浙江省高三化学 第3单元10讲 生活中的含氮化合物课件.ppt

第十讲生活中的含氮化合物 一 氮在自然界中的循环1 氮元素的存在氮在自然界中 既有游离态 又有化合态 它以双原子分子 n2 存在于大气中 约占空气总体积的78 或总质量的75 在自然界中 植物只能利用化合态的氮 如大豆 蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌使空气中游离态的氮转化为 的方法叫做 简称固氮 氮的固定 含氮化合物 另外在雷电交加的雨天 空气中的少量n2与o2可以直接化合 生成无色 难溶于水的no气体 然后在常温下与o2迅速化合 生成红棕色 有刺激性气味的二氧化氮气体 溶于水并与水反应生成hno3和no 随雨水洒到地面上 与土壤中的矿物作用 形成能被植物吸收的硝酸盐 其反应的化学方程式可表示为n2 o22no 2no o22no2 3no2 h2o2hno3 no 放电 2 氮气 1 电子式 结构式 键能大 分子结构稳定 化学性质不活泼 2 物理性质 无色无味的气体 溶于水 3 化学性质 常温下 n2化学性质很不活泼 可代替稀有气体作保护气 但在一定条件下 能与h2 o2 mg等反应 与h2反应 与o2反应 与mg反应 n2 3h22nh3 n2 o22no n2 3mgmg3n2 难 点燃 放电 1 氮的氧化物的种类氮氧化物有 n 1价 n 2价 n 3价 n 4价 n 4价 n 5价 等6种 其中 是亚硝酸 hno2 的酸酐 是硝酸 hno3 的酸酐 2 no和no2的性质 n2o5 n2o3 n2o5 n2o4 no2 n2o3 no n2o 2 no和no2的性质 3 氮氧化物对空气的污染及防治 1 形成硝酸型酸雨 2 在日光照射下 no2与o2经过复杂的反应生成o3 o3与空气中的一些碳氢化合物发生作用后 就产生了一种有毒烟雾 称之为 3 氮氧化物能破坏大气平流层里的臭氧层 造成 臭氧空洞 光化学烟雾 三 氨及铵盐1 氨气 1 分子结构 2 氨的物理性质氨是 色 有 气味的气体 密度比空气 易液化 液氨汽化时吸收大量的热量 故可用作 氨 溶于水 常温常压下 1体积水中能溶解 体积氨 可用喷泉实验来验证 700 极易 制冷剂 小 刺激性 无 3 氨气的化学性质 与水反应 氨溶于水形成的溶液称为 其中大部分nh3与h2o反应生成一水合氨 nh3 h2o 但氨水的溶质仍是nh3 一水合氨部分电离出与oh 故氨水显 性 能使酚酞 nh3 h2o受热又容易分解为 氨水的密度小于1g ml 且溶质的质量分数越大 密度越 nh3是中学化学中唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 常用此性质检验nh3的存在 小 nh3与h2o 弱碱 氨水 nh3 h2o nh3 h2o nh oh 变红 与酸反应a 与hcl反应 产生大量白烟 用于检验nh3 b 与h2so4反应 无白烟产生 不能用浓h2so4干燥nh3 c 与hno3反应 产生大量白烟 d 与co2反应 生成碳铵 具有还原性 反应放热 是工业上制硝酸的基础 4nh3 5o24no 6h2o nh3 h2o co2nh4hco3 nh3 hno3nh4no3 2nh3 h2so4 nh4 2so4 nh3 hclnh4cl 4 氨的用途 是氮肥工业及制造硝酸 铵盐 纯碱的重要原料 也是有机合成工业的常见原料 如制尿素 合成纤维 染料等 5 氨气的制法 氨气的工业制法 氨气的实验室制法 原理 ca oh 2 2nh4clcacl2 2nh3 2h2o 装置 固体 固体气体 装置 与用kclo3或kmno4制o2的装置相同 n2 3h22nh3 收集 只能用 法 干燥 用 naoh和cao固体的混合物 检验 a 用 置于试管口 若试纸变蓝色 说明氨已收集满了 b 将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口 若有 产生 说明已收集满了 环保措施 用稀硫酸吸收多余的氨 棉花用稀硫酸浸湿 棉花的作用 防止空气与氨气对流 收集到的氨气不纯 