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文檔簡介
1、.年 級高三學(xué) 科化學(xué)版 本蘇教版內(nèi)容標題高三第一輪復(fù)習:氮及其化合物的性質(zhì)【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容:氮及其化合物的性質(zhì)二. 教學(xué)目的:理解氨的物理性質(zhì),掌握氨的化學(xué)性質(zhì);理解銨鹽的性質(zhì);掌握銨根離子的檢驗方法。掌握NO、NO2的重要性質(zhì)及其與環(huán)境的關(guān)系;理解氮的固定,掌握氮氣的性質(zhì)。認識硝酸的重要性質(zhì);理解濃、稀硝酸與金屬反響的特點。三. 教學(xué)重點、難點:氨及銨鹽、氮的氧化物和硝酸的性質(zhì)四. 教學(xué)過程:一氨及銨鹽的性質(zhì):1、氨是沒有顏色、有刺激性氣味的氣體;密度比空氣??;氨極易溶于水且能快速溶解,在常溫、常壓下1體積水能溶解700體積氨,氨很容易液化,液氨氣化時要吸收熱量,故液氨常用作
2、致冷劑。2、氨分子中氮的化合價為3價,分子中含有極性鍵,鍵角為105.5,分子構(gòu)型為三角錐形,屬于極性分子。3、氨溶于水時,大部分NH3與H2O結(jié)合,形成NH3H2O。NH3H2O可以部分電離生成NH4和OH,NH3H2ONH3H2ONH4OH所以氨水顯堿性,它能使酚酞試液變紅。4、氨具有復(fù)原性:能被Cl2、O2等物質(zhì)氧化:2NH33Cl26HClN2當NH3過量時,也可生成NH4Cl;4NH35O24NO6H2O5、銨鹽:常見的銨鹽有:NH4HCO3、NH42CO3、NH4NO3、NH4Cl等。銨鹽均為易溶于水的白色晶體,都能與堿反響,NH4OHNH3H2O,受熱時產(chǎn)生NH3;銨鹽受熱均易分
3、解。6、NH3的實驗室制法:實驗室一般用生石灰或CaOH2與NH4Cl混合加熱來制取氨氣,CaOH22NH4ClCaCl22NH32H2O;反響屬于“固固反響,故裝置與實驗室制取氧氣的裝置一樣,但氨氣必須用向下排氣法搜集,并用潮濕的紅色石蕊試紙檢驗氨所是否搜集滿。7、化學(xué)氮肥:化學(xué)氮肥主要包括銨態(tài)氮肥主要成分為NH4、硝態(tài)氮肥主要成分為NO3和有機態(tài)氮肥尿素CONH22。說明1、噴泉形成的原理:容器內(nèi)外存在較大的壓強差。在這種壓強差的作用下,液體迅速流動,通過帶有尖嘴的導(dǎo)管噴出來,形成噴泉。形成壓強差的兩類情況:容器內(nèi)氣體極易溶于水或容器內(nèi)氣體易與溶液中的溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響。如:NH3、HCl等
4、溶于水;CO2、SO2、Cl2等與堿溶液的反響等;容器內(nèi)的液體由于受熱揮發(fā)如濃鹽酸、濃氨水、酒精等或由于發(fā)生化學(xué)反響,容器內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體,從而使容器內(nèi)壓強迅速增大,促使容器內(nèi)液體迅速向外流動,也能形成噴泉。如:噴霧器、人造噴泉、火山噴發(fā)等。2、氨的實驗室制法:加熱固態(tài)銨鹽一般為NH4Cl和堿一般為熟石灰的混合物反響;制取少量的氨氣,可用濃氨水加熱揮發(fā)的方法獲??;也可以向濃氨水中參加固態(tài)堿性物質(zhì)如:生石灰、NaOH、堿石灰等,促使平衡:NH3H2ONH3H2ONH4OH逆向挪動,同時加熱,促進NH3的揮發(fā)。3、銨鹽分解規(guī)律銨鹽熱穩(wěn)定性差,受熱均能分解。但請注意:未必有NH3產(chǎn)生,這由鹽中對應(yīng)酸
