高考化学大一轮复习第四单元非金属及其化合物4.4氮及其化合物课件新人教版.ppt

第4节氮及其化合物,考纲要求:1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3.掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。,-3-,基础梳理,氮气及氮的氧化物的性质1.氮的固定,2.氮气(1)物理性质:色味气体,密度比空气略小,溶于水。(2)化学性质:,考点突破,游离,人工,化合,无,无,难,-4-,基础梳理,3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1+5价都有对应的氧化物,如N2O、N2O3、NO2(或)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、。,考点突破,NO,N2O4,N2O5,-5-,基础梳理,考点突破,无,红棕色,3NO2+H2O=2HNO3+NO,3NO2+H2O=2HNO3+NO,血红蛋白,-6-,基础梳理,考点突破,自主巩固(1)写出2个固氮反应的化学方程式。(2)对于3NO2+H2O=2HNO3+NO反应,其中氧化剂是,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。(3)俗话说“雷雨肥庄稼”,该过程中发生了含氮物质间的转化:,NO2,NO2,HNO3,21,NO,NO2,HNO3,-7-,基础梳理,考点突破,-8-,(3)NO、NO2和O2的混合气体通入水中。先按3NO2+H2O=2HNO3+NO计算出生成NO的体积,再加上原来混合气体中NO的体积,再按(1)中关系计算。2.电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子,如果是NOx与O2混合,则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。,基础梳理,考点突破,-9-,例1(2016福建福州四中月考)将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体,将量筒倒置在盛满水的水槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5mL,若向量筒内鼓入氧气后,可以观察到量筒内水柱继续上升,直至量筒内完全被水充满,则原混合气体中NO2和O2体积比是()A.437B.187C.41D.223,A,基础梳理,考点突破,-10-,例2(2016福建龙岩教学质量检查)汽车尾气含氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等,直接排放容易造成“雾霾”。因此,不少汽车都安装尾气净化装置(净化处理过程如图)。下列有关叙述中错误的是()A.尾气造成“雾霾”与汽油未充分燃烧有关B.尾气处理过程中,氮氧化物(NOx)被还原C.Pt-Rh催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率D.使用氢氧燃料电池作汽车动力能源能有效控制雾霾,基础梳理,考点突破,答案,解析,-11-,归纳总结NOx的处理方法氮的氧化物均有毒,是主要的污染性气体,对其处理主要有如下三种方法:(1)转化为HNO3。利用NOx、O2、H2O共同作用生产HNO3。(2)转化为N2。利用NOx的氧化性,与CO、NH3等在催化剂作用下生成无毒无害的N2。(3)碱液吸收法。主要化学方程式有:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O;NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O。,基础梳理,考点突破,-12-,跟踪训练1.(2016江西第三次联考)把一个充满NO2气体的试管,倒置于水槽中,向其中缓慢通入O2直至试管全部充满水。假设整个过程中溶质不会扩散入水槽,则硝酸的物质的量浓度c(HNO3)与通入O2的体积V(O2)关系正确的是(),基础梳理,考点突破,答案,解析,-13-,2.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:,基础梳理,考点突破,-14-,(1)一定条件下,NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常数表达式为K=。(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是(填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11,则会导致;若n(NO)n(NO2)11,则会导致。(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式为。,基础梳理,考点突破,-15-,基础梳理,考点突破,-16-,基础梳理,考点突破,氨铵盐的性质1.氨(1)氨气的分子结构和物理性质。,小,刺激性,易,极易,-17-,基础梳理,考点突破,(3)实验室制取氨气。,-18-,基础梳理,考点突破,碱石灰,湿润的红色石蕊,白烟,-19-,基础梳理,考点突破,(4)氨气的用途。化工原料,用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素,用作制冷剂。特别提醒(1)制氨时,选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时,不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等,因它们受热易分解,使产生的NH3中混有较多的杂质气体,另外NH4NO3易爆炸;选碱时,用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH,因NaOH、KOH具有吸湿性,易结块,不利于产生氨气,且在高温下均能腐蚀玻璃。(2)干燥氨气不能用浓硫酸,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2=CaCl28NH3),通常用碱石灰干燥氨气。,-20-,基础梳理,考点突破,2.铵盐(1)物理性质。铵盐都是白色或无色晶体,都溶于水。(2)化学性质。,易,-21-,基础梳理,考点突破,无色刺激性,红,蓝,-22-,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)由于NH4HCO3受热易分解,故可用作氮肥(),(3)加热盛有NH4Cl固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结,NH4Cl固体可以升华()(4)NH3能使酚酞溶液变红、NH3可用于设计喷泉实验,上述叙述均正确并有因果关系()(5)浓氨水可检验氯气管道泄漏()(6)因为NH4Cl为强酸弱碱盐,所以可用加热法除去NaCl中的NH4Cl(),-23-,基础梳理,考点突破,-24-,基础梳理,考点突破,1.