向下排空气 碱石灰 湿润的红色石蕊试纸 白烟 2 铵盐的性质 1 组成和物理性质 铵盐是由nh和酸根阴离子构成的化合物 铵盐都是白色或无色晶体 都易溶于水 受热分解 nh4cl nh4hco3 nh4no3n2o 2h2o2nh4no32n2 o2 4h2o 与碱反应 nh4no3 naoh 与强碱反应的离子方程式 固体或溶液中均可 在稀溶液中不加热时生成nh3 h2o nano3 nh3 h2o hcl nh3 nh oh nh3 h2o nh3 co2 h2o 3 nh检验方法a 证明某白色固体是否为铵盐 即检验的存在 取少许样品与浓碱溶液混合于试管中共热 将红色湿润的石蕊试纸靠近试管口 若试纸变蓝 则证明样品中含 取少量样品于试管中 加入浓碱溶液后加热 用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验产生的气体 若有白烟产生 则证明样品中含有 b 检验无色溶液中是否存在的方法步骤 加浓碱溶液 加热 检验nh3原理 oh nh3 h2o 4 铵盐的用途 作氮肥 炸药 作焊药等 由于铵盐受热易分解 存储氮肥时 应密封包装并放在阴凉通风处 四 硝酸1 物理性质纯硝酸是 的液体 与水以任意比互溶 质量分数在98 以上的硝酸叫做 特别提醒 发烟硝酸发出的烟实质上是雾 是由硝酸遇空气中的水蒸气形成的小液滴 浓盐酸挥发出的hcl在空气中也形成白雾 发烟硝酸 无色 2 化学性质 1 强酸性 硝酸具有酸的通性 使指示剂变色 例如稀hno3使紫色石蕊溶液变红 与碱反应 如 与碱性氧化物反应 如 与弱酸盐反应 如 与金属反应 由于硝酸具有强氧化性 因此 与金属反应时一般不产生 2hno3 na2co32nano3 co2 h2o 2hno3 caoca no3 2 h2o hno3 naohnano3 h2o h2 2 不稳定性硝酸不稳定 见光或受热易分解 其反应方程式为 硝酸浓度越大越易分解 分解产生的no2溶于hno3而显 色 因此 浓硝酸应贮存在棕色瓶中避光保存 放置于阴凉处 黄 4hno34no2 o2 2h2o 光 3 强氧化性 与金属的反应 除au pt外 大部分金属能与硝酸反应 a cu与浓 稀硝酸均能起反应 其反应方程式分别为 b 铁 铝遇冷的浓hno3能发生 故可用铁 铝容器运输冷的浓hno3 与非金属的反应碳与浓硝酸反应的化学方程式为 c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o 钝化 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 与某些还原性化合物 如fe2 so等 反应 3 硝酸的工业制法原理 4nh3 5o24no 6h2o 2no o22no2 3no2 h2o2hno3 no 3so 2h 2no3so 2no h2o 3fe2 4h no3fe3 no 2h2o 催化剂 so2重要的氮氧化物 no与no2 例1 鉴别no2和br2 g 不能采用的实验方法是 a 分别溶于水中 观察水溶液颜色b 分别加入ccl4 振荡 观察ccl4液体颜色c 用湿润的ki淀粉试纸检验 观察试纸颜色变化d 分别加入少量agno3溶液 振荡后观察有无沉淀 c 解释 鉴别no2和br2 g 主要有以下三种方法 1 加有机溶剂 如汽油 苯 四氯化碳等 有机层变橙红色的是溴蒸气 无变化的是二氧化氮 2 加水 能使水变黄的是溴蒸气 溶液变为无色的是二氧化氮 二氧化氮溶解于水由红棕色变为无色 3 加硝酸银溶液 产生淡黄色沉淀的是溴蒸气 无明显现象的是no2 值得注意的是no2气体也具有很强的氧化性 也能使ki淀粉试纸变蓝 迁移训练1 现有等体积混合而成的4组气体 no2 no no2 o2 hcl n2 cl2 so2 现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中 试管内水面上升的高度分别为h1 h2 h3 h4 则高度关系是 a h4 h2 h3 h1b h4 h3 h2 h1c h2 h3 h1 h4d h3 h2 h1 h4 