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文档简介
第12讲氮及其化合物
备考导航
1.了解氮氧化物的性质及其相互转化、氮的循环与氮的固定。
2.了解氮循环对生态平衡的重要作用。
3.了解工业合成氨、氨气的制备及性质、镂盐的性质、氨气等泄漏的处理、NH;的检验方法、
复习目标
氮肥的生产与合理使用。
4.了解浓硝酸、稀硝酸的性质,了解工业上生产硝酸的原理。
5.从含氮物质的性质及转化的视角分析酸雨和雾霾的成因、危害与防治。
△,________。,..化剂.।N.-'Cu------------
_____'_______NA
,.1_Ca(OH)..,A、,0?•放电Io.HILO____NaOH
al;Ci电催生剂J》汽①浓酸.Cu浓底酸.△
熟记网络而IL高压Mg.NaA?T④2见光或△
△HQ点燃溶血1居③浓酸.(?.△
NH,-H,OMg,N,、aNO:
7,
判断正误(正确的打7一错误的打“x”)。
(1)(2023・湖南卷)基态N原子的价层电子排布图:0EEH)
⑵(2023・重庆卷)收集NO:HII()
(3)(2024・海安中学)将红棕色气体通入淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,该红棕色气体一定为
NO2()
(4)(2023•浙江1月卷)工业上用氨的催化氧化制备NO()
(5)(2023•江苏卷)氨极易溶于水,故液氨可用作制冷剂()
(6)(2023・湖南卷)NH3分子的VSEPR模型:)
课前自测
(7)加热氯化铉固体可以制氨气()
(8)(2024•常州期末)固氮菌能把空气中的N2转化为NH3或较态氮肥作为自身的养料()
(9)(2022・山东卷)浓硝酸保存在棕色细□瓶中()
(10)Fe在稀硝酸中发生钝化()
(11)室温下铜与浓稍酸反应生成NO()
(12)(2023•浙江1月卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2()
(13)(2024•丹阳中学)将红热的木炭投入浓硝酸中,有红棕色气体产生,证明木炭有还原性
()
(14)(2023•盐城中学)向稀硫酸中先加入Cu,再滴加KNO3溶液,铜逐渐消失,说明KNO3作
该反应的催化剂()
考点就析
考点1氮气氮的氧化物
知识梳理
知识n氮元素的存在形态和固氮
1.氮元素的存在形态
(1)游离态——N2(空气中含量最多的气体)。
(2)化合态——动植物体内、土壤、岩石和水体中。
2.氮的固定:将游离态氮转化为化合态氮的过程。
(I)自然固氮:通过闪电释放的能显将空气中的用转化为含氮的化合物,主要反应为N2+O2欣电
2NOo
(2)人工固氮:人类通过控制条件,将氮气转化为氮的化合物,主要反应为N2+3H2”方压2NH3。
(3)生物固氮:豆科植物根瘤菌将N2转化成氨.
知识旧氮气的物理性质
氮气是无色、无味、难溶于水的气体。
知识回M气的结构及化学性质
1.N2的结构
电子式:»结构式:,N2分子中有___个。键、___个九键。
2.N2的化学性质
氮氮三键的键能大,氮气化学性质较稳定。
(1)与反应:_________________________
(2)与比反应:(工业合成氨)
(3)与Mg反应:___________________________________
知识E氮气的用途
1.工业上合成氨、制硝酸。
2.灯泡填充气。
3.保存粮食、水果等食品。
4.医学上用液氮作冷冻剂。
5.代替稀有气体作焊接金属的保护气。
知识同氮的氧化物
+1+3+4+4+5
氮有多种价态的氧化物:N2O、NO.N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
1.NO和N6的性质比较
性质
NONO2
物理颜色无色红棕色
性质溶解性难溶于水能溶于水
毒性有毒有毒
—
与。2反应2NO+O2=2NO2
与HO反应—____________________________(歧化反
化学2
应)
性质
与02和H2O反应
与NI*反应
_________________(归中反应)
2.NO和NO2的实验室制法
铜与浓硝酸反应的离子方程式:
铜与稀硝酸反应的离子方程式:
实验原理
(NO用______法收集,不能用_________法收
(NO?用_______________法收集,不能用
集)
______法收集)
通氧气,用NaOH溶液吸收:
用NaOH溶液吸收:
尾气处理®2NO+O2=2NO2
2NO2+2NaOH=____________________
②NO2+NO+2NaOH=________________
用常考归纳,
⑴Nz与O?反应的生成物是NO不是NO2.
