氮及其氮的化合物---讲义

1、氮及其氮的化合物I 课标要求通过实验了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。n 考纲要求i了解氮气及其重要含氮化合物的主要性质及应用2. 了解某些含氮化合物对环境质量的影响3能综合应用氮及氮的化合物知识川教材精讲1本考点知识结构氮在自然界中的循环人类活动衬自然畀氮循环和环境的影响氯化合物氮的固定I -自然固氮与人工固氮稳定性NO雷电固氮氯氧化物酸雨|NOa大气汚染与水威陵的反应氨气与氧气反应液化化合物硝酸强氧化性拆稳定性不稳定性与碱的反应2氮的循环：3氮及其化合物的衍变关系:NH 3 J N 2 f NOf NO2f HNO3fNH4NO3f NH3 lNH3

2、H20lNH4+、OH4氮氧化物 各种价态氮氧化物：N (N2O)、N (NO )、N(N2O3)、N (NO 2、N2O4)、N(N 2O5),其中N2O3 和N2O5 分别是HN0 2和HNO3的酸酐。气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化 学烟雾。 NO和N02性质比较NO :一种无色气体，难溶于水，不成盐氧化物。常温下，极易被氧化为NO2： 2NO+O2=2NO2NO2： 一种有刺激性气味的红棕色气体，溶于水后与水反应：3NO2+H2O=2HNO 3+NO 氮氧化物溶于水计算方法涉及的可能相关化学反应方程式分别为：3NO2+H2O=2HNO 3+NO、

3、4NO+3O2+2H2O=4HNO 3、 4NO2+O2+2H2O=4HNO 3、NO2+NO+O 2+H2O=2HNO 3。NO与NO2混合气体溶于水：反应最后得到的气体是NO，其体积=V ( NO)+1/3V ( NO2)NO与O2的混合气体溶于水：若V ( NO)： V (O2) =4 : 3,则容器内无气体剩余，水可充满容器。若V ( NO)： V (O2) >4 : 3,则容器内剩余气体为过量的NO。若V ( NO)： V (O2) <4 : 3,则容器内剩余气体为过量的。2。NO2与O2的混合气体溶于水：若V ( NO2)： V (O2)=4 : 1，则容器内无气体剩余

4、，水可充满容器。若V ( NO2)： V (O2)>4 : 1，则NO2过量，容器内剩余气体为的NO,体积为过量的 NO?的1/3。若V ( NO2)： V ( O2) <4 : 1，则O2过量，容器内剩余气体为过量的O2。NO2、NO与。2三种气体溶于水：若V ( NO2)： V ( NO )： V (O2) =1 : 1 ： 1,则容器内无气体剩余，水可充满容器。若按1 : 1 : 1反应后，仍有某两种或一种气体多余可按前面思路进行判断。5 硝酸的重要特性：强氧化性 浓、稀硝酸在与活泼或不活泼金属发生反应时，硝酸中N被还原，一般不产生氢气。 浓、稀硝酸与活泼金属反应时，N被还原

5、，所得产物可以是 N (NO2)、N (NO)、N (N2O)、N ( N2)或nN ( NH3),鉴于反应复杂，中学对活泼金属与浓、稀硝酸的反应不做要求。 浓、稀硝酸与金属铜的反应：Cu+4HNO 3(浓)=Cu(NO 3)2+2NO2f+2H2O、3Cu+8HNO 3(稀)=3Cu-(NO3)2+2NO T+4H2O。以上反应中，硝酸表现出氧化性同时还表现出酸性。其他不活泼金属类似于铜与浓、稀硝酸反应。注意：一定量的浓硝酸与足量的铜发生反应时，硝酸会由浓变稀，往往得到的是NO和NO?的混合气体。 浓硝酸与碳的反应：C+4HNO 3 (浓)亠CO?仔NO2f+2H2O。硝酸只表现出氧化性。

