第二单元《生产生活中的含氮化合物》

1 / 17 第二单元生产生活中的含氮化合物 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第二单元生产生活中的含氮化合物 【学海导航】 一、氮气和氮氧化物 1.氮气：无色无味、难溶于水的气体。空气中 78%（体积分数）是氮气。 氮分子（ N2）为双原子分子，结构稳定，决定了氮气性质的稳定性，常温下氮气很稳定，很难与其它物质发生反应，因此，生产上常用氮气作保护气。但这种稳定是相对的，在一定条件下（如高温、放电等），也能跟某些物质（如氧气、氢气等）发生反应。 N2+o22No N2+3H22NH3 2.固氮作用：游离态氮转变为化合态氮的方法。 途径举例 自然固氮 闪电时， N2转化为 No 生物固氮 豆科作物根瘤菌将 N2 转化为化合态氮 工业固氮 工业上用 N2和 H2合成氨气 3、氮氧化物（ No和 No2）： NoNo2 2 / 17 色、态（常温下）无色气体红棕色气体 气味没有气味刺激性气味 毒性有毒有毒 重要反应 2No+o2=2No2 3No2+H2o=2HNo3+No 氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施 硝酸型酸雨的产生及危害 造成光化学烟雾的主要因素 破坏臭氧层 措施：使用洁净能源，减少氮氧化物的排放；为汽车安装尾气转化装置；处理工厂废气 氮的氧化物是大气污染气体，常用碱液 （ NaoH溶液）吸收。 二、氮肥的生产和使用 1、氨的合成： N2+3H22NH3 2、氨气的物理性质： 氨气是无色、有刺激性气味的气体，在标准状况下，密度是，比空气小。氨易液化，液氨气化时要吸收大量的热，使周围温度急剧下降，所以液氨可作致冷剂。 氨极易溶于水，常温常压下， 1 体积水中大约可溶解 700体积的氨气。氨的水溶液称氨水。计算氨水的浓度时，溶质应为 NH3。 3、氨的化学性质 ： 3 / 17 （ 1）氨溶于水时，大部分氨分子和水分子形成一水合氨分子（ NH3H2o）不稳定，受热时分解为氨气和水。 NH3+H2oNH3H2o NH3H2oNH4+oH- 氨水显弱碱性。 比较液氨与氨水： 名称液氨氨水 形成氨降温加压 液化氨溶于水 物质分类纯净物混合物 成分 NH3NH3、 NH3H2o、 H2o、 NH4+、 oH-、 H+ （ 2）氨具有弱碱性，可以与酸（硫酸、硝酸、盐酸等）反应 ，生成铵盐。 NH3+H+=NH4+ （ 3）与氧气反应（具有还原性） 氨气在催化剂（如铂等）、加热的条件下，生成一氧化氮和水，并放出热量。此反应是放热反应，是工业制硝酸的基础。 4NH3+5o24No+6H2o 4、铵盐：由铵离子和酸根离子构成的盐。 如：硫酸铵【（ NH4） 2So4，俗称硫铵，又称肥田粉】，氯化铵【 NH4cl，俗称氯铵】，硝酸铵【 NH4No3，俗称硝铵】，碳4 / 17 酸氢铵【 NH4Hco3，俗称碳铵】，它们都是白色、易溶于水的晶体。铵盐属于铵态氮肥。常用氮肥有硝态氮肥和尿素【 co（ NH2） 2】 铵盐受热易分解： NH4clNH3+Hcl NH4Hco3NH3+H2o+co2 铵盐能与碱反应放出氨气： NH4cl+NaoHNacl+NH3+H2o 铵态氮肥，要避免与碱性肥料混合施用。 5、实验反思： 喷泉实验的实质是什么？氨气为什么可做喷泉实验？是否只有氨气才能做该实验？ 用氯化铵和氢氧化钙固体混合共热制氨气，应使用什么实验装置？注意哪些问题？ 三、硝酸： 1、硝酸的工业制法：氨催化氧化法 原理： 4NH3+5o24No+6H2o 2No+o2=2No2 3No2+H2o=2HNo3+No 总反应式： NH3+2o2=HNo3+H2o 2、硝酸的物理性质： 纯硝酸为无色有刺激性气味的液体，沸点较低（ 83 ），易挥发，在空气中遇水蒸气形成硝酸的小液滴而呈白雾状。 98%5 / 17 以上的浓硝酸称为 “ 发烟硝酸 ” ， 69%的硝酸溶液称为浓HNo3。浓 HNo3由于 HNo3分解产生的 No2溶于硝酸中而一般呈黄色。 