第四章第四节 第1课时 非金属及其化合物.ppt

1、第四章 非金属及其化合物,第四节 氮及其化合物 ,第1课时 氮及其氧化物、硝酸,基础整合,1.氮气 （1）氮元素的存在 氮元素在自然界中既有_态、又有_态。它以双原子分子（N2）存在于大气中，约占空气总体积的78%或总质量的75%。氮是生物物质中的重要组成元素，是构成蛋白质和核 酸不可缺少的元素，是农作物生成所必需的元素。 （2）氮的固定 定义：_的方法。 分类：天然固氮和_。,游离,化合,将游离态氮转变为氮的化合物（或化合态氮）,人工固氮,（3）氮气 物理性质 a.色态：_，b.气味：_，c.水溶性：_。 结构 电子式为NN,结构式为NN,分子结构_ ， 化学性质不活泼。 化学性质（用方程式

2、表示）在高温、放电、点燃 等条件下，N2能与O2、H2等发生反应。 a.与H2反应：_（工业合成氨的反应原理）b.与O2反应：_（标明反应条件） 用途合成氨；制硝酸；作保护气；液氮可作致冷剂。,无色气体,无味,难溶于水,稳定,N2+3H2 2NH3,催化剂 高温、高压,N2+O2 2NO,放电 或高温,2.氮的氧化物 （1）物理性质 NO：a.色态：_，b.毒性：_，c.水溶性：_。 NO2：a.色态：_，b.气味：_， c.毒性：_，d.水溶性：_，e._液化。 （2）化学性质（用方程式表示） NO：_（不能用_收集NO） NO2：_（不能用 _收集NO2）,无色气体,有毒,不溶于水,红棕色

3、气体,有刺激性气味,有毒,易溶于水,易,2NO+O2 2NO2,排空气法,3NO2+H2O 2HNO3+NO,排水法,（3）空气中氮氧化物的来源 化石燃料的燃烧、硝酸厂的尾气、金属的冶炼和汽车尾气。 火山喷发、电闪雷鸣也能产生氮氧化物。 （4）氮氧化物对环境的污染 形成硝酸型酸雨； 形成_； 形成_。,光化学烟雾,“臭氧空洞”,1.氮在自然界中的循环及影响 （1）氮在自然界中的循环,（2）含氮化合物对环境的影响,NO、 NO2,酸雨,2.氮的氧化物 （1）氮的氧化物的种类：氮有+1价+5价态的氧化物，如：_等。 一氧化氮和二氧化氮物理性质的比较,N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O

4、5,无色,无味,有毒,稍大,难溶于水,红棕色,刺激性 气味,有毒,大,（）相互转化 NO NO2 HNO3 反应a:_, 反应b:_。 NO是无色还原性较强的气体，易被氧气氧化成NO2; NO2是红棕色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KI淀粉试纸变_ ，但溴蒸气也为红棕色，也能使湿润的KI淀粉试纸变_ ，因此不用KI淀粉试纸鉴别NO2与溴蒸气。,a,2NO+O2 2NO2,3NO2+H2O 2HNO3+NO,蓝,蓝,(）因在常温常压下发生反应2NO2 N2O4，所以通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯。由于此可逆反应的发生，通常实验测得NO2的相对分子质量_它的实

5、际值。 在涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度时要考虑此反应。 （2）氮氧化物溶于水的计算 发生的化学反应方程式（重点是A） A.3NO2+H2O _ B.4NO2+O2+2H2O 4HNO3 C.4NO+3O2+2H2O 4HNO3,大于,2HNO3+NO,情况分析 a.NO2或NO2与N2或NO2与NO的混合气体通入水中 发生反应为A，据差量法计算。 b.NO2与O2通入水中,c.NO与O2通入水中,1.下列鉴别NO2和溴蒸气的方法中，不正确的是（ ） A.用蒸馏水 B.用湿润的碘化钾淀粉试纸 C.用AgNO3溶液 D.用NaOH溶液,解析：NO2与水反应得到无色溶液（和无色气体），Br2

6、微溶于水形成橙色的溴水，A项可鉴别；NO2溶于AgNO3溶液中得无色溶液，Br2通入AgNO3溶液中生成浅黄色（AgBr）沉淀，C项也可鉴别。NO2和Br2都能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，都能与NaOH溶液反应形成无色溶液，B、D两项不能鉴别。 答案：BD,2.某集气瓶内气体呈红棕色，加入足量水后盖上玻璃片振荡，得棕色溶液，气体颜色消失，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列气体中的（ ） A.N2 NO Br2（g） B.NO2 NO N2 C.NO2 NO O2 D.N2 O2 Br2（g）,解析：加入水溶液呈棕色说明一定有Br2;再打开玻璃片后，瓶中气体变为红棕色，说明加