6、在浓硝酸中滴加几滴石蕊试液、微热，先变红、后褪色，说明浓硝酸的酸性及氧化性。 冷的浓硝酸在常温下.使铁、铝等活泼金属发生钝化 (在其表面因氧化生成一层致密的氧化膜)。常温时，常把浓硝酸存放在铁质、铝质密闭容器里。但若加热，则会剧烈反应。 王水：浓硝酸与浓盐酸的混合物，其体积比为1:3。可溶解金、铂、钛等金属。6氨、液氨、氨水、铵之间的区别：氨：无色有刺激性气味的气体，比空气轻。氨分子是一种呈三角锥形的极性分子，极易溶于水，易液化。液氨 是氨气液化的产物，仍然是氨分子，属纯净物。氨水是氨气的水溶液， 是混合物：NH3+H2O NH3H2O NH4+0H-。氨水中微粒有：NH3、H2O、NH3 H

7、20、 NH4+、OH 、极少量的H +。氨水浓度越大，密度越小。铵（NH4+）是带一个单位正电荷的离子，不能单独存在，只能在铵盐或氨水中与阴离子共存。凡是含NH4+的盐叫铵盐，铵盐易溶于水。铵盐不稳定2加热易分解。+ H 、氨与铵可相互转化： NH3*丄2 NH4+, NH4+与强碱反应放出 NH3,OH7.NH4+的检验方法： 检验固态铵盐不必加热，只需取少量晶体与石灰拌和有氨的特殊气味即可； 若是铵盐溶液，为了使更多的NH3放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则必须加热。 铵盐溶液与强碱溶液反应的离子方程式有三种写法：a、浓溶液不加热写成：NH4+OH =NH3+ H2O; b、稀溶液不加热写

8、成 NH4+OH = NH3H2O; c、不论浓、稀，只要加热则写成： NH4+OH-= NH3I+H2O0铵盐与碱共热都能产生氨气：（NH 4）2SO4+NaOH旦Na2SO4+2NH 31+2H2O。实验室常用加热铵盐和碱的混合物制取氨气，反应生成的氨气用湿润的红色石蕊试纸检验。8光化学烟雾氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（HC）在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主 要生成光化学氧化剂（主在是 O3）及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。光化 学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。IV 典型例题例1（05上海）我国化学侯德榜（右图）改革国

9、外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下:食盐水取副产品）（1）上述生产纯碱的方法称 ，副产品的一种用途为（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是 。（3）写出上述流程中 X物质的分子式 。（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 （填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是 。（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有。（a）增大NH4+的浓度，使NH4CI更多地析出（b）使NaHCO3更多地析出（c）使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4CI纯度【解析】命

10、题意图是借侯德榜制碱法考察氨和常见含碳化合物知识的运用，有一定的综合性。解题的主要信息 是题给生产流程图，观察流程图可知沉淀池中加入了二氧化碳、氨、氯化钠三种原料，联系化学基础知识就可写成化学方程式。回答第（4）问时，可由循环经济联想到原料利用率的提高。回答第（6）问时要注意审题，题中明确提出冷却析出副产品”，否则会误认为析出的是碳酸氢钠。答案为：（1）侯德榜制碱法或联合制碱法，化肥或电解液或焊药等（或其他合理答案）（2）NH3+CO2+H2O+NaCI= NMCI+NaHCO 3 J 或 NH3+CO2+H2O= NH4HCO3NH4HCO3+NaCI= NaHCO 3 J+NH 4CI（3

11、）CO 2 （4）I 过滤稀硝酸和硝酸银溶液（6）a、c【点评】联系生产实际以考查化学基础知识和解决问题能力，这是近几年高考化学命题的一个趋势。联系生产 实际问题往往综合性很强，与化学实验、元素化合物、化学基础理论等相关，综合考查多种能力，所以各部分知识 不能留有死角。而以物质制备型的联系生产实际问题的关键之处是要有扎实的元素化合物知识，在复习过程中尤其 要重视这部分基础知识的落实。例2 （ 05全国理综I）.已知A、B、C、D为气体，E、F为固体，G是氯化钙，它们之间的转换关系如下图所 示：D的化学式（分子式）是 , E的化学式（分子式）是 。A和B反应生成C的化学方程式是 。E和F反应生成