3、硝酸的化学性质： （ 1）不稳定性： 4HNo34No2 硝酸越浓越易分解，因此浓 HNo3应存放在棕色试剂瓶中。 （ 2）强酸 性：具有酸的通性。 （ 3）强氧化性： HNo3中的 +5价 N 元素处于最高价态，具有很强的氧化性。 如： cu+4HNo3(浓 )=cu(No3)2+2No2+2H2o 3cu+8HNo3(稀 )=3cu(No3)2+2No+4H2o c+4HNo3(浓 )=co2+2H2o 钝化作用：常温下 ,浓 HNo3使 Fe、 Al钝化。 4、氮及其化合物的性质和转化关系： NH4No3NH3HNo3 N2NoNo2 5、自然界中氮的循环： 雷电细 菌分解 遗体 固氮 6 / 17 作用遗体 【例题解析】 【例题 1】 (12 分 )下图中， A 是一种无色液体， G 是极易溶于水的碱性气体， y 是胃酸的主要成分， k 是不溶于稀硝酸的白色沉淀，反应 是工业制 X 的主要反应之一。 请按要求填空： (1)写出下列物质的化学式： A：， E： F：， y：。 (2)反应 的化学方程式为：。 (3)1molB 通过反应 得到 1molF， B 中 F 的质量分数为 72%，则 B 的化学式为：。 分析：解题要寻找突破口，如 “G 是极易溶于水的碱性气体 ” ，中学阶段只能是 NH3， “y 是胃 酸的主要成分 ” ，推知 y 是 Hcl；反应 是以氨为原料制取 X，联想工业制硝酸的原理，可推出 c 是 o2， j 是 No， A 是 H2o，再推知 D 是 H2，E 是 N2， X 是 HNo3， I 是 AgNo3,k 是 Agcl， H 是 No2。反应 是： 4NH3+5o24No+6H2o，反应 是： 3No2+H2o=2HNo3+No。（ 3）中 1molB通过反应 得到 Ag 和 N2，从已知条件出发，B 中 F 的质量分数为 72%，从而推知 F 的化学式为 AgN3。 【答案】 (12分 )(1)H2oN2AgHcl(2)4NH3+5o24No+6H2o(3)AgN3， 【例题 2】汽车尾气（含有烃类、 co、 So2与 No等物质）是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装7 / 17 一个 “ 催化转换器 ” （用铂、钯合金作催化剂）。它的特点是使 co与 No反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及 So2的转化。 （ 1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式 （ 2） “ 催化转换器 ” 的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是 （ 3）控制城市空气污染源的方法可以有（多选扣分） a 开发氢能源 b 使用电动车 c 植树造林 d 戴上呼吸面具 分析：解此题，一方面应从反应物 自身的性质入手，汽车尾气中， co 具有较强的还原性， No 具有较强的氧化性，一定条件下，可能发生氧化还原反应；另一方面，应紧扣题意，寻找突破口，由 “ 生成可参与大气生态循环的无毒气体 ” ，推出生成产物为 co2和 N2。 【答案】（ 1） 2co+2No2co2+N2， （ 2） So2转化成 So3，产生硫酸酸雾。 （ 3） a、 b。 【例题 3】在下图装置中 ,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 () 分析：此题考查形 成喷泉的实验，从而了解形成喷泉的实质，8 / 17 是要形成内外气压差。 【答案】（ BD） 【例题 4】在 100mlNaoH 溶液中加入 NH4No3和 (NH4)2So4 的固体混合物，加热充分反应。右图表示加入的混合物质量和产生的气体体积（标准状况）的关系，试计算： （ 1） NaoH溶液的物质的量浓度 （ 2）当 NaoH溶液的体积为 140mL，固体混合物质量是时，充分反应后，生成气体的体积为多少升？ （ 3）当 NaoH溶液体积为 180mL时，固体混和物的质量为时，充分反应后，生成气体的体积为多少升？ 