5、的穩(wěn)定性、揮發(fā)性、氧化性等因素來決定。穩(wěn)定易揮發(fā)酸成的銨鹽NH3酸的揮發(fā)性物質(zhì)穩(wěn)定難揮發(fā)酸成的銨鹽NH3酸如2NH3H2SO4不穩(wěn)定且無強氧化性酸成的銨鹽NH3酸的分解產(chǎn)物如2NH3H2OCO2 NH3H2OCO2由不穩(wěn)定且有強氧化性酸HNO3成的鹽例1. 某同學(xué)學(xué)習了氨的催化氧化反響后,想自己設(shè)計并做一個探究實驗,探究氨在催化劑的作用下被空氣中的氧氣氧化的情況。經(jīng)過仔細考慮,他設(shè)計了如下實驗,請你認真分析他設(shè)計的實驗,然后答復(fù)以下問題:實驗方法:在錐形瓶中參加濃氨水,然后將鉑絲加熱到紅熱狀態(tài),將紅熱的鉑絲插入錐形瓶中,觀察現(xiàn)象。1該同學(xué)想探究氨的催化氧化,他為什么選擇濃氨水?假設(shè)想快速看到實
6、驗現(xiàn)象,應(yīng)向濃氨水中參加什么物質(zhì)或進展什么操作?2你推測他會看到什么現(xiàn)象?為什么?解析:濃氨水具有揮發(fā)性,揮發(fā)出氨氣,氨在催化劑和加熱的條件下被氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮與空氣中的氧氣反響生成紅棕色的二氧化氮,二氧化氮與水反響生成硝酸具有揮發(fā)性,硝酸遇到氨氣產(chǎn)生大量的白煙。氨水除具有堿性外,還具有易揮發(fā)性,且濃度越大越易揮發(fā),溫度越高越易揮發(fā)。所以,氨水保存時要注意密封,且放到低溫處保存。由于氨水具有易揮發(fā)性,因此,向濃氨水中參加氫氧化鈉或加熱是實驗室中制備氨氣的一種簡便快捷的方法。答案:1濃氨水具有揮發(fā)性,可以揮發(fā)出氨氣,進展氨的催化氧化實驗;該同學(xué)可向濃氨水中參加氫氧化鈉或加熱來加快濃
7、氨水的揮發(fā)。2該同學(xué)會看到有紅棕色氣體出現(xiàn),隨后又消失,然后出現(xiàn)白煙;原因是氨在催化劑的加熱的共同作用下被氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮與空氣中的氧氣反響生成紅棕色的二氧化氮,二氧化氮與水反響生成硝酸具有揮發(fā)性,硝酸遇到氨氣產(chǎn)生大量的白煙。例2. 能鑒別Na2SO4、NH4NO3、KCl、NH42SO4四種溶液可以加熱的一種試劑是:A. BaCl2 B. BaNO32 C. BaOH2 D. AgNO3解析:NH4的檢驗方法是:將待檢物取出少量置于試管中,參加NaOH溶液后,加熱,用潮濕的紅色石蕊試紙在管口檢驗,假設(shè)試紙變藍色,那么證明待檢物中含銨鹽NH4:NH4OHNH3H2O上述四種物質(zhì)中
8、,有兩種含NH4,另有兩種含SO42,SO42的檢驗用Ba2,所以選擇BaOH2來鑒別。將BaOH2溶液分別參加到上述四種溶液中的現(xiàn)象分別為:A只有白色沉淀;B為只有刺激性氣味的氣體;C無現(xiàn)象;D為既有白色沉淀又有刺激性氣味的氣體。答案:C例3. 在標準狀況下,用以下氣體做噴泉實驗,請根據(jù)情況,填寫燒瓶中溶液的物質(zhì)的量濃度假設(shè)燒瓶中溶質(zhì)不能擴散出來。1用氯化氫氣體做噴泉實驗,噴泉完畢后,水充滿燒瓶,那么溶液的物質(zhì)的量濃度為_;2用NH3做噴泉實驗,噴泉完畢后,水充滿燒瓶,那么溶液的物質(zhì)的量濃度為_;解析:1由于HCl氣體極易溶于水,最終所得溶液的體積和原HCl氣體的體積相等,即相當于VL溶液中
