第四章 第四节氮及其化合物

1、第四节氮及其化合物考纲要求常见高考题型1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。1.硝酸的强氧化性。考查的角度较多，离子共存题中的隐含条件、技巧计算以及硝酸与金属反应设计探究性实验，难度较大。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。2.氮的氧化物及其对环境的污染。氮及其化合物之间的转化一、氮族元素（在周期表中位置：第A 族）7N 15P33As 51Sb相似性 递变性1、最外层都有5个电子，化合价主要有-3、+3和+52、气态氢化物的通式：RH33、最高价氧化物对应的水化物通式为HRO3 或H3RO4原子结构 单质物性 化学性质核电荷数增大、电子层增多原子半径增大熔沸点先升高后降

2、低单质密度增大单质氧化性减弱最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱 83Bi 电子式为_，结构式为_，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。 纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占 。78% N N NN二、氮气1、物理性质2、分子结构(2)与H2反应3、化学性质(1)与O2反应N2O2=2NO放电或高温N23H2 2NH3 (3)与活泼金属反应N23Mg=Mg3N2点燃含义：使空气中 的氮转化为 的过程。游离态化合态氮合成氨固氮 固氮方法自然固氮人工固氮 固氮（约占10%） 固氮（约占90%）高能生物仿生4、氮的固定氮的氧化物NONO2色、态、味 色、

3、味的气体 色、有 气味的气体毒 性水溶性_溶于水_溶于水化学性质常温下易被氧气氧化与水反应：自身化合生成_色的N2O4： 较强氧化性：可使湿润的淀粉 KI 试纸变_三、氮的氧化物无无红棕刺激性难易无蓝2NOO2 =2NO23NO2H2O=2HNO3NO2NO2 N2O4 有毒有毒氮的氧化物NONO2与人体、环境的关系与血红蛋白结合，使人中毒；转化成NO2形成酸雨和光化学烟雾 形成酸雨和光化学烟雾 四、氨1、物理性质2、化学性质实验室制法4、制法固固加热型（同制O2）通常用碱石灰（不能用CaCl2、P2O5）装置：干燥：2NH4ClCa(OH)2=CaCl22NH32H2O加热原理：收集：向下排

4、空气法检验：a.用润湿的红色石蕊试纸检验变蓝；b.用沾有浓盐酸的玻璃棒检验，产生白烟。尾气处理：a.在试管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，既可减小NH3与空气的对流，收集到纯净的NH3，又能避免污染空气b.可用如图所示的装置吸收尾气N23H2 2NH3（正反应放热）工业制法10MPa30MPa铁触媒4000C 5000C水、煤和空气造气、净化、氨的合成与分离压强：催化剂：温度：原料:三步骤：条件 液氨与氨水的比较 液氨氨水物质成分 _（非电解质） 混合物（NH3H2O 为_电解质） 粒子种类_分子 主要性质 不具有碱性 _的通性 存在条件常温常压下不能存在常温常压下可存在 纯净物 弱 NH3

5、 NH3、NH3H2O、H2O、NH+4、OH-、H+ 具有碱 五、铵盐1、物理性质 铵盐都是白色或无色晶体，都 溶于水。易2、化学性质 水解反应： 与碱反应： 受热分解：NH4H2O NH3H2OHNH4HCO3 =NH3 H2O CO2 加热NH4OH=NH3H2O加热3、NH+的检验未知液强碱无色气体 湿润红色石蕊试纸试纸，则含NH4。变蓝点拨(1)NH4Cl(s)NH3(g)HCl(g)冷却NH4Cl(s)的过程，在物质聚集状态变化方面与 I2(s)I2(g)冷却I2(s)一致，但前者是化学变化，后者是物理变化。(2)铵盐与碱溶液反应时：a稀溶液中不加热：NH4OH=NH3H2O；b加

6、热时或浓溶液：NH4OH=NH3H2O。1、物理性质六、硝酸2、化学性质(1)强酸性（具有酸的通性）(2)不稳定性硝酸不稳定，见光或受热易分解（如何保存？） 4HNO3=4NO2O22H2O光aCu与浓、稀硝酸均能起反应，其反应方程式分别为b浓硝酸常温下使Fe、Al 。c王水：V(浓盐酸)V(浓硝酸) ，溶解Pt、Au。Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O钝化3 1(3)强氧化性除Au、Pt外和大部分金属反应，且反应时不产生H2与非金属(如木炭)反应C4HNO3(浓)=CO24NO22H2O与其他还原剂反应(1)将石蕊试

7、液滴入浓硝酸中或将浓硝酸滴在蓝色石蕊试纸上，均会先变红，后变白，试解释试纸变白色的原因。(2)与浓HNO3反应时1 mol Cu或C均消耗4 mol HNO3，而反应后Cu和C的化合价为什么不同？1.1.金属与金属与HNOHNO3 3反应的一般通式反应的一般通式（1 1）金属）金属+ +浓硝酸浓硝酸 金属硝酸盐金属硝酸盐+NO+NO2 2+H+H2 2O O（2 2）金属）金属+ +稀硝酸稀硝酸 金属硝酸盐金属硝酸盐+NO+H+NO+H2 2O O2.2.反应规律反应规律（1 1）金属与硝酸反应一般不生成）金属与硝酸反应一般不生成H H2 2。浓。浓HNOHNO3 3一般被还原为一般被还原为N

