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1、 第四节 氮及其重要化合物 一、氮气1.氮元素的存在及氮的固定(1)存在：自然界中以_和_两种形式存在。(2)氮的固定：将_转变为_的方法。可分为_和_。2.氮气的性质(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，不溶于水。(2)氮气的化学性质与H2反应：_(_反应，工业合成氨原理)。与O2反应：_。与金属镁反应：3MgN2=Mg3N23.工业制法：从液态空气中，利用_的沸点比_的沸点低加以分离而制得氮气。1.(1)游离态化合态(2)游离态的氮氮的化合物自然固氮人工固氮2.(2)N23H2 2NH3放热N2O2=2NO3.液态氮液态氧答案：二、氮的氧化物 氧化物NO NO2 颜色 毒性 溶解性
2、 化学性质 与O2反应与H2O反应3NO2H2O=2HNO3NO实验室制法收集方法尾气处理NO：收集NO2(或NO、NO2混合气体)：碱液吸收(如NaOH溶液)与人体、环境的关系与血红蛋白结合，使人中毒；转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾无色红棕色有毒有毒不溶于水与水发生反应2NOO2=2NO23Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O排水法向上排空气法答案：【想一想】NO2与溴蒸气有哪些相似性？如何鉴别NO2与溴蒸气？NO2和Br2在性质上有相似性：均具有氧化性；溶于水均有酸生成；均可与碱反应；均为红棕色等
3、。所以不能用淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：AgNO3溶液；CCl4；用水洗法。三、氨、铵盐1.氨科目一考试 http:/ http:/ 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频【想一想】液氨和氨水在组成上有哪些区别？无有刺激性小碱NH3H2O NH3H2O NH4+OH白烟NH3HCl=NH4ClAl33NH3H2O=Al(OH)33NH4+4NH35O2=4NO6H2O2NH4ClCa(OH)2=CaCl22NH32H2O制HNO3、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等液氨是由氨气液化而得到的纯净物，所含微粒只有NH3分子；氨水是由NH3溶于水
4、而形成的混合物，所含微粒有三种分子：NH3、NH3H2O、H2O，三种离子：NH4+、OH、H。2.铵盐铵根离子酸根离子白易溶NH4Cl=NH3HClNH4ClNaOH=NH3NaClH2O湿润的红色石蕊 答案：不相同，NH4Cl固体受热分解成NH3和HCl，发生了化学变化；固态碘受热升华成为碘的蒸气，是物理变化。四、硝酸无有刺激性易水4HNO3(浓)=4NO2O22H2O黄棕色试剂瓶橡胶塞铁、铝金、铂Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O、3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OC4HNO3(浓)=CO24NO22H2O13答案：【想一想】酸的挥发性和不稳定性
5、有何区别？酸的挥发性是一种物理性质，指的是酸以分子状态离开溶液逸出。一般低沸点酸挥发性强。而不稳定性指化学性质，指的是酸分子分解生成新的物质。酸性指酸中H表现出的性质；氧化性有时是H表现出的性质，有时指酸根离子表现出的，即其中心原子被还原，此时不生成H2。氮的氧化物【例1】(2009高考宁夏卷，7)将22.4 L某气态氮氧化物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2 L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化物的化学式为()A.NO2 B.N2O3 C.N2O D.N2O4【自主解答】A解析：根据2NxOy2yCu=2yCuOxN2，以及题中数据知，反应后气体体积为反应前气体体积的一半，
6、可以得到x1，因此只有A选项符合题意。1.NO和NO2(1)氮元素有1、2、3、4、5等五种正价，对应六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，它们都是大气污染物。N2O、NO、NO2均不属于酸酐，N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。(2)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的相对分子质量大于它的实际值。2.氮的氧化物与O2、H2O混合的计算方法(1)加合式法NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2O22H2O=4HNO3可知，当体积比：NO与O2同时通入水中：由4NO3
7、O22H2O=4HNO3可知，当体积比：NO2、NO、O2三种混合气体通入水中可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理；也可先将NO2和H2O反应转化为NO，按4NO3O22H2O=4HNO3情况处理。(2)原子守恒法4NO2O2和4NO3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5H2O=2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。(3)得失电子守恒法当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O2得电子，且得失电子数必然相等，这是得失电子守恒法解答此类题目的依据。1.将8 mL NO2和O2的混
8、合气体通入倒立于水槽中装满水的量筒，充分反应后，剩余气体为1 mL，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为()A.75 B.37 C.71 D.17 C解析：1 mL剩余气体可能为NO或O2。(1)若为NO，则由3NO2H2O=2HNO3NO，说明NO2和O2与水反应后剩余NO2 3 mL，设原混合气体中O2的体积为x，则有：4NO2O22H2O=4HNO3 4 183x x(83x)/x4/1，求得x1 mLV(NO2)V(O2)(81)mL1 mL71。答案：(2)若为O2，设原混合气体中NO2的体积为y，则有：4NO2O22H2O=4HNO34 1y81yy/(81y)4/1，求得y5
