的某种性质并测定其组成 设计了如下实验装置 夹持装置未画出 进行实验 请回答下列问题 1 仪器a的名称为 2 实验室中 利用装置A 还可制取的无色气体是 填字母 A Cl2B O2C CO2D NO2 3 实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体 量气管有无色无味的气体生成 上述现象证明NH3具有性 写出相应的化学方程式 4 E装置中浓硫酸的作用 5 读取气体体积前 应对装置F进行的操作 6 实验完毕 若测得干燥管D增重mg 装置F测得气体的体积为nL 已折算成标准状况 则氨分子中氮 氢的原子个数比为 用含m n字母的代数式表示 解题指南 解答本题要注意以下两点 1 常见气体的发生装置 净化及性质检验装置的特点及仪器的连接 2 量气装置的组成及量取气体体积的原理 解析 1 仪器a为分液漏斗 2 氯气和二氧化氮是有色气体 故排除A D 该装置适用于固液混合不加热制取的气体 所以可以是氧气和二氧化碳 故选B C 3 该反应中氧化铜被还原生成铜单质 所以氨气有还原性 氨气和氧化铜反应生成铜 水和氮气 反应方程式为3CuO 2NH33Cu 3H2O N2 4 吸收未反应的氨气 阻止F中水蒸气进入D 5 慢慢上下移动右边漏斗 使左右两管液面相平 6 干燥管吸收的物质是水 收集的气体是氮气 水的物质的量为 所以含有的氢原子物质的量为mol 氮气的物质的量为 所以氮原子的物质的量为mol 所以氨分子中氮 氢的原子个数比为 答案 1 分液漏斗 2 B C 3 还原3CuO 2NH33Cu 3H2O N2 4 吸收未反应的氨气 阻止F中水蒸气进入D 5 慢慢上下移动右边漏斗 使左右两管液面相平 6 互动探究 1 若将装置B撤去 则最后所得氨分子中氮 氢原子个数比与实际值相比有什么变化 提示 偏小 若撤去装置B 则进入C中的氨气中会混有少量的水蒸气 使干燥管D增重偏大 即会使氢原子的量增大 2 若读取气体体积时 装置F右边漏斗中液面低于左侧量气管中液面 则所测得氨分子中氮 氢原子个数比与实际值相比有什么变化 提示 偏大 若装置F右边漏斗中液面低于左侧液面 则装置中气体压强小于外界大气压 此时气体的体积偏大 即N2体积偏大 则氮 氢原子个数比偏大 加固训练 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 A B C D 解析 选D NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl 而当温度降低时 NH3和HCl又重新结合成固体NH4Cl 可能会堵塞导管 气体进入干燥管的不多 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 也会促使浓氨水分解出氨气 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 以免聚集在试管口的水倒流回试管底而将试管炸裂 错误 对于 浓氨水加热制取NH3的方法和试剂都是正确的 2 2013 黄石模拟 某化学课外活动小组设计实验探究氮的化合物的性质 装置如图所示 其中装置A 未画出 为气体发生装置 A中所用的固体试剂要从下列物质中选取 a NH4HCO3b NH4Clc Ca OH 2d NaOH 检查装置的气密性后 先将C处的铂丝网加热至红热 再将A处产生的气体通过装置B 片刻后撤去C处的酒精灯 部分实验现象如下 铂丝继续保持红热 F处的铜片逐渐溶解 1 实验室在制取装置A中的气体时 若只选用一种试剂 该试剂是 填代表备选试剂的字母 此时装置A中主要用到的玻璃仪器有 填名称 2 装置C中发生催化氧化反应的化学方程式为 装置E中发生反应的化学方程式为 3 假设A B中的药品充足 装置F中可以观察到的现象是 4 指导老师从安全与环保角度考虑 指出该套装置中有两处明显的缺陷 请你提出修改建议 解析 1 装置A中既要产生NH3 也要产生能与Na2O2反应产生O2的物质 故制备装置A中气体的试剂为NH4HCO3固体 NH4HCO3受热分解产生NH3 CO2 H2O 所以需要的主要玻璃仪器是试管 酒精灯及导管 2 装置C中发生的是NH3的催化氧化反应 4NH3 5O24NO 6H2O 在此过程中 部分NH3没有被氧化 导致进入装置D的气体中含有少量NH3 所以装置E中的浓硫酸用于吸收多余的NH3 2NH3 H2SO4 NH4 2SO4 3 NO2气体进入装置F后 会与H2O反应生成HNO3和NO Cu与稀硝酸反应生成Cu NO3 2和NO NO很容易被氧化 所以在装置F的上部可以看到红棕色气体 4 由于NO2易与H2O发生反应 导致体系的压强降低出现倒吸现象 所以应在装置E F之间增加一个防倒吸的装置 装置F的导管直接与大气相连 有毒的NO2会逸入大气中导致环境污染 所以应在装置F的后面增加一个尾气吸收装置 答案 1 a试管 酒精灯 导管 不写导管也行 2 4NH3 5O24NO 6H2O2NH3 H2SO4 NH4 2SO4 3 铜片逐渐溶解并产生气泡 溶液变为蓝色 在广口瓶的上方可以看到红棕色气体 4 在装置E F之间增加一个防倒吸装置 在装置F后面增加一个尾气吸收装置 考点二硝酸的强氧化性及应用1 硝酸与非金属单质的反应 硝酸与非金属单质反应时非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或其对应的水化物 硝酸只表现为氧化性 完全转化为还原产物 