解析：（ 1）由图可见 ：混合物和 100mLNaoH 溶液恰好完全反应。 n（ NaoH） =n（ NH3） = c（ NaoH） =/L （ 2） V（ NaoH） =140mL 完全反应所需固体质量 =， 因固体过量，所以 V（ g） =L -1= (3)V（ NaoH） =180mL 完全反应所需固体质量 =，故 NaoH 过量，固体完全反应 ,= V（ g） = 【答案】：（ 1） /L（ 2）（ 3）。 9 / 17 【习题精练】 一、选择题：（每小题只有一个选项正确） 1、 据称 XX 年冬季将是自 1869 年人类有气象观测记录以来的四大暖冬之最。江苏气温预计较常年偏高 46 。这与下列各组中的两种气体在大气中的含量都有关系的是：（） A So2、 co2B No2、 co c co2、 cH4D No、 o3 2、美国三位医学教授因发现 X 物质在人体血管系统内具有传送信号的功能而荣获 1998 年度诺贝尔生理学或医学奖。因此 X 物质被誉为 “ 生物信使分子 ” 。已知 X 是一种奇电子数分子，也是一种污染大气的无色气体，且能使血红蛋白失去携氧能力。则 X 是：（） 3、起固氮作用的化学反应的是：（） A.工业上用氮气和氢气合成氨气 B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮 c.氨气经催化氧化生成一氧化氮 D.由氨气制碳酸氢氨和硫酸氨 4、在标准状况下 ,HclNH3So2No2 分别充满容积相同的烧瓶做喷泉实验 ,都获成功 ,则生成溶液物质的量浓度相同的是： () 10 / 17 A B c D 5、在 No2与水的反应中，水：（） A是还原剂 B是氧化剂 c既是氧化剂又是还原剂 D既不是氧化剂又不是还原剂 6、密度为 cm-3 的氨水 ,质量百分比浓度为 25%(即质量分数为 ),该氨水用等体积的水稀释后 ,溶液中溶质的质量分数为 () A等于 %B.大于 % c小于 %D.无法确定 7、在 NH3、 HNo3、 H2So4 的工业生产中，具有的共同点是：（） A使用吸收塔设备 B使用尾气吸收装置 c使用 H2作原料 D使用催化剂 8、工业废气中氮氧化合物是造成污染的主要来源。为治污，工业上通常通入 NH3与之发生下列反应： NoX+NH3N2+H2o 。现有 No、 No2的混合气 3L，可用同温同压下的恰好使其完全转化为 N2，则原混合气体中 No 和 No2的物质的量之比：（） 11 / 17 :1 :4 9、限用一种试剂 ,经过一次性实验就能鉴别下列四种溶液：Na2co3、 (NH4)2So4、 NH4cl、 kNo3,应选用：（） A AgNo3溶液 B NaoH溶液 c Ba(oH)2溶液 D盐酸 10、 InorganicSyntheses 一书中，有一如右图所示的装置，用以制备某种干燥的纯净气体。该装置中所装的药品正确的是：（） 中装浓硫酸， B 中装浓盐酸 中装浓盐酸， B 中装浓硫酸 中装氢氧化钠浓溶液， B 中装浓氨水 中装浓氨水， B 中装氢氧化 钠浓溶液 11、对下列事实的解释正确的是：（） A.浓硝酸在光照下变黄，证明硝酸不稳定，且产物有红棕色气体可溶于浓硝酸 B.向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸，生成白色沉淀，则原溶液一定含有 So42 c.常温下，将铜放入浓硫酸中无明显变化，说明铜在冷的浓硫酸中钝化 D.氯气使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，说明氯气可与淀粉反应 12 / 17 12、在某 100mL 混合液中， HNo3 和 H2So4 的物质的量浓度分别是 L-1。向该混合液中加入铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中的 cu2+的物质的量浓度（ molL-1）是：（） 二、填空题： 13制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置已略去）。 