北京市高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二 元素及其化合物 第11講 氮及其化合物課件-人教版高三全冊化學(xué)課件

1、第第1111講氮及其化合物講氮及其化合物一、氮氣和氮的氧化物一、氮氣和氮的氧化物(一一)氮氣的性質(zhì)氮氣的性質(zhì)通常情況下,N2化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,只在高溫、放電、催化劑等條件下才能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)。寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:教材研讀(二二)氮的氧化物氮的氧化物1.NO和和NO2 NONO2物理性質(zhì)顏色無色紅棕 色毒性有毒有毒溶解性不溶于水溶于水,并與水反應(yīng)化學(xué)性質(zhì)與O2反應(yīng)2NO+O2 2NO2與H2O反應(yīng)3NO2+H2O 2HNO3+NO2.人類活動對自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響人類活動對自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響(1)固氮及影響a.含義:使空氣中游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮。b.方法c.影響高能固氮自然固氮

2、生物固氮合成氨固氮人工固氮仿生固氮活化氮數(shù)量增加溫室效應(yīng)問題破壞全球生態(tài)平衡水體污染酸雨(2)NOx的污染a.氮氧化物:有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,其中NO和NO2是最主要的空氣污染物。b.污染源:石油產(chǎn)品的燃燒和煤的燃燒,汽車尾氣及工業(yè)廢氣的排放,農(nóng)田土壤及動物排泄物中含氮化合物的轉(zhuǎn)化等。c.污染大氣污染(3)對生產(chǎn)中氮氧化物污染的防治a.控制進入自然界的有害物質(zhì)的數(shù)量。b.增強生態(tài)系統(tǒng)對有害物質(zhì)的吸收能力。32:NO,:NO,HNOO ,xxHN光化學(xué)煙霧 大氣中的與碳氫化合物在紫外線作用下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生一種有毒的煙霧酸雨排入大氣中與水反應(yīng)生成和隨雨

3、水降到地面 就有可能形成酸雨自測自測1判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)NO2溶于水時生成HNO3,故NO2是硝酸的酸酐( )(2)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體,在空氣中都能穩(wěn)定存在 ( )(3)NO2溶于水時發(fā)生氧化還原反應(yīng)( )(4)NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象( )(5)用排水法收集NO2,用向上排空氣法收集NO( )(6)用濕潤的淀粉-KI試紙可鑒別NO2和溴蒸氣( )自測自測2俗話說“雷雨發(fā)莊稼”,這說明雷雨中含有能被植物吸收和利用的化合態(tài)的氮,請同學(xué)們寫出三個有關(guān)的化學(xué)方程式:(1) ;(2) ;(3) 。答案答案(1)N2+O2 2NO(2)2NO+O

4、2 2NO2(3)3NO2+H2O 2HNO3+NO自測自測3反應(yīng)3NO2+H2O 2HNO3+NO中,氧化劑為 ,還原劑為 ,氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為 ,1 mol NO2參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為 。答案答案NO2NO21 2 NA23二、氨和銨鹽二、氨和銨鹽(一一)氨的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)氨的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):電子式為 HH 。2.物理性質(zhì)物理性質(zhì):無色、有刺激性氣味的氣體,密度比空氣小,易液化,極易溶于水。3.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)(1)與水反應(yīng)NH3+H2O NH3H2O N+OH-NH3是中學(xué)化學(xué)中唯一能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍 的氣體,常用此性質(zhì)檢驗NH3。(2)與氧氣反應(yīng)(氨的催化氧化

5、)4NH3+5O2 4NO+6H2O (寫化學(xué)方程式)。4H(二)銨鹽的性質(zhì)和N的檢驗1.銨鹽的性質(zhì)銨鹽的性質(zhì)(1)易溶于水的離子化合物。(2)與堿反應(yīng)N+OH- NH3+H2O(3)受熱分解如NH4Cl NH3+HCl(4)水解反應(yīng)N+H2ONH3H2O+H+ 4H4H4H2.N的檢驗的檢驗(1)取樣品與堿共熱,用濕潤的紅色石蕊 試紙檢驗產(chǎn)生的氣體,觀察試紙是否變藍。(2)取樣品與堿共熱,用蘸有濃鹽酸 的玻璃棒檢驗產(chǎn)生的氣體,觀察是否有白煙產(chǎn)生。4H(三三)氨氣的制法氨氣的制法1.氨氣的實驗室制法氨氣的實驗室制法(1)原理:銨鹽與堿共熱,產(chǎn)生氨氣。實驗室常用反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4Cl+C