9、溶解了HCl氣體:設(shè)燒瓶體積為VL,溶液的物質(zhì)的量濃度為:molL10.045molL1。2由于NH3也極易溶于水,最終所得溶液的體積和原NH3的體積是相等的。故所得溶液的物質(zhì)的量濃度也為molL1,約為0.045molL1。答案:物質(zhì)的量濃度均為:0.045molL1二氮及其氧化物的性質(zhì)、硝酸的性質(zhì):1、氮氣是一種雙原子單質(zhì)分子,性質(zhì)很穩(wěn)定,一般不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響,故可用作保護氣。但在特定的條件下,可以與氧氣、氫氣、鎂等物質(zhì)發(fā)生反響。N23H2 2NH3;3MgN2 Mg3N2N2O2 2NO2、氮的氧化物種類較多,主要有N2O笑氣、NO、NO2、N2O4等。其中NO是一種無色不溶于水
10、的有毒氣體,不溶于水,而NO2那么是一種紅棕色有刺激性氣味的有毒氣體,能溶于水,溶于水生成HNO3和NO,NO2還易發(fā)生二聚反響。氮的氧化物是形成光化學(xué)煙霧的因素之一,對環(huán)境的危害極大。NO和NO2的互相轉(zhuǎn)化關(guān)系為:2NOO22NO2;3NO2H2O2HNO3NONO2具有強氧化性,能與許多復(fù)原性物質(zhì)反響,如:SO2、I等,NO2還能與堿溶液反響,生成硝酸鹽和亞硝酸鹽。如:NO2SO2NOSO3;2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O故可用堿液來吸收硝酸工業(yè)中產(chǎn)生的尾氣。NO、NO2的制取實驗室NO可用Cu與稀HNO3反響制?。?Cu8HNO3稀3CuNO322NO4H2O,由于NO極易
11、與空氣中的氧氣作用,故只能用排水法搜集。實驗室NO2可用Cu與濃HNO3反響制?。篊u4HNO3濃CuNO322NO22H2O由于NO2可與水反響,故只能用排空氣法搜集。3、硝酸的性質(zhì):純潔的硝酸是無色易揮發(fā),有刺激性氣味的液體,能以任意比溶于水,常用濃硝酸的質(zhì)量分數(shù)約為63%,質(zhì)量分數(shù)98%的硝酸叫做發(fā)煙硝酸,硝酸是一種重要的化工原料。硝酸具有酸的通性,但硝酸與金屬反響時一般無氫氣產(chǎn)生。1不穩(wěn)定性:硝酸在受熱或光照條件下即可分解:4HNO34NO2O22H2O,常見濃硝酸顯黃色,是由于硝酸分解產(chǎn)生的NO2氣體溶解在其中,故濃硝酸應(yīng)保存在棕色試劑瓶中,置于陰暗處。2強氧化性:<1>
12、與金屬反響:硝酸和金屬反響時,硝酸作為氧化劑,硝酸的濃度越高,其氧化性越強,復(fù)原產(chǎn)物的價態(tài)越低。A:常溫下,濃硝酸可使Fe、Al外表形成致密的氧化膜而發(fā)生鈍化,阻止反響的繼續(xù)進展。B:一定條件下硝酸能與除鉑以外的多數(shù)金屬反響,通常濃硝酸反響后生成的氣體主要是NO2,稀硝酸反響后生成的氣體主要是NO,如:銅與濃、稀硝酸的反響:3Cu8HNO3稀3CuNO322NO4H2OCu4HNO3濃CuNO322NO22H2O變價金屬與硝酸反響時,產(chǎn)物的價態(tài)那么要看硝酸與金屬的物質(zhì)的量的相對大小,假設(shè)金屬過量,那么生成低價的金屬硝酸鹽,假設(shè)硝酸過量,那么生成高價的金屬硝酸鹽。如:鐵與稀硝酸的反響:3Fe過量
13、8HNO3稀3FeNO322NO4H2OFe缺乏4HNO3濃FeNO33NO2H2O<2>硝酸不僅可與金屬反響,還可與非金屬單質(zhì)反響:如:濃硝酸與單質(zhì)碳反響的化學(xué)方程式:C4HNO3濃CO24NO22H2O非金屬單質(zhì)與濃硝酸反響時,一般生成高價的非金屬氧化物或高價的含氧酸<3>硝酸與低價態(tài)化合物的反響硝酸能氧化很多低價態(tài)的化合物,如S2、SO32、I、Fe2等復(fù)原性物質(zhì),故在酸性條件下NO3與S2、SO32、I、Fe2等不能共存于同一溶液中,但在中性或堿性介質(zhì)中,可以共存。3與有機物反響:在一定條件下硝酸可與某些有機物發(fā)生取代反響和顏色反響:如:濃硝酸與苯、苯酚等物質(zhì)的
