辽宁省高考化学 第四章第4讲氮的氧化物和硝酸课件.ppt

一 氮气及氮的氧化物自我诊断1 用化学方程式表示 雷雨发庄稼 的原理 雨水中的hno3进入土壤与矿物质作用生成 其中被植物根系吸收 第4讲氮的氧化物和硝酸 基础盘点 n2 o22no 2no o22no2 3no2 h2o2hno3 no 硝酸盐 no 2 如何鉴别no2与溴蒸气 答案由于no2和br2在性质上有不少相似性 均具有氧化性 溶于水均有酸生成 均可与碱反应 均为红棕色等 所以不能用淀粉 ki试纸 ph试纸 naoh溶液来鉴别 但二者性质又有差别 可以用下列方法鉴别 agno3溶液 ccl4 用水洗法 基础回归1 氮气 1 氮的固定 含义 使空气中的氮转化为的过程 游离态 化合态氮 合成氨固氮固氮 方法 自然固氮 人工固氮 固氮 约占10 固氮 约占90 高能 生物 仿生 2 氮气的性质 物理性质纯净的n2是一种无色无味的气体 难溶于水 在空气中约占总体积的 结构 电子式为 结构式为 氮氮三键的键能大 分子结构稳定 化学性质不活泼 化学性质通常情况下 n2化学性质很稳定 只在高温 放电 催化剂等条件下才能发生一些化学反应 4 5 n n a 与h2反应 b 与o2反应 c 与mg反应 2 氮的氧化物 无色 有毒 不溶 红棕色 有毒 能溶 特别提示 氮的氧化物都是大气污染物 空气中no2是造成光化学烟雾的主要因素 空气中no no2主要来源于煤和石油的燃烧 汽车尾气 硝酸工厂等 no2 既有氧化性又有还原性 以氧化性为主 no2能使湿润的淀粉 ki试纸变蓝 2no2 2ki2kno2 i2 no no2均能与nh3发生归中反应生成n2 nox nh3n2 h2o 二 硝酸自我诊断3 思考并回答下列问题 1 酸的挥发性和不稳定性有何区别 2 酸性和氧化性有何统一和区别 3 在浓 稀硝酸中分别滴加紫色石蕊试液各有什么现象发生 4 浓hno3与cu反应产生no2 稀hno3与cu反应产生no 则稀hno3氧化性更强 这种说法对吗 为什么 答案 1 二者有着本质区别 酸的挥发性是一种物理性质 指的是酸以分子状态离开溶液逸出 一般低沸点酸挥发性强 而不稳定性指化学性质 指的是酸分子分解生成新的物质 2 酸性指酸中h 表现出的性质 氧化性有时是h 表现出的性质 有时指酸根离子表现出的 即其中心原子被还原 此时不生成h2 3 浓 稀硝酸均具有酸的通性 所以都可以使紫色石蕊试液变红 但二者又都具有氧化性 且浓硝酸氧化性强于稀硝酸 所以浓硝酸中红色迅速褪去 且产生红棕色气体no2 对稀硝酸加热可出现类似现象 4 不对 在跟金属反应时 浓硝酸一般被还原为no2而稀硝酸一般被还原为no的原因 可作如下简单解释 硝酸越浓 氧化性越强 反应中即使生成了氮的低价化合物 也会被浓hno3氧化为氮的较高价氧化物 no2 硝酸较稀时 氧化能力较弱 生成氮的较低价氧化物 no no不会被稀hno3进一步氧化 基础回归1 硝酸的物理性质色味态 挥发性 水溶性 发烟硝酸 2 硝酸的化学性质 1 具有酸的通性 但考虑其酸性时需首先考虑到其强氧化性 无色有刺激性气味的液体 易挥发 与水以任意比互溶 质量分数大于98 的硝酸 注意 浓 稀hno3对紫色石蕊试液作用 前者使之先变红后褪色 后者只使之变红 金属与hno3反应不产生h2 比较hno3与na2co3和na2so3的反应 前者为复分解反应 后者为氧化还原反应 2 不稳定性 浓硝酸显黄色 是因为 说明浓硝酸具有性 化学方程式为 解产生的no2溶解在硝酸中 hno3分 不稳定 4hno3 4no2 o2 2h2o 3 强氧化性 与金属的反应a 除pt au外 大部分金属均能与hno3反应 b cu与浓 稀hno3发生反应的化学方程式分别为 c fe al遇冷的浓hno3或浓h2so4能发生 故可以用铁 铝容器贮存冷的浓hno3 浓h2so4 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 钝化 与非金属反应与浓hno3反应时 非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸 如碳与浓hno3反应的化学方程式为 与某些还原性化合物或离子的反应 例如 h2s so2 hbr hi fecl2等 王水王水由与按体积比1 3混合所得 具有更强的氧化性 能使au pt溶解 c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o 浓硝酸 浓盐酸 4 与有机物的反应 硝化反应 如与苯反应 酯化反应 如与纤维素反应 颜色反应 如与蛋白质反应 要点一氮的氧化物与o2 h2o混合的计算方法1 加合式法 1 no2和o2混合气体溶于水的计算由4no2 o2 2h2o4hno3可知 当体积比 v no2 v o2 4 1no2过量 剩余气体为no 要点精讲 2 no与o2同时通入水中 2no o22no2 3no2 h2o2hno3 