喷泉实验的原理及应用(1)喷泉实验的原理使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用压强差形成喷泉。(2)形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。,-25-,基础梳理,考点突破,-26-,基础梳理,考点突破,例3(2015广东理综,33节选)NH3及其盐都是重要的化工原料。(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为。,-27-,基础梳理,考点突破,(2)按如图装置进行NH3性质实验。先打开旋塞1,B瓶中的现象是,原因是,稳定后,关闭旋塞1。再打开旋塞2,B瓶中的现象是。,-28-,基础梳理,考点突破,答案:(1)ACG(2)有白烟出现A瓶中HCl气体压强大,所以HCl进入B瓶,与NH3发生反应,生成白色NH4Cl固体颗粒石蕊水溶液进入B瓶,且溶液显红色解析:(1)利用NH4Cl与Ca(OH)2制备氨气,使用固固加热装置,试管口应略向下倾斜,防止水蒸气在管口遇冷倒流,选择A装置,由于NH3的密度比空气的小,故收集氨气采用向下排空气法,气体应该长进短出,选择C装置,尾气处理装置要防止倒吸,选择G装置;(2)旋塞1打开,由于A瓶中气体的压强大于B瓶中气体的压强,所以HCl进入B瓶与NH3反应:HCl+NH3=NH4Cl,产生白烟;反应后HCl过量,但瓶内压强减小,故烧杯中液体倒吸到B瓶,且溶液变红。,-29-,基础梳理,考点突破,归纳总结1.引发喷泉的几种方法(1)使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。(2)使烧瓶内气体温度降低,从而使气压减小。(3)使烧瓶外待喷液面上的气压增大。,-30-,基础梳理,考点突破,2.喷泉实验的几种常见装置,-31-,基础梳理,考点突破,说明:装置中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置引发喷泉的方法是打开止水夹,用热毛巾或双手焐热烧瓶,松开后片刻即形成喷泉现象。,-32-,基础梳理,考点突破,跟踪训练3.(2016上海化学,22)称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24g,加入含0.1molNaOH的溶液,完全反应,生成NH31792mL(标准状况),则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为()A.11B.12C.1.871D.3.651,C,-33-,基础梳理,考点突破,4.(2017河南南阳调研)NH3的催化氧化是工业合成硝酸的基础,某实验小组在实验室中对该反应进行了探究。回答下列问题:(1)气体制备。备选试剂:KClO3、MnO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2O2、H2O2、NH4HCO3、NaOH溶液、无水氯化钙、浓硫酸、碱石灰等。,-34-,基础梳理,考点突破,该小组采用装置甲制备干燥纯净的NH3(收集装置已略去,下同),且反应后试管中无固体剩余,则试管中选取的试剂是,仪器B的名称是,该装置中选取的试剂是。该小组采用KClO3制备纯净的O2,通过查阅资料,发现该方法制备的O2中含有Cl2杂质。下图是该小组制备纯净O2时可能用到的装置。装置连接顺序为C(部分仪器可重复使用),其中除去Cl2反应的化学方程式为。,-35-,基础梳理,考点突破,(2)氨的催化氧化,-36-,基础梳理,考点突破,打开图丙中的活塞和活塞,将(1)中制备的纯净NH3、O2(O2过量)经a管口通入到F装置中,打开电源,观察现象。,-37-,基础梳理,考点突破,答案:(1)NH4HCO3球形干燥管(干燥管)碱石灰DDCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)持续呈红热状态产生红棕色气体氨气催化氧化为放热反应;生成的NO与未反应的O2化合生成红棕色的NO2气体颜色变浅温度降低,部分NO2转化为N2O4,-38-,解析:(1)用装置甲制备干燥纯净的NH3,且反应后试管中无固体剩余,则试管中选取的试剂应是碳酸氢铵,碳酸氢铵受热分解产生氨气、二氧化碳和水蒸气,其中二氧化碳、水蒸气由碱石灰吸收。O2中含有的Cl2杂质用氢氧化钠溶液除去,再通过浓硫酸除去含有的水蒸气,装置连接顺序为CDD,除去Cl2发生反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。(2)结合有关知识分析实验过程如下:,基础梳理,考点突破,-39-,基础梳理,考点突破,硝酸1.物理性质纯硝酸是色、气味的液体,挥发,溶于水。,无,有刺激性,易,易,-40-,基础梳理,考点突破,2.化学性质,钝化,-41-,基础梳理,考点突破,特别提醒(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性,浓度越大,氧化性越强,其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)NO2,HNO3(稀)NO。(2)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。(3)常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应。,-42-,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)将铁屑放入稀硝酸中证明Fe比H2活泼(),(3)稀硝酸可除去试管内壁的银镜()(4)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条,产生红棕色气体()(5)将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有气体生成,溶液呈红色,稀硝酸将Fe氧化为Fe3+()(6)将可调高度的铜丝伸入到稀硝酸中溶液变蓝,所以Cu与稀硝酸发生置换反应()(7)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应(),-43-,基础梳理,考点突破,(8)用浓硝酸与Cu反应制备NO2()(9)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成(),-44-,基础梳理,考点突破,-45-,基础梳理,考点突破,-46-,基础梳理,考点突破,-47-,基础梳理,考点突破,例4(2016安徽淮南模拟)当硝酸与金属或非金属反应时,反应物或反应条件不同,硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题:(1)金属Zn与某浓度的硝酸反应时无气体产生,则硝酸的还原产物为(填化学式)。