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氮及其化合物 考纲定位 1 掌握氮单质及其主要化合物的主要性质 了解氮及其化合物的应用 2 了解NO NO2等对环境质量的影响 一 氮族元素 N 氮 P 磷 As 砷 第 A 5 1 氮族元素包括 Sb 锑 Bi 铋 五种元素 在元素周期表中位于 族 最高正化合价为 价 最高价氧化物的通式为 其对应水化物通式为 或 最低负化合价为 价 其氢化物通式为 2 氮族元素原子结构的异同点 相同点是最外层都是 个电子 不同点是电子层数逐渐 原子半径逐渐 3 氮族元素化学性质上主要递变规律 从上到下 元素的非金属性逐渐 金属性逐渐 最高价氧化物的水化物的酸性逐渐 气态氢化物 RH3 的热稳定性逐渐 还原性逐渐 R2O5 HRO3 H3RO4 3 RH3 5 增多 增大 减弱 增强 减弱 减弱 增强 二 氮气与氮的固定1 物理性质 色 味的气体 溶于水 难液化 空气中含 体积分数 的氮气 沸点为 195 8 熔点为 209 9 2 分子结构 氮气的电子式为 结构式为 氮氮三键键能很高 3 化学性质 常温稳定 高温活泼 2 氧化性 N2 3H2 无 无 难 78 N N N N 2NO 2NH3 4 用途 合成氨 制硝酸 作保护气等 5 氮的固定 使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的方法叫做 氮的固定主要有 和 还有生物固氮 氮的固定 自然固氮 人工固氮 三 一氧化氮和二氧化氮的性质 无 无 红棕 刺激性 难 水 2NO2 2HNO3 NO 无 N2O4 蓝 NH4 OH 四 氨 无 刺激性 小 极易 1 物理性质 色有 气味的气体 密度比空气 易液化 溶于水 通常1体积水能溶解700体积氨气 2 化学性质 1 与水反应 NH3 H2O 水有挥发性 2 与酸反应 得到相应的铵盐 NH3 HCl 两种气体相遇产生白烟 可用于两者检验 2NH3 H2SO4 硫铵 肥田粉 氨溶于水所得的溶液叫氨水 呈碱性 密度小于1g cm 3 氨 NH3 H2O NH4Cl NH4 2SO4 4NH3 5O2 工业制硝酸 Al3 3NH3 H2O 实验室制 NH3 HNO3 硝铵 炸药 NH3 CH3COOH NH3 CO2 H2O 碳铵 3 还原性 催化剂 4 与某些盐反应 Al OH 3 NH4NO3 CH3COONH4 NH4HCO3 4NO 6H2O 3 制法 1 实验室制法 用氯化铵晶体和氢氧化钙固体混合加热 2 工业制法 N2 3H2 4 用途 制氮肥 铵盐 硝酸 纯碱 作致冷剂等 CaCl2 2H2O 2NH3 2NH3 1 判一判 有关氨和铵盐的说法是否正确 填 或 1 氨水中氨主要形成NH3 H2O 所以25 的氨水是指100g氨水中含25gNH3 H2O 2 氨水中存在的粒子有H2O NH3 H2O OH NH NH3和少量的H 3 任何酸与氨反应可生成铵盐 故任何铵盐受热分解都生成酸和氨气 4 任何铵盐与碱共热都生成NH3 利用此方法原理可检验铵盐 5 氨水中滴入酚酞呈红色 故NH3是碱 NH3 HCl NH4Cl 试 五 铵盐从反应上看 都是氨与酸反应的产物 从构成上看 都是1 物理性质 铵盐都是 溶于水的离子化合物 2 化学性质 1 热稳定性差 受热分解 NH4HCO3NH4Cl 冷 管上端内壁有白色固体附着 易 H2O NH3 CO2 NH3 HCl 溶液 NH4 OH 可用于NH4的检 2 与碱反应 铵盐与碱共热都能产生NH3 不能写 固态 NH4Cl NaOH离子方程式 验或铵盐的鉴别 3 铵盐的检验 1 化学原理 铵盐与碱加热产生氨气 2 检验方法 把NaOH溶液加到某物质的固体或溶液里 加热后产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 即判断该物 NaCl H2O NH3 H2O NH3 2 下列关于铵盐的叙述 铵盐中氮元素化合价都为 3价 铵盐都是晶体 都易溶于水 铵盐与碱共热放出氨气 铵盐都不能与酸反应 所有铵盐均能分解 铵态氮肥不 宜与草木灰混合施用 正确的是 A C B D 3 写一写 写出NH3为原料制取HNO3的有关化学方程式 密度为1 42g cm 3 六 硝酸 1 物理性质 纯硝酸是 色 易挥发 沸点83 有 气味的 液体 密度为1 50g cm 3 浓硝酸 市售 的质量分数为69 易挥发出HNO3 通常为无色或黄色液体 因HNO3分解产生的NO2溶在其中而呈黄色 2 化学性质 1 硝酸具有酸的通性 HNO3 