如C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2OS 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 2H2O 深化剖析 2 硝酸与金属的反应 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 二者的量在一定范围内 可能生成Fe2 和Fe3 的混合物 方法指南 硝酸与金属反应时的规律 典题通关2 2014 南昌模拟 问题提出 在检验Cu与稀硝酸反应的还原产物时 传统实验 通常是直接在试管中进行 由于试管中有空气 开始往往看到的是红棕色气体 导致实验现象与实验原理无法吻合 某校化学活动小组对这一实验进行了研究 并提出改进措施 研究目的与要求 1 克服传统实验的缺点 并能证明Cu与稀硝酸反应生成的是NO NO不溶于水 可以与O2反应产生红棕色的NO2 2 改进后的实验必须达到的要求 节约药品 操作简便 现象明显 减少污染 实验过程 实验方案一 1 按图1所示接好仪器 检查装置气密性的方法是 2 根据你对装置和研究目的的理解 请补充制取NO并验证NO不溶于水的实验操作 3 验证NO和O2生成NO2的实验操作和现象是 实验方案二 4 按图2所示连接装置 检查气密性后 在干燥管内加入3 2g铜片 在烧杯中加入适量经过预热的稀硝酸 5 打开止水夹 用注射器快速抽空干燥管内的空气 使稀硝酸充满整个干燥管 然后关闭止水夹 观察到的现象是 6 反应停止后 打开止水夹 用注射器将抽取的空气慢慢推入干燥管内 发现干燥管内的气体变成红棕色 且液面缓缓上升 Cu和稀硝酸反应继续进行 不断充入O2 直至加入的3 2gCu完全反应 则共消耗的氧气在标准状况下的体积为L 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 明确实验目的 并据此分析实验原理及各装置的作用和反应现象 2 NO的性质 检验方法及守恒原理在计算中的应用 解析 题干已经指出实验的不足 并提出了改进实验方案的要求 要克服实验的缺点 必须使反应在无O2的环境中进行 实验方案一 1 根据实验装置图1可以确定检查装置气密性的方法是关闭活塞 从U形管的右端加水使两边产生液面差 静置一会 观察液面差是否缩小 2 连接好装置 打开活塞 从U形管的右端快速注入稀硝酸 直到左端完全充满液体 关闭活塞 会发现U形管中液面左降右升 这就证明了生成的NO不溶于水 3 打开分液漏斗的活塞 在压力作用下 NO会进入分液漏斗内 与分液漏斗中的空气反应生成红棕色气体NO2 实验方案二 5 根据操作和装置知反应时铜片表面有气泡产生 液面下降 溶液变蓝等现象 6 根据电子守恒 2n O2 n Cu 3 2 64 0 05 mol V O2 0 56L 答案 1 关闭活塞 从U形管的右端加水 使两边产生液面差 静置一会 观察液面差是否缩小 2 连接好装置 打开活塞 从U形管的右端注入稀硝酸 直到左端完全充满液体 然后关闭活塞 观察现象 3 将活塞慢慢打开 观察到分液漏斗内有红棕色气体生成 5 干燥管内铜片溶解 表面有气泡产生 干燥管内液面逐渐下降 溶液变成蓝色 当稀硝酸不与铜片接触时 液面停止下降 6 0 56 变式训练 2013 宝鸡模拟 如图是用浓硝酸 铜片 水等试剂探究浓 稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置 浓硝酸的强氧化性实验将铜片置于具支试管的底部 在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸 往具支试管中放入约2mL浓硝酸 用排水法收集产生的气体 1 具支试管中发生反应的化学方程式为 2 实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是 稀硝酸的强氧化性实验 3 上述反应完成后 欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性 紧接的简便 合理的实验操作是 4 能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是 填写代号 A c中收集到无色气体B c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色C b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色 解析 铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 实验中具支试管中溶液变蓝 且有红棕色气体产生 向试管中加水将浓硝酸稀释后 可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验 这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气 有利于观察铜与稀硝酸反应的产物 因为若反应中生成NO 则遇空气后会变为红棕色 答案 1 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 2 试管中溶液变蓝 且有红棕色气体产生 3 向试管中加水将浓硝酸稀释 4 C 加固训练 1 某溶液中含H 三种离子 其中H 的物质的量浓度分别为7 0mol L 1和2 0mol L 1 取该溶液20mL 加入3 2g铜粉 