14、硝化反響、與醇的酯化反響、與某些蛋白質(zhì)的顏色反響等。說明1、氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過程??梢酝ㄟ^生物固氮和人工固氮兩種方法。2、Mg在空氣中燃燒,除與O2反響外,還可與N2、CO2氣體反響生成Mg3N2、MgO和C??蓪a(chǎn)物溶于水,產(chǎn)生無色、有刺激性氣味氣體,那么證明生成了Mg3N2;假設(shè)將產(chǎn)物溶于酸,假設(shè)有黑色不溶物生成,那么證明有C產(chǎn)生。3、濃硝酸和濃鹽酸均為無色,但常用的濃鹽酸和濃硝酸均呈黃色。濃鹽酸是由于其中溶解了FeCl3而顯黃色;而濃硝酸那么是由于硝酸分解產(chǎn)生的NO2溶解在其中顯黃色,此時,可向硝酸溶液中通入空氣氧氣,除去溶解在其中的NO2:4NO2O22H2O
15、4HNO3。4、NO不與水反響,NO2遇水反響產(chǎn)生NO氣體,不能完全被水吸收。但在有氧氣存在的情況下,兩者都可以完全被水吸收生成硝酸:4NO3O22H2O4HNO3;4NO2O22H2O4HNO35、鐵和鋁遇濃的濃硝酸鈍化,并不是指兩者不反響,而是反響生成一薄層致密的氧化膜,阻止反響的繼續(xù)進展。但在加熱條件下,鐵和鋁也能與濃硝酸反響。硝酸與金屬反響時既起氧化劑的作用,同時還起酸的作用。隨著反響的進展,硝酸的濃度逐漸降低,氧化性逐漸減弱,復(fù)原產(chǎn)物的價態(tài)逐漸降低。6、NO3在中性和堿性溶液中不具有強氧化性,但在酸性介質(zhì)中,NO3具有強氧化性,能氧化許多復(fù)原性物質(zhì)。故復(fù)原性離子與NO3在中性和堿性介
16、質(zhì)中可以共存,而在酸性介質(zhì)中不能共存。7、硝酸與有機物所發(fā)生的反響大部分都是取代反響,此時硝酸HONO2提供OH,NO2硝基取代有機物中的H,形成硝基化合物或硝酸酯。8、NO3的檢驗,是將溶液蒸餾濃縮,再向溶液中參加銅片和濃硫酸,假設(shè)產(chǎn)生紅棕色氣體,那么證明有NO3,反之沒有NO3。9、金屬和硝酸反響時,隨反響情況不同產(chǎn)物不同,有時甚至出現(xiàn)多種產(chǎn)物混合現(xiàn)象如NO、NO2混合,NO、NO2、N2O4混合,F(xiàn)e2、Fe3混合等。假如采用一般的解題方法,根據(jù)化學(xué)方程式分步計算,計算步驟非常繁瑣,甚至造成簡單問題復(fù)雜化。但假設(shè)采用守恒法來解,常??梢允箚栴}得到簡化。此類題目的守恒通常根據(jù)兩個方面:原子
17、守恒:硝酸的總物質(zhì)的量和金屬陽離子結(jié)合的NO3的物質(zhì)的量復(fù)原產(chǎn)物中N原子的物質(zhì)的量剩余HNO3的物質(zhì)的量;電子守恒:金屬失去電子的總物質(zhì)的量氧化劑HNO3轉(zhuǎn)化為復(fù)原產(chǎn)物氮的氧化物時所得到的電子的物質(zhì)的量。例1. 將1.92gCu粉與一定量的濃硝酸反響,當Cu粉完全作用時,搜集到氣體1.12L標況,那么所消耗硝酸的物質(zhì)的量是:A. 0.12mol B. 0.11mol C. 0.09mol D. 0.08mol解析:消耗的硝酸分兩部分,一部分起酸的作用,一部分做氧化劑,由守恒法可知,消耗的硝酸的物質(zhì)的量應(yīng)為這兩部分的和,即為:1.92g/64g/mol×21.12L/22.4L/mol
