梳理通解集训课件：第四章-非金属及其化合物-第四讲-氮及其化合物

1了解氮气稳定的原因及用途。2了解NO、NO2的性质。3了解氮的氧化物及含磷洗涤剂对环境及人类健康的影响。4了解氨气、铵盐的性质及用途；掌握氨气的实验室制法。5掌握铵根离子的检验。6掌握硝酸的性质和用途。,第四讲氮及其化合物,1涉及氮及其化合物转化的综合推断。2HNO3、NH3的制法及其重要性质的综合实验探究。3NOx对大气的影响及治理措施，NO、NO2的性质及有关综合计算。,游离态,化合态,高能,仿生,生物,2氮气(1)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。,(2)化学性质通常情况下，N2化学性质很稳定，在高温、高压、放电、催化剂等条件下也能发生一些化学反应。,3氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。完成NO和NO2的比较表：,无色,红棕色,有毒,有毒,不溶,能溶,氮的氧化物对环境有什么影响？提示(1)形成硝酸型酸雨。(2)形成光化学烟雾。(3)破坏臭氧层。,无,有刺激性,易,700,NH3H2O、,与酸反应a蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为，将浓盐酸改为，也会出现相同的现象。化学方程式为：。b与CO2等酸性氧化物反应：NH3CO2H2O=NH4HCO3或2NH3CO2H2O=(NH4)2CO3还原性氨的催化氧化化学方程式为：。,有白烟生成,浓硝酸,HClNH3=NH4Cl，,NH3HNO3=NH4NO3,(3)实验室制法化学方程式为：。(4)主要用途。化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。,2NH32H2O,2铵盐(1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。(2)化学性质不稳定性：aNH4Cl受热分解：bNH4HCO3受热分解：,CO2H2O,干燥NH3能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙吗？如果不能可选用什么干燥剂？提示不能，因为浓H2SO4与NH3反应，P2O5吸水后生成磷酸也能与NH3反应，无水氯化钙也能与NH3反应，可以选用固体NaOH或碱石灰。,三、硝酸1物理性质色味态：；挥发性：；水溶性：；发烟硝酸：。2化学性质(1)强酸性：稀硝酸能使紫色石蕊试液变色，浓硝酸能使石蕊试液先变色，微热后褪色。(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。,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,红,红,HNO3分解产,生的NO2溶解在硝酸中,不稳定,(3)强氧化性与金属的反应a除Pt、Au、Ti外，大部分金属均能与HNO3反应。bCu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为，。cFe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生，故可以用铁质、铝质容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。,Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O,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：由与按体积比13混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。3主要用途化工原料，用于制硝酸盐、染料、炸药等。,浓硝酸,浓盐酸,久置的硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存硝酸？提示硝酸分解产生的NO2溶解于浓硝酸显黄色，除去的方法是通入足量的氧气。硝酸通常用棕色细口瓶密封保存，置于冷暗处。,三种理解1对N2性质的理解N2的稳定性是相对的，物质的性质不是一成不变的，当外界条件发生变化时物质的性质也可能改变。2有关氨水的理解氨气或液氨溶于水得氨水，氨水的密度都比水小，并且氨水浓度越大密度越小。计算氨水浓度时，溶质是NH3而不是NH3H2O。,一个循环自然界中的氮循环,两个注意1制氨气时药品的选择制氨气时，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，用消石灰而不用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喷泉实验成败的关键(1)装置气密性良好；(2)烧瓶要干燥；(3)气体的纯度要大。,一种比较NO2和溴蒸气的比较(1)相同点均为红棕色气体；均有氧化性；溶于水后均有酸生成；能与碱反应。(2)鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉KI试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。,我的感悟“浓HNO3与Cu反应产生NO2，稀HNO3与Cu反应产生NO，则稀HNO3氧化性强。”这种说法对吗？为什么？不对。在与金属反应时，浓硝酸一般被还原为NO2而稀硝酸一般被还原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，生成氮元素的较低价氧化物NO，NO不会被稀HNO3进一步氧化。,2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。