8、ONO2 2，稀，稀HNOHNO3 3一般被还原一般被还原为为NONO。（2 2）铁与稀硝酸反应，先生成）铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NOFe(NO3 3) )3 3，若，若FeFe过量，过量，Fe(NOFe(NO3 3) )3 3再和再和FeFe反应生成反应生成Fe(NOFe(NO3 3) )2 2。（3 3）铜与浓）铜与浓HNOHNO3 3反应，若反应，若CuCu过量，开始时硝酸的还原产物为过量，开始时硝酸的还原产物为NONO2 2，随着反应的进行，随着反应的进行，浓浓HNOHNO3 3变稀，硝酸的还原产物为变稀，硝酸的还原产物为NONO，最终应得到，最终应得到NONO2 2和和NONO的

9、混合气体。的混合气体。金属与HNO3的反应规律和相关计算 金属失电子总数HNO3得电子总数根据离子方程式的计算方法 金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4因此此类题目应根据离子方程式先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H或NO进行计算。（3 3）电荷守恒法）电荷守恒法HNOHNO3 3过量时反应后溶液中（不考虑过量时反应后溶液中（不考虑OHOH- -）则有：）则有：c c(NO(NO3 3- -)=)=c c(H(H+ +)+)+ncnc(M(Mn n+ +)(M)(Mn n+ +代表金属离子代表金属离子) )。（4 4）离子方程式计算法）离子方程式计算法金属与金属与H

10、 H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3的混合酸反应时，由于硝酸盐中的混合酸反应时，由于硝酸盐中NONO3 3- -在在H H2 2SOSO4 4提供提供H H+ +的条件下能继的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断, ,然后根据然后根据完全反应的金属或完全反应的金属或H H+ +或或NONO3 3- -进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。1硝酸与金属反应的规律 (1)硝酸与铜的反应： 在反应中硝酸的作用可用下图表示： HNO3表现酸性Cu(NO3)2表现氧

11、化性浓硝酸NO2稀硝酸NO 可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变NO。但由N原子守恒可知，无论是NO2还是NO，被还原的硝酸与被还原生成气体的物质的量总是相等的，而未被还原的NO-3与Cu2构成Cu(NO3)2，NO-3的物质的量为Cu2物质的量的2倍，运用电子守恒、原子守恒，便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。 (2)稀硝酸与铁的反应： Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O 3Fe(过量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O 反应物的量与生成物的关系如图所示： 2金属与硝酸反应的计算方法 (1)原子守恒法：消耗HN

12、O3的物质的量生成的硝酸盐中NO的物质的量被还原氮原子的物质的量 (2)电子守恒法：考点1氮的氧化物1氮元素有1、2、3、4、5 等五种正价态，五种正价对应六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中 N2O3 和 N2O5 分别是 HNO2 和 HNO3 的酸酐。NO 是一种无色还原性较强的气体，易被O2 氧化生成 NO2，NO2 是一种红棕色的易溶于水且与水反应的气体，氧化性强，能氧化SO2，能使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝。2NO、NO2 都是大气污染物，空气中 NO、NO2 主要来自石油产品和煤燃烧、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气。其中空气中的 NO2 是造成光化学

13、烟雾的主要因素。3NO、NO2 的制法(1)NO 的实验室制法。原理：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。装置：铁架台、铁夹、铁圈、烧瓶、分液漏斗、胶塞、导管、酒精灯等。收集：排水集气法。检验：无色气体和空气接触立即变成红棕色。(2)NO2 的实验室制法。原理： Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。装置：锥形瓶(或烧瓶)、分液漏斗、带导管胶塞等。收集：向上排空气法。考点2氨气1氨气的实验室制法(1) 原理：固态铵盐与碱加热反应：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。(2)发生装置：固固加热型，与制备 O2 相似。(3)收集：向下排空气法

14、。(4)干燥：在干燥管中盛放碱石灰作干燥剂。因起反应而不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂，如 CaCl2 吸收氨气生成CaCl28NH3。(5)验满：用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则已集满；蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若产生白烟，则已集满。实验室制氨气的的注意事项(1) 制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵，因加热过程 中NH4NO3 可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而碳铵受热分解产生CO2，使生成的NH3 中混有较多的 CO2 杂质。(2)消石灰不能用NaOH、KOH 代替，原因是：NaOH、KOH 具有吸湿性、易结块，不利于产生 NH3；在高温下能腐蚀试管。(3)因氨气比空气

15、轻，易与空气发生对流，所以收集氨气时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3 与空气对流，确保收集到纯净的氨气。(4) 快速制备 NH3 也可以通过加热浓氨水的方法，利用NH3H2ONH3H2O 原理制备。也可以利用往生石灰中滴加浓氨水制备，原理：生石灰与水反应为放热反应，促进NH3H2O 的分解。2喷泉实验原理：减小容器内压强，使容器内外产生较大压强差，在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带尖喘的导管喷出来，即形成喷泉。考点3硝酸的强氧化性硝酸不论浓稀都具有强氧化性，主要体现在以下几个方面：1金属与硝酸反应，不论金属活泼与否，也不论硝酸的浓度大小，一般无氢气放出。这是因为 H得电子的能力不及硝酸中5 价的氮元素得电子的能力。2金属活动顺序表中，较不活泼的金属(如铜、银等)都能和硝酸反应，通常浓硝酸被还原为 NO2，稀硝酸被还原为 NO，金属则变为相应的硝酸盐。这类反应中硝酸只有一部分体现氧化性被还原，另一部分体现酸性生成硝酸盐。Ag2HNO3(浓)=AgNO3NO2H2O3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O5浓硝酸和浓盐酸按