第四节 氮及其化合物1

第四章非金属及其化合物 第讲 4 氮及其化合物 一 氮及其化合物 知识主线 一 N2和氮氧化物 1 氮 N2 1 氮的原子结构 电子式 结构式 N N 2 物理性质 难溶于水 熔沸点很低 无色无味的气体 N N叁键键能大 N2的结构决定其化学性质怎样 3 化学性质 常温下稳定 用作保护气 高温或放电条件下才能与氢气 氧气和活泼金属反应 思考 化学性质稳定 氮的固定 自然固氮 人工固氮 1 氧化性 2 还原性 工业合成氨 制硝酸 应用 将游离态的氮转变为化合态的氮的方法 2 氮的氧化物 N2ONON2O3NO2 N2O4 N2O5 1 一氧化氮 是一种无色的有毒 毒性与CO类似 的难溶于水的气体 极易与氧气反应生成二氧化氮 2NO O2 2NO2 1 2 3 4 5 2 二氧化氮 是一种红棕色 有刺激性气味的有毒的气体 易液化 密度比空气大 3NO2 H2O 2HNO3 NO NO2是一种强氧化剂 能将I SO2 H2S等氧化 2KI 4NO2 2KNO3 I2 2NOSO2 NO2 NO SO3H2S NO2 S NO H2O 2NO2N2O4 思考 不能将NO2和Br2蒸气区分开来的是 A 水B CCl4C 湿润的KI淀粉试纸D AgNO3溶液 C 二氧化氮和溴蒸气的鉴别 NO2和溴蒸气在性质上的相似之处 A 均有氧化性B 溶于水后溶液呈酸性C 能与碱溶液反应鉴别两者不能用淀粉KI试纸 碱溶液等 NO2和溴蒸气在性质上的差异之处 A 通入水中 NO2溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色 B 通入AgNO3溶液 有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气 C 通入CCl4有机溶剂中 溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为Br2 气 D 将盛有溴蒸气和NO2气体试管放入冷水中冷却 气体颜色变浅的为NO2 氮氧化物 对环境的污染 的来源 氮肥的生产 金属的冶炼 汽车等的使用 的危害 形成酸雨 形成光化学烟雾 有毒烟雾 破坏臭氧层 形成臭氧空洞 防治 1 方程式法有关化学反应方程式3NO2 H2O 2HNO3 NO 2NO O2 2NO2 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 不同情况及剩余气体的体积 考点一 氮的氧化物溶于水的计算 练习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或4mL 例1 一支容积为12mL的试管内充满O2和NO2的混合气体 将试管倒置于水中 充分反应后若无气体剩余 原混合气体中NO2和O2的体积各为多少 2 原子组成法4NO2 O2和4NO 3O2从组成上均相当于2N2O5的组成 即上述反应中的 两种情况中的总反应式都与N2O5 H2O 2HNO3等效 这为上述问题的解决提供了新的思路 即利用混合气体中的N O原子个数比进行分析判断 N N N O 1 学案例1 变式12 把3mol的NO2气体 依次通过下列三个分别装有 饱和NaHCO3溶液 浓H2SO4 Na2O2 所有物质均过量 的装置后 装置内充满N2 用排水法把残留气体收集到集气瓶中 该气体应是 A 1molNOB 2molNO2和0 5molO2C 2molO2D 0 25molO2 D 即时巩固 二 氨与铵盐 物理性质 无色 刺激性气味 比空气轻 极易溶于水 易液化 分子式 电子式 结构式 NH3 极性分子 三角锥形 极易溶于水 1 700 1 氨 1 结构与物理性质 1 烧瓶干燥 2 装置的气密性好 3 收集的气体纯度尽可能高 NH3极易溶于水 1 700溶解度 可做喷泉实验 引发喷泉实验的操作 喷泉实验的原理 造成烧瓶内外较大压强差 挤压胶头滴管 使少量水进入烧瓶内 氨气喷泉实验成功的关键 与水反应 2 化学性质 说明1 氨气溶于水大部分与水作用生成了NH3 H2O 而NH3 H2O只有少数发生了电离而生成NH 4和OH NH3 H2ONH3 H2ONH4 OH 说明3 在氨水中存在的粒子有 分子 H2O NH3 NH3 H2O 离子 NH 4 OH H 氨水是混合物 但计算时仍以NH3作溶质 与酸反应生成铵盐 表现碱性 NH3 HCl NH4Cl NH3 HNO3 NH4NO3 魔棒生烟实验 2NH3 H2SO4 NH4 2SO4 检验试管中是否含有氨气的方法有哪些 用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口 变蓝 用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口部 白烟 a 氨跟氧气反应 4NH3 5O2Pt4NO 6H2O催化剂用铂 铁均可 b 氨与氯气反应 2NH3 3Cl2N2 6HCl 氨气适量 8NH3 3Cl2N2 6NH4Cl 氨气过量 c 氨气与氧化铜反应 氨气的还原性 和氧化剂的反应O2 Cl2 CuO 与盐溶液反应 与Al2 SO4 3溶液 与MgCl2溶液 与AgNO3溶液 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH4 Mg2 2NH3 H2O Mg OH 2 2NH4 Ag NH3 H2O AgOH NH4 少量氨水 AgOH 2NH3 H2O Ag NH3 2 OH 2H2O 过量 现象 现象 现象 白色胶状沉淀 白色沉淀 