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1、第第 讲讲 常见无机物常见无机物氮及其化合物氮及其化合物2020第第 四四 单单 元元1l热点知识剖析l氮族元素是高考的常考内容之一，新高考更注重环保意识，如氮的氧化物与大气污染的问题和磷的化合物与水污染的问题是热点知识。氮的氧化物、氨气、铵盐、硝酸是本部分的重点知识，这些知识常与化学基本概念、反应原理、化学实验、化学计算相结合，突出运用知识的综合能力。在复习中，要依靠物质结构、元素周期律等理论作指导，抓住分子结构，从结构上认识物质的性质，抓住化合价的变化，从氮元素的不同价态认识物质的氧化性与还原性。2l基础知识回顾l一、氮及其氧化物l1.氮的存在自然界中N元素大部分以游离态存在于空气中，也有
2、一部分以化合态存在于动、植物体内，土壤及无机盐中。氮气在空气中约占总体积的78%。氮气分子是双原子分子；电子式为 ，结构式为 。由于氮分子的键能很大，所以氮气的性质很稳定，只在高温条件下才能发生一些化学反应。N NNN3(1)与与H2反应：反应：(3)与与Mg的反的反 应：应：N2+3Mg=Mg3N2点燃点燃(2)与与O2的反应：的反应：N2+O2=2NO放电放电N2+3H2 2NH3高温、高压催化剂高温、高压催化剂 4l氮的固定是指将空气中的氮气转变为氮的化合物的过程，可分为自然固氮和人工固氮。如工业合成氨为人工固氮，雷雨天产生NO气体就属于自然固氮。2.氮氧化物氮氧化物(1)“雷雨发庄稼雷
3、雨发庄稼”的反应原理的反应原理.,.,.。雨水中的雨水中的HNO3进入土壤与矿物质作用进入土壤与矿物质作用生成硝酸盐，其中生成硝酸盐，其中NO-3被植物根系吸收。被植物根系吸收。3NO2+H2O=2HNO3+NON2+O2=2NO放电放电2NO+O2=2NO25l（2）氮元素有+1、+2、+3、+4、+5五种正价态，对应有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5六种氧化物lNO为无色有毒气体，不溶于水，极易与O2反应：2NO+O2=2NO2，NO被氧化，颜色由无色变为红棕色。实验室制法：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+4H2O+2NO;NO只能用排水法收集，不能用排空气
4、法。6lNO2是红棕色有刺激性气味的有毒气体，极易与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO。NO2自身结合成无色的N2O4：2NO2 N2O4H0。实实验验室室制制法法：Cu+4HNO3（浓）（浓）=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2；NO2只能用向上排空气法，不能用排水法集成。只能用向上排空气法，不能用排水法集成。7l（3）氮氧化物产生l氮肥的生产、金属的冶炼和汽车等交通工具的广泛使用，使大量氮氧化物排放到空气中，形成酸雨和光化学烟雾；为了预防和控制氮氧化物对空气的污染，应使用清洁能源，减少氮氧化物排放；为汽车安装尾气转化装置；对生产化肥、硝酸工厂进行废气处理等。8l二、氮肥的生产和使
5、用l1.NH3的生产德国化学家哈伯首次合成出了氨，反应方程式为2.NH3的物理性质的物理性质颜色：无色，气味：有刺激性，密度：颜色：无色，气味：有刺激性，密度：比空气小，溶解性：极易溶于水，比空气小，溶解性：极易溶于水，1体积水可体积水可溶解溶解700体积体积NH3，易液化，常用作制冷剂。，易液化，常用作制冷剂。N2+3H2 2NH3。催化催化 剂剂 高温、高压高温、高压9l3.NH3的化学性质l（1）与H2O反应氨气溶于水形成的水溶液称为氨水，大部分与水结合成NH3H2O，部分电离显碱性，化学方程式为：NH3+HCl=NH4Cl;2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4;NH3+HNO3=N