,3NO、NO2混合气体与NaOH溶液反应时的N守恒发生如下反应2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O，NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O。(1)当V(NO)V(NO2)时，只发生反应反应后剩余NO，体积为V(NO)原V(NO2)。(2)当V(NO2)V(NO)时，反应和都发生，最后无气体剩余。,【典例1】(2013绍兴模拟)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，且该气体不支持燃烧。则a、b、c的关系是()。Aa4b3cBa4bcCab41Dab43,答案A,实际上V(NO2)V(O2)41和V(NO)V(O2)43时，均相当于N2O5的组成，与N2O5H2O=2HNO3等效，故当NO、NO2、O2的混合气溶于H2O时也可利用原子个数比进行判断,【应用1】(2013长春质检)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()。,A11B57C75D43,解析根据反应化学方程式：4NO2O22H2O=4HNO34NO3O22H2O=4HNO3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,必考点34喷泉实验原理及延伸1喷泉实验装置图,2喷泉实验的原理当挤压胶头滴管胶头，使少量水进入烧瓶后，由于烧瓶内的气体易溶于水，所以烧瓶内的气压迅速减小，产生负压，烧杯里的液体在大气压的作用下被压入烧瓶而形成喷泉。3实验的注意事项(1)整个实验装置要求密闭性好、不漏气，这也是气体实验的基本要求。(2)收集氨气的圆底烧瓶要绝对干燥。(3)烧瓶里的氨气必须集满，并尽可能做到随用随制。,4实验原理的延伸(1)用水吸收NH3制氨水或处理合成氨废气，为防止倒吸，须用倒置漏斗。(2)只要烧瓶里的气体易溶于滴管和烧杯中的液体，就能形成喷泉，因此能产生喷泉现象的气体还有：,【典例2】喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。,(1)图甲中，为化学教学中所用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是()。AHCl和H2OBO2和H2OCNH3和H2ODCO2和NaOH溶液ENO2和H2O设若用D组合做喷泉实验，烧杯中的液体一定是NaOH溶液吗？_。,用A组合做喷泉实验时，若烧瓶中充满HCl气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶中c(HCl)_molL1(设溶质不扩散)。若用E组合做喷泉实验时，则标准状况下，做完实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是_molL1。,(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图乙所示的装置。在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是()。ACu与稀盐酸BNaHCO3与NaOH溶液CCaCO3与稀硫酸DNH4HCO3与稀盐酸这种方法产生喷泉的原理是_。,在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是A浓硫酸B食盐C硝酸钾D硫酸铜这种方法产生喷泉的原理是_。比较图甲和图乙两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图甲_上部烧瓶内气体压强；图乙_下部锥形瓶内气体压强(填“增大”或“减小”)。(3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述_(填“图甲”或“图乙”)装置的原理相似。,解析(1)中O2难溶于水，不能使烧瓶中的压强减小。只要胶头滴管中物质能把CO2几乎完全吸收，使烧瓶中的压强减小，即可形成喷泉。(2)NH4HCO3与盐酸反应产生CO2气体，使锥形瓶内的压强增大。浓H2SO4溶于水放出大量的热使酒精挥发，锥形瓶内压强增大。,(1)减小烧瓶内压强容器内气体极易溶于水；容器内气体易与溶液中的某种成分发生化学反应而被吸收。,当外部的水或溶液接触容器内气体时，由于气体大量溶解或与溶液中的某种成分发生化学反应而被吸收，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。(2)增大烧瓶外压强,容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应，容器内产生大量气体。使容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。例如喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理。,【应用2】大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响，制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置已略去)。,(1)写出实验室制取氨气的化学方程式：_。(2)收集氨气应使用_法，要得到干燥的氨气可选用_作干燥剂。(3)用如图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是_。该实验的原理是_。(4)如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。_。,解析前两问根据已学知识可以作答。后两问喷泉实验的原理主要是使盛有氨气的烧瓶内压强降低，利用内外压强差形成喷泉，无论是图1还是图2要引发喷泉，想办法使氨气溶解于水即可。