高考化学一轮复习 4.4氮及其重要化合物课件.ppt

第4讲氮及其重要化合物,一、氮气与氮的氧化物,1、氮气,(1)分子式:n2;电子式:n;结构式:nn。,(2)化学性质,与h2反应:n2+3h22nh3,与o2反应:n2+o22no,与某些金属反应:如3mg+n2mg3n2,(3)氮的固定:将游离态的氮转变为化合态的氮的过程。,(4)氮气的用途:在工业上是合成氨、制硝酸的重要原料;在焊接和粮食贮存中作保护气;在医学上液氮作冷冻剂。,2.氮的氧化物,(1)一氧化氮性质:无色,不溶于水,有毒气体,能与血液中的血红蛋白结合,易被空气中的氧气氧化:2no+,o22no2。,(2)二氧化氮性质:红棕色,易溶于水(3no2+h2o2hno3+no),有刺激性气味,有毒气体。,(3)四氧化二氮性质:无色气体,n2o42no2。,特别提醒:,氮气与氧气反应的条件为放电,而一氧化氮与氧气在常温下就可反应且反应较快。,n2o42no2,正反应为吸热反应。,二氧化氮气体中存在一定量的四氧化二氮。,互动探究1no因污染空气而臭名昭著。近年来,发现少量的no在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,因而成为当前生命科学的研究热点。no亦被称为“明星分子”。no的危害有哪些?,答案:破坏臭氧层,造成酸雨,与人体血红蛋白结合。,1.物理性质,纯hno3为无色液体,易挥发,形成白雾,有刺激性气味。挥发性随浓度增大而增强,98%以上的称为发烟硝酸,常用浓hno3的质量分数约为69%。浓hno3与浓盐酸体积比为13的混合物叫王水,能溶解金和铂。,2.化学特性,由于hno3h+n,所以具有酸的通性,但与金属反应不生成h2。热浓hno3遇石蕊试液,先变红后褪,二、硝酸,色。,(1)不稳定性:4hno34no2+o2+2h2o,生成的no2溶于酸中可使酸呈黄色,所以hno3应存放在棕色瓶中。,(2)强氧化性:无论浓、稀hno3都有氧化性,浓度越高,氧化性越强。,与金属反应:常温下,浓hno3与fe、al钝化。硝酸与金属的反应复杂,一般浓硝酸被还原为no2;稀硝酸被还原为no。金属越活泼,n还原的价态越低,可使,hno3还原为n2o、n2或nh3。,3cu+8hno3(稀)3cu(no3)2+2no+4h2o,cu+4hno3(浓)cu(no3)2+2no2+2h2o,4zn+10hno3(较稀)4zn(no3)2+n2o+5h2o,4zn+10hno3(极稀)4zn(no3)2+nh4no3+3h2o,与非金属反应一般是浓hno3被还原为no2,稀hno3被还原为no,非金属常被氧化为最高价含氧酸或高价氧化物:,c+4hno3(浓)co2+4no2+2h2o,s+6hno3(浓)h2so4+6no2+2h2o,3p+5hno3(稀)+2h2o3h3po4+5no,与还原性化合物反应:,3feo+10hno33fe(no3)3+no+5h2o,特别提醒:,硝酸具有强氧化性。不仅是硝酸分子,只要是在强酸性溶液中,硝酸根离子就具有强氧化性,可与还原性物质,或离子反应。在很多题目中经常隐含这一条件。,互动探究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,则生成no和no2的体积分别是、。欲使反应生成的气体在naoh溶液中全部转化为nano3,至少需要30%的双氧水g。,答案:5.824l;5.376l;57.8,1.氮的氢化物氨,电子式:,2.物理性质,无色,有刺激性气味,易液化(与cl2、co2相同),极易溶于水(1700),形成氨水。,3.化学性质,(1)与水反应:nh3+h2onh3h2on+oh-。,三、氨气,注:氨水中含大量nh3h2o,但表示浓度时用nh3的量。0.1moll-1氨水的含义是1l溶液中含nh3为0.1mol。,(2)与酸反应:nh3+hclnh4cl(白烟),2nh3+h2so4(nh4)2so4,实质是nh3+h+n。,(3)与非金属反应:4nh3+5o24no+6h2o,2nh3+3cl26hcl+n2,8nh3+3cl26nh4cl+n2。,4.nh3的制法:,(1)工业制法:n2+3h22nh3,h2的来源:c+h2o(g)co+h2,(2)实验室制法:2nh4cl+ca(oh)2cacl2+2nh3+2h2o,注:nh3不能用cacl2、浓h2so4干燥,可用碱石灰干燥,向下排空气法收集,用棉花防nh3与空气对流,便于,收集纯净的nh3。