7、水后有NO存在。 答案：A,1.物理性质 （1）色态：_； （2）挥发性：_； （3）气味：_； （4）溶解性：_。,无色液体,易挥发,有刺激性气味,与水以任意比例互溶,2.化学性质 （1）酸的通性（HNO3与金属反应时不产生H2） （2）不稳定性 浓HNO3不稳定，见光或受热易分解，化学反应方程式为 _。 久置的浓HNO3显_ 色，原因是 _。 浓HNO3通常保存在_中且置于冷暗处，瓶塞不能用_。,4HNO3（浓） 4NO2+O2+2H2O,光或,黄,HNO3分解产生的NO2溶于硝酸的缘故,棕色瓶,橡胶塞,3.强氧化性 （1）与金属反应 常温下，_在浓HNO3中发生钝化，但加热时能发生反应。

8、 能与除_以外的所有金属发生反应。 浓、稀HNO3与铜发生反应的化学方程式分别为 _、 _。 （2）与非金属反应 与木炭反应的化学方程式为 _。 （3）与某些具有还原性的物质（如I-、S2-、SO2-3、Fe2+）反应在酸性条件下，NO-3与I-、S2-、SO2-3、Fe2+等具有还原性的离子_。,铁、铝,金、铂,Cu+4HNO3（浓） Cu（NO3）2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3（稀） 3Cu（NO3）2+2NO+4H2O,C+4HNO3（浓） CO2+4NO2+2H2O,不共存,1.硝酸与金属反应的一般规律 （1）金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般 被还原为_，稀

9、HNO3一般被还原为_，极稀的HNO3可被还原成NH3,生成NH4NO3。 （2）足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸_的降低，产物也发生改变。 （3）金属与HNO3反应的一般通式为： 金属+浓硝酸 金属硝酸盐+_+H2O 反应中，表现氧化性（被还原）的HNO3占_；表现酸性的HNO3生成硝酸盐占_。,NO2,NO,浓度,NO2,1/2,1/2,金属+稀硝酸 金属硝酸盐+NO+H2O反应中，表现氧化性（被还原）的HNO3占_；表现酸性的HNO3生成硝酸盐占_。 2.硝酸与非金属反应的规律 （1）浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、_和水。 （2）与非金属

10、反应，HNO3表现_性，不表现酸性。 3.硝酸与金属反应产物的确定 （1）足量浓硝酸做氧化剂时，其还原产物是NO2；稀硝 酸做氧化剂时，其还原产物通常为NO。,1/4,3/4,二氧化氮,强氧化,3.硝酸与金属反应产物的确定 （1）足量浓硝酸做氧化剂时，其还原产物是NO2；稀硝 酸做氧化剂时，其还原产物通常为NO。 （2）一定量浓硝酸参加反应，其还原产物可能是NO2、 NO的混合物。若硝酸很稀且与活泼金属反应，则还原产 物较复杂，可能是NO、N2O、N2、NH3等，且硝酸越稀，还原产物的价态越_ 。,低,特别提醒：金属与HNO3的反应运用“守恒法”求解，一般有：（1）电子守恒 金属失电子数=生成

11、气体的HNO3得电子数。 （2）氮原子守恒 耗HNO3的量=盐中NO-3的量（表现酸性的HNO3）+气体中的N原子（被还原的HNO3）的量。 （3）电荷守恒 HNO3过量时，反应后溶液中（不考虑OH-）有： c（NO-3）=c（H+）+nc（Mn+）（Mn+代表金属离子）。 金属与硝酸反应，求算离子浓度、pH等，金属与NO-3、 H+混合溶液反应的计算常用离子方程式分析。,3.6.4 g铜与过量的硝酸（8 molL-1 60 mL）充分反应后，硝酸的还原产物有NO、NO2，反应后溶液中所含H+离子为n mol。此时溶液中所含NO-3的物质的量为( ) A.0.28 mol B.0.31 mol

12、 C.（n+0.2） mol D.（n+0.4） mol,解析：本题考查铜与硝酸反应的计算，较难。解答时 切忌“见反应写方程式”的思维定式，要灵活应用守恒法解答。因为硝酸过量，故铜完全反应，反应后溶液中含有硝酸和硝酸铜，故c（NO3-）=c（H+）+2c（Cu 2+）=n+0.2,故C正确。 答案：C,热点考向,（2009年海口考试）常温下，将充满等体积混合气体的试管倒立在水槽中，试管内气体体积不会明显减少的一组是( ) A. B. C. D.,解析：4NO+3O2+2H2O 4HNO3, 4NO2+O2+2H2O 4HNO3, Cl2+SO2+2H2O 2HCl+H2SO4, 上述三种反应，

13、气体体积减少水位上升。中NH3极易溶于水。、在题述条件下不反应，各气体也难溶于水，故试管内气体体积不会明显减少。 答案：A,名师点睛： （1）NO、NO2、O2、H2O之间的反应可利用方程式 2NO+O2 2NO2、 3NO2+2H2O 2HNO3+NO加 和得到的总反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3， 4NO+3O2+2H2O 4HNO3进行相关运算 （2）在分析问题时不要忽略“2NO2 N2O4”。,1.如下图所示，将甲、乙两个装有不同物质的针筒用导管连接起来，将乙针筒内的物质压到甲针筒内，进行下表所列的不同实验（气体体积在同温同压下定）。试回答下列问题：,（1）实验1中，沉淀暴露空