(2)NO2既有氧化性乂有还原性,但以氧化性为主。NO?能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,故不能用湿
润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO?和Br2o
(3)NO与NaOH溶液不反应,用NaOH溶液处理NO尾气时,需要同时通入空气。
(4)汽车尾气转化器中主要反应:2c0+2N0些当电+282。
典题悟法
类型U物质的转化
■忏(2024♦江苏各地模拟重组)在指定条件下,下列选项所示的物质间转化可以实现的是()
A.NO-^HNCh
B.NO催化剂,~
C.N2(g)啜[NCHg)吆上HNCh(aq)
N
D.NO»NaNCh
类型旧氮氧化物的制备
跑团2(2023・淮安期初)下列关于NO?的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目
)O氨气溶于水(主要原因是),[体积水可
溶解约700体积的氨气。氨气与水可做喷泉实验。
3.化学性质
(1)与水反应:NH3+H2ONH3H2。NH;+OH-。
NHRHZO受热易分解:(写化学方程式)。
氨水在阴冷处低温保存(不需要放在棕色试剂瓶内)
(2)与酸反应(生成镀盐)
①靛有浓氨水的玻璃棒与蘸芍浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒靠近,有生成,反应如下;
HC1+NH3=、
HNO3+NH3=°
②过量氨气与H2sO4反应:
2NH3+H2SO4=。
③氨气与CO2和H2。反应:
2NE(过量)+CO2+H2O=;
N%(少量)+CO2+H2O=o
(3)与盐溶液反应(写离子方程式):
氨气(少量或过量)通入可溶性铝盐溶液中:______________________________________________________
氨气(少量或过量)通入可溶性铁盐溶液中:______________________________________________________
(4)还原性(写化学方程式)
①氨的催化氧化:___________________________________________________
(工业制硝酸的基础);
②NH3还原CuO:;
③NH3与氯气反应
少量氨气与氯气反应:;
过量氨气与氯气反应:__________________________________________________________________
(有白烟生成)。
(5)配位反应
AgCI+—NH3H2O=;
CU(OH)2+—NH3H2O=;
Zn(OH)2+—NH3H2O=°
4.实验室制法(固体+固体—气体)
(1)原理:________________________________________________________________________________
(2)装置:
广导气管要伸
Ca(OH),和'到试管底部
NII.CIn棉花
减小NH,与空气
的对流速率,收
集到纯净的NH,
(3)收集:法。
(4)干燥:选用碱石灰干燥,不能选用浓硫酸、无水CaCL和P2O5干燥。
(5)验满:将的一色石潴试纸置于试管口,试纸变_;或将醐有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,
有产生。
(6)尾气处理(前两个烧杯中盛水或稀硫酸):
圾常考归纳
氨气的快速制法
①将浓氨水滴入固体碱性物质(如CaO粉末、NaOH
方法②加热浓氨水
固体、碱石灰)中
分液漏斗中盛放浓氨水
装置图
-
烧瓶内盛放碱性固体
,匕NaOH、碱石灰)k
①烧瓶中盛放NaOH:NHVH2O=^=NH3t
+H2O
原理NH3H2O=^=NHIt+H2O
②烧瓶中盛放CaO:NH3H2O+CaO=NH3t+
Ca(OH)2