6、a(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O 。(2)制取裝置:1)收集:由于氨氣極易溶于水,密度比空氣小,所以只能用向下排空氣法收集。2)檢驗:a.用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口(變藍);b.將蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近試管口(產(chǎn)生白煙)。3)棉花團的作用:在收集NH3的試管口放置一團松軟的干棉花,是為了防止試管內(nèi)的NH3與試管外的空氣形成對流,以便在較短時間內(nèi)收集到較為純凈的NH3。2.氨氣的工業(yè)制法氨氣的工業(yè)制法N2+3H2 2NH3 自測自測4判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)用玻璃棒蘸取濃氨水點到紅色石蕊試紙上,試紙變藍色,是因為濃氨水呈堿性( )(2)可用蘸有濃鹽酸的棉棒檢驗

7、輸送氨氣的管道是否漏氣( )(3)液氨汽化時要吸收大量的熱,可用作制冷劑( )(4)實驗室用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3涉及氧化還原反應(yīng)( )(5)檢驗N時,往試樣中加入NaOH溶液,微熱,用濕潤的藍色石蕊試紙檢驗逸出的氣體( )4H自測自測5如圖是課外活動小組的同學(xué)設(shè)計的4個噴泉實驗方案。下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是( )A.擠壓裝置的膠頭滴管,使CCl4全部進入燒瓶,片刻后打開止水夾B.擠壓裝置的膠頭滴管,使NaOH溶液全部進入燒瓶,片刻后打開止水夾C.用鼓氣裝置從裝置的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D.向裝置的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾答案答案 BH2不溶于NaOH

8、溶液,不能形成較大壓強差,不能引發(fā)噴泉現(xiàn)象。自測自測6氨水中存在的三個平衡是 、 、 。根據(jù)上述平衡分析氨水中存在的粒子有 。答案答案NH3+H2ONH3H2ONH3H2ON+OH-H2OH+OH- NH3、NH3H2O、H2O、N、OH-、H+4H4H三、硝酸三、硝酸1.物理性質(zhì)物理性質(zhì)(1)純硝酸為無色、有刺激性氣味的液體。(2)硝酸沸點較低,易揮發(fā),在空氣中遇水蒸氣形成白霧。(3)質(zhì)量分數(shù)在69%以上的硝酸稱為濃硝酸。2.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)(1)強酸性稀硝酸能使紫色石蕊溶液變紅。(2)不穩(wěn)定性a.濃硝酸不穩(wěn)定,見光或受熱易分解,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4HNO3(濃) 2H2O+4NO2+O2

9、。b.存放:濃HNO3應(yīng)盛放在棕色試劑瓶里,并存放在黑暗陰涼處。c.濃硝酸常呈黃色是HNO3分解產(chǎn)生的NO2溶于硝酸的緣故,除去硝酸中黃色的方法是通入少量O2,發(fā)生的反應(yīng)為4NO2+O2+2H2O 4HNO3 。(3)強氧化性a.與金屬反應(yīng)(大部分金屬能與硝酸反應(yīng))Cu與濃、稀硝酸均能反應(yīng),化學(xué)方程式分別為:Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 、3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 。常溫下,鐵、鋁遇冷的濃HNO3發(fā)生鈍化 。b.與非金屬反應(yīng),如C+4HNO3(濃) CO2+4NO2+2H2O。c.與其他還原劑反應(yīng),如與H2S、SO2、Na2

10、SO3、FeSO4、KI、NaBr等發(fā)生氧化還原反應(yīng)。d.王水濃硝酸和濃鹽酸按體積比為1 3混合即得王水,它的氧化性更強,能溶解Pt、Au等金屬。3.用途用途制化肥、炸藥、染料等。自測自測7判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色( )(2)硝酸能與Na2CO3反應(yīng),但不生成CO2( )(3)用濃HNO3與Cu反應(yīng)制備NO2( )(4)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)有一氧化氮生成( )(5)常溫下,鋁和鐵在濃HNO3中“鈍化”,說明鋁和鐵與濃HNO3不反應(yīng)( )(6)將可調(diào)高度的銅絲伸入稀HNO3中,溶液變藍,說明Cu與稀HNO3發(fā)生置換反應(yīng)( )自測自測8下

11、述實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是( D )A.由中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體B.紅棕色氣體不能表明中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)C.由說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D.的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)答案答案 D本題考查硝酸的氧化性、不穩(wěn)定性、揮發(fā)性等性質(zhì)。中的CO2可能是木炭與空氣中的氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物?？键c一氨的制備與性質(zhì)考點一氨的制備與性質(zhì)一、氨氣的實驗室制法一、氨氣的實驗室制法考點突破1.加熱加熱NH4Cl和和Ca(OH)2的混合物的混合物2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O2.實驗室制取