12、 D、H和G的化学方程式是 八【解析】解决本题有两个突破口信息：一是 C、D两气体化合成固体 E,二是E、F两固体反应能生成 D气体、 H和氯化钙，联想中学所学元素化合物知识（从本题有较多的气体物质主要考虑非金属元素族），很容易查找出 E是NH4CI固体，然后利用顺向思维和逆向思维，顺藤摸瓜推出其余物质。答案为：26. NH3 NH4CI H2+Cl22HCI Ca（OH） 2 + 2NH 4CICaCI 2+2NH 31+2H 2O【点评】无机框图题的最关键是要在或明或暗的信息中找到问题解决的突破口，然后再将突破口信息与所学过的各元素族知识进行有序的比照，其实比照的过程就是对所学知识的一个有

13、序的检索过程。例3 材料一：大气的头号杀手NOx当今世界汽车保有量已超过 6亿辆，每年向大气层排放约2X108t有害气体，其中主要是 CO、NOx,占大气污染总量的60%以上，是大气的头号杀手。NOx中；NO2的毒性最大，是一种毒性很强的腐蚀剂，空气中的NO2被吸入肺内会形成两种酸，由于这两种酸对呼吸器官有刺激作用，会引起肺水肿，若进入血液可引起组织缺氧。深圳市 各大医院的统计数据表明，近几年来呼吸系统疾病的患者人数呈现持续增加的态势，这与深圳市近几年机动车辆的增速过快有关，机动车辆排放的尾气（含碳氢化合物、CO、SO2和NO、NO2等）是致病的主要因素。材料二：NOx对臭氧层的破坏作用臭氧对

14、人类和地球环境既有益又有害，这取决于它在大气层中存在的位置。在地面附近的对流层中，臭氧和其它氧化剂一起，损害人类的健康，破坏花草树木；而在1015公里高度的平流层中，臭氧却起着有益作用，它过滤”有害的紫外线辐射，环绕地球形成一个防护罩”由于人类对紫外线十分敏感，过量的紫外线会致人死命，特别 是引起人类的皮肤癌，因此臭氧层的存在是生态平衡的极为重要的一环。而NO却会对臭氧层造成破坏，已知其对O3的破坏机理如下：O3+NO= O 2+NO2 , O3 =O2 +O , NO2+O =NO+O 2请依据所学知识和以上材料回答:（1）汽车尾气中NO的来源。（2）NO为什么会导致人体中毒？（3） 写出N

15、O2在人体内发生反应的化学方程式，并分析NO2在该反应中所起的作用。（4） 写出循环反应 “O+NO=O2+NO2 , O3 =O2 +O，NO2+O=NO+O2”的总方程式，并分析 NO在破坏臭氧层的过程中所起的作用（5）汽车尾气过多的排放可能引起的环境问题除破坏臭氧层外还有哪些？（6） 在汽车尾气排放管中安装一个催化转化器，可将尾气中另一种有害气体CO跟NO反应转化为无毒气体， 写出该反应的化学反应方程式。（7） 有三位教授因发现 NO在人体的血管系统内有传送信息的功能而获得1998年诺贝尔奖，由此说明我们应 如何辨证地看待化学物质的作用？【解析】本题借环境保护问题考察同学们的自学能力和知

16、识迁移能力。汽油在汽缸内燃爆形成高温高压使缸内-4的N2与O2发生反应：O2+N2=2NO; “ NC能象CO 一样导致人体中毒”可说明NO的中毒机理；由 NO2中N处在N 的中间价，结合 “NO被吸入肺内会形成两种酸 ”的信息，不难理解两种酸分别是N（ HNO3）和N（HNO 2）的酸，注意：要消除 NO?与水反应的思维定势；从O3+NO= O 2+NO2，O3 =O2 +O，NO2+O =NO+O 2”可获得信息，NO开始参与了与 O3的反应，但最终又得以恢复，说明NO是臭氧层破坏的催化剂，并通过三个方程式加和得出臭氧层破坏的总方程式；透过 含碳氢化合物、CO、SO2和NO、NO2”信息，

