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1、第第4 4节氮及其化合物节氮及其化合物考纲要求:1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3.掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。2基础梳理氮气及氮的氧化物的性质1.氮的固定2.氮气(1)物理性质:色味气体,密度比空气略小,溶于水。(2)化学性质:考点突破游离人工化合无无难3基础梳理3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1+5价都有对应的氧化物,如N2O、N2O3、NO2(或)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、。考点突破NON2O4N2O54基础梳理考点突破无红棕色3NO
2、2+H2O=2HNO3+NO3NO2+H2O=2HNO3+NO血红蛋白5基础梳理考点突破自主巩固自主巩固(1)写出2个固氮反应的化学方程式。(2)对于3NO2+H2O=2HNO3+NO反应,其中氧化剂是,还原剂是,氧化产物是,被氧化与被还原的物质的物质的量比为。(3)俗话说“雷雨肥庄稼”,该过程中发生了含氮物质间的转化:NO2NO2HNO321NONO2HNO36基础梳理考点突破7(3)NO、NO2和O2的混合气体通入水中。先按3NO2+H2O=2HNO3+NO计算出生成NO的体积,再加上原来混合气体中NO的体积,再按(1)中关系计算。2.电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子,如果是NOx
3、与O2混合,则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。基础梳理考点突破8例1(2016福建福州四中月考)将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体,将量筒倒置在盛满水的水槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5mL,若向量筒内鼓入氧气后,可以观察到量筒内水柱继续上升,直至量筒内完全被水充满,则原混合气体中NO2和O2体积比是()A.437B.187C.41D.223A基础梳理考点突破9例2(2016福建龙岩教学质量检查)汽车尾气含氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等,直接排放容易造成“雾霾”。因此,不少汽车都安装尾气净化装置(净化处理过程如图)。下列有关叙述中错误的
4、是()A.尾气造成“雾霾”与汽油未充分燃烧有关B.尾气处理过程中,氮氧化物(NOx)被还原C.Pt-Rh催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率D.使用氢氧燃料电池作汽车动力能源能有效控制雾霾基础梳理考点突破 答案解析解析关闭汽油未充分燃烧可增加氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等的排放,可造成“雾霾”,A正确;尾气处理过程,氮氧化物(NOx)中氮元素化合价降低,得电子,被还原,B正确;催化剂只改变化学反应速率,不会改变平衡转化率,C错误;使用氢氧燃料电池作汽车动力能源能减少氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等的排放,能有效控制雾霾,D正确。答案解析关闭C10归纳总结NOx
5、的处理方法氮的氧化物均有毒,是主要的污染性气体,对其处理主要有如下三种方法:(1)转化为HNO3。利用NOx、O2、H2O共同作用生产HNO3。(2)转化为N2。利用NOx的氧化性,与CO、NH3等在催化剂作用下生成无毒无害的N2。(3)碱液吸收法。主要化学方程式有:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O;NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O。基础梳理考点突破11跟踪训练跟踪训练1.(2016江西第三次联考)把一个充满NO2气体的试管,倒置于水槽中,向其中缓慢通入O2直至试管全部充满水。假设整个过程中溶质不会扩散入水槽,则硝酸的物质的量浓度c(HNO3)与通入O2的体积
6、V(O2)关系正确的是()基础梳理考点突破 答案解析解析关闭 答案解析关闭122.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:基础梳理考点突破13(1)一定条件下,NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常数表达式为K=。(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是(填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11,则会导致;若n(NO)n(NO2)11,则会导致
7、。(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式为。基础梳理考点突破14基础梳理考点突破15基础梳理考点突破氨铵盐的性质1.氨(1)氨气的分子结构和物理性质。小刺激性易极易16基础梳理考点突破(3)实验室制取氨气。17基础梳理考点突破碱石灰湿润的红色石蕊白烟18基础梳理考点突破(4)氨气的用途。化工原料,用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素,用作制冷剂。特别提醒(1)制氨时,选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时,不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等,因它们受热易分解,使产生的NH3中混有较多的杂质气体,另外NH4NO3易爆炸
