2022届高考化学一轮复习第4单元非金属及其化合物第4节氮及其化合物课件新人教版

1、第第4 4节氮及其化合物节氮及其化合物-2-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-考点一考点二基础梳理考点突破考点三氮气及氮的氧化物的性质1.氮的固定2.氮气(1)物理性质:无色无味气体,密度比空气略小,难溶于水。(2)化学性质:-4-考点一考点二基础梳理考点突破考点三3.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、no、n2o3、no2(或n2o4)、n2o5,其中属于酸性氧化物的是n2o3、n

2、2o5。-5-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(2)no和no2性质比较。 -6-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-7-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-8-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-9-考点一考点二基础梳理考点突破考点三2.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。3.原子守恒法4no2+o2和4no+3o2从组成上均相当于2n2o5的组成,都与n2o5+h2o=2hno3等效。当no、no2、o2的混合气体通入水中时利用混合气体中n、o原子个数比进行分析判断。-10-考点一考点二基础梳理考点突破考点三

3、例1将容积为50 ml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5 ml,若向量筒内鼓入氧气后,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.43 7b.18 7c.4 1d.22 3a解析:no2、o2与水的反应属于循环反应,可简化为4no2+o2+2h2o=4hno3;根据“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”可知,反应后剩余气体为no,其体积为5 ml,结合反应3no2+h2o=2hno3+no可知生成5 ml no,需消耗no2的体积为5 ml3=15

4、 ml,其余的35 ml混合气体按v(no2) v(o2)=4 1恰好发生反应,则混合气体中氧气的体积为35 ml =7 ml,则二氧化氮的体积为50 ml-7 ml=43 ml,故原混合气体中no2和o2体积比为43 7。-11-考点一考点二基础梳理考点突破考点三例2(2018全国)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是()a.雾和霾的分散剂相同b.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵c.nh3是形成无机颗粒物的催化剂d.雾霾的形成与过度施用氮肥有关 答案解析解析关闭雾和霾的分散剂均为空气,a项正确;根据题目信息,硝酸铵和硫酸铵均为无机颗粒物,是形成雾霾

5、的因素之一,b项正确;氨气分别与硝酸、硫酸生成硝酸铵和硫酸铵,是形成无机颗粒物的反应物,c项错误;过度施用氮肥会导致空气中氨气含量增加,促进了无机颗粒物中硝酸铵、硫酸铵含量的增加,d项正确。 答案解析关闭c-12-考点一考点二基础梳理考点突破考点三归纳总结 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+

6、2naoh=2nano2+h2o。-13-考点一考点二基础梳理考点突破考点三跟踪训练跟踪训练1.把一支充满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 ( ) 答案解析解析关闭 答案解析关闭-14-考点一考点二基础梳理考点突破考点三2.利用石灰乳与硝酸工业的尾气(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:-15-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(1)一定条件下,no与no2存在下列反应:no(g)+no2(g)

7、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1 1。若n(no) n(no2)1 1,则会导致;若n(no) n(no2)1 1,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。 -16-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-17-考点一考点二基础梳理考点突破考点三氨铵盐的性质1.氨(1)氨气的分子结构和物理性质。(2)化学性质。 -18-考

8、点一考点二基础梳理考点突破考点三(3)实验室制取氨气。 -19-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-20-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(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+cac

9、l2=cacl28nh3),通常用碱石灰干燥氨气。-21-考点一考点二基础梳理考点突破考点三2.铵盐(1)物理性质。铵盐都是白色或无色晶体,都易溶于水。(2)化学性质。-22-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-23-考点一考点二基础梳理考点突破考点三自主巩固自主巩固判断正误,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是否泄漏 ( )(6

10、)因为nh4cl为强酸弱碱盐,所以可用加热法除去nacl中的nh4cl ( )-24-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(7)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气 ( )(8)液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂 ( )(9)检验 时,往试样中加入naoh溶液,微热,用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体 ( )-25-考点一考点二基础梳理考点突破考点三1.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。-26-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-27-考点一考点二基础梳理考