a 解释 气体通入试管中的有关反应为 3no2 h2o2hno3 no 4no2 o2 2h2o4hno3 cl2 so2 2h2o2hcl h2so4 hcl极易溶于水 设各取每种气体4体积 则剩余气体 中为 4 体积的no 中为3体积的o2 中为4体积的n2 中cl2与so2 h2o恰好完全反应 生成h2so4和hcl 则剩余气体为0体积 所以试管内水面上升的高度为h4 h2 h3 h1 氨气的性质及制备 例2 有关氨的性质的叙述中 错误的是 a 氨不能在空气中燃烧b 氨气溶于水呈弱碱性c 氨气和酸相遇都能产生白烟d 在反应8nh3 3cl2n2 6nh4cl中 nh3作还原剂 c 解释 氨在空气中氧化需要高温和催化剂条件 也就是说氨在空气中不能燃烧 a正确 氨溶于水生成一水合氨能部分电离出nh与oh 使氨水呈弱碱性 b正确 氨只有与挥发性酸反应才能生成白烟 与难挥发性酸反应时并不产生白烟 c错误 在反应8nh3 3cl2n2 6nh4cl中 氮元素失去电子 化合价升高 作还原剂 d正确 2nh4cl ca oh 2cacl2 2h2o 2nh3 2nh3 3br26hbr n2或8nh3 3br26nh4br n2 迁移训练2 某研究小组进行与nh3有关的系列实验 药品 浓氨水 硝酸铵固体 氢氧化钠固体 蒸馏水 碱石灰 1 写出实验室制取nh3的化学方程式 将nh3通入溴水中 有n2生成 反应的化学方程式为 2 从下图中挑选所需仪器 结合给出的药品 画出制取干燥nh3的装置简图 添加必要的塞子 玻璃导管 胶皮管 固定装置和尾气处理装置不用画 并标明所用试剂 答 选用 或 图略 3 实验小组关于用上述药品快速制取氨气的原理分析 有道理的是 填序号 在nh3 h2o中存在平衡nh3 h2o nh3 h2o nh oh naoh使平衡向左移动 在nh3 h2o中存在平衡nh3 h2o nh3 h2o nh oh nh4no3使平衡向左移动 naoh溶于水时放热 使体系温度升高 nh3的溶解度减小 会使部分nh3逸出 nh4no3会分解释放出nh3 在快速制取nh3时可以加入nano3固体 以便加快产生nh3 4 如图所示的装置中 烧瓶中充满干燥气体a 将滴管中的液体b挤入烧瓶内 轻轻振荡烧瓶 然后打开弹簧夹f 烧杯中的液体b呈喷泉状喷出 最终几乎充满烧瓶 则a和b分别是 bd 烧瓶中形成喷泉的原因是 某同学做氨的喷泉实验 结果实验失败 试分析实验失败的原因 滴管内的液体b挤入烧瓶内后可造成气体a大量溶解 使烧瓶内压强迅速减小 在大气压的作用下烧杯中的液体b喷入烧瓶内形成喷泉 收集到的氨气不纯 有大量的空气 收集氨气的烧瓶不干燥 装置气密性不好等 解释 本题主要考查了学生对氨气实验室制备的原理及氨气的性质的掌握情况 以及对知识的迁移能力 1 实验室制备氨气是用nh4cl和ca oh 2反应制备的 nh3与溴水反应 分析元素价态 可以推断出是nh3中具有还原性的 3价的氮化合价升高到0价 生成n2 氧化剂br2中br化合价降低到 1价 生成hbr hbr与nh3反应生成nh4br 2 要快速制取nh3 并给定了药品 浓氨水 硝酸铵固体 氢氧化钠固体 蒸馏水 碱石灰 可选择用浓氨水和氢氧化钠固体制取 根据反应物的状态及反应条件 选择 固 液 气体 装置 所以选用 或 3 快速制备nh3的依据是naoh溶于水放热 温度升高 氨气溶解度减小 同时促使氨水分解 且oh 浓度的增大使平衡 nh3 h2o nh3 h2o nh oh 向左移动 有利于nh3的逸出 4 瓶中可以形成喷泉且充满整个烧瓶说明气体a能完全溶于液体b no2能溶于水并生成了no 所以虽然能形成喷泉 但不能充满整个烧瓶 a错 cl2不溶于饱和nacl溶液 不能形成喷泉 c错 co2能与naoh溶液反应 nh3与盐酸反应 符合题意 形成喷泉的条件必须有气体a溶于液体b中 且能使烧瓶中压强 迅速 减小 实验失败应该考虑有哪些因素使烧瓶内压强没有减小 铵盐的性质及的检验 例3 关于铵盐的共性叙述中 正确的是 a 水溶液都呈碱性b 受热分解都产生氨气c 与碱共热都产生氨气 用此性质检验铵根离子d 都是无色晶体 