第三章-自然界中的元素-2氮族元素学生版

1、氮及其化合物氮及其化合物【课标要求】 1.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【知识梳理】1 1、本考点知识结构：本考点知识结构：2 2、氮的循环：、氮的循环：3 3、氮及其化合物的衍变关系：、氮及其化合物的衍变关系：NH3 N2 NONO2HNO3NH4NO3NH3 NH3H2ONH4+、OH4 4、氮氧化物：、氮氧化物：各种价态氮氧化物：（N2O） 、（NO） 、（N2O3） 、（NO2、N2O4） 、（N2O5） ，1N2N3N4N5N其中 N2O3和 N2O5分别是 HNO2和 HNO3的酸酐。气态的氮氧化物几

2、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 NO2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=2HNO3+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=2HNO3+NO、4NO+3O2+2H2O=4HNO3、4NO2+O2+2H2O=4HNO3、NO2+NO+O2+H2O=2HNO3。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

3、气体溶于水：若 V（NO）V（O2）=43，则容器内无气体剩余，水可充满容器。若 V（NO）V（O2）43，则容器内剩余气体为过量的 NO。若 V（NO）V（O2）41，则 NO2过量，容器内剩余气体为的 NO，体积为过量的NO2的 1/3。若 V（NO2）V（O2）41，则 O2过量，容器内剩余气体为过量的 O2。NO2、NO 与 O2三种气体溶于水：若 V（NO2）V（NO）V（O2）=111，则容器内无气体剩余，水可充满容器。若按 111 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 5、硝酸的重要特性：强氧化性：、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

4、反应时，硝酸中被还原，一般不产生氢气。5N浓、稀硝酸与活泼金属反应时，被还原，所得产物可以是（NO2）、（NO）、5N4N2N（N2O）、（N2）或（NH3），鉴于反应复杂，中学对活泼金属与浓、稀硝酸的反应不1N0N3N做要求。浓、稀硝酸与金属铜的反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu-(NO3)2+2NO+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 NO2的混合气体。浓硝酸与碳的反应：C+4HNO3

5、（浓）CO 2+NO2+2H2O。硝酸只表现出氧化性。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 6、氨、液氨、氨水、铵之间的区别：、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：NH

6、3+H2ONH3H2ONH4+OH-。氨水中微粒有：NH3、H2O、NH3H2O、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，加热易分解。氨与铵可相互转化：NH3 NH4，NH4+与强碱反应放出 NH3,7 7、NHNH4 4+ +的检验方法：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、

7、浓溶液不加热写成：NH4+OH=NH3H2O；b、稀溶液不加热写成 NH4+OH= NH3H2O；c、不论浓、稀，只要加热则写成：NH4+OH- NH3+H2O。铵盐与碱共热都能产生氨气：(NH4)2SO4+NaOHNa2SO4+2NH3+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 8、光化学烟雾：、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

8、季节。【实例分析】【例 1】 （14 分）洗车安全气囊是德国安全的重要保障。当车辆发生碰撞的瞬间，安全装置通电点火使其中的粉末分解释放出大量的氮气形成气囊，从而保护司机及乘客免受伤害。为研究安全气囊工作的化学原理，取安全装置中的粉末进行实验。经组成分析，确定该粉末仅 Na、Fe、N、O 四种元素。水溶性试验表明，固体粉末部分溶解。经检测，可溶物为化合物甲；不溶物为红棕色固体，可溶于盐酸。取 13.0g 化合物甲，加热使其完全分解，生成氮气和单质乙，生成的氮气折合成标准状况下的体积为 6.72L。单质乙在高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕色粉末反应生成化合物丙和另和一种单质。化合物丙与空气接触可转

9、化为可溶性盐。HOH请回答下列问题：（1）甲的化学式为 ，丙的电子式为 。（2）若丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为 。（3）单质乙与红棕色粉末发生反应的化学方程式为 ，安全气囊中红棕色粉末的作用是 。（4）以下物质中，有可能作为安全气囊中红棕色粉末替代品的是 。A. KCl B. KNO3 C. Na2S D. CuO（5）设计一个实验方案，探究化合物丙与空气接触后生成可溶性盐的成分（不考虑结晶水合物） 。【解析】本题知识载体很新鲜，很生活，很化学。简答式的题目首先要进行分析，确定设计的物质及反应才能完成各小题的内容。题目关键词：粉末分解分解释放氮气，粉末仅含 Na、Fe、N、O

10、，水溶性试验部分溶解部分溶解，可溶部分为化合物甲化合物甲，不溶物红棕色红棕色可溶于盐酸。13.0g 甲完全分解完全分解为 N2和单质乙单质乙，N26.72L，单质乙在高温隔绝空气高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕色粉末反应生成化合物丙化合物丙和另和一一种单质种单质。化合物丙与空气接触可转化为可溶性盐。解题分析：1、粉末由两种物质混合而成。2、红棕色物质可能为 Fe2O3Fe(OH)3等,根据题意只能是 Fe2O3。3、甲只有两种元素，且含 N，必含 Na。3、计算：N(6.72/22.4)*2*14=8.4g，则 Na 的物质的量为：（13-8.4）/23=0.2mol，N 与 Na 的物质的量

11、之比为：0.6:0.2=3:1，则化合物甲为 Na3N。4、在高温下 Na 与 Fe2O3反应的产物为 Na2O2和 Fe。【答案】 （1）Na3N，(2)2N2O2+4CO2+2H2O=4NaHCO3+O2(3)6Na+2Fe2O3=3Na2O2+4Fe ,红色粉末的作用是充当氧化剂，除去氮化钠分解产生的金属钠（金属钠溶于水产生大量的热和碱性有害物质） ，提供大量的热量用于氮化钠的迅速分解。（4）从氧化性角度分析 KNO3、CuO 均可，但 KNO3本身受热分解，产生氧气与氮气反应。故选择 D. CuO。 （5）实验目的：检验 Na2O2在空气中与水或二氧化碳反应的产物，即检验NaOH 和

