高考化学总复习 第10章 氮及其化合物课件.ppt

第10章氮及其化合物 考点26氮 磷及其氧化物 考法1氮及其氧化物的性质考法2氮的氧化物溶于水的计算 氮分子的电子式为 n n 结构式为 1 氮气 1 氮气的分子结构 2 物理性质无色无味的气体 密度比空气略小 难溶于水 熔 沸点很低 氧化性 还原性 3 氮气的化学性质 4 氮气的用途 常作保护气 通常情况下 氮气的化学性质非常稳定 但在高温或放电条件下氮气可以发生化学反应 1 氮气 n2o俗称笑气 有麻醉作用 n2o3是亚硝酸的酸酐 n2o5是硝酸的酸酐 在中学化学中氮的比较重要的氧化物是no no2和n2o4 2 氮氧化物 1 氮的几种氧化物 2 no与no2的比较 2 氮氧化物 3 磷及其化合物 1 磷的同素异形体 2 单质磷的化学性质 与氧气反应 与卤素单质反应 与稀硝酸反应 3 五氧化二磷 五氧化二磷是磷酸的酸酐 有很强的吸水性 是一种干燥剂 白磷 黄磷 p4 为正四面体结构 与红磷 赤磷 是同素异形体 磷酸易溶于水 难挥发 属于三元非氧化性中强酸 视弱酸对待 具有酸的通性 电离方程式 与碱反应 4 磷酸 3 磷及其化合物 注意 无色气体no遇氧气变成红棕色气体no2 因此不能用排空气法收集no气体 no2能与水反应 因此只能用排空气法收集 2 掌握no和no2的物理性质和化学性质在实际应用中的体现 特别是它们的制备与收集方法 以及尾气吸收问题 考法1氮及其氧化物的性质 1 掌握有关氮气与镁 氢气 氧气等反应的条件 现象 结论 注意 氮元素的非金属性比磷元素的非金属性强 但由于n2中存在氮氮三键 使n2活泼性比p活泼性差 正是由于n2的惰性 n2常用作焊接保护气及粮食贮存的保护气 3 重点掌握的几个反应 考法1氮及其氧化物的性质 例1 北京理综2017 27题节选 scr和nsr技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的nox排放 nsr nox储存还原 工作原理 nox的储存和还原在不同时段交替进行 如图甲所示 1 通过bao和ba no3 2的相互转化实现nox的储存和还原 储存nox的物质是 例1 2 用h2模拟尾气中还原性气体研究了ba no3 2的催化还原过程 该过程分两步进行 图乙表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系 第一步反应消耗的h2与ba no3 2的物质的量之比是 3 还原过程中 有时会产生笑气 n2o 用同位素示踪法研究发现笑气的产生与no有关 在有氧条件下 15no与nh3以一定比例反应时 得到的笑气几乎都是15nno 将该反应的化学方程式补充完整 例1 考法2氮的氧化物溶于水的计算 氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有 3no2 h2o 2hno3 no 2no o2 2no2 叠加后得 4no2 o2 2h2o 4hno3 4no 3o2 2h2o 4hno3 no2 no o2 h2o 2hno3 1 利用关系式求解 若为no2 o2混合气体通入水中 由 式可知其体积比有 若为no no2 o2混合气体通入水中 当v no v no2 v o2 1 1 1时 恰好转化为hno3 即按 式反应 当v no v no2 v o2 1 1 1时 可先将no2转化为no 这样问题就转化为no o2混合气体溶于水的计算 考法2氮的氧化物溶于水的计算 1 利用关系式求解 若为no o2混合气体通入水中 由 式可知其体积比有 2 依据氮氧原子个数比求解 通过上述方程式的关系 我们不难发现 无论是哪种情况 生成hno3的no no2 o2中氮氧原子个数比都为2 5 