c 解释 a选项中铵盐水溶液由于铵根离子水解程度与酸根离子是否水解及水解程度不同 所以不是每种铵盐水溶液都呈碱性 如硫酸铵溶液呈酸性 醋酸铵溶液呈中性 b选项铵盐受热会分解 但不是每种分解都产生氨气 如nh4no3在不同温度下分解的产物不同 nh4no3n2o 2h2o c选项反应实质为 oh nh3 h2o nh3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 检验铵盐用此原理 d选项铵盐有无色或白色晶体 迁移训练3 杭州市期末 在密闭容器中 放入碳酸铵和氢氧化钠固体共18 4g 将容器加热至200 经充分反应后 排出其中气体 冷却后称得剩余固体的质量为16 8g 问容器内碳酸铵和氢氧化钠各多少克 解释 可能发生如下反应 nh4 2co3 2naoh2nh3 2h2o na2co3 nh4 2co32nh3 co2 h2o 讨论 1 如果 nh4 2co3过量 剩余的只有na2co3根据反应 nh4 2co3 2naohna2co3 2nh3 2h2o96g80g106g16 8g 那么m naoh 16 8 80 106 12 68g 反应的m nh4 2co3 16 8 96 106 15 22g 由于总共只有18 4g 所以不对 因此肯定是naoh过量 2 如果naoh过量 剩余的为naoh和na2co3 只发生反应 nh4 2co3 2naoh2nh3 2h2o na2co3 m96g80g106g70g18 4 16 8 1 6gm nh4 2co3 1 6g 96 70 2 19gm naoh 18 4g 2 19g 16 21g 硝酸的性质及有关计算 例4 2010 江西十校联考一模 将51 2gcu完全溶于适量浓硝酸中 收集到氮的氧化物 含no n2o4 no2 的混合物共0 8mol 这些气体恰好能被500ml2mol lnaoh溶液完全吸收 生成nano3和nano2的混合溶液 其中生成的nano3的物质的量为 已知 no no2 2naoh2nano2 h2o2no2 2naohnano3 nano2 h2oa 0 2molb 0 4molc 0 6mold 0 8mol a 迁移训练4 将32 64g铜与140ml一定浓度的硝酸反应 铜完全溶解产生的no和no2混合气体在标准状况下的体积为11 2l 请回答 1 no的体积为 l no2的体积为 l 2 待产生的气体全部释放后 向溶液中加入vmlamol l 1的naoh溶液 恰好使溶液中的cu2 全部转化成沉淀 则原硝酸溶液的浓度为 mol l 1 3 欲使铜与硝酸反应生成的气体在naoh溶液中全部转化为nano3 至少需要30 的双氧水 g 57 8 10 3va 0 5 0 14 5 376 5 824 解释 1 设反应中产生no和no2的体积分别为x y 则有x y 11 2 x 22 4 3 y 22 4 1 32 64 64 2解得 x 5 824ly 5 376l 2 根据反应后的溶液中只有一种溶质nano3 设原硝酸的物质的量浓度为c 由氮元素守恒 则0 14 c 10 3 v a 11 2 22 4得原硝酸的浓度为 c 10 3va 0 5 0 14 3 从反应的始态和最终状态看 铜在反应中失去电子 双氧水在反应中得到电子 需要30 的双氧水的质量为m 则 据得失电子守恒有 32 64 64 2 30 m 34 2 解得 m 57 8g 氮及其重要化合物的相互转化关系 例5 已知硫化氢与甲烷一样可在空气中燃烧 当氧气足量时其燃烧产物之一为二氧化硫 下列转化关系中a是一种正盐 d的相对分子质量比c大16 e是酸 x无论是强酸 非氧化性酸 还是强碱时都有如下转化关系 其他产物及条件均已略去 abcde当x是强酸 非氧化性酸 时 a b c d e均含有同一种元素 当x是强碱时 a b c d e均含有另一种元素 回答下列问题 1 a是 y是 z是 填化学名称 2 当x是强酸时 b的摩尔质量为34g mol b是 c是 d是 e是 填化学式 c d的化学方程式是 3 当x是强碱时 b是 c是 d是 e是 填化学式 