17、结合环保名词常识，可推出还可能引起的环境问题是酸雨、光化学烟雾；通过CO、NO的化合价分析，可以猜测出无毒气体”的成分是N2和CO2；从NO既能给人们带来好处，也对环境带来危害，说明化学物质利弊兼有，要辨证看待。答案：（1）NO是空气中的N2与。2在汽车气缸内的高温环境下的反应产物。（2）NO与人体血液中的血红蛋白结合，而使人中毒。（3）2NO2+H 2O=HNO 3+HNO 2,NO2在反应中既是氧化剂，又是还原剂。（4）2O3=3O2，NO 作催化剂（5）酸雨、光化学烟雾。（6）2CO+2NC催化剂 2CO 2+N2（7）科学是把双刃剑”，在充分利用化学物质为人类造福同时还要正视化学物质给

18、人类带来的危害【点评】此题利用信息给予的方式，较好地将环境问题与元素化学知识有机地结合起来，既考察了学生的自学能力，也考察了学生分析问题和解决问题的能力，同时寓问题解决的过程中渗透了关心和爱护环境的思想教育。V 跟踪训练1、（05上海）据报道，科学家已成功合成了少量A、N4是N2的同素异形体C、相同质量的N4和N2所含原子个数比为1 ：2D、N4的摩尔质量是 56g2、（05上海）已知三角锥形分子E和直线形分子 G反应，生成两种直线形分子L和M（组成E、G、L、M分子的元N4，有关N4的说法正确的是（）B、N4是N2的同分异构体素原子序数均小于10）如下图，则下列判断错误的是（A、G是最活泼的

19、非金属单质B、L是极性分子C、E能使紫色石蕊试液变蓝色D、M化学性质活泼Eo-o => o-o + CMD3右图装置可用于A .加热 NaHCO3 制 CO2B .用Cu与稀HNO3反应制NOC .加热氯化铵和消石灰混合物，制取氨气D .加热氯酸钾和少量二氧化锰，制取氧气4. a表示胶头滴管中的液体，b表示烧瓶中的气体。不能形成喷泉实验现象的 a中液体和b中气体的组合是（）A . a NaOH 溶液、b HCl 气体 B . a- NaOH 溶液、b CO2 气体C. a- HCl 溶液、bNH3 气体D . a水 b CO2 气体M5、为了除去 NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采

20、用氢氧化钠溶液进行吸收处理（反应方程式：3NO2 +2NaOH t2NaNO3 + NO + H 2O; NO2 + NO + 2NaOH 宀2NaNO2)。现有由 a mol NO、b mol NO 2、c mol N 2O4组成的混合气体恰好被 VL氢氧化钠溶液吸收（无气体剩余），则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为（A.a b cmol/LVB.2(a b C) mol/L3VC.a b 2cmol/LVD.b 2cmol/LV、选择题（下列各题均有2个答案，请将合理答案的序号填在第n卷题首的答案栏内，填在其他地方无效）6、（05上海）碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体

21、Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中（如图装置），下列有关说法正确的是（）A .洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡B. Z导管出来的气体中无二氧化碳C、洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡D、Z导管口有红棕色气体出现7. 以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是)&工业制取硝酸的尾气含有NO2，NO，通常用 NaOH 吸收：NO + NO2+ 2NaOH = 2NaNO2+ 出0、2NO2+ 2NaOH=NaNO2+ NaNO3+出0。NO2与NO体积比为下列值时，不能被完全吸收的是（）2mL无色气体，则原混合气体中B . 1 : 3C. 3 : 1 D . 1 : 29、将盛

22、有12mLNO 2和。2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余02的体积可能是（A . 1.2mLB. 2.4mLC. 3.6mLD . 4mL10.某混合气体中可能含有 CO、CO2、NH3、HCl、H2和H2O（气）中的一种或几种.当依次通过澄清石灰水（无现象），Ba（OH） 2溶液（出现浑浊），浓H2SO4、灼热的氧化铜（变红）和无水CuSO4（变蓝），则下列推断中正确的是（D、可能有 HCI和COA、一定有 CO2、HCl、H2B、一定无NH3C、肯定有CO和水蒸气下列各组溶液中，用括号内的试剂及物质间相互反应不能鉴别的一组是A. Ba(OH) 2KSCNK2SO4Mg(NO