上述反应都等效于硝酸的酸酐n2o5与h2o的反应 在解题时 我们也可以利用这个关系来进行分析判断 并最终得出结论 3 利用电子守恒关系求解 从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应 都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸 解题时 可以根据氮的氧化物失电子总数 氧气得电子总数的关系来求解 湖北襄阳四中2018届月考 一定量的金属cu完全溶于适量浓硝酸中 收集到混合气体 含no n2o4 no2 共1 8mol 将上述气体平均分为两份 一份与标准状况下8 96lo2混合后 用水吸收 无气体剩余 另一份恰好能被500ml2mol l 1naoh溶液完全吸收 生成含nano3和nano2的盐溶液 则其中nano3的物质的量为 例2 a 0 1molb 0 15molc 0 2mold 0 25mol 解析 由题意可知 一份气体恰好能被500ml2mol l 1naoh溶液完全吸收 生成含nano3和nano2的盐溶液 根据元素守恒 可知每份气体含有n元素的物质的量是1mol 一份气体与标准状况下8 96lo2混合后 用水吸收 无气体剩余 则完全生成硝酸 设混合气体中n元素的平均化合价为a 根据得失电子守恒有 5 a 1mol 4 a 3 4 设nano3和nano2的物质的量分别是xmol ymol 根据钠元素守恒得 xmol ymol 1mol 根据得失电子守恒得 5 3 4 x 3 4 3 y 联立 解得x 0 2 y 0 8 所以nano3的物质的量为0 2mol 故c正确 c 例2 考点27氨气铵盐 考法3氨气的实验室制法考法4氨气及铵盐的性质和检验考法5氨气的喷泉实验及其实验原理分析 氨气是无色有刺激性气味的气体 极易溶于水 1体积水可溶解约700体积氨 密度比空气小 易液化 1 氨气 2 物理性质 1 分子组成与结构 氨气的分子式为nh3 电子式为 分子构型为三角锥形 极性分子 3 化学性质 氨气与氯化氢的反应 nh3 hcl nh4cl 有白烟产生 用于检验hcl或nh3 1 氨气 氨气的氧化 氨气还原性的 4大体现 a 催化氧化 4nh3 5o24no 6h2ob 被cuo氧化 2nh3 3cuo3cu n2 3h2oc 被氯气氧化 2nh3 3cl2n2 6hcl或8nh3 3cl2n2 6nh4cld 被氮氧化物氧化 6no 4nh35n2 6h2o6no2 8nh37n2 12h2o 4 氨气的用途 氨气是氮肥工业中制造硝酸 铵盐的原料 nh3易液化 当液态nh3汽化时要吸收大量的热 使周围环境的温度急剧降低 因此液氨常用作制冷剂 氨气与盐溶液的反应al3 3nh3 h2o 过量 al oh 3 3nh4 5 氮的固定 氮的固定 氮的固定途径 将游离态的氮转变为氮的化合物的过程 2 铵盐的化学性质 2 铵盐 1 铵盐的物理性质 铵盐都是易溶于水的无色晶体 注意 铵盐受热一般是放出nh3 但不一定都放出nh3 如nh4no3加热到一定温度时会发生爆炸 生成多种气体 受热易分解 nh4clnh3 hcl 易挥发的酸 nh4 2so42nh3 h2so4 不易挥发的酸 nh4hco3nh3 co2 h2o 易水解 与碱反应 nh4no3 naohnano3 nh3 h2o 实质 nh4 oh nh3 h2o nh4 oh 稀碱溶液 nh3 h2o 这是铵盐的通性 常通过鉴定放出的气体是否为nh3 从而确定原物质中是否含有nh4 2 铵盐 考法3氨气的实验室制法 1 反应原理 2 发生装置类型 固态铵盐 如nh4cl nh4 2so4等 与消石灰混合共热 加热固体制取气体型装置 与制o2相同 3 干燥方法 