no总反应方程式为 4no 3o2 2ho24hno3当体积比 v no2 v o2 4 3余no 3 no2 no o2三种混合气体通入水中 可先将no和o2转化为no2 再按上述各种情况分别处理 也可先将no2和h2o反应转化为no 按4no 3o2 2h2o4hno3情况处理 还可以利用混合气体中n o原子个数比进行分析判断 n n n o 2 5剩余no 2 原子守恒法4no2 o2和4no 3o2从组成上均相当于2n2o5的组成 都与n2o5 h2o2hno3等效 当no no2 o2的混合气溶于水时利用混合气体中n o原子个数比进行分析判断 n n n o 2 5剩余no 3 得失电子守恒法当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 这是得失电子守恒法解答此类题目的依据 no no2混合气与naoh溶液的反应发生如下反应 3no2 h2o2hno3 no no2 no 2naoh2nano2 h2o 将以上两个反应合并得 2no2 2naohnano3 nano2 h2o 1 当v no v no2 时 反应后剩余no 体积为v no 原 v no2 2 当v no2 v no 时 最后无气体剩余 典例导析1 将容积为50ml的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体 倒置量筒在盛满水的水槽里 一段时间后 量筒里剩余气体体积为5ml 则原混合气体中no2和o2体积比可能是或 解析no或no2与o2混合气体与水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出来 2no o22no2 3no2 h2o2hno3 no 由 2 得4no2 o2 2h2o4hno3 由 4no 3o2 2h2o4hno3 两式就是平时计算经常用到的关系式 设剩余的5ml为o2 则参加反应 的no2和o2的总体积为 50ml 5ml 45ml则原混合气体里 no2的体积为 45ml 4 5 36mlo2的体积为 50ml 36ml 14ml即no2与o2的体积比为 36 14 18 7 设剩余的5ml为no 由 式得过量的no2体积为15ml 则发生反应 的no2和o2的总体积为50ml 15ml 35ml则原混合气体里 o2的体积为 35ml 1 5 7ml no2的体积为 50ml 7ml 43ml即no2与o2的体积为 43 7 答案18 743 7 迁移应用1将盛有12mlno2和o2的混合气体的量筒倒立于水槽中 充分反应后 还剩余2ml无色气体 则原混合气体中o2的体积是 1 2ml 2 4ml 3 6ml 4mla b c d 解析解题依据的化学反应原理为4no2 o2 2h2o4hno33no2 h2o2hno3 no设o2的体积为xml 剩余的气体有两种可能 1 若剩o2 则v剩 x 12 x 2得x 4 正确 2 若剩no 则v剩 12 x 4x 2 得x 1 2 正确 a 要点二金属与硝酸的反应1 金属与hno3反应的一般通式 1 金属 浓硝酸金属硝酸盐 no2 h2o 2 金属 稀硝酸金属硝酸盐 no h2o2 反应规律 1 金属与硝酸反应一般不生成h2 浓hno3一般被还原为no2 稀hno3一般被还原为no 2 铁与稀硝酸反应 先生成fe no3 3 若fe过量 fe no3 3再和fe反应生成fe no3 2 3 铜与浓hno3反应 若cu过量 开始时硝酸的还原产物为no2 随着反应的进行 浓hno3变稀 硝酸的还原产物为no 最终应得到no2和no的混合气体 3 计算方法 1 原子守恒法hno3与金属反应时 一部分hno3起酸的作用 以no的形式存在于溶液中 一部分作为氧化剂转化为还原产物 这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的hno3中氮原子的物质的量 2 得失电子守恒法hno3与金属的反应属于氧化还原反应 hno3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量 3 电荷守恒法hno3过量时反应后溶液中 不考虑oh 则有 c no c h nc mn mn 代表金属离子 4 离子方程式计算法金属与h2so4 hno3的混合酸反应时 由于硝酸盐中no在h2so4提供h 的条件下能继续与金属反应 因此此类题目应用离子方程式来计算 先作过量判断 然后根据完全反应的金属或h 或no进行相关计算 且溶液中要符合电荷守恒 典例导析2 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 lnaoh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解析o2为氧化剂 cu为还原剂 hno3仅仅发生了复分解反应 则n cu 2n o2 0 