8、;选碱时,用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH,因NaOH、KOH具有吸湿性,易结块,不利于产生氨气,且在高温下均能腐蚀玻璃。(2)干燥氨气不能用浓硫酸,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2=CaCl28NH3),通常用碱石灰干燥氨气。19基础梳理考点突破2.铵盐(1)物理性质。铵盐都是白色或无色晶体,都溶于水。(2)化学性质。易20基础梳理考点突破无色刺激性红蓝21基础梳理考点突破自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)由于NH4HCO3受热易分解,故可用作氮肥()(3)加热盛有NH4Cl固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结,NH4Cl固体可以升华()
9、(4)NH3能使酚酞溶液变红、NH3可用于设计喷泉实验,上述叙述均正确并有因果关系()(5)浓氨水可检验氯气管道泄漏()(6)因为NH4Cl为强酸弱碱盐,所以可用加热法除去NaCl中的NH4Cl()22基础梳理考点突破23基础梳理考点突破1.喷泉实验的原理及应用(1)喷泉实验的原理使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用压强差形成喷泉。(2)形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。24基础梳理考点突破25基础梳理考点突破例3(2015广东理综,33节选)NH3及其盐都是重要的化工原料。(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为。26基础
10、梳理考点突破(2)按如图装置进行NH3性质实验。先打开旋塞1,B瓶中的现象是,原因是,稳定后,关闭旋塞1。再打开旋塞2,B瓶中的现象是。27基础梳理考点突破答案:(1)ACG(2)有白烟出现A瓶中HCl气体压强大,所以HCl进入B瓶,与NH3发生反应,生成白色NH4Cl固体颗粒石蕊水溶液进入B瓶,且溶液显红色解析:(1)利用NH4Cl与Ca(OH)2制备氨气,使用固固加热装置,试管口应略向下倾斜,防止水蒸气在管口遇冷倒流,选择A装置,由于NH3的密度比空气的小,故收集氨气采用向下排空气法,气体应该长进短出,选择C装置,尾气处理装置要防止倒吸,选择G装置;(2)旋塞1打开,由于A瓶中气体的压强大
11、于B瓶中气体的压强,所以HCl进入B瓶与NH3反应:HCl+NH3=NH4Cl,产生白烟;反应后HCl过量,但瓶内压强减小,故烧杯中液体倒吸到B瓶,且溶液变红。28基础梳理考点突破归纳总结1.引发喷泉的几种方法(1)使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。(2)使烧瓶内气体温度降低,从而使气压减小。(3)使烧瓶外待喷液面上的气压增大。29基础梳理考点突破2.喷泉实验的几种常见装置 30基础梳理考点突破说明:装置中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置引发喷泉的方法是打开止水夹,用热毛巾或双手焐热烧瓶,松开后片刻即形成喷泉现象。31基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练3.(2016上海化学,22)称取(NH4)
12、2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24g,加入含0.1molNaOH的溶液,完全反应,生成NH31792mL(标准状况),则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为()A.11 B.12 C.1.871D.3.651C32基础梳理考点突破4.(2017河南南阳调研)NH3的催化氧化是工业合成硝酸的基础,某实验小组在实验室中对该反应进行了探究。回答下列问题:(1)气体制备。备选试剂:KClO3、MnO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2O2、H2O2、NH4HCO3、NaOH溶液、无水氯化钙、浓硫酸、碱石灰等。33基础梳理考点突破该小组采用装置甲制备干燥纯净的NH3(收集装置已略去
13、,下同),且反应后试管中无固体剩余,则试管中选取的试剂是,仪器B的名称是,该装置中选取的试剂是。该小组采用KClO3制备纯净的O2,通过查阅资料,发现该方法制备的O2中含有Cl2杂质。下图是该小组制备纯净O2时可能用到的装置。装置连接顺序为C(部分仪器可重复使用),其中除去Cl2反应的化学方程式为。34基础梳理考点突破(2)氨的催化氧化35基础梳理考点突破打开图丙中的活塞和活塞,将(1)中制备的纯净NH3、O2(O2过量)经a管口通入到F装置中,打开电源,观察现象。36基础梳理考点突破答案:(1)NH4HCO3球形干燥管(干燥管)碱石灰DDCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)
14、持续呈红热状态产生红棕色气体氨气催化氧化为放热反应;生成的NO与未反应的O2化合生成红棕色的NO2气体颜色变浅温度降低,部分NO2转化为N2O437解析:(1)用装置甲制备干燥纯净的NH3,且反应后试管中无固体剩余,则试管中选取的试剂应是碳酸氢铵,碳酸氢铵受热分解产生氨气、二氧化碳和水蒸气,其中二氧化碳、水蒸气由碱石灰吸收。O2中含有的Cl2杂质用氢氧化钠溶液除去,再通过浓硫酸除去含有的水蒸气,装置连接顺序为CDD,除去Cl2发生反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。(2)结合有关知识分析实验过程如下:基础梳理考点突破38基础梳理考点突破硝酸1.物理性质纯硝酸是色