12、Na2CO3或 NaHCO3。实验设计一：实验原理：定量分析法。步骤：1、称量混合固体的质量。2、将混合物加热，并将气体通入澄清石灰水，无气体则无 NaHCO3，石灰水变浑浊则有 NaHCO3无 NaOH，称量石灰水质量变化量 mg。3、加入过量盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，称量石灰水质量增加量 ng。4、通过 m 与 n 的计算获得最终结果。实验设计二：实验原理：测定盐酸用量与产生二氧化碳的量的关系确定混合物成分。1、不产生二氧化碳则混合物只有 NaOH。2、开始产生二氧化碳前，与开始产生二氧化碳直到最大量消耗的盐酸的体积比为 1:1 则只有 Na2CO3。大于 1:1 则为 NaOH

13、与 Na2CO3的混合物。小于 1:1 则为 Na2CO3和 NaHCO3的混合物。即比较图中 a,b 的大小。 教与学提示： 题型的难点 1 是通过定性和定量两种方式确定物质的化学成分，其中 Na3N 又是学生很不熟悉的。难点 2 是氧化还原方程式的书写与配平，及氧化还原原理的应用。难点 3 是实验设计，通过定量来定性。但，题目设计与问题设计都在平时的练习与讨论中必然会涉及。比如实验设计部分，在省市多次统考中均有有关碳酸盐与酸反应定量问题出现过，或反复练习过。但，在简答的环境中也还是有难度的。解题中要动用到平时知识的积累，决定成败还是在平时。【例 2】 某兴趣小组用题 27 图装置探究氨的催

14、化氧化。（1）氨催化氧化的化学方程式为_（2）加热玻璃管 2 一段时间后，挤压 1 中打气球鼓入空气，观察到 2 中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是_反应（填“吸热”或“放热” ） （3）为保证在装置 4 中观察到红棕色气体，装置 3 应装入_；若取消 3，在4 中仅观察到大量白烟，原因是_（4）为实现氨催化氧化，也可用装置 5 替换装置_（填装置代号） ；化合物 X为_（只写一种） ，Na2O2的作用是_【解析】本题考查氨的催化氧化。 （1）NH3和 O2氧化生成 NO。 （2）该反应为放热，故不加热后仍能保持红热状态。 （3）产物中有 NO 和 NH3，NO 会被 O2 氧

15、化生成 NO2，在于空气中的水蒸气反应生成 HNO3,而 HNO3与 NH3会产生白烟。 （4）装置 5 与 1 均产生科产生NH3。NH4Cl 加热分解可得 NH3和 HCl 而 HCl 与 Na2O2可生成 O2。【答案】（1）4NH3+5O2 催化剂 4NO+6H2O；（2）放热（3）浓 H2SO4；生成的 NO 与 O2反应生成 NO2,NO2与水反应生成 HNO3，NH3与 HNO3反应生成NH4NO3。 (4)I;NH4Cl 与 HCl 反应生成氧气（合理答案均给分）【一课一练】1 物质的量之比为 2：5 的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为 N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反

16、应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是（ ）A. 1：4 B.1：5 C. 2：3 D.2：52下列所列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是（ ）abcAAlAlCl3Al（OH）3BHNO3NONO2CSiSiO2H2SiO3DCH2=CH2CH3CH2OHCH3CHO3已知汽车尾气无害化处理反应为w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 下列说法不正确的是（ ）2( )2( )NO gCO g22( )2( )NgCO g A升高温度可使该反应的逆反应速率降低 B使用高效催化剂可有效提高正反应速率 C反应达到平衡后，N0 的反应速率保持恒定 D单位时间内消耗 C

17、O 和 CO2的物质的量相等时，反应达到平衡4取五等份 NO2 ，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g) N2O4(g)，H0 反应相同时间后，分别测定体系中 NO2的百分量（NO2%） ，并作出其随反应温度（T）变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是（ ）5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A B C D6在下列变化大气固氮硝酸银分解实验室制取氨气中，按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列，正确的是（ ）A B C D

18、7将 22.4L 某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积 11.2L（体积均在相同条件下测定） ，则该氮氧化合物的化学式为ANO2 B.N2O2 C.N2O D.N2O48 （14 分）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去） 。实验表明浓硝酸能将氧化成，而稀硝酸不能氧化。由此得出NO2NONO的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3mo/L 稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与反应，能与反应NO2NO232222NONaOHNaNONaNOH O（1）实验应避免有害气体排放到空气中，装置、中乘

19、放的药品依次是 （2）滴加浓硝酸之前的操作时检验装置的气密性，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）该小组得出的结论依据的试验现象是 （6）试验结束后，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。同学们分别涉及了一下 4 个试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映产生的气体，观察颜色变化9 （15 分）已知 A-O 分别代表一种物质，它们之间的转化关系如下图所示（反应条件略去） 。A、B、H 分别是由短周期元素组成的单质。B 与冷水缓慢反应，与沸水迅速反应，放出氢气。D 是一种离子化合物，其阴阳离子的个数比为 2：3，且能与水反就应得到两种碱。C为淡黄色固体化合物，O 能与 G 的水溶液反应生成蓝色沉淀。请回答下列问题：（1）组成 B 单质的元素位于周期表第_周期，第_族。（2）J 的沸点比硒化氢（H2Se）的沸点高，其原因是_。（3）写出 I 与 H 在点燃条件下反应生成