常用碱石灰 cao和naoh的混合物 作干燥剂 4 收集方法 只能用向下排空气法收集 并在收集氨气的试管口放一团棉花 防止氨气与空气形成对流而造成制得的氨气不纯 注意 不能用浓h2so4 p2o5等酸性干燥剂和cacl2干燥氨气 因为它们都能与氨气发生反应 cacl2与nh3反应生成cacl2 8nh3 5 验满方法 用湿润的红色石蕊试纸接近试管口 若试纸变蓝色 则说明氨气已充满试管 用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口 若产生白烟 则说明氨气已充满试管 注意 1 制氨气所用的铵盐不能用nh4no3 nh4hco3 nh4 2co3等代替 因为nh4no3在加热时易发生爆炸 而nh4hco3 nh4 2co3极易分解产生co2气体使制得的nh3不纯 2 消石灰不能用naoh koh等强碱代替 因为naoh koh具有吸湿性 易潮解结块 不利于生成的氨气逸出 而且naoh koh对玻璃有强烈的腐蚀作用 3 nh3极易溶于水 制取和收集的容器必须干燥 6 实验室制取氨气的其他方法 例4 考法4氨气及铵盐的性质和检验 1 氨气和nh 4的检验 1 氨气 用湿润的石蕊试纸检验 若试纸变蓝 该气体为nh3 nh3是中学化学中唯一的碱性气体 2 nh 4的检验 2 重要的化学反应 1 nh3被氧化的原理及常见反应 2 工业制硝酸的步骤及反应的方程式 合成氨 氨氧化制硝酸 例5 考法5氨气的喷泉实验及其实验原理分析 1 氨气的喷泉实验 1 实验装置如图 烧瓶中是nh3 烧杯中是水 滴入少量酚酞溶液 2 实验操作打开橡胶管上的止水夹 挤压滴管上的胶头 使少量水进入烧瓶 3 实验现象烧杯中的水由玻璃导管进入烧瓶 形成喷泉 烧瓶内液体呈红色 4 现象解释能形成喷泉说明氨气极易溶解于水 2 喷泉实验的原理分析 1 形成喷泉的原因 形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差 当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时 瓶内气体大量减少 压强降低 外界的大气压将液体压入烧瓶内 如此持续 最后液体将充满烧瓶 如图甲所示 上部烧瓶已装满干燥的氨气 引发的操作为 打开止水夹 挤出胶头滴管中的水 该实验的原理 氨气极易溶解于水 致使烧瓶内气体压强迅速减小 如图乙所示 上部烧瓶已装满干燥氨气 引发水上喷的操作 打开夹子 用手 或热毛巾等 将烧瓶捂热 该实验的原理 氨气受热膨胀 赶出玻璃导管内的空气 氨气与水接触 即发生喷泉 2 减小烧瓶内气体的压强产生喷泉 2 喷泉实验的原理分析 3 增大锥形瓶内气体的压强产生喷泉 图丙的锥形瓶外放一水槽 锥形瓶中加入酒精 在水槽中加入冷水后 再向水槽中加入足量的浓硫酸 结果也产生了喷泉 这种方法产生喷泉的原理 浓硫酸遇水放热 使锥形瓶内气体的压强增大 引发喷泉 城市中常见的人造喷泉及火山爆发原理与上述装置的原理相似 2 喷泉实验的原理分析 4 影响喷泉实验成功的因素 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可以快速反应 2 喷泉实验的原理分析 考点28硝酸及其盐 考法6硝酸与金属反应的规律考法7硝酸与金属 非金属反应的相关计算 1 硝酸的物理性质 1 纯硝酸是无色 易挥发 沸点为83 有刺激性气味的液体 打开盛浓硝酸的试剂瓶时 有白雾产生 与盐酸相同 2 质量分数为98 以上的浓硝酸叫做发烟硝酸 2 硝酸的化学性质 1 具有酸的通性 使指示剂变色 稀硝酸使石蕊试液由紫色变红色 浓硝酸使石蕊试液先变红 h 的作用 后褪色 强氧化性 与碱反应 与碱性氧化物反应 与盐反应 强酸制弱酸 2 