12、氨氣的其他方法實驗室制取氨氣的其他方法方法化學(xué)方程式(或原理)氣體發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3H2O NH3+H2O濃氨水+固態(tài)堿性物質(zhì)(如CaO、NaOH、堿石灰等)濃氨水中存在以下平衡:NH3+H2O NH3H2O N +OH-,加入固態(tài)堿性物質(zhì)后:消耗水且使c(OH-)增大,使平衡逆向移動;反應(yīng)放熱,促進NH3H2O的分解4H為c(NH3H2O)c(OH-)c(N)c(H+)。(2)性質(zhì)容易揮發(fā),濃氨水敞口久置于空氣中溶液質(zhì)量減小,濃度變小。氨水質(zhì)量分數(shù)越大,其密度越小。氨水中存在平衡:NH3+H2O NH3H2O N+OH-,氨水呈堿性。氨水是很好的沉淀劑,能使Mg2+、Al3+、Fe2+

13、、Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀。 4H4H二、氨水的成分及性質(zhì)二、氨水的成分及性質(zhì)(1)組分三種分子:NH3、NH3H2O、H2O;三種離子:N、OH-、H+;粒子濃度大小順序4H典例典例1下列裝置用于進行指定實驗時,能達到實驗?zāi)康牡氖?( )答案答案 DA項,裝置甲中試管口應(yīng)略向下傾斜;B項,氨氣能與濃硫酸反應(yīng);C項,裝置丙中只有氣體的入口,沒有氣體的出口。A.用裝置甲制備氨氣B.用裝置乙除去氨氣中少量水蒸氣C.用裝置丙收集氨氣D.用裝置丁吸收多余的氨氣1-1如圖利用培養(yǎng)皿探究氨氣的性質(zhì)。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水,立即用另一培養(yǎng)皿扣在上面。下表中對實驗現(xiàn)象的解釋不正確的是 ( ) 選

14、項實驗現(xiàn)象解釋A濃鹽酸附近產(chǎn)生白煙NH3與濃鹽酸揮發(fā)出來的HCl反應(yīng)產(chǎn)生了NH4Cl固體B濃硫酸附近無明顯現(xiàn)象NH3與濃硫酸不發(fā)生反應(yīng)C氯化物溶液中有紅褐色沉淀該溶液一定是FeCl3溶液D干燥的紅色石蕊試紙不變色,濕潤的紅色石蕊試紙變藍NH3H2O是堿而NH3不是堿答案答案 BNH3與濃H2SO4反應(yīng)生成(NH4)2SO4。1-2某學(xué)習(xí)興趣小組探究氨氣的制取實驗:(1)甲同學(xué)擬用下列實驗方法制備氨氣,其中合理的是 (填字母)。A.將氯化銨固體加熱分解,收集產(chǎn)生的氣體B.將濃氨水滴入氫氧化鈉固體中,收集產(chǎn)生的氣體C.將碳酸氫銨加熱分解,用堿石灰干燥產(chǎn)生的氣體D.將氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中,

15、收集產(chǎn)生的氣體(2)根據(jù)上述正確的原理,該同學(xué)欲用下列常見的實驗室制氣裝置制取氨氣,適宜的裝置是 。(3)氣體的性質(zhì)是氣體收集方法選擇的主要依據(jù)。下列性質(zhì)與收集方法無關(guān)的是 (填序號)。密度顏色溶解性熱穩(wěn)定性與氧氣反應(yīng)(4)下圖是甲同學(xué)設(shè)計的收集氨氣的幾種裝置,其中可行的是 ,集氣的原理是 。 答案答案(1)BC(2)CD(3)(4)d氨氣密度小于空氣,采用短管進氨氣,長管出空氣,即可收集氨氣解析解析(1)氯化銨受熱分解產(chǎn)生氯化氫和氨氣,遇冷又轉(zhuǎn)化為氯化銨固體;在溶液中,用NH4Cl和NaOH反應(yīng)制取氨氣時,應(yīng)用濃的NH4Cl溶液并加熱。(2)將濃氨水滴入氫氧化鈉固體中制氨氣選用C裝置;將碳酸

16、氫銨加熱分解產(chǎn)生的氣體用堿石灰干燥制氨氣選用D裝置。(3)氣體收集方法的選擇要考慮密度、溶解性及能否與空氣中成分反應(yīng)。(4)氨氣極易溶于水,密度比空氣小,故采用向下排空氣法收集,而b裝置集氣瓶口不應(yīng)加橡膠塞?？键c二守恒法在含氮物質(zhì)相關(guān)計算中的應(yīng)用考點二守恒法在含氮物質(zhì)相關(guān)計算中的應(yīng)用一、有關(guān)氮的氧化物的計算一、有關(guān)氮的氧化物的計算1.關(guān)系式法關(guān)系式法(1)NO2和O2的混合氣體溶于水的計算由4NO2+O2+2H2O 4HNO3可知,當(dāng)體積比V(NO2) V(O2)241O4141NO剩余氣體為恰好完全反應(yīng)剩余氣體為(2)NO和O2的混合氣體溶于水的計算2NO+O2 2NO2,4NO2+2H2O