9、.6 mLV(NO2)V(O2)5.6 mL(85.6)mL73。答案：氨气、铵盐【例2】(2010高考重庆卷，27)某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化。(1)氨催化氧化的化学方程式为_。(2)加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是_反应(填“吸热”或“放热”)。(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入_；若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是_。(4)为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置_(填装置代号)；化合物X为_(只写一种)，Na2O2的作用是_。【自主解答】(1)4NH35O2=4NO6H2O(2)放
10、热(3)浓H2SO4生成的NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3,NH3与HNO3反应生成了NH4NO3(4)1NH4Cl与HCl反应生成氧气(合理答案均给分)解析：(1)NH3和O2反应生成NO和H2O。(2)该反应为放热，故不加热后仍能保持红热状态。(3)产物中有NO和未反应的NH3，NO会被O2氧化生成NO2，在与空气中的水蒸气反应生成HNO3，而HNO3与NH3反应会产生白烟。(4)装置5与1均产生NH3。NH4Cl加热分解可得NH3和HCl，而HCl与Na2O2反应可生成O2。一、氨气的实验室制法1.加热固态铵盐和碱的混合物 一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物：
11、2NH4ClCa(OH)2=2NH3CaCl22H2O(1)装置：“固体固体气体”。(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。(2)干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。(气体的干燥装置大致分三种：洗气瓶、干燥管、U型管。洗气瓶中盛放液体干燥剂，而干燥管和U型管只能盛放固体干燥剂。)(3)收集：只能用向下排空气法。(4)验满：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝色，说明氨已收集满了；将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，若有白烟产生，说明已收集满了。(5)环保措施：收集时，一般在管口塞一团用水或稀H2SO4浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可
12、避免污染空气。2.加热浓氨水(1)反应原理：NH3H2O=NH3H2O(2)装置：3.浓氨水中加固态碱性物质(1)反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3H2O NH3H2O NH4OH加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3H2O的分解。(2)装置：【温馨提示】(1)干燥NH3不能用浓H2SO4、P2O5(固体)等酸性干燥剂，也不能用无水CaCl2(因NH3与CaCl2能形成CaCl28NH3)。(2)制氨气时所用铵盐不能是硝酸铵、碳酸氢铵因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸而有危险；NH4HCO3受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有
13、较多的CO2 杂质。二、喷泉实验 1.喷泉形成的原理容器内外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。(如下图)2.使容器内外产生较大的压强差的方法(1)减小容器内压强容器内气体极易溶于水；容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收。当外部的水或溶液接触容器内气体时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。(2)增大容器内压强容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应，容器内产生大量气体。使容器内压强迅速
14、增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。例如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是利用了此原理。3.中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂 气体HCl NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2NO2和O2CH2=CH2吸收剂水、NaOH溶液水、盐酸NaOH溶液H2O溴水 4.喷泉实验成败的关键(1)装置气密性要好；(2)烧瓶要干燥；(3)气体的纯度要高。2.在如图所示装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是()A.CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉B.NH3(H2O含酚酞)/红色喷泉C.H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉D.HC
15、l(AgNO3溶液)/白色喷泉3.(2009高考上海卷，4)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。其原因是()幕布的着火点升高幕布的质量增加氯化铵分解吸收热量，降低了温度氯化铵分解产生的气体隔绝了空气A.B.C.D.2.A解析：CO2与NaHCO3溶液不反应，且CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，因此，CO2与NaHCO3溶液不会产生喷泉；NH3极易溶于水且氨水呈碱性，因此，NH3与含酚酞的H2O会产生红色喷泉；H2SCuSO4=CuSH2SO4，由于CuS为黑色沉淀，因此形成黑色喷泉；HClAgNO3=AgClHNO3，AgCl为白色沉淀，因此形成白色喷泉，故选A。3.B答案：硝酸【例