14、气中最终能变为红褐色，写出沉淀变色的化学方程式 _。 （2）实验2甲针筒产生现象的原因是_，反应后甲针筒内有少量的残留气体，正确的处理方法是将其通入_溶液中。 （3）实验3中，已知：3Cl2+8NH3 N2+6NH4Cl。甲针筒内的现象是_ 。 （4）实验4中，若甲中是由物质的量之比为41混合的NO2和N2O4 25 mL混合气体，那么甲中最后剩余的无色 气体体积是_。,解析：实验2发生的反应为： 2H2S+SO2 3S+2H2O, 有单质硫生成。在4中随着NO2与水不断反应，N2O4会逐渐转化为NO2并最终完全与水反应生成HNO3和NO。在3中有白烟产生是因为过量的NH3与HCl反应生成了N

15、H4Cl，总反应为3Cl2+8NH3 N2+6NH4Cl。所以10 mL氯气消耗27 mL氨气。 答案：（1）4Fe（OH）2+O2+2H2O 4Fe（OH）3 （2）产生固态硫和液态水，针筒内压强减小 NaOH或KOH溶液 （3）黄绿色逐渐消失，有白烟产生（4）10 mL,（2009年上海卷）烟气中NOx是NO和NO2的混合物 （不含N2O4）。 （1）根据废气排放标准，1 m3烟气最高允许含400 mg NOx。 若NOx中NO质量分数为0.85，则1 m3烟气中最高允许 含NO_L（标准状况，保留2位小数）。 （2）工业上通常用溶质质量分数为0.150的Na2CO3水溶液 （密度1.16

16、 g/mL）作为NOx吸收剂，该碳酸钠溶液物质 的量浓度为_ mol/L（保留2位小数）。,（3）已知：NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2 2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2 1 m3含2000 mg NOx的烟气用质量分数为0.150的碳酸 钠溶液吸收。若吸收率为80%，吸收后的烟气 _排放标准（填“符合”或“不符合”），理由： _ （4）加入硝酸可改变烟气中NO和NO2的比，反应为： NO+2HNO3 3NO2+H2O 当烟气中n（NO）n（NO2）=23时，吸收率最高。,1 m3烟气含2000 mg NOx，其中n（NO）n（NO2）=91。 计算：（）

17、为了达到最高吸收率，1 m3烟气需用硝酸的物质的量（保留3位小数）。 （）1 m3烟气达到最高吸收率90%时，吸收后生成 NaNO2的质量（假设上述吸收反应中，反应比反应迅速。计算结果保留1位小数）。,答案：（1）0.25（2）1.64 （3）不符合 因吸收后烟气总体积减小，NOx含量仍超过400 mg/m3 （4）（）30n（NO）+1 /946n（NO）=2000/1000 n（NO）=0.057 mol NO+2HNO3 3NO2+H2O x 2x 3x (1/90.057+3x) / 0.057-x=3 /2x=0.0176 mol n（HNO3）=2x=0.035 mol （）n（N

18、aNO2）=2n（NO）+1 /2n（NO2）-n（NO）=0.0887 mol m（NaNO2）=0.08876990%=5.5 g,名师点睛：本题考查了氮的氧化物及HNO3的性质，熟练掌握有关性质是关键。易错的地方为: （1）忽略了气体总体积的减小，认为烟气仍为1 m3,此时NOx残留量刚好为400 mg,故选择了“符合”答案。 （2）在第二问中忽略了加入HNO3使NOx的物质的量增加的事实，在计算时仍按原1 m3烟气含NOx 2000 mg来计算。,2.（2009年江苏卷）下表所列各组物质中， 物质之间通过一步反应就能实现如下图所 示转化的是( ),物质,选项,解析：A项，Al（OH）3

19、变为Al不可能一步实现；B项正确；C项，SiO2变为H2SiO3、H2SiO3变为Si都不可能一步实现；D项，CH3CHO不可能一步变为CH2 CH2。 答案：B,走进实验室,实验课题,铜与硝酸反应的实验设计,基础再现,（1） Cu+4HNO3（浓） Cu（NO3）2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3（稀） 3Cu（NO32+2NO+4H2O （2）NO、NO2会污染环境，改进的实验 应符合绿色化学的思想。,（固定装置略去）小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。 （1）实验前，关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c,

20、其目的是 _ _。,（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是_ _。 再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是_ _。 （3）下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是_， 理由是_ _。,（4）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4 Cl2Br2。操作步骤为_ _， 实验现象为_； 但此实验的不足之处是 _。,解析：（3）等物质的量的铜与浓稀硝酸反应时，均产生污染环境的气体NO2与NO,同时造成消耗HNO3的物质的量多。而丙1 mol Cu仅用2 mol HNO3（最少）且无污染性气体产生。 答案：（1）检查装置气密性。 （2）Cu+4HNO3（浓） Cu（NO3）2+2NO2+2H2O反应变缓，气体颜色变浅。 （3）丙 耗酸量最少，无污染。 （4）向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c 中加入浓盐酸 c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