,(3)检验:用湿润的红色石蕊试纸,现象是变蓝,或用蘸有浓hcl的玻璃棒,接近有白烟。,四、铵盐,1.物理性质:无色晶体,易溶于水,2.化学性质:,(1)受热易分解:,nh4hco3nh3+co2+h2o,nh4clnh3+hcl(在容器上部重新结合生成nh4cl),nh4no3、(nh4)2so4受热分解的产物复杂,nh4no3不能受撞击。,(2)与碱反应生成氨气:如果有加热,就写生成氨气,如果没有加热,就生成nh3h2o。,3.n的检验,用碱液与铵盐共热,放出氨气,n+oh-nh3+,h2o,然后用湿润的红色石蕊试纸检验该气体,试纸变蓝,证明有n。,考点透析,考点1氮的氧化物溶于水的计算,典例1装有50mlno2、no混合气体的量筒倒立于水槽中,反应后气体体积缩小为30ml,则原混合气体中no2和no的体积比是(),a.53b.35c.32d.23,【解析】设混合气体中no2的体积为x。,差量法:3no2+h2o2hno3+nov,3ml1ml2ml,x20ml,=,x=30ml,则原混合气体中no为50ml-30ml=20ml,所以v(no2)v(no)=3020=32,【答案】c,技能归纲,no2和o2的混合气体溶于水时,由4no2+o2+2h2o4hno3可知:,当体积比v(no2)v(o2),no和o2同时通入水中时,其反应是2no+o22,no2,4no2+o2+2h2o4hno3,总反应为4no+3o2+2h2o4hno3。,当体积比v(no)v(o2),值得注意的是4no2+o2和4no+3o2从组成上均相当于2n2o5的组成。即两情况中的总反应式都与n2o5+h2o2hno3等效。这不仅是记忆二式的方法,也为上述问题的解法提供了新的思路。即利用混合气体中的n、o原子个数比进行分析判断:,no,(2)当no、no2的混合气体缓慢通入过量的naoh溶液中,发生如下反应:3no2+2naoh2nano3+no+h2o,no2+no+2naoh2nano2+h2o,将以上两个反应合并得:2no2+2naohnano3+nano2+h2o。,当v(no)v(no2)时,反应后余no,体积为v(no)-v(no2)。当v(no2)v(no)时,最后无气体剩余。,(3)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,这是电,子守恒法解答此类题目的依据。,学以致用,1.红热的木炭与浓hno3反应产生的气体气体xml气体yml,假设气体体积均在相同状况下测定,不考虑气体的溶解,则x和y的关系是(),a.x=yb.y=xc.x=yd.y=,【解析】设红热的木炭与浓hno3反应产生的气体为xmol,则co2占mol,no2占mol,3no2+h2o2hno3+no,molmolmol,hno3+nahco3nano3+co2+h2o,molmol,所以y=+=x。,【答案】c,考点2硝酸的氧化性(酸性条件下硝酸根离子的氧化性),典例2已知某溶液中存在较多的h+、s、n,则该溶液中还可能大量存在的离子组是(),a.al3+、ch3coo-、cl-b.mg2+、ba2+、br-,c.mg2+、cl-、i-d.na+、n、cl-,【解析】因为有h+,不可能存在大量ch3coo-,a项错误;因为溶液中含有s,所以不可能存在大量ba2+,b项错误;溶液中含有h+和n,是氧化性环境,所以还原性离子不可能存在,如i-,c项错误;d项正确。,【答案】d,用完全反应的量计算比利用化学方程式计算简单、快捷。,技能归纲,当有硝酸根离子存在时,若同时存在氢离子,即相当于溶液为硝酸溶液,可继续将还原性物质氧化。出现计算时,利用离子反应根据氢离子和硝酸根的量判断,利,2.下图是无机物am在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未列出)。其中,i是生活中常见的金属单质,单质i既可溶于盐酸也可溶于氢氧化钠溶液;k是一种红棕色气体。,学以致用,(2)在反应、中,既属于化合反应又属于非氧化还原反应的是(填序号)。,(3)反应的离子方程式是。