16、3】(2011山东省实验中学高三诊断)19.2 g铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体11.2 L(标准状况)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是()A.0.5 mol B.0.8 molC.1.1 mol D.1.2 mol【自主解答】C解析：n(Cu)0.3 mol，n(气体)0.5 mol。(1)若Cu完全与浓硝酸反应，则n(气体)0.6 mol；若Cu完全与稀硝酸反应，则n(气体)0.2 mol，所以题目收集到的0.5 mol 气体是NO和NO2的混合气体。设n(NO2)x，n(NO)y，Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O1/2x 2x x3Cu8HNO
17、3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O y 4y y【自主解答】1.硝酸的强氧化性(1)金属与硝酸反应一般不产生H2，且浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3被还原为NO，随着反应进行很稀的HNO3有可能被还原为N2O，甚至是NH4NO3。硝酸在反应中体现氧化性和酸性。(2)铁与硝酸反应要考虑Fe的用量，若Fe不足则生成Fe(NO3)3，若Fe过量则生成Fe(NO3)2。(3)铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时HNO3的还原产物为NO2，随着反应进行浓HNO3变稀，HNO3的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。(4)硝酸与FeO反应实质是HNO3氧化Fe2，与FeI2反
18、应不但氧化Fe2，也氧化I。(5)离子共存判断中的NO3若在H条件下NO3会体现出强氧化性，不能与Fe2、S2、I、SO32、Br等离子共存。(6)NO3在酸性条件下显示强氧化性，c(H)越大，HNO3的氧化性越强，即浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，在中性或碱性溶液中NO3不具有强氧化性。2.硝酸与金属反应的计算(1)一般类型有：电子守恒：金属失电子数生成气体时HNO3得电子数物料守恒：耗HNO3的量盐中NO3的量(表现酸性的HNO3)气体中的N原子(表现氧化性的HNO3)的量。电荷守恒：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有：c(NO3)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。(2)
19、金属与硝酸反应时，有关c(H)、pH、金属与NO3、H混合液的计算，常用离子方程式进行分析。4.某溶液100 mL，其中含硫酸0.03 mol，硝酸0.04 mol，若在该溶液中投入1.92 g铜粉微热，反应后放出NO气体约为()A.0.02 mol B.0.01 mol C.0.015 mol D.无法计算 A解析：n(Cu)0.03 mol；n(NO)0.04 mol；n(H)2n(H2SO4)n(HNO3)0.1 mol。此题若根据3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O来计算，将得出错误答案。由于溶液中H足量，且生成的Cu(NO3)2中有NO，故它们能与铜继续反应，此题
20、必须根据离子方程式计算。3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O003 mol0.1 mol 0.04 mol由上式可看出Cu少量，故n(NO)0.02 mol。答案：1.在室温的条件下，把下列气体混合，不能发生反应的是()A.H2O和NO2 B.NH3和HClC.NO和O2 D.N2和O22.用氨气做喷泉实验的装置如下图所示，该实验有三个主要的操作：a.快速挤压胶头滴管；b.打开开关；c.把导管放入到烧杯的水面下。按照下列操作顺序进行实验肯定不能产生喷泉现象的是()A.c b a B.b c a C.c a b D.b a c答案：1.D2.D3.将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒
21、倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是()A.53 B.35 C.32 D.234.(2011江苏盐城中学高三期中)将0.1 mol Cu与40 mL 10 mol/L HNO3充分反应，测得反应后的溶液里含有a molH由此可知()A.生成的气体一定是NO2，在标准状况下的体积为4.48 LB.生成的气体一定是NO，在标准状况下的体积约1.49 LC.被还原的硝酸的物质的量为(0.2a)molD.反应后的溶液里含有0.2 mol NO33.C解析：解答此题可用差量法。设混合气体中NO2的体积为x3NO2H2O=2HNO3NOV 3 mL 1 mL
22、312 mL x 503020 mLx30 mL则原混合气体中V(NO)50 mL30 mL20 mL故V(NO2)V(NO)30 mL20 mL32。4.C解析：剩余硝酸n(HNO3)n(H)a mol，则Cu完全反应；反应消耗的硝酸n(HNO3)0.4 mola mol，其中表现酸性的硝酸n(HNO3)2n(Cu)0.2 mol,被还原的硝酸n(HNO3)(0.4 mola mol)0.2 mol(0.2a)mol，C正确。反应开始生成的气体一定是NO2，随着反应的进行，浓硝酸逐渐变成稀硝酸，有NO气体生成，A、B均错误。反应后n(NO)2n(Cu)a mol(0.2a)mol，D错误。答
23、案：5.A至H等8种物质存在如下转化关系(反应条件，部分产物未标出)。已知：A是正盐，B是能使品红溶液褪色的气体，G是红棕色气体。按要求回答问题：(1)写出下列物质的化学式：A_，B_，C_。(2)写出下列反应的化学方程式：EF_；GH_。(3)检验某溶液中是否含D中阴离子的方法是_。5.(1)(NH4)2SO3SO2SO3(2)4NH35O2=4NO6H2O3NO2H2O=2HNO3NO(3)取少量该溶液于试管中，加足量盐酸酸化，未见白色沉淀，然后加入氯化钡溶液有白色沉淀说明含有硫酸根离子解析：本题有两个较为明显的突破口。根据“B是能使品红溶液褪色的气体”可知B是SO2气体，则C是SO3，D是硫酸。根据“G是红棕色气体”可知G是NO2气体，逆推，F是NO气体，E是NH3。A能与硫酸反应放出SO2，其阴离子必然是亚硫酸根离子或亚硫酸氢根离子，但考虑到是正盐，可以确定其阴离子是亚硫酸根离子；同时A又能与NaOH溶液反应放出氨气，A中必然含有铵根离子。由此判断A为(NH4)2SO3。答案：