,必考点35典型的气体制备实验氨的实验室制法,【典例3】如图所示分别是某课外活动小组设计的制取氨气并用氨气进行喷泉实验的三组装置，回答下列问题：,(1)用A图所示的装置可制备干燥的NH3：反应的化学方程式为_。装置中收集NH3的试管口放置棉花团的作用是_。干燥管中干燥剂能否改用无水CaCl2？_(填“能”或“不能”)，理由是_(用化学方程式表示)。,(2)用B图所示的装置可快速制取较大量NH3：用化学方程式表示浓氨水滴入CaO中有大量NH3逸出的过程：_。检验NH3是否收集满的实验方法是_。(3)用C图所示的装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是_，该实验的原理是_。,用蘸取少许浓盐酸的玻璃棒靠近收集NH3的容器口，若产生白烟，说明已收集满NH3，反之，则没有收集满；或用湿润的红色石蕊试纸靠近收集NH3的容器口，若湿润的红色石蕊试纸变蓝，则说明NH3已收集满，反之，则没有收集满。(3)先打开止水夹，然后将胶头滴管中的水快速挤出即可，这是因为NH3极易溶于水，胶头滴管中挤出的水吸收了大量的氨气致使烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉。,实验室典型的气体发生装置,【应用3】下列装置能达到实验目的的是()。ABCD,解析项收集NH3装置中无棉花；项NH3通入CCl4中，NH3不溶于CCl4，不会引起倒吸，逸出的NH3又可被稀H2SO4吸收；项向长颈漏斗中加一定量水，没过长颈漏斗的下端，关闭止水夹，再加一定量的水，烧瓶内液面停止在某一高度不下降，长颈漏斗中液面上升可说明气密性良好，反之，气密性不好；项，收集密度比空气大的气体应长进短出。答案C,必考点36金属与硝酸反应的守恒计算1金属与HNO3反应的一般通式(1)金属浓硝酸金属硝酸盐NO2H2O(2)金属稀硝酸金属硝酸盐NOH2O,2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中氮原子得到电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。,【典例4】(2013安徽江南十校，13)将9g铜和铁的混合物投入100mL稀硝酸中，充分反应后得到标准状况下1.12LNO，剩余4.8g金属；继续加入100mL等浓度的稀硝酸，金属完全溶解，又得到标准状况下1.12LNO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，则下列说法正确的是()。,A原混合物中铜和铁各0.075molB稀硝酸的物质的量浓度为0.5molL1C第一次剩余4.8g金属为铜和铁D再加入上述100mL稀硝酸，又得到标准状况下1.12LNO,答案A,有关金属与硝酸反应的相关计算的思维模型,【应用4】(2013石家庄质检)FeS与一定浓度的HNO3反应，生成Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3、NO2、N2O4、NO和H2O，当NO2、N2O4、NO的物质的量之比为111时，实际参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为()。A16B1625C211D17,解析设生成的NO2、N2O4、NO的物质的量均为1mol，则有4molHNO3参加氧化还原反应，共得到6mol电子，当1molFeS生成硝酸铁、硫酸铁时化合价的变化为铁升高1，硫升高8，即共失去9mol电子，所以参加氧化还原反应FeS与HNO3的物质的量之比为16。但是生成物中还有硝酸铁，因而有一部分硝酸起了酸性介质的作用，通过元素守恒可得化学方程式中FeS与HNO3的系数之比为642，即17。答案D,简答题评分时是按答题要点进行的，所以语言叙述要符合逻辑关系，前因后果要明确，分点叙述“因”应指“化学原理”，只有紧扣原理去分析问题，逐步解答才能得到相应分数，答题时要注意语言的准确，化学用语的规范。,试卷采样(10分)如图所示，将中生成的NH3缓缓经过通入充满干燥Cl2的试管中，已知2NH33Cl2=N26HCl，试回答下列问题：,当场指导答题要素(1)现象描述要全面：看到的、听到的、摸到的、闻到的。(2)现象描述要准确：如A试管中、B处有(3)按“现象结论”格式描述，忌现象结论不分、由结论推现象、指出具体生成物的名称。,得分点及关键词针对不同状态可按以下模板回答：(1)溶液中颜色由变成，液面上升或下降(形成液面差)，溶液变浑浊，生成(产生)沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)，有液体溢出等。(2)固体表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小(变细)，颜色由变成等。(3)气体生成色(味)气体，气体由色变成色，先变后(加深、变浅、褪色)等。,Hold住考向,名师揭秘氮及其化合物的有关知识是每年高考的必考内容。其中有关氮的氧化物的计算、金属与硝酸反应的相关计算、物质的推断和检验、以工业、农业生产为背景，有关氮的化合物的实验探究和评价，是高考考查的重点，2014年高考对此部分的考查将保持不变。,2(2012江苏单科，16)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：,(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_。,1(2012四川理综，28)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计了如下实验流程：,实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。