(2)某混酸由200mL3molL-1的稀硝酸和200mL2.5molL-1的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液的体积变化)。将其分成两等份,分别与足量的铜和铁反应,还原产物只有NO,则最多能溶解molCu和gFe。(3)200mL16molL-1的浓硝酸与3.2gCu反应,反应过程中还原产物只有NO2,则反应结束后,产生气体的体积为(标准状况下),溶液中c(H+)c()=(忽略HNO3的挥发)。,-48-,基础梳理,考点突破,-49-,基础梳理,考点突破,答题模板硝酸与金属反应的分析思路,-50-,基础梳理,考点突破,跟踪训练5.(2016四川成都模拟)下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是()A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色B.硝酸能与Na2CO3反应,但不生成CO2C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色,D,解析:硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错;硝酸是一种氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S,与Na2CO3反应能生成CO2,所以选项B、C错;选项D正确。,-51-,基础梳理,考点突破,6.(2016福建厦门模拟)如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。,.浓硝酸的强氧化性实验将铜片置于具支试管的底部,在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸,从分液漏斗往具支试管中放入约2mL浓硝酸,用排水法收集产生的气体。(1)写出具支试管中发生反应的化学方程式:。(2)实验中观察到能证明浓硝酸有强氧化性的现象是。,-52-,基础梳理,考点突破,.稀硝酸的强氧化性实验(3)上述反应完成后,欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性,紧接的简便、合理的实验操作是。(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是(填写序号)。A.c中收集到无色气体B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色.实验反思(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸的反应,再进行铜与稀硝酸反应的实验,其好处是。,-53-,基础梳理,考点突破,答案:(1)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(2)铜片逐渐溶解,溶液变蓝,放出红棕色气体(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸,打开活塞,向具支试管中放入稀硝酸(4)C(5)利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气,有利于观察Cu与稀硝酸反应的产物解析:.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,实验中具支试管中溶液变蓝,且有红棕色气体产生。.向分液漏斗中加水将浓硝酸稀释后,可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验,这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气,有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。,-54-,利用浓氨水制取氨气,-55-,例题(2016课标全国乙,26)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:(1)氨气的制备,-56-,氨气的发生装置可以选择上图中的,反应的化学方程式为。欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置(按气流方向,用小写字母表示)。,-57-,(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。,-58-,-59-,-60-,-61-,跟踪训练1.(2016湖北黄冈调研)下列有关实验装置中进行的相应实验,能达到实验目的的是(),-62-,A.用图所示装置制取少量纯净的CO2气体B.用图所示装置验证镁和盐酸反应的热效应C.用图所示装置制取并收集干燥的NH3D.用图所示装置制备Fe(OH)2并能较长时间观察到白色,答案,解析,-63-,2.(2016黑龙江大庆联考)氨与硝酸都是氮的重要化合物,在工农业生产中有广泛应用。.实验室模拟工业氨催化氧化法制取硝酸,装置如图所示。,(1)若分液漏斗中氨水的浓度为9.0molL-1,配制该浓度的氨水100mL,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、。(2)甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气,烧瓶内固体X的化学式为。(3)写出受热时丙装置发生反应的化学方程式。当戊中观察到石蕊溶液变红,则说明已制得硝酸。,-64-,.NH3的性质(4)氨的水溶液显弱碱性,其原因为(用离子方程式表示),将等浓度、等体积的氨水和硝酸混合,所得溶液中离子浓度从大到小的顺序为。(5)已知:氨在纯氧中燃烧生成一种单质和水,利用此原理设计成氨气氧气燃料电池。在碱性条件下,该电池的负极反应式为。,-65-,-66-,-67-,-68-,1,2,3,4,5,6,1.(人教版必修1P1035改编)某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润),挂在铁架台上,另取一个盛某种溶液的烧杯,放在纸蝴蝶的下方(如图)。过一会儿,发现纸蝴蝶变为红色。下表的组合中,能够实现上述变化的是(),A.B.C.D.,答案,解析,-69-,1,2,3,4,5,6,2.(人教版必修1P1037改编)工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染,最宜采用的方法是(),答案,解析,-70-,1,2,3,4,5,6,3.(2016东北师大附中模拟)有关氮的变化关系图如下:,则下列说法不正确的是()A.路线是工业生产硝酸的主要途径B.路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C.上述所有反应都是氧化还原反应D.上述反应中只有属于氮的固