,(4)将化合物d与kno3、koh共熔,可制得一种“绿色”环保高效净水剂k2feo4(高铁酸钾),同时还生成kno2和h2o。该反应的化学方程式是。,(1)在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。,【解析】本题的突破点是根据的信息,可先确定为al,k为no2;第一条线索由反应入手可知:a是so2,b是so3,c是h2so4,d是fe2o3,反应为铝热反应,则产物g是fe。第二条线索是由k是no2入手,推出l是no,j为hno3,m是fe和hno3反应得到的产物,可能是fe(no3)3或fe(no3)2,而根据m与c溶液反应可生成no气体,可断定发生了氧化还原反应,故m只能为fe(no3)2溶液;第三条线索是fe(no3)2(m)与h2so4(c)反应得f为fe(no3)3,e为fe(oh)3,到此框图中的物质全部推出。,【答案】(1)12,(2),(3)3fe2+n+4h+3fe3+no+2h2o,(4)fe2o3+3kno3+4koh2k2feo4+3kno2+2h2o,考点3氨气的性质,典例3某研究性学习小组的同学以氯化铵和氢氧化钙为主要原料,设计了下列装置来制硝酸(三氧化二铬为催化剂,加热及夹持装置未画出),并探究,氨的转化率。,(1)实验时,a、c两装置均需加热,应先加热装置,原因是。,(2)d装置中填充有无水cacl2,该物质可能的作用是。,(3)e装置的作用是,f、g装置中的物质分别是、。,(4)反应前,将5.35gnh4cl与过量ca(oh)2充分混合,设nh4cl完全反应。实验后,仍缓缓从b管通入空气,其目的是,测得f瓶质量增加了1.8g,则氨催化氧化的转化率为。,(5)该组同学又取等量的药品,以铂合金网作催化剂,重复上述实验,测得f瓶质量增加了2.52g,则氨催化氧化的转化率为,这说明了。,【解析】(1)从反应流程看,若先加热a则有部分氨来不及催化氧化就被吸收了,影响其转化率。,(2)为得到纯净硝酸,应除去未反应的nh3。,(3)由于可能发生倒吸,故应该设一个安全瓶,起缓冲气流、防倒吸的作用;f装置中应该盛有水来吸收no2;而g装置中应该盛有能够吸收no、no2等尾气的试剂,一般用碱液。,(4)为保证氧化生成的no2完全被水吸收,应该缓缓通入空气将no2吹入f装置中。,5.35gnh4cl完全反应可以得到1.7g的nh3,若完全转化为hno3,根据氮元素守恒,应该得到6.3ghno3,现f,瓶质量增加1.8g,利用差量法计算如下:,3no2+h2o2hno3+nom,34626330108,m(hno3)1.8g,解得m(hno3)=2.1g,则氨的转化率为100%=33.3%。,(5)与(4)同理也可求出f瓶质量增加了2.52g时的转化率为46.7%,说明了铂合金网的催化效果比三氧化二铬,要好一些。,【答案】(1)c;催化剂在高温下才可以显示其催化活性,因此必须先预热,故应先加热c,若先加热a,部分氨未被催化氧化就被吸收了,会使其转化率偏低,(2)除去c中未反应的氨气,(3)缓冲气流,防止倒吸;水;naoh溶液,(4)将生成的no2吹入f装置中与水反应;33.3%,(5)46.7%;铂合金网的催化效果比三氧化二铬好,技能归纲,解实验题,首先要明确实验目的及实验原理,依据实验原理选择合适的实验药品及仪器,通过分析相关的反应推导出可能出现的实验现象。,学以致用,3.nh3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示),下列说法正确的是(),b.nh4cl、hno3和na2co3受热时都易分解,c.hno3和no2能相互发生氧化还原反应,d.图中所涉及的盐类物质均可发生水解,a.图中所涉及的反应有3个是氧化还原反应,【解析】b项,na2co3受热时难分解;c项,hno3和no2之间n元素无中间价态,不能发生氧化还原反应;d项,nacl不能水解。,【答案】a,实验探究硝酸的性质,【示例】某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(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。,(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