浓氨水中存在平衡:NH3+H2ONH3H2ONH;+OH,加入固态碱性物质,使平
说明
衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3・H?O的分解
5.用途
(I)制硝酸及其盐、铉盐、姮碱等。
(2)制尿素、合成纤维等。
(3)液氨常作为制冷剂。
知识回钺盐
1.物理性质
钱盐都是白色晶体,绝大多数钱盐都易溶于水。
2.钱盐的化学性质
(1)不稳定性:钱盐受热易分解,但不一定都有N%生成。
NH4CI=^=NH3t+HC1t(该反应不可用于制备氨气)
NH4HCO3=^=NH3t+H2O+CO2t。
(2)与碱反应
-
①稀溶液间发生反应,在不加热的情况下,无N出生成:NH:+OH=NH3H2OO
②浓溶液间发生反应或在加急的条件下,有N%生成:NH;+OH=^=NH3t+H2Oo
3.NH;的检验
氢笃化的浓溶液T湿润的红色.原溶液中
^石痣试纸变蓝含有NH;
侍测液)-
''[城■化钠稀溶避湿润的红色石无法判断原溶液
f芯试纸无变化f中是否含有NH;
常考归纳
(1)书写N%的电子式时,不能漏写孤电子对。
(2)检验NH;时关键操作——须加入NaOH浓溶液或加热。
(3)水中N、P元素含量偏高,容易引起水体富营养化。工业废水中含NH3和NH:,用氧化剂(NaClO)
氧化生成N?或NO.;。
典题悟法
类型U物质的性质与用途
西15(2023•如东期中)下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是()
A.N%与HzO分子之间形成氢键,可用作制冷剂
B.NH4cl溶液显酸性,可用来除铁锈
CNH4HCO3是离子晶体,受热不容易分解
D.N%分子之间形成氢键,NHKg)的热稳定性比PHKg)的高
类型目基础化学实验
典例心(2024.如皋适应性一)实验室利用下列装置进行氨气或氨水的有关实验,能够达到实验目的的
是()
A.用甲装置制取NFU
B.用乙装置干燥N%
C.用丙装置收集N%
D.用丁装置制[Cu(NH)d(OH)2溶液
类型©喷泉实验
圉舜7喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体-溶液,能出现喷泉现象的是()
选项气体溶液
AH2s稀盐酸
BHC1稀氨水
CNO稀硫酸
DCO2饱和NaHCO)溶液
类型日物质的转化
酎8(2024•江苏各地模拟重组)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是()
A.“雷雨发庄稼”涉及的物质转化:N2焉*NO**HNO3/”硝酸盐
B.人工固氮制备尿素的物质转化:N2…J但/NH3-^,CO(NH2)2
rnjinixIE比、1ftIGHU足.荥仟
C.实验室检验NHi的存在:NH;TfNH3
D.工业制硝酸过程中的物质转化:NH,',.黑曾NO-^NCh-^HNCh
-------------------〈深度指津〉-
氨与水的喷泉实验
I.装置图
2.原理:NH?在水中溶解度很大,在短时间内产生足够大H勺压强差。
3.操作:打开止水夹,挤压胶头滴管的胶头,烧杯中的溶液由玻璃管迅速进入烧瓶,形成喷泉,烧瓶
内液体呈红色。
4.结论:氨气极易溶于水,氨水显碱性。
5.常见可做喷泉实验的试剂(气体+液体)
①HC1(或NH3)+H2O;
②HC1(或C»82、SO2、H2S)+NaOH溶液等。
考点3硝酸
知识梳理
知识II分子结构
HN03中,氮原子的杂化类型为,分子具有形结构,HNO3属于晶体。
知识旧物理性质
纯硝酸和浓硝酸(质量分数为69%)均是无色透明液体,有刺激性气味,易挥发。HN0.3可以形成分子
内氢键,硝酸与水分子间也可形成氢键,二者可以任意比例混溶。
知识回化学性质
1.酸性:稀硝酸能使紫色石蕊试液变红。
2.不稳定性
△或火冏
4HNO3=^'4NO2t+02t+2H2O,
生成的NO2溶解在浓硝酸中使溶液呈黄色,浓硝酸保存在一色试剂瓶内。