反应完成后，黑色的氧化铜转化为红色的铜。下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶。,甲小组测得：反应前氧化铜的质量m1g、氧化铜反应后剩余固体的质量m2g、生成氮气在标准状况下的体积V1L。乙小组测得：洗气前装置D的质量m3g、洗气后装置D的质量m4g、生成氮气在标准状况下的体积V2L。请回答下列问题：(1)写出仪器a的名称：_。(2)检查A装置气密性的操作是_。,(3)甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气。请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中。,(4)甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为_。(5)乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是_。为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出了合理的实验结果。该药品的名称是_。,(5)未参加反应的氨气与水蒸气一起被浓硫酸吸收了，导致计算中水的质量增大，求得氢原子的物质的量增大，最终求得氨分子中氮、氢原子个数比明显比理论值偏小。可以选用只吸收水分而不吸收氨气的药品(如碱石灰等)及相应的装置。,2(2009上海，4)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。其原因是()。幕布的着火点升高幕布的质量增加氯化铵分解吸收热量，降低了温度氯化铵分解产生的气体隔绝了空气ABCD解析氯化铵分解吸收热量，能降低火焰温度，并且分解产生的氯化氢和氨气能隔绝空气，破坏了可燃物的燃烧条件，故能使幕布不易着火。答案B,(2009北京理综，27)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。,可选药品：浓硝酸、3molL1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。2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(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查装置的气密性，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(选填序号字母)_。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氮气，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、化学实验设计和评价的能力。(1)根据装置特点和实验目的，装置收集NO，装置中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置中应该盛放稀硝酸。(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内，防止反应产生的NO气体逸出。,(3)Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O；Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(4)装置中盛放蒸馏水，使NO2与H2O反应生成NO：3NO2H2O=2HNO3NO。(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明。装置中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置液面的上方会产生红棕色气体。,(6)要证明是Cu(NO3)2溶液浓度过高或是溶解了NO2导致装置中溶液呈绿色，可设计实验方案(a、c方案)将溶解的NO2赶走再观察颜色变化，也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案)，确定是否是因溶有NO2引起的。方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2浓度均可发生变化，无法确定是哪一种因素引起的。,答案(1)3molL1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入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)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(4)将NO2转化为NO3NO2H2O=2HNO3NO(5)装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd,【常见考点】化学是一门以实验为基础的学科，化学教学更是离不开实验教学，实验教学可以使学生观察到语言难以表达清楚的实验现象，增强更直观的感性认识。化学实验教学中力求利用最少的实验药品获得最佳的实验效果、最大限度地减少废弃物，在化学实验过程中要渗透绿色化学思想，提高人们的环保意识。近几年的高考命题中也充分体现了这一点。【高考题型】简答题,【样题1】(2013南京高三模拟)工业尾气中的氮氧化物常用氨催化吸收法，原理是NH3与NOx反应生成无毒物质。某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。,(一)提供的装置,(二)NH3的制取(1)下列有关实验室制备气体的说法正确的是_(填序号)。可以用排饱和食盐水的方法收集氯气用赤热的