【2014年备考】2013版化学全程复习方略课件（鲁科版）：3.2氮的循环.ppt

第2节氮的循环 三年9考高考指数 1 了解氮元素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的影响 一 氮在自然界中的转化与存在1 氮元素的存在与氮的固定 2 氮气 1 物理性质 无色无味气体 密度比空气略小 难溶于水 2 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 N2 O2 2NO 放电或高温 N2 3H22NH3 二 氮的氧化物NO和NO2的性质比较 红棕 难溶于水 3NO2 H2O 2HNO3 NO 2NO O2 2NO2 三 氨 铵盐1 氨 1 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 化学性质 还原性与氧气反应 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 与水反应 氨的水溶液叫氨水 呈 性 4NH3 5O24NO 6H2O NH3 HCl NH4Cl 产生白烟 NH3 H2ONH3 H2O NH3 H2ONH4 OH 弱碱 3 实验室制法 4 用途 化工原料 用于制硝酸 铵盐 纯碱 尿素 用作制冷剂 Ca OH 2 2NH4ClCaCl2 2NH3 2H2O 2 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 b NH4HCO3受热分解 NH4ClNH3 HCl NH4HCO3NH3 CO2 H2O 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 NH4 OH NH3 H2O NH4 OH NH3 H2O 3 NH4 的检验 变蓝 四 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 一弱一强 1 弱稳定性 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 试剂瓶不能用橡胶塞 或见光 受热 硝酸分解生成的NO2溶解在硝 酸里 棕色 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 a 与除 外大部分金属反应 如Cu 稀硝酸与铜反应 浓硝酸与铜反应 b 常温下浓硝酸使Fe Al Au Pt 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 钝化 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 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O 3Fe2 4H NO3 3Fe3 NO 2H2O 3 用途化工原料 用于制硝酸盐 染料 炸药等 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探究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 氨气的性质探究 1 氨气的催化氧化实验探究 提供氨气和氧气 使氨气被催化氧化 红热状态的铂铑合金丝更加红热 吸收剩余的氨气和生成的水蒸气 看到有红棕色的气体产生 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 典例1 某同学用下列装置 固定及夹持装置 加热仪器和橡胶管略 进行有关氨气制取的实验探究 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 解题指南 解答本题注意以下两点 1 根据试剂的状态选取实验装置 2 收集NH3要考虑其密度及水溶性 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且该试剂不易挥发才行 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 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 互动探究 收集并测定氨气的体积 除题中的装置外 你还能想出其他方法吗 提示 1 可采用瘪的空塑料袋收集 然后将收集的气体连袋浸入水中 测定其体积 2 用排液态苯的方法测定氨气的体积 因为NH3不溶于苯 3 用图 所示的装置 在水面上加适量煤油 从短管进NH3 排出的水用量筒 测其体积 变式备选 图 是实验室中常用于制备和干燥气体的装置 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 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 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 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 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 2012 宝鸡模拟 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 解题指南 解答本题注意以下两点 1 明确物质之间的转化关系 分析电子转移情况 2 氧化还原反应中得失电子总数相等 解析 选A 根据氧化还原反应中氧化剂得电子数和还原剂失电子数相等 则铜失电子数目等于O2得电子数 等于OH 的数目 可知 则NaOH溶液的体积为 技巧点拨 守恒法的灵活应用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 变式训练 将Mg Cu组成的2 64g混合物投入适量稀硝酸中恰好完全反应 固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体0 896L 标准状况 向反应后的溶液中加入2mol L的NaOH溶液60mL时金属离子恰好沉淀完全 则形成沉淀质量为 A 4 32gB 4 68gC 5 36gD 6 38g 解析 选B 由于金属与HNO3恰好完全反应 则HNO3无剩余 Mg及Cu在溶液中以Mg2 Cu2 形式存在 则Mg2 2OH Mg OH 2 Cu2 2OH Cu OH 2 则根据题意可列方程如下 则最终所得沉淀的质量为 0 03mol 58g mol 0 03mol 98g mol 4 68g 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 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 退色 等 如图所示 1 拔开试管a的橡皮塞 加入10mL6mol L 1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 2012 德州模拟 下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是 N2 NO2 NO2 NO NO2 HNO3 N2 NO N2 NH3A B C D 解析 选C 该题有两个要求 1 必须加入氧化剂 2 一步反应就能完成 反应 从化合价角度来看都升高 但反应 N2 NO2不能一步反应就完成 而反应 NO2 HNO3虽然氮的化合价升高 但不加氧化剂也能实现 如3NO2 H2O 2HNO3 NO 在该反应中 NO2既是氧化剂又是还原剂 只有反应 N2 NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成 3 李明同学在学习了硝酸的性质以后 结合初中化学中学习的工业 三酸 盐酸 硫酸 硝酸的性质 在笔记中做了如下记录 你认为不正确的是 A 浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B 铜与硝酸的反应属于置换反应C 金属与硝酸反应不产生氢气D 可用铁和铝制品盛装浓硝酸 解析 选B 硝酸是氧化性酸 且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸 A正确 铜与浓 稀硝酸反应的还原产物分别是NO2和NO 没有单质生成 故不属于置换反应 B错误 硝酸是氧化性酸 金属与硝酸反应均不产生H2 而生成水 C正确 铁与铝遇冷浓硝酸钝化 故可用铁或铝制品盛装浓硝酸 D正确 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 NO2 H2O 根据上述关系可知等质量的Cu Ag Fe Al与足量浓硝酸反应 放出NO2最多的是Cu 5 38 4mgCu跟适量浓硝酸反应 铜全部作用后 共收集到气体22 4mL 标准状况 反应消耗硝酸的物质的量是 A 1 0 10 3molB 1 6 10 3molC 2 2 10 3molD 2 4 10 3mol 解析 选C Cu都转化为Cu NO3 2 而产生的气体可能为NO2或 NO2 NO 38 4mg铜