b c的化学方程式是 4 写出a与x反应的离子方程式 解释 一种正盐既能与酸反应又能与碱反应 可以确定这种正盐为弱酸铵盐 而要满足b c d e这系列转化关系的有 c co co2 h2co3 s h2s so2 so3 h2so4 n2 nh3 no no2 hno3 na na2o na2o2 naoh 两者结合 可以确定为s h2s so2 so3 h2so4 n2 nh3 no no2 hno3 a为硫化铵 答案 1 硫化铵氧气水 2 h2sso2so3h2so42so2 o22so3 3 nh3nono2hno34nh3 5o24no 6h2o oh nh3 h2os2 2h h2s 迁移训练5 温州二模 下图是中学化学中常见物质间的转化关系图 其中部分产物已略去 常温下 g为固体单质 b i为液体 其余都为气体 a为化合物 i的浓溶液与g在加热条件下反应生成f b和c h可用作工业上冶炼金属的还原剂 请按要求填空 1 写出下列物质的化学式 a b c 2 写出f b i的化学方程式 3 写出g和i的浓溶液反应的化学方程式 c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o 3no2 h2o2hno3 no co2 h2o nh3 解释 液体b能被电解说明b是h2o 则e是h2或o2 又根据气体a与e反应条件是催化剂加热 反应产物d又和e反应生成f可确定e是o2 a是nh3 从而确定d是no f是no2 f与b反应生成的i是hno3 固体单质g能与i hno3 在加热条件下反应生成f no2 b h2o 和c c是一种气体 猜测g是c 碳 c是co2 co2与c在高温下反应生成h co g c 与e o2 反应也可生成h co 而co可用作还原剂在工业上冶炼铁等金属 可以确定g是c 碳 1 2010 上海 下列实验过程中 始终无明显现象的是 a no2通入feso4溶液中b co2通入cacl2溶液中c nh3通入alcl3溶液中d so2通入已酸化的ba no3 2溶液中 解释 盐酸是强酸 碳酸是弱酸 故将co2通入cacl2溶液中时 两者不能发生反应生成溶于盐酸的碳酸钙沉淀 b 2 衢州一模 已知气体的摩尔质量越小 扩散速度越快 下图所示为气体扩散速度的实验 两种气体扩散相遇时形成白色烟环 下列关于甲 乙的判断正确的是 a 甲是浓氨水 乙是浓硫酸b 甲是浓盐酸 乙是浓氨水c 甲是浓氨水 乙是浓盐酸d 甲是浓硝酸 乙是浓氨水 c 解释 本题考查气体分子扩散速率与相对分子质量大小的关系 氨气的物理性质 挥发性 和碱性 浓盐酸和浓硝酸的挥发性和酸性 根据题意nh3的摩尔质量小于hcl和hno3 nh3的扩散速率大 与浓盐酸或浓硝酸相遇产生白烟的地点距离氨气挥发的起始点远 所以nh3应在甲处产生 hcl或hno3气体应在乙处产生 3 关于硝酸的说法正确的是 a 硝酸与金属反应时 主要是 5价的氮得电子b 浓 稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸变红色c 硝酸电离出的h 能被zn fe等金属还原成h2d 常温下 向浓hno3中投入fe片 会产生大量的红棕色气体 a 解释 a选项中硝酸与金属反应时 体现氧化性的是硝酸根离子 5价的氮得电子 b选项中稀硝酸能使蓝色石蕊试纸变红色 但浓硝酸的强氧化性会使蓝色石蕊试纸变红色后立即褪色 c选项中硝酸是强氧化性酸 硝酸与金属反应不能产生氢气 d选项中常温下 向浓hno3中投入fe片发生钝化现象 无红棕色气体生成 4 杭州市二模 在100ml混合溶液中 hno3和h2so4物质的量浓度分别为0 4mol l和0 1mol l 向该溶液中加入1 92g铜粉 加热 待充分反应后 所得溶液中cu2 物质的量浓度 mol l 为 a 0 15b 0 225c 0 35d 0 45 解释 此题不能用3cu 8hno33cu no3 2 2no 4h2o反应进行计算 因为加入h2so4后 过量的铜在酸性条件下与no反应 所以应该用离子方程式3cu 8h 2no3cu2 2no 4h2o进行计算 b 3