23、3) 2（FeCl3溶液）B. NaNO3NaHCO3(NH 4)2SO3Na2SiO3(H2SO4 溶液)C. NH4BrK2CO3NaICaCl2(AgNO溶液)D. (NH4) 3PO4NaBrCuSO4AlCl 3(KOH溶液)叠氮酸钠（NaN3）是抗禽流感药物 达菲”合成过程中的中间活性物质，3molNaN11、12.B、Na3N中Na*半径比N3-半径大3受撞击会生成4mol氮气和一种离子化合物（Na3N）。下列有关叙述错误的是C、NaN3跟水反应时，有NH3生成D、NaN3中，既存在离子键又存在非极性共价键A、NaN3受撞击时，NaN3既是氧化剂又是还原剂13、铁粉和铜粉的均匀混

24、合物，平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO的下列计算结果正确的是体积和剩余金属的质量如下表（设硝酸的还原产物只有 NO）:编号稀硝酸体积/mL100200300400剩余金属/g18.09.600NO体积/mL224044806720VA .硝酸的浓度为 4mol/L B .中溶解了 5.6gFe C.中溶解了 9.6gCuD .中V=8960三、本题包括2个小题14.我国化工专家侯德榜的侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他利用NaHCO3、NaCl、NH4CI等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳等为原料先制得NaHCOs,进而生产出纯碱。下面

25、是在实验室中模拟 侯氏制碱法”制取NaHCO3的装置和实验步骤：第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在 C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体。继续向 C中通入两种气体，直到不再有固体产生。第三步：过滤 C中所得的混合物，得到 NaHCO3固体。第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，又有晶体析出，饱和NaCl溶液ABCD请回答下列问题：(1) 装置的连接顺序是：(玄)接() t ()接(); (b)接()(2) A中常选用的固体反应物为 ; D中应选用的液体为 ;(3) B装置中分液漏斗内所加试剂为 ;第二步

26、中必须先让 装置先发生反应。C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是 ;(4) 第四步分离所得的晶体中含有多种成分，试证明其中含有NH4CI，简要写出操作过程和现象 。15 某化学课外活动小组，设计了如图所示的装置来制取NO2并探究NO2的部分性质，实验步骤如下：(1) 打开阀门K，拔出注射器活塞，加入一小片Cu片将注射器活塞装上并压至底部，排出里面的空气；.(2) 将注射器尖嘴插入浓硝酸中，吸取10mL足量的浓硝酸，迅速关闭活塞|l ；K，观察到的现象是 ,反应的离子方程式 二I；u* K(3) 当反应完毕后，迅速打开阀门K，将反应液放入盛有 NaOH溶液的烧杯U 中后关闭K;(4) 为验证N

27、O?气体与H2O的反应，将注射器尖导管插入水中，打开活塞K，然后吸取少量的水、关闭阀门K后振荡，观察到的现象是 _,最后注射器内剩余的气是 :请写出反应的离子方程式： 。 (5)为了验证最后注射器中的气体是 NO,请设计一实验方案加以验证：A： N0kB： COC：碳氢化合物四.本题包括2小题16、( 06江苏)稀薄燃烧是指汽油在较大空 /燃比(空气与燃油气的体积比)条件下的燃烧。随着全球能源危机的加剧，稀薄燃烧技术的研究受到了12 13 14 15 16 17 18 空懈比人们的重视，但稀薄燃烧时，常用的汽车尾气净化装置不能有效地将NOx转化为N2。不同空/燃比时汽车尾气中主要污染物的含量变化如右图所示。稀薄燃烧技术除能节约能源外，还具有的优点是 (填一项)。排放到大气中的NOx会导致酸雨、等环境问题(填一项)。某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下，按下列流程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催