18、0.11mol;應(yīng)選B答案:B例2. 用以下三種途徑來制取相等質(zhì)量的硝酸銅:1銅跟濃硝酸反響;2銅跟稀硝酸反響;3銅先跟氧氣反響生成氧化銅,氧化銅再跟硝酸反響。以下表達中正確的選項是A. 三種途徑所消耗的銅的物質(zhì)的量相等B. 三種途徑所消耗的硝酸的物質(zhì)的量相等C. 所消耗的銅的物質(zhì)的量是:途徑3途徑1途徑2D. 所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是:途徑1途徑2途徑3解析:此題是評價制備方案的優(yōu)劣。從綠色化學(xué)角度看1要節(jié)約原料;2是副產(chǎn)品,對環(huán)境污染小。1Cu4HNO3濃CuNO322NO22H2O,23Cu8HNO3稀3CuNO322NO4H2O,32CuO22CuO,CuO2HNO3CuNO32H2O
19、。假設(shè)生成3molCuNO32,可得消耗原料量及生成污染物NOx的量見下表:CuNO32CuHNO3NOx13mol3mol12mol6mol23mol3mol8mol2mol33mol3mol6mol0mol由上表知:1耗HNO3最多,生成污染物最多;3耗HNO3最少,沒有污染物。答案:AD例3. 某試劑廠有銀含雜質(zhì)銅和硝酸含雜質(zhì)Fe3反響制取硝酸銀。步驟如下根據(jù)上述步驟,完成以下填空:1溶解銀的硝酸應(yīng)該用 硝酸填濃或稀。原因是 填序號,下同a減少過程中產(chǎn)生NOX的量_b減少原料銀的消耗量_c節(jié)省硝酸物質(zhì)的量2步驟B加熱保溫的作用是_。a有利于加快反響速率b有利于未反響的硝酸揮發(fā)c有利于硝酸
20、充分反響,降低溶液中cH3步驟中是為了除去F3、Cu2等雜質(zhì),沖稀靜置時發(fā)生的化學(xué)反響是_a置換反響b水解反響c氧化復(fù)原反響產(chǎn)生的沉淀物化學(xué)式 .解析:1根據(jù)反響方程式:Ag2HNO3濃AgNO3NO2H2O、3Ag4HNO3稀3AgNO3NO2H2O可知:每生成1molAgNO3,如用濃HNO3,消耗HNO32mol,產(chǎn)生1molNO2;如用稀HNO3,只需HNO34/3mol,放出NO1/3mol。故用稀硝酸比用濃硝酸好,原因為減少氮氧化物的排放量,從而節(jié)省硝酸的使用量,即理由為a、c。2根據(jù)溫度對反響速率的影響,加熱保溫是使反響加快,促使HNO3與Ag反響,而不希望HNO3損失,因此其目
21、的是a、c。3由水解原理,溶液濃度小,促進水解,使F3、Cu2生成難溶的FeOH3、CuOH2而除去。答案:1稀,a、c2a、c3b,F(xiàn)eOH3、CuOH2例4. 1898年,曾有人創(chuàng)造了固氮的一種方法,該法以石灰石、焦炭、空氣為原料。第一步反響是石灰石分解;第二步是使第一步反響產(chǎn)物和焦炭反響,在電爐中的高溫下制得第三步反響起始物;第三步反響中另一反響物是空氣,該反響也是在電爐中完成的,生成一種固體;第四步是使該固體和水蒸氣反響制得氨氣。又知該固體中有與N3互為等電子體的離子。1試寫出四步反響的化學(xué)方程式;2試簡評該固氮方法。解析:前二步反響分別是石灰石的分解和制造電石的反響:CaCO3CaOCO2;CaO3CCaC2CO第三步反響是CaC2在高溫下與空氣中的氮氣反響,以獲得固氮的效果。由于生成物與N3互為等電子體的離子,氮元素在此生成物中應(yīng)為3價,后者與水反響才更有可能生成NH3。N3的等電子體有CN22、C2N3。假如N為3價,在CN22中C為4價,在C2N3中C
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