15mol n naoh 2n cu 0 3mol v naoh 0 06l 60ml 故选a a 迁移应用2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 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 解析 1 设反应得到的no为xmol no2为ymol解题思路为化合价升降相等 铜元素化合价的升高等于n元素化合价的降低 2 参加反应的硝酸的物质的量为n naoh n nox 所以c hno3 av 10 3 0 5 0 14mol l 3 加入双氧水的目的是将氮氧化合物氧化成 5价的硝酸盐 根据氧化还原反应的电子得失相等 电子守恒 双氧水得到的电子数和铜失去的电子数相等 即 30 的双氧水的质量为 0 51 34 0 3 g 57 8g答案 1 5 8245 376 2 3 57 8 题组一氮气及氮的氧化物1 关于氮气的性质的说法中 错误的是 a 通常情况下 氮气性质很不活泼b 可在氧气中燃烧 生成一氧化氮c 氮气的化学性质比较稳定 其原因是两原子间的化学键非常牢固d 跟氢气在一定条件下发生反应 氮气是氧化剂解析本题主要考查氮气的性质 氮气难溶于水 通常情况下 性质很不活泼 在放电条件下 能跟氧气反应 在高温 高压 催化剂下 能与氢气反应 在与氢气反应时氮气是氧化剂 氮元素被还原 故b项错误 对点训练 b 2 无色的混合气体甲 可能含有no co2 no2 nh3 n2中的几种 将100ml甲气体经过如图实验的处理 结果得到酸性溶液 而几乎无气体剩余 则甲气体的组成为 a nh3 no2 n2b nh3 no co2c nh3 no2 co2d no co2 n2解析由题意 无色混合气体中一定无no2 100ml气体通入浓h2so4后 体积变为80ml 一定有nh3 经na2o2后变为红棕色 则含有co2和no 最后无气体剩余 则不含n2 答案b 3 如图所示 相同条件下 两个容积相同的试管分别装满no2和no气体 分别倒置于水槽中 然后通过导管缓慢通入氧气 边通边慢慢摇动试管 直到两个试管内充满液体 假设试管内的溶质不向水槽中扩散 则两个试管内溶液物质的量浓度之比为 a 1 1b 5 7c 7 5d 4 3 解析根据反应方程式 4no2 o2 2h2o4hno34no 3o2 2h2o4hno3生成hno3的物质的量取决于no2与no的体积 由于no2与no体积相同 生成hno3的物质的量相等 即两试管中hno3的浓度相等 答案a 4 室温时 在容积为aml的试管中充满no2气体 然后倒置在水中到管内水面不再上升时为止 再通入bmlo2 则管内液面又继续上升 测得试管内最后剩余气体为cml 且该气体不能支持燃烧 则a b的关系是 a a 4b 3cb a 4b cc a b 4 1d a b 4 3解析根据反应3no2 h2o2hno3 no amlno2会生成a 3mlno 通入o2后 最后气体不支持燃烧 故cml为no 即bmlo2反应的no为 c ml 根据方程式即 c b 4 3 整理可得a 4b 3c a 题组二硝酸5 下列对于硝酸的认识 不正确的是 a 浓hno3和稀hno3都具有氧化性b 铜与hno3的反应属于置换反应c 金属与hno3反应不产生氢气d 可用铁和铝制品盛装浓hno3解析硝酸是氧化性酸 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hno3反应均不产生h2 而生成水 c正确 铁和铝遇冷浓硝酸钝化 故可用铁或铝制品盛装浓hno3 d正确 综上所述 本题答案为b b 6 下列反应中 浓硝酸既表现氧化性 又表现出酸性的是 浓硝酸中滴入石蕊试液并微热 氧化亚铁与浓硝酸反应 氢氧化铝与浓硝酸反应 碳与浓硝酸a b c d 解析浓硝酸中滴入石蕊试液时先变红色 后褪为无色 变红色是由于硝酸具有酸性 红色褪为无色是由浓硝酸的强氧化性所致 feo与浓硝酸反应时可得fe no3 3 其中fe2 被氧化为fe3 表现出硝酸的氧化性 fe3 与hno3反应生成fe no3 3 表现出硝酸的酸性 al oh 3与硝酸只发生中和反应 表现出硝酸的酸性 a 7 某元素的单质与足量浓hno3反应时 参加反应的单质与hno3的物质的量之比为1 4 则反应后的产物中 该元素的价态可能为 a 1b 5c 3d 4解析设参加反应的单质 hno3分别为1mol 4mol 若单质为金属 设反应后金属为 x价 表现酸性的hno3为xmol 被还原的hno3为 4 x mol 还原产物为no2 由电荷守恒 x 4 x 1 x 2 若单质为非金属 则4molhno3全被还原 由电荷守恒 x 4 1 x 4 d 8 下列是中学化学中常见物质间的反应转化关系图 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在加热条件下生成f b和c h可用作工业上冶炼金属