写出实验室制取氨气的化学方程式： . 收集氨气用法，要得到干燥的氨气可选用作干燥剂。 用图 1 装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是该实验的原理是 . 如果只提供如图 2 的装置，请说明引发喷泉的方法。 . 、 B、 c、 D 均为中学所学的常见物质且均含有同一种元素，它们之间的转化关系如下图所示 (反应条件及其他物质已经略去 )： 。 （ 1）若 A、 D 的水溶液均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，且D 为强酸，则 A、 D 分别为 (填写化学式 )A：， D：。 写出 AB 转化的化学方程式：。 13 / 17 （ 2）若 A 的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝， D 的稀溶液能使蓝色的湿润石蕊试纸变红。则 A 为，写出 AB 转化的化学方程式： 15 No 分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的No在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点， No 亦被称为“ 明星分子 ” 。请回答下列问题。 （ 1） No对环境的危害在于（填以下项目的编号） A破 坏臭氧层 B高温下能使一些金属被氧化 c造成酸雨 D与人体血红蛋白结合 （ 2）在含 cu+离子的酶活化中心中，亚硝酸根离子 (No2 )可转化为 No，写出 cu+和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式：。 （ 3）在常温下，把 No气体压缩到 100个大气压，在一个体积固定的容器里加热到 50 ，发现气体的压力迅速下降，压力降至略小于原压力 2/3就不再改变，已知其中一种产物为N2o，写出上述变化的化学方程式：。 16人类也可主动地参与氮循环 ,合成氨工业就是参与上图过程 的手段之一 ,氮肥的生产和使 用促进了植物体内蛋白14 / 17 质和核酸的合成 ,使农业生产取得了飞速发展 ,以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法 ,它具有污染小、成本低等诸多优点。其过程大体如下： (1)请写出用天然气制备氢气的化学方程式： (2)写出合成尿素 co（ NH2） 2反应的化学方程式： (3)某工厂以标准状态下的含 %的天然气 100m3 为原料经过上述过程，只生产 NH4No3，不生产尿素，若生产中氮元素无损失，求最多可制得 NH4No3化肥的质量。 17下图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图，请回答下列问题： （ 1）铜与稀硝酸反应的离子方程式 _ 。 （ 2） I 实验装置中能否证明铜与稀硝酸反应生成的是 No气体 _（填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ），简述理由_ 。 （ 3）若用 实验装置进行实验，以证明铜与稀硝酸反应生成 的 气 体 是 No ， 则 ： 检 查 气 密 性 的 操 作 是_ 15 / 17 _。 在烧杯中加入一定体积的稀硝酸，打开止水夹，用注射器慢慢抽取干燥管内的空气，稀硝 酸沿着干燥管慢慢上升，直到充满整个干燥管，停止抽拉注射器，关闭止水夹，观察干燥管内的现象 _ _。反应停止后，打开止水夹，用注射器抽取干燥管内的气体（事先已将注射器内原有的空气推出），关闭止水夹后取下注射器，并抽取一定量的空气，观察到的现象是 _ _。 （ 4）上述实验完成后，将注射器内的气体通入到 NaoH溶液中，其目的是 _ _。 18.某化肥厂用 NH3为原料制取硝酸，再进一步制取 NH4No3。已知：由 NH3 制取 HNo3 时的产率为 88%；由 NH3 与HNo