11、点突破考点三例3某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。图1 -28-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-29-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(1)装置a中烧瓶内试剂可选用(填字母)。 a.碱石灰b.浓硫酸c.生石灰d.五氧化二磷e.烧碱(2)在k2的导管末端连接图2装置中的(填序号)装置,当装置d中集满氨气后,关闭k1、k2,打开k3,引发喷泉的实验操作是。 (3)若探究氨气的还原性,需打开k1、k3,在k2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。用二氧化锰与浓盐酸制取氯气,生成的气体必须通过分别盛有、试剂的洗气瓶;d中氨气与氯气反应产生白烟,同时生成一种无色无味的气体,该反

12、应的化学方程式为 ;从k3处导管逸出的气体中含有少量cl2,则c装置中应盛放(填化学式)溶液,反应的离子方程式为。 -30-考点一考点二基础梳理考点突破考点三答案 (1)ace(2)或用热毛巾将烧瓶包住(其他合理答案均可)(3)饱和食盐水浓硫酸3cl2+8nh3=6nh4cl+n2naoh(答案合理即可)cl2+2oh-=cl-+clo-+h2o(答案合理即可)-31-考点一考点二基础梳理考点突破考点三解析 (1)在浓氨水中存在平衡: 向其中加入碱石灰、生石灰或烧碱,都会使平衡左移,同时放出大量的热促进氨水的挥发,都可快速制备氨气。(2)氨气极易溶于水,不溶于ccl4,需选择防倒吸装置进行实验

13、探究,因此需选择图2中的或。根据喷泉实验的原理,要使装置d中发生喷泉现象。用热毛巾将烧瓶包住,可使d中氨气受热膨胀通过导管与水接触,进而产生“喷泉”。-32-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(3)用二氧化锰与浓盐酸反应制取的氯气中混有氯化氢气体和水蒸气,要得到纯净、干燥的氯气需通过饱和食盐水除去氯化氢,通过浓硫酸除去水蒸气。探究氨气具有还原性,氯气与氨气反应产生“白烟”的成分为氯化铵,氯元素化合价降低,则生成的“无色无味的气体”必为氨气的氧化产物,可推知为氮气。氯气是有毒气体,可与强碱溶液反应,因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。-33-考点一考点二基础梳理考点突破考点三归纳总结(1)引发喷泉

14、的几种方法:使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。使烧瓶内气体温度降低,从而使气压减小。使烧瓶外待喷液面上的气压增大。-34-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(2)喷泉实验的几种常见装置:-35-考点一考点二基础梳理考点突破考点三说明: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。-36-考点一考点二基础梳理考点突破考点三跟踪训练跟踪训练3.中学实验中,通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,来验证气体的“溶解性”,下列有关说法不正确的是( )a.用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外界压强,从而

15、形成喷泉b.选用合适的溶液,co2也能用于做喷泉实验c.hcl、nh3和so2均能用该装置做喷泉实验d.用no2和n2o4的混合气体做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸 答案解析解析关闭由于气体溶于水或某种溶液,导致烧瓶中的压强迅速减小,与外界产生足够的压强差,从而形成喷泉,a项正确;co2能与naoh溶液等强碱溶液反应,从而被吸收,也能与外界产生很大的压强差,故能形成喷泉,b项正确;nh3和hcl属于极易溶于水的气体,so2可以与naoh溶液等反应,故均能形成喷泉,c项正确;no2和n2o4与水反应后有no生成,故液体不能充满烧瓶,d项错误。 答案解析关闭d-37-考点一考点二基础梳理考点突破考点

16、三4.实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置,其中正确的是()a.是氨气发生装置b.是氨气发生装置c.是氨气吸收装置d.是氨气收集、检验装置 答案解析解析关闭nh4cl固体受热分解生成nh3和hcl,两者在试管口遇冷又重新结合生成nh4cl,不能制取nh3,a错误;可将浓氨水滴加到生石灰或naoh固体中,来制备nh3,故可用于制取nh3,b正确;nh3极易溶于水,用水吸收nh3时,导管末端常接一倒扣漏斗,且漏斗口紧贴水面,不能将漏斗完全浸入水中,c错误;nh3的密度比空气的小,要用向下排空气法收集nh3,为防止nh3与空气形成对流,要在试管口塞一团棉花,d错误。 答案解析关闭b-38-考点三考点