15、、气味的液体,挥发,溶于水。无有刺激性易易39基础梳理考点突破2.化学性质钝化40基础梳理考点突破特别提醒(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性,浓度越大,氧化性越强,其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)NO2,HNO3(稀)NO。(2)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。(3)常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应。41基础梳理考点突破自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)将铁屑放入稀硝酸中证明Fe比H2活泼()(3)稀硝酸可除去试管内壁的银镜()(4)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条,产生红棕色气体()(5)将稀硝酸
16、加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有气体生成,溶液呈红色,稀硝酸将Fe氧化为Fe3+()(6)将可调高度的铜丝伸入到稀硝酸中溶液变蓝,所以Cu与稀硝酸发生置换反应()(7)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应()42基础梳理考点突破(8)用浓硝酸与Cu反应制备NO2()(9)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成()43基础梳理考点突破44基础梳理考点突破45基础梳理考点突破46基础梳理考点突破例4(2016安徽淮南模拟)当硝酸与金属或非金属反应时,反应物或反应条件不同,硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题:(1)金属Zn与某浓度的硝酸反应时无气体产生,
17、则硝酸的还原产物为(填化学式)。(2)某混酸由200mL3molL-1的稀硝酸和200mL2.5molL-1的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液的体积变化)。将其分成两等份,分别与足量的铜和铁反应,还原产物只有NO,则最多能溶解molCu和gFe。(3)200mL16molL-1的浓硝酸与3.2gCu反应,反应过程中还原产物只有NO2,则反应结束后,产生气体的体积为(标准状况下),溶液中c(H+)c()=(忽略HNO3的挥发)。47基础梳理考点突破48基础梳理考点突破答题模板硝酸与金属反应的分析思路 49基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练5.(2016四川成都模拟)下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的
18、是()A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色B.硝酸能与Na2CO3反应,但不生成CO2C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色D解析:硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错;硝酸是一种氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S,与Na2CO3反应能生成CO2,所以选项B、C错;选项D正确。50基础梳理考点突破6.(2016福建厦门模拟)如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。.浓硝酸的强氧化性实验将铜片置于具支试
19、管的底部,在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸,从分液漏斗往具支试管中放入约2mL浓硝酸,用排水法收集产生的气体。(1)写出具支试管中发生反应的化学方程式:。(2)实验中观察到能证明浓硝酸有强氧化性的现象是。51基础梳理考点突破.稀硝酸的强氧化性实验(3)上述反应完成后,欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性,紧接的简便、合理的实验操作是。(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是(填写序号)。A.c中收集到无色气体B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色.实验反思(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸的反应,再进行铜与稀硝酸反应的实验,其好处是。52基础梳理考
20、点突破答案:(1)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(2)铜片逐渐溶解,溶液变蓝,放出红棕色气体(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸,打开活塞,向具支试管中放入稀硝酸(4)C(5)利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气,有利于观察Cu与稀硝酸反应的产物解析:.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,实验中具支试管中溶液变蓝,且有红棕色气体产生。.向分液漏斗中加水将浓硝酸稀释后,可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验,这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气,有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。53利
