【高考风向标】高考化学一轮复习 第二单元 第11讲 氮及其化合物课件.ppt

第11讲氮及其化合物 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 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 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 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 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 例1 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 不能用排水法收集解析 no是一种无色难溶于水的气体 可以用排水法收集 常温常压下 no容易与氧气直接化合生成no2 答案 c 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 答案 b 解析 3no2 h2o 2hno3 no是氧化还原反应 no2与hno3中氮元素不是同价态 故a正确 no2属氮的氧化物 是大气污染气体之一 b不正确 二氧化氮 no2 与硝基 no2 的电子结构不同 no2可以单独存在 no2不能 c正确 通常状况下 2no2n2o4 两种气体同时存在 故d正确 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 例2 都能用图2 11 1所示装置进行喷泉实验的一组 气体是 注 烧杯内为naoh溶液 图2 11 1 a hcl和co2c so2和co b nh3和ch4d no2和no 答案 a 思路指导 满足下列条件时 均能形成美丽的喷泉 液体为水时 nh3 hbr hcl hi so2等易溶于水的气体或是no2 no2 o2 no o2 no2 no o2等易与水反应的气体 液体是naoh koh等强碱性溶液时 co2 so2 no2 h2s等酸性气体 液体是盐酸或硫酸时 nh3等碱性气体 解析 在上述气体中 ch4 no co不溶于naoh溶液 也不与naoh溶液反应 所以不能做喷泉实验 而hcl so2 co2不仅可溶于naoh溶液而且还可与naoh溶液反应 所以能形成喷泉 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 解析 nh4cl固体受热分解生成nh3和hcl 而当温度降低时 nh3和hcl又重新化合成固体nh4cl 气体难进入干燥管 a项错误 向cao中滴加浓氨水 cao遇水生成ca oh 2 同时放出大量热量 使浓氨水分解出氨气 b项正确 固体加热制气体时 试管口应略向下倾斜 使产生的水能够流出 以免损坏试管 c项错误 对于d项 浓氨水加热制取nh3的方法和试剂都是正确的 答案 ac 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 例3 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 答案 a 思路指导 锌与硝酸的反应中 硝酸既表现出酸性也表现出氧化性 未被还原的硝酸的物质的量可由生成的zn no3 2确定 而被还原的硝酸的物质的量可由得失电子守恒确定 变式训练 3 双选 锌与硝酸反应 若有1mol硝酸参加反应 则有0 8mol的电子发生转移 此时硝酸的还原产物中n元素的化合价为 a 4 b 1 c 2 d 3 解析 从题目的所述中可知 若有8mol的电子转移 就有4mol的锌被氧化 有10mol的硝酸参加反应 其中有8mol的硝酸转化为zn no3 2 还有2molhno3 可能有以下情况 若2mol的硝酸全部被还原 则n的化合价应降为 5 8 2 1 此时产物为n2o 若2mol的硝酸只有1molhno3被还原 则n的化合价应降为 5 8 3 此时产物为nh4no3 答案 bd 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2 11 2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 图2 11 2 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 思路指导 对铜与硝酸反应实验装置的改进设计有如下的几个要点 反应开始前怎样避免装置内的空气干扰 怎样使铜与稀硝酸反应能自动停止 反应后 能有效的通入空气 证明产生了no 同时还要防止no及生成的no2逸散到空气中 解析 2 c中放一小块铜片 由分液漏斗a向c中加入2ml浓硝酸时发生反应为 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 若再由a向c中加2ml蒸馏水 浓硝酸的浓度变小 所以反应变得缓慢 产生无色的no使气体颜色变浅 3 甲方案制取硝酸铜的反应方程式为 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 乙方案制取硝酸铜的反应方程式为 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 丙制取硝酸铜的反应方程式为 2cu o2 4hno3 2cu no3 2 2h2o 比较这三种方案的化学方程式可以发现均制取1molcu no3 2 83 mol 1mol 丙方案消耗的硝 时消耗硝酸的量分别为4mol 酸的量最少且不产生污染 4 若用上述装置进行实验证明氧化性 kmno4 cl2 br2 根据氧化还原反应的规律可以得出应先用kmno4制cl2 再用cl2制br2 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2 11 3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 图2 11 3 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 同学们发现装置 中溶液呈绿色 而不显蓝色 甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致 而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体 同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确 这些方案中可行的是 选填字母 a 加热该绿色溶液 观察颜色变化 b 加水稀释该绿色溶液 观察颜色变化 c 向该绿色溶液中通入氧气 观察颜色变化 d 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体 观察颜色变化 解析 本题主要考查hno3的性质 化学基本实验设计和评价能力 先根据装置特点和实验目的来分析装置中各盛放什么物质 装置 盛放浓hno3以验证hno3能将no氧化成no2 no2由装置 naoh 来吸收 装置 应盛放稀硝酸以验证稀hno3不能氧化no no不能被naoh吸收 所以由装置 来收集 应是水 以使no2变为no 2 由于装置中的空气能氧化no而对实验产生干扰 所以滴加浓hno3之前需要通入一段时间co2赶走装置中的空气 之后要将装置 中导管末端伸入倒置的烧瓶内 以防止反应产生的no气体逸出 5 no被氧化后生成红棕色的no2 所以可从气体是否变为红棕色来证明浓 稀hno3是否氧化了no 6 方法一 将溶解的no2赶走 a c方案 再观察颜色是否变化 方法二 配制饱和cu no3 2溶液与该溶液比较颜色 方法三 在饱和的cu no3 2溶液中通入no2气体 方案d 观察颜色是否变化 方法四 稀释该溶液 方案b 但该法使cu no3 2稀释的同时也与no2反应 所以没有可比性 答案 1 3mo l的稀硝酸 浓硝酸 氢氧化钠溶液 2 通co2一段时间 关闭弹簧夹 将装置 中导管末端伸入倒置的烧瓶内 3 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2