NaOH 2HNO3 CuO 稀硝酸能使紫色石蕊试液变红 浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红 后褪色 无 刺激性 NaNO3 H2O Cu NO3 2 H2O 2 硝酸不稳定 受热或见光易分解 4HNO3 浓 硝酸越浓或温度越 高 光越强 越易分解 3 硝酸的强氧化性 硝酸能与除金 铂以外的所有金属反应 产物中没有氢气 硝酸被还原的产物与硝酸的浓度有关 Cu 4HNO3 浓 现象 迅速剧烈反应 放出大量红棕色气体 溶液变绿色 注意 试管口应塞上用碱液润湿的棉团 3Cu 8HNO3 稀 2H2O 4NO2 O2 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 现象 反应较缓慢 放出无色气体 在试管口变成红棕色 溶液变蓝色 注意 试管口应塞上用碱液润湿的棉团 4 与有机物反应 3 用途 制炸药 染料 塑料 硝酸盐 5 选一选 下列酸与金属反应时 不能生成H2的是 A 稀HClB 稀HNO3C 浓HClD 浓H2SO4E 稀H2SO4F 稀H2SO3G 浓HNO3 6 选一选 下列变化属于氮的固定的是 1 N2 NH3 2 NO NO2 3 N2 NO 4 NO2 HNO3 7 填一填 对于3NO2 H2O 2HNO3 NO反应氧化剂是 还原剂是 氧化产物是 被氧化与被还原的物质的物质的量比为 考点1 氮的氧化物 1 氮元素有 1 2 3 4 5等五种正价态 五种正价对应六种氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐 NO是一种无色还原性较强的气体 易被O2氧化生成NO2 NO2是一种红棕色的易溶于水且与水反应的气体 氧化性强 能氧化SO2 能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 2 NO NO2都是大气污染物 空气中NO NO2主要来自石油产品和煤燃烧 汽车尾气以及制硝酸工厂的废气 其中空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素 3 NO NO2的制法 1 NO的实验室制法 原理 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 装置 铁架台 铁夹 铁圈 烧瓶 分液漏斗 胶塞 导管 酒精灯等 收集 排水集气法 检验 无色气体和空气接触立即变成红棕色 2 NO2的实验室制法 原理 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 装置 锥形瓶 或烧瓶 分液漏斗 带导管胶塞等 收集 向上排空气法 8 最新研究表明 NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况 缓解病情 病毒学研究同时证实 NO对SARS病毒有直接抑制作用 下列关于NO的叙述正确的是 A NO是一种红棕色的气体B 常温常压下 NO不能与空气中氧气直接化合C 含等质量的氧元素的NO和14CO的物质的量相等D NO易溶于水 不能用排水法收集 1 对二氧化氮的下列说法不正确的是 变式训练 A 二氧化氮不是硝酸的酸酐B 二氧化氮不是造成大气污染的气体之一C 二氧化氮不是硝基D 在通常状况下测得的NO2的相对分子质量是不准确的 考点2 氨气 1 氨气的实验室制法 1 原理 固态铵盐与碱加热反应 2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O 2 发生装置 固 固 加热型 与制备O2相似 3 收集 向下排空气法 4 干燥 在干燥管中盛放碱石灰作干燥剂 因起反应而不能用浓硫酸 P2O5 无水氯化钙作干燥剂 如CaCl2吸收氨气生成CaCl2 8NH3 5 验满 用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口 若变蓝 则已集满 蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口 若产生白烟 则已集满 实验室制氨气的的注意事项 1 制氨气所用铵盐不能用硝铵 碳铵 因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应 发生危险 而碳铵受热分解产生CO2 使生成的NH3中混有较多的CO2杂质 2 消石灰不能用NaOH KOH代替 原因是 NaOH KOH具有吸湿性 