17、+O2 4HNO3總反應(yīng)方程式為4NO+3O2+2H2O 4HNO3,當(dāng)體積比V(NO) V(O2) 24 3O4 34 3NO剩余恰好完全反應(yīng)剩余2.原子守恒法原子守恒法4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當(dāng)于2N2O5,上述兩個總反應(yīng)都與N2O5+H2O 2HNO3等效。當(dāng)混合氣體溶于水時,利用混合氣體中N、O原子個數(shù)比進行分析判斷。N(N) N(O)22 5O2 52 5NO剩余恰好完全反應(yīng)剩余二、金屬與硝酸反應(yīng)的規(guī)律和相關(guān)計算二、金屬與硝酸反應(yīng)的規(guī)律和相關(guān)計算1.反應(yīng)規(guī)律反應(yīng)規(guī)律(1)HNO3與金屬的反應(yīng)還原產(chǎn)物:濃HNO3NO2,稀HNO3NO。(2)Cu與濃HNO3的反應(yīng)Cu

18、與濃HNO3反應(yīng)時,若Cu足量,開始時還原產(chǎn)物為NO2,隨著反應(yīng)的進行,濃HNO3變稀,還原產(chǎn)物為NO,最終得到NO2與NO的混合氣體。(3)Fe與稀HNO3的反應(yīng)Fe過量,氧化產(chǎn)物為Fe2+;Fe不足,氧化產(chǎn)物為Fe3+。2.計算方法計算方法(1)N原子守恒法HNO3與金屬反應(yīng)時,一部分HNO3起酸性作用;另一部分HNO3作氧化劑被還原,反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽及還原產(chǎn)物中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。(2)得失電子守恒法HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。(3)電荷守恒法在任何溶液中,陰離子所帶負電荷總數(shù)與陽離子所帶正電荷總數(shù)在數(shù)值上是相等的。

19、典例典例2在某100 mL的混合液中,硝酸和硫酸的物質(zhì)的量濃度分別是 0.4 mol/L、0.1 mol/L,向該混合液中加入1.92 g銅粉,加熱,待充分反應(yīng)后,所得溶液中銅離子的物質(zhì)的量濃度(不考慮溶液體積變化)是( B )A.0.15 mol/LB.0.225 mol/LC.0.30 mol/LD.0.45 mol/L答案答案 B反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O,分析可知H+不足,應(yīng)根據(jù)n(H+)進行計算,所以n(Cu2+)=0.06 mol=0.022 5 mol,c(Cu2+)=0.225 mol/L。-3O380.022 5mol0.1 L2-1將一

20、定量硫酸、硝酸和KNO3溶液混合成100 mL溶液,其中H2SO4、HNO3和KNO3的物質(zhì)的量濃度分別是6 mol/L、2 mol/L和1 mol/L,向其中加入過量的鐵粉,可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下混合氣體的體積為( C )A.11.2 LB.6.72 LC.8.96 LD.4.48 L答案答案 C100 mL溶液中含有氫離子的物質(zhì)的量為0.1 L6 mol/L2+0.1 L2 mol/L=1.4 mol,含有硝酸根離子的物質(zhì)的量為0.1 L2 mol/L+0.1 L1 mol/L=0.3 mol,加入過量的鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Fe+2N+8H+ 3Fe2+2NO+4H2O和Fe+2H+

21、Fe2+H2,則:-3O3Fe+2N + 8H+ 3Fe2+2NO+4H2O 2 8 20.3 mol1.2 mol 0.3 mol剩余的氫離子的物質(zhì)的量為1.4 mol-1.2 mol=0.2 mol,Fe+2H+ Fe2+H2-3O 2 1 0.2 mol 0.1 mol產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.3 mol+0.1 mol=0.4 mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為0.4 mol22.4 L/mol=8.96 L。2-2如下圖所示,將相同條件下的m體積NO和n體積O2同時通入倒立于水槽中且盛滿水的試管內(nèi),充分反應(yīng)后,試管內(nèi)殘留體積的氣體,該氣體與空氣接觸后立即變?yōu)榧t棕色。則m與n的比值為( C )A.3 2B.2 3C.8 3D.3 82m答案答案 C剩余氣體與空氣接觸立即變?yōu)榧t棕色,說明剩余氣體為NO,則體積的NO與n體積的氧氣恰好完全反應(yīng),由4NO+3O2+2H2O 4HNO3得=n,即m n=8 3。2m2m432-3將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解,產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題:(1)NO的體積為 L,NO2的體積為 L。(2)參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為 。(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入V mL a molL-1的