21、用浓氨水制取氨气利用浓氨水制取氨气 54例题(2016课标全国乙,26)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:(1)氨气的制备55氨气的发生装置可以选择上图中的,反应的化学方程式为。欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置(按气流方向,用小写字母表示)。56(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。57585960跟踪训练跟踪训练1
22、.(2016湖北黄冈调研)下列有关实验装置中进行的相应实验,能达到实验目的的是()61A.用图所示装置制取少量纯净的CO2气体B.用图所示装置验证镁和盐酸反应的热效应C.用图所示装置制取并收集干燥的NH3D.用图所示装置制备Fe(OH)2并能较长时间观察到白色 答案解析解析关闭图为简易启普发生器装置,该装置要求固体药品要难溶于水,而纯碱是易溶于水的物质,无法达到“随关随停”的目的,A项错误;图为套管实验装置,镁和盐酸在小试管中反应,产生的热量变化会引起大试管内气体压强变化,进而使U形管内的红墨水产生液面高度差,若左边液面低于右边液面,说明反应放热,反之,说明反应吸热,故B项正确;图中收集NH3
23、时应采用向下排空气法,C项错误;图为滴管的非常规使用,但由于酒精和FeSO4溶液互溶,无法起到隔绝空气的作用,因此不能较长时间观察到白色的Fe(OH)2,若想达到此目的,可将酒精换为苯,D项错误。答案解析关闭B622.(2016黑龙江大庆联考)氨与硝酸都是氮的重要化合物,在工农业生产中有广泛应用。.实验室模拟工业氨催化氧化法制取硝酸,装置如图所示。(1)若分液漏斗中氨水的浓度为9.0molL-1,配制该浓度的氨水100mL,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、。(2)甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气,烧瓶内固体X的化学式为。(3)写出受热时丙装置发生反应的化学方程式。当戊中观察到石蕊溶液
24、变红,则说明已制得硝酸。63.NH3的性质(4)氨的水溶液显弱碱性,其原因为(用离子方程式表示),将等浓度、等体积的氨水和硝酸混合,所得溶液中离子浓度从大到小的顺序为。(5)已知:氨在纯氧中燃烧生成一种单质和水,利用此原理设计成氨气氧气燃料电池。在碱性条件下,该电池的负极反应式为。646566671234561.(人教版必修1P1035改编)某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润),挂在铁架台上,另取一个盛某种溶液的烧杯,放在纸蝴蝶的下方(如图)。过一会儿,发现纸蝴蝶变为红色。下表的组合中,能够实现上述变化的是()A.B.C.D.答案解析解析关闭浓盐酸具有挥发性,挥发出的HCl使石
25、蕊溶液显示红色,正确;浓氨水具有挥发性,挥发出的NH3使酚酞溶液显示红色,正确;氢氧化钠不挥发,不能使喷有酚酞溶液的纸蝴蝶变色,错误;浓硫酸无挥发性,不能使喷有石蕊溶液的纸蝴蝶变色,错误。答案解析关闭C1234562.(人教版必修1P1037改编)工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染,最宜采用的方法是()答案解析解析关闭铜与浓硝酸、稀硝酸和浓硫酸的反应中,均产生有毒有害的气体,A、B、D项错误;铜与氧气反应生成CuO,硝酸与CuO反应生成硝酸铜,该过程中不会产生有毒、有害的气体,也最节约原料,C项正确。答案解析关闭C1234563.(2016东北师大附中模拟)有关氮的
26、变化关系图如下:则下列说法不正确的是()A.路线是工业生产硝酸的主要途径B.路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C.上述所有反应都是氧化还原反应D.上述反应中只有属于氮的固定 答案解析解析关闭工业上生产硝酸的流程:氮气和氢气反应生成氨气,氨气与氧气反应生成NO,NO再与氧气反应生成NO2,最后将NO2溶于水得到硝酸,A正确。路线:在放电条件下,氮气和氧气发生化合反应生成NO;路线:NO不稳定,易被氧气氧化为NO2;路线:NO2溶于水生成硝酸,B正确。氮元素化合价变化:N2(0价)NH3(-3)价NO(+2价),N2(0价)NO(+2价)NO2(+4价)HNO3(+5价),都是氧化还原反应,C正确
27、。是氮的化合物之间的转化,不是氮的固定,D错误。答案解析关闭D1234564.(2016河南南阳期中)在100mLHNO3和H2SO4的混合溶液中,两种酸的物质的量浓度之和为0.6molL-1。向该溶液中加入足量的铜粉,加热,充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度最大值为(反应前后溶液体积变化忽略不计)()A.0.225molL-1B.0.30molL-1C.0.36molL-1D.0.45molL-1 答案解析解析关闭 答案解析关闭1234565.(2015课标全国,7)我国清代本草纲目拾遗中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金其水甚强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A.氨水 B.硝酸C.醋D.卤水B解析:氨水为弱碱溶液,不能与金属反应,A项错误;硝酸具有强酸性和强氧化性,能与除金、铂以外的所有金属反应,也能与碳单质、CaCO3等盐反应,故此强水应为硝酸,B项正确。1234566.(2016北京理综,12)在通风橱中进行下列实验:下列说法不正确的是()A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2=2NO2B.中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应C.对比、中现象,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸D.针对中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化C