不稳定性 4hno32h2o 4no2 o2 3 强氧化性 不论是稀硝酸还是浓硝酸 都具有极强的氧化性 hno3浓度越大 氧化性越强 其氧化性表现在以下几个方面 与金属反应 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o实验室常利用上述反应制取no2 no 可使用启普发生器作为发生装置 强氧化性 注意 a 浓硝酸能与碳 硫等非金属单质反应 一般生成最高价含氧酸 或最高价氧化物 二氧化氮和水 还原性强的磷 碘等非金属单质与稀硝酸反应时也被氧化成最高价含氧酸 或最高价氧化物 硝酸被还原成一氧化氮 b 在与非金属反应时 hno3仅显强氧化性 不显酸性 与非金属反应 s 6hno3 浓 h2so4 6no2 2h2o3c 4hno3 稀 3co2 4no 2h2o 强氧化性 与还原性化合物反应8hno3 稀 3na2s 3s 2no 6nano3 4h2o 3 硝酸的保存 1 棕色瓶 防光 玻璃塞 橡胶塞易被氧化 阴凉处 防热 2 存放的浓硝酸中 因分解产生的no2溶于hno3而使其呈黄色 与工业盐酸中因含fe3 而呈黄色易混 注意 通常见光分解的还有 hclo 银盐 agno3 agcl agbr agi 等 但h2o2的分解与光无关 考法6硝酸与金属反应的规律 注意 钝化的实质是发生了氧化还原反应 4 金属与硝酸反应时 金属一般被氧化为高价金属硝酸盐 若金属过量且有变价时 将生成低价金属硝酸盐 如 fe 少量 4hno3 稀 fe no3 3 no 2h2o3fe 过量 8hno3 稀 3fe no3 2 2no 4h2o 考法6硝酸与金属反应的规律 注意 当金属被氧化后的化合价为 2价时 金属 浓硝酸 金属硝酸盐 no2 h2o 反应中表现氧化性 被还原 的hno3占1 2 表现酸性 生成硝酸盐 的hno3占1 2 金属 稀硝酸 金属硝酸盐 no h2o 反应中表现氧化性的hno3占1 4 表现酸性的hno3占3 4 6 硝酸与金属反应时 一部分起氧化剂的作用 被还原为氮的氧化物 一部分起酸的作用 与金属离子结合形成盐 若金属过量 待反应后 再加入稀硫酸 则这部分成盐的no3 又会起氧化剂的作用 继续与金属反应 5 金属与浓硝酸反应时 先放出no2气体 随着硝酸的浓度变稀 可能会放出no气体 因此过量的cu与浓硝酸反应时 放出的气体是no2与no的混合气体 7 浓硝酸与浓盐酸以1 3的体积比混合形成王水 它能溶解pt au 考法6硝酸与金属反应的规律 湖南衡阳2016月考 将相同质量的两块铜片分别和浓硝酸 稀硝酸 两者均过量 反应 下列叙述正确的是 a 反应速率 两者相同b 消耗hno3的物质的量 前者多 后者少c 反应生成气体的颜色 前者浅 后者深d 反应中转移的电子总数 前者多 后者少 例6 解析 a项 反应物的浓度越大 反应速率越快 所以浓硝酸比稀硝酸反应速率快 错误 b项 铜与浓硝酸 稀硝酸反应的关系为cu 4hno3 浓 3cu 8hno3 稀 则铜的质量相同时 浓硝酸消耗的物质的量多 正确 c项 铜与浓硝酸反应生成no2 与稀硝酸反应生成no 前者颜色深 错误 d项 相同质量的铜分别与过量的浓硝酸 稀硝酸反应转移的电子数相同 d错误 b 例6 1 掌握硝酸与金属反应相关计算的思路 考法7硝酸与金属 非金属反应的相关计算 此类问题为近年来高考考查的热点 主要考查硝酸与金属 非金属反应的化学方程式的书写和相关氧化还原反应的计算 2 掌握有关硝酸计算的 三个守恒 2 电荷守恒 反应后的溶液中金属离子mn 和h 所带正电荷的总物质的量等于no3 和oh 所带负电荷的总物质的量 即c no3 c oh c h nc mn 1 得失电子守恒 还原剂失去的电子的物质的量等于硝酸中n原子得到的电子的