3.强氧化性
(I)与金属反应
①一Cu+—HNCH稀)=;
②Cu+_HNCH浓)=o
③常温下,Fe、Al遇浓硝酸发生钝化(钝化是化学变化)。常温下,可用铁或铝制容器盛放浓硝酸。
(2)与非金属反应
C+—HNO3(浓)=^=。
(3)与常见还原剂反应
稀硝酸与H2s反应的离子方程式:
稀硝酸与S02反应的离子方程式:
稀硝酸与Na2sCh反应的离子方程式:
稀硝酸与氢碘酸反应的离子方程式:
稀硝酸与Fe?’反应的离子方程式:
(4)浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色(酸性和强氧化性)。
知识EJ硝酸的工业制法
1.转化关系:NH3-NO~NO2-HNO3。
2.主要原料:氨气、空气、水。
3.主要原理(写化学方程式)
⑴
⑵
⑶
4.尾气处理
用NaOH、NazCCh等碱性溶液吸收。
解疑释惑<
金属与硝酸反应的规律
I.本质:HNO3中+5价氮元素具有很强的得电子能力。
2.规律:硝酸的浓度越大,反应温度越高,氧化性越强。
3.与金属反应
除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有金属。活泼金属(如Mg、Zn等)与HNO:反应不生成
Fh,HNCh的浓度不同,还原产物不同:
浓硝酸
----NO2
稀硝酸
还原产物---------NO
极稀硝酸~
------------NQ、。NHN。,等
完成下列反应的化学方程式,
(1)银与稀硝酸反应:
—Ag+—HNO3(稀)=_
(2)少量Fe与稀硝酸反应:
Fe+—HN()3(稀)=_____
(3)过显Fe与稀硝酸反应:
―Fe+—HNOK稀)=;
(4)锌与较稀硝酸反应(生成N20):
—Zn+HNO3(较稀)=;
(5)锌与极稀硝酸反应(生成NH’NCh):
—Zn+HNO3(极稀)=___________________________________________________________
常考归纳
①非金属单质+浓硝酸一最高价氧化物或其含氧酸+N6t+H2OO
②由于硝酸能氧化HI、HBr、S02,故不能用硝酸制备HI、HBr、SO2气体。
③由于S?一、HS\SOF、HSOL「、Fe?’等均能被HNO)氧化,故在酸性条件下,NO::不能与上述
还原性岗子共存。如向Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸,因引入了H+而使Fe?+被氧化为Fe3+。
④书写化学反应时,注意HNO3的强氧化性,如Fe(OH)2+2HNO3=Fe(NO3)2+2H2O是错误的,正
确的为.
⑤王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比为1:3的混合物,能使一些不溶于硝酸的金属如金、钎1等溶解。
如:AU+HNO3+4HC1=HAUC14+NOt+2H2Oo
⑥HNO3的工业制法:HzSCh(浓)+NaNO31^=NaHSOj+HNO3t。原理是利用沸点高、难挥发性酸
制取沸点低、易挥发性的酸。因HNO3不稳定,故加热温度不宜过高。
典题悟法
类型II物质的转化
顺19(2024.江苏各地模拟重组)在指定条件下,下列选项所示的物质间转化可以实现的是(A)
A.Ag-稀-精-酸*AgNC)3
B.稀硝酸—NOKg)
C.NO3(aq)-^N2(g)
D.浓硝酸」-NO2(g)
类型曰硝酸的性质
喇付(2024•海安期末)铜与硝酸反应的装置如图所示。实验步骤如卜.:
步骤1:向试管a中加入2mL浓硝酸,塞上带有铜丝的橡胶塞。观察到铜丝逐渐变细,溶液变绿,试
管a中充满红棕色气体。
步骤2:一段时间后,试管a中反应变平缓,溶液逐渐变成蓝色,同时气体颜色从下方开始变浅,最
终变成无色。
步骤3:反应停止后
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