先有白色沉淀 然后沉淀溶解 3 用途 考点二 氨的制法 1 原理 2 装置 3 干燥 4 收集 5 验满 6 尾气处理 1 加热固态铵盐和碱的混合物 碱石灰 向下排空气法 用水吸收 注意防倒吸 湿润的红色石蕊试纸 蘸有浓盐酸的玻璃棒 固 固 实验室制取氨的改进装置 2 实验室制取氨的其它方法 加热 3 氨的工业制法 H 0 1 将含有等体积NH3 CO2 NO的混合气体依次通过盛有浓H2SO4 Na2O2和Na2CO3溶液装置 充分作用后 最后得到的气体是 A CO2和NOB CO2C NOD NO2 即时巩固 A D 3 用氨气溶于水制氨水时 要用一倒置的漏斗防止发生倒吸 还可以用下列装置代替 a b d e f abceg 2 铵盐 1 物性 2 化性 不稳定性 与碱溶液的反应 注意 固体反应不写离子方程式 反应物是稀溶液且不加热 无氨气逸出 写 是铵盐的通性 可用于NH4 的检验 都是易溶于水的白色晶体 3种情况 NH4 OH NH3 H2O 2 NH4 的检验 向待测液中加并 产生的气体 说明原溶液中有NH4 使湿润红色石蕊试纸变蓝 强碱 加热 1 下列物质分解后不留残渣的是 A NaHCO3B NH4HCO3C NH4ClD Cu NO3 2 如图 锥形瓶内有气体X 分液漏斗内有液体Y 如果Y流下 过一会儿 小气球鼓起 气体X和Y不可能是A X是NH3 Y是KCl溶液B X是SO2 Y是NaOHC X是H2 Y是浓硫酸D X是CO2 Y是KOH C 即时巩固 BC D 纯HNO3是色 易 有气味的液体 1 物理性质 与水任意比互溶 在空气中遇水蒸气呈白雾状 纯HNO3的沸点是83 密度为1 5027g cm3 常用浓硝酸质量分数为69 挥发 刺激性 无 质量分数为98 以上的硝酸为 发烟硝酸 易挥发 比水重 三 硝酸 1 酸的通性 与指示剂作用 与活泼金属反应不产生H2 与碱和碱性氧化物反应 比较与CuO FeO的反应 与盐反应 比较与Na2CO3 Na2SO3的反应 稀硝酸与石蕊试液变红 不褪色 浓硝酸与石蕊试液变红 后褪色 2 硝酸的化学性质 3FeO 10HNO3 稀 3Fe NO3 3 NO 5H2O 3SO32 2NO3 2H 3SO42 2NO H2O 2 见光或受热分解 硝酸的浓度越大 越容易分解 思考 久置硝酸为什么变黄 浓硝酸应如何保存 HNO3分解产生的NO2溶解其中 带玻璃塞的棕色试剂瓶中 并贮存在阴凉地方 3 强氧化性 与金属反应 不产生氢气 N元素被还原 反应规律 分析Cu分别与浓 稀硝酸反应 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O红棕 蓝色 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O无色 红棕 蓝色 a 几乎和所有金属 除金 铂等少数金属外 反应 与任何金属反应均不生成H2 说明呈现氧化性的不是H 而是HNO3 要特别关注H 的浓度 与金属反应硝酸既起氧化剂的作用 又起酸的作用 b 铁 铝遇冷浓HNO3发生钝化 在铁 铝表面氧化生成一层致密的氧化膜 阻止反应进一步发生 d Mg Zn Fe等较活泼的金属与稀HNO3反应根据稀HNO3的浓度不同可得NO N2O N2 NH4NO3等不同产物 c Cu等较不活泼的金属与浓硝酸反应得到NO2 与稀HNO3反应得NO 可以以此反应制NO2和NO气体 e 硝酸与变价金属 如Fe 反应 根据硝酸的量的多少分别得到低价 高价或两种价态共存的混合物 CSI2 HNO3 浓 CO2 H2SO4HIO3 NO2 浓硝酸与非金属的反应 C S等 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O S 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 2H2O 与一些还原性物质的反应 3Fe2 4H NO3 3Fe3 NO 2H2O 3H2S 2HNO3 稀 3S 2NO 4H2O 王水 浓硝酸和浓盐酸的体积比为1 3的混合物 H2S SO2 HI HBr Fe2 S H2SO4 I2 Br2 Fe3 注意 浓硝酸不能氧化Cl 6HI 2HNO3 稀 3I2 2NO 4H2O 4 与有机物的反应 硝化反应 硝基苯 三硝基甲苯 酯化反应 硝酸乙酯 硝化甘油 硝化纤维 与含有苯环结构的蛋白质作用 呈黄色 3 NO3 的检验 向待测液里 加入浓H2SO4和Cu片共热 如铜片溶解 并有红棕色的气体产生 说明有NO3 工业生产 考点三 硝酸的氧化性和有关计算 1 硝酸与金属反应 2 计算方法 1 电子守恒 金属失电子数 生成气体时HNO3得电子数 2 物料守恒 消耗HNO3的物质的量 盐中NO3 的物质的量 表现酸性的HNO3 气体中的N原子的物质的量 被还原的HNO3 3 电荷守恒 HNO3过量时反应后溶液中 不考虑OH 有 c NO3 c H n c Mn Mn 代表金属离子 1 下列事实体现了硝酸的什么性质 A 氧化性B 酸性C 不稳定性D 挥发性 1 硝酸存放在棕色瓶中密封保存 2 浓硝酸可以和铜反应 3 木炭和浓硝酸反应 4 锌和硝酸不产生H2 5 氧化铜溶于硝酸 6 不用硝酸制SO2气体 7 用铁槽存放浓硝酸 8 检验SO42 时不能先用硝酸酸化 A AB A A A A A B 即时巩固 2 将Mg Cu组成的2 64g混合物投入适量稀硝酸中恰好反应 固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体0 896L 标准状况 向反应后的溶