易结块 不利于产生NH3 在高温下能腐蚀试管 3 因氨气比空气轻 易与空气发生对流 所以收集氨气时 导气管应插入收集气体的试管底部附近 管口塞一团干燥的棉花团 来防止NH3与空气对流 确保收集到纯净的氨气 4 快速制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法 利用 NH3 H2O NH3 H2O原理制备 也可以利用往生石灰中 滴加浓氨水制备 原理 生石灰与水反应为放热反应 促进NH3 H2O的分解 2 喷泉实验原理 减小容器内压强 使容器内外产生较大压强差 在这种压强差的作用下 液体迅速流动 通过带尖喘的导管喷出来 即形成喷泉 9 都能用所示装置进行喷泉实验的一组 气体是 注 烧杯内为NaOH溶液 A HCl和CO2C SO2和CO B NH3和CH4D NO2和NO 中错误的是 变式训练 2 双选 下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂 其 考点3 硝酸的强氧化性 硝酸不论浓稀都具有强氧化性 主要体现在以下几个方面 1 金属与硝酸反应 不论金属活泼与否 也不论硝酸的浓度大小 一般无氢气放出 这是因为H 得电子的能力不及硝酸中 5价的氮元素得电子的能力 2 金属活动顺序表中 较不活泼的金属 如铜 银等 都能和硝酸反应 通常浓硝酸被还原为NO2 稀硝酸被还原为NO 金属则变为相应的硝酸盐 这类反应中硝酸只有一部分体现氧化性被还原 另一部分体现酸性生成硝酸盐 Ag 2HNO3 浓 AgNO3 NO2 H2O3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2O 3 铁 铝常温下遇浓硝酸 由于浓硝酸具有很强的氧化性 所以在金属的表面形成一层致密的氧化膜 阻止反应继续进行 这个过程叫钝化 所以可用铁 铝容器装运冷浓硝酸 或浓硫酸 4 非金属 如碳 硫等 也可以和浓硝酸发生反应 非金属被氧化 硝酸完全被还原成NO2 硝酸只体现氧化性 这和金属与硝酸的反应不同 在有关判断及计算题中应该注意 C 4HNO3S 6HNO3 浓 4NO2 CO2 2H2OH2SO4 6NO2 2H2O 5 浓硝酸和浓盐酸按1 3的体积比组成的混合物叫王水 它能溶解惰性金属铂 金 这也是硝酸强氧化性的体现 10 物质的量之比为2 5的锌与稀硝酸反应 若硝酸被还原的产物为N2O 反应结束后锌没有剩余 则该反应中被还原 的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是 A 1 4 B 1 5 C 2 3 D 2 5 探究实验体现的绿色思想 考向分析 对于氮族元素及其化合物 高考中主要考查氮 磷及其化合物的主要性质 需要特别注意硝酸的氧化性 氨气的制备以及喷泉实验 典例 某兴趣小组设计出图所示装置来改进教材中 铜与硝酸反应 实验 以探究化学实验的绿色化 1 实验前 关闭活塞b 试管d中加水至浸没长导管口 塞紧试管c和d的胶塞 加热c 其目的是 2 在d中加适量NaOH溶液 c中放一小块铜片 由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸 c中反应的化学方程式是 再由a向c中加2mL蒸馏水 c中的实验现象是 3 下表是制取硝酸铜的三种方案 能体现绿色化学理念的最佳方案是 理由是 4 该小组还用上述装置进行实验证明氧化性 KMnO4 Cl2 Br2 操作步骤为 实验现象为 但此实验的不足之处是 突破训练 1 某学习小组探究浓 稀硝酸氧化性的相对强弱 按图装置进行实验 夹持仪器已略去 实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2 而稀硝酸不能氧化NO 由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸 可选药品 浓硝酸 3mol L稀硝酸 蒸馏水 浓硫酸 氢 氧化钠溶液及二氧化碳 已知 氢氧化钠溶液不与NO反应 能与NO2反应 2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O 1 实验应避免有害气体排放到空气中 装置 中盛放的药品依次是 2 滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性 加入药品 打开弹簧夹后 3 装置 中发生反应的化学方程式是 4 装置 的作用是 发生反应的化学方程式是 5 该小组得出的结论所依据的实验现象是 6 实验结束后 同学