17、一考点二基础梳理考点突破硝酸1.物理性质纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体,易挥发,易溶于水。2.化学性质-39-考点三考点一考点二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。-40-考点三考点一考点二基础梳理考点突破自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)将铁屑放入稀硝酸中有气体放出证明fe比h2活泼 ( )(3)稀硝酸可除去试

18、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稀硝酸中溶液变蓝,所以cu与稀硝酸发生置换反应 ( )-41-考点三考点一考点二基础梳理考点突破(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 ( )(8)用浓硝酸与cu反应制备no2 ( )(9)过量的铜与浓硝酸反应生成一氧化氮 ( )-42-考点三考点一考点二基础梳理考点突破1.化学反应中硝酸表现的性质 -43-考点三考点一考点二基础梳理考点突破

19、-44-考点三考点一考点二基础梳理考点突破-45-考点三考点一考点二基础梳理考点突破例4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200 ml 3 moll-1的稀硝酸和200 ml 2.5 moll-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 mol cu和 g fe。 (3)200 ml 16 moll-1的浓硝酸与3.2 g cu反应,反应过程中还原产物只有no2,则反应结束

20、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)。 -46-考点三考点一考点二基础梳理考点突破-47-考点三考点一考点二基础梳理考点突破答题模板硝酸与金属反应的分析思路 -48-考点三考点一考点二基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练5.将22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0.2 mol no2和0.3 mol no,下列说法正确的是 ()。a.反应后生成的盐只有fe(no3)3b.反应后生成的盐只有fe(no3)2c.反应后生成的盐为fe(no3)2和fe(no3)3,其物质的量之比为1 3d.反应后生成的盐为fe(no3)2和fe(no

21、3)3,其物质的量之比为3 1 答案解析解析关闭 答案解析关闭-49-考点三考点一考点二基础梳理考点突破6.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放入具支试管,在分液漏斗中加入约5 ml浓硝酸,从分液漏斗往具支试管中放入约2 ml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 。 -50-考点三考点一考点二基础梳理考点突破.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

22、稀硝酸与铜反应产生no的实验现象是。 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 。 -51-考点三考点一考点二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

23、+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。-52-利用浓氨水制取利用浓氨水制取氨气氨气 -53-54-例题氮的氧化物(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-55-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

24、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)。 -56-(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。-57-58-59-跟踪训练跟踪训练1.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( )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与盐酸反应的热效应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 答案解析解析关闭图为简易启普发生器装置,该装置要求固体药品要难溶于水,而纯碱是易溶于水的物

25、质,无法达到“随关随停”的目的,a项错误;图为套管实验装置,镁和盐酸在小试管中反应,产生的热量变化会引起大试管内气体压强变化,进而使u形管内的红墨水产生液面高度差,若左边液面低于右边液面,说明反应放热,反之,说明反应吸热,故b项正确;图中收集nh3时应采用向下排空气法,c项错误;图为滴管的非常规使用,但由于酒精和feso4溶液互溶,无法起到隔绝空气的作用,因此不能较长时间观察到白色的fe(oh)2,若想达到此目的,可将酒精换为苯,d项错误。 答案解析关闭b-60-2.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

26、的浓度为9.0 moll-1,配制该浓度的氨水100 ml,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)写出受热时丙装置内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。 -61-.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。 -62-63-64-1.氨气的3个性质(1)nh3与h2o反应。(2)

27、nh3与酸反应。(3)nh3与o2反应。2.铵盐与碱反应的2个应用(1)实验室制nh3。-65-66-21341.下列有关氮及其化合物的说法不正确的是()。a.浓硝酸因分解放出的no2又溶解于硝酸而呈黄色b.铵态氮肥不宜与碱性肥料混合使用c.常温下铁、铝不与浓硝酸反应d.no可用排水法收集,no2可用向上排空气法收集c解析:浓硝酸不稳定,光照条件下易分解生成二氧化氮,所以浓硝酸因分解放出的no2又溶解于硝酸而呈黄色,a项正确;铵态氮肥应避免与碱性肥料混合使用,防止铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气,降低肥效,b项正确;常温下,铁、铝遇浓硝酸“钝化”,属于化学反应,c项错误;no不溶于水,可以利用排水法收集,二氧化氮与水反应,密度比空气的大,可以利用向上排空气法