加热使它们充分反应 产生的气体在标准状况下的体积约为 A 0 75LB 0 336LC 1 5LD 0 448L 解析 选A 根据溶液中阴 阳离子电荷守恒 c c H 2c 7 0mol L 1 2 0 2mol L 1 3 0mol L 1 20mL溶液中 n H 0 14mol n 0 06mol 3Cu 8H 2 3Cu2 2NO 4H2O0 05mol0 133mol0 033mol比较Cu H 的物质的量可知 反应中H 过量 Cu全部反应 n NO n Cu 0 05mol mol V NO mol 22 4L mol 1 0 75L 2 2013 荆州模拟 一定量Fe和Fe2O3的混合物投入250mL2mol L 1的硝酸中 反应共生成1 12LNO 标准状况下 再向反应后的溶液中加入1mol L 1的NaOH溶液 当沉淀完全时所加NaOH溶液的体积最少是 A 450mLB 500mLC 400mLD 不能确定 解析 选A 生成NO的物质的量是0 05mol 则此时N的物质的量为0 5mol 0 05mol 0 45mol 当沉淀量最大时 溶液中的溶质是硝酸钠 硝酸钠的物质的量是0 45mol 根据钠原子守恒可知 氢氧化钠的物质的量就是0 45mol 则氢氧化钠的体积是450mL 答案选A 资源平台 喷泉实验1 喷泉实验原理 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 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 喷泉实验的装置 图A形成喷泉是因为烧瓶内的气体极易溶于烧杯和胶头滴管中的液体 使烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉 图B采用使烧瓶受热 烧瓶内气体膨胀 打开止水夹 气体与液体接触而溶解 使烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉 图C锥形瓶中的物质相互反应或受热产生气体 使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差 将液体从锥形瓶中压入烧瓶而形成喷泉 4 喷泉实验完成后的溶液 1 若实验完成后 溶液充满烧瓶 溶质 B 的物质的量与气体的物质的量相同 假设烧瓶体积为V 则溶液的体积也等于V 标准状况下 2 若溶质由部分气体转化而成 则依据实际情况判断 如V体积NO2与O2按4 1混合后做喷泉实验 发生反应4NO2 O2 2H2O 4HNO3 则有 高考警示 1 喷泉实验成功的关键 盛气体的烧瓶必须干燥 气体要充满烧瓶 烧瓶不能漏气 实验前应先检查装置的气密性 所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应 2 对于 负压型喷泉 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 典例 制取氨气并完成喷泉实验 图中夹持装置均已略去 1 写出实验室制取氨气的化学方程式 2 收集氨气应使用法 要得到干燥的氨气可选用作干燥剂 3 用图中A所示装置进行喷泉实验 上部烧瓶已装满干燥的氨气 引发喷泉的操作是 该实验的原理是 4 如果只提供如图中B所示装置 引发喷泉的方法是 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 NH3的性质 2 形成喷泉的原理 解析 1 实验室制氨气的化学方程式为2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O 2 NH3的密度比空气的小 故可用向下排空气法收集 干燥NH3可用碱性干燥剂 如碱石灰 3 打开弹簧夹 从胶头滴管中挤入少量水后 因NH3极易溶于水 致使烧瓶中气压降低 形成喷泉 4 B装置与A装置相比 B装置没有胶头滴管 引发该喷泉可用热毛巾焐热圆底烧瓶 赶出导管内的氨气 使NH3与水接触 从而形成喷泉 答案 1 2NH4Cl Ca OH 22NH3 CaCl2 2H2O 2 向下排空气碱石灰 合理即可 3 打开弹簧夹 挤出胶头滴管中的水氨气极易溶于水 致使烧瓶内气体压强迅速减小 水迅速进入烧瓶 形成喷泉 4 打开弹簧夹 用手 或热毛巾等 将烧瓶焐热 氨气受热膨胀 赶出玻璃导管内的氨气 氨气与水接触 即产生喷泉 互动探究 1 标准状况下 若本题图中A装置实验后溶液充满整个烧瓶 则形成溶液的浓度是多少 提示 假设烧瓶的体积为22 4L 最终形成了含有溶质1mol的氨水 故浓度为mol L 1 2 标准状况下 若图中A装置烧瓶内的气体为NO2 则形成溶液的浓度是多少 提示 若充NO2时 最终剩余体积的NO 形成体积的HNO3 最终形成的溶液浓度仍为mol L 1 的检验 高考实验 高考是这样考查的1 2013 新课标全国卷 7 B项 可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气 2 2013 福建高考 10 D项 检验时 往试样中加入NaOH溶液时 微热 用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体 3 2011 天津高考 3 D项 向无色溶液中滴加稀NaOH溶液 将湿润红色石蕊试纸置于试管口 发现试纸不变蓝 则原溶液中无 教材原型 教材是这样讲述的 知识源头 理论是这样说的的检验方法 迁移点拨 高考还能