6、H4NO3。（2）与酸反应与）与酸反应与HCl、H2SO4、HNO3反应的化学方程式分别为反应的化学方程式分别为.。NH3+H2O NH3H2O NH+4+OH-10l收集：向下排空气法。l检验：使润湿的红色石蕊试纸变蓝色；和HCl相遇产生白烟。l干燥：用碱石灰（CaO和NaOH的固体混合物）等碱性干燥剂。(3)与氧气反应化学方程式为与氧气反应化学方程式为(4)实验室制实验室制 法法原原 理：理：催化剂高温催化剂高温4NH3+5O2 4NO+6H2OCa(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2H2O+2NH311l4.铵盐l(1)物理性质l铵盐是由铵根离子和酸根离子构成的化合物，铵盐都易溶于水
7、，呈白色或无色晶体。碳铵指NH4HCO3，氯铵指NH4Cl,硫铵（肥田粉）是指（NH4）2SO4，硝铵指NH4NO3。(2)化学性质化学性质受受热热分分解解：如如NH4Cl、NH4HCO3受受热分解，化学方程式分别为热分解，化学方程式分别为NH4Cl=NH3+HCl;NH4HCO3=NH3+H2O+CO2。12l发生装置与制氧气装置相同，收集NH3采用向下排空气法；干燥NH3用碱石灰，不能用浓硫酸或无水氯化钙作干燥剂。检验NH3的方法有湿润的红色石蕊试纸变蓝或遇浓盐酸有白烟。与碱反应：如与碱反应：如NH4Cl与与Ca(OH)2反应，反应，产生产生NH3化学方程式为化学方程式为_2NH4Cl+C
8、a(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O13l三、硝酸的性质l1.硝酸的物理性质l硝酸是一种无色，具有挥发性的液体，工业硝酸的质量分数为69%，常因溶有少量NO2而略带黄色，质量分数在98%以上的硝酸称为发烟硝酸。l2.硝酸的化学性质HNO3的化学性质主要表现为“三性”：l（1）酸性酸的通性14l(2)不稳定性硝酸l不稳定，见光或受热易分解，其反应方程式：l因此，浓硝酸应盛放在棕色细口试剂瓶中，应贮存在避光、低温处。l(3)强氧化性l与金属（除Pt、Au外）的反应Cu与浓、稀HNO3反应的化学方程式分别为：3Cu+8HNO3(稀）稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O4HNO3(浓浓)
9、2H2O+4NO2+O2或光照或光照Cu+4HNO3(浓）浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O.。15l铁、铝遇冷的浓HNO3能发生钝化，故可用铁、铝的容器贮存或运输冷的浓HNO3。lHNO3能氧化含S2-、I-、Fe2+、Br-、SO2-3的化合物。l与非金属反应。如：C、S等.;C+4HNO3(浓浓)=CO2+4NO2+2H2O16l(4)其他性质l与某些有机物反应：例如，苯的硝化反应。l*稀硝酸与少量铁：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O稀硝酸稀硝酸与足量铁：与足量铁：3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O17l3.硝酸的工业制法工业上制备硝酸一般
10、分为三个过程l（1）NH3的催化氧化，在热交换器中进行，方程式为:l4NH3+5O2 4NO+6H2O。l（2）生成NO2：l2NO+O2=2NO2(写反应方程式)。l（3）水吸收NO2，在吸收塔中进行，反应的方程式为:l3NO2+H2O=2HNO3+NO。高温催化剂高温催化剂18l4.硝酸的用途：是一种重要的化工原料，用于制备氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。19l重点知识归纳l一、氮及其化合物20l二、氮的氧化物溶于水的计算l1.NO2或NO2与N2(无O2)的混合气体溶于水时可依据：3NO2+H2O=2HNO3+NO，利用气体体积变化差值进行计算。l2.NO2和O2的混合气体溶于水时，由
11、4NO2+O2+2H2O=4HNO3知，当体积比：=4 1，恰好完全反应，恰好完全反应4 1，NO2过量，剩余气体过量，剩余气体为为NO,V(NO)=13V余余(NO2)43，剩余为NOl 途径(1)途径(2)lD.所消耗的硝酸的物质的量是途径(1)途径(2)途径(3)D31l若生成3 mol Cu(NO3)2，可得消耗原料量及生成污染物NOx的量(见下表)：本题是评价制备方案的优劣。本题是评价制备方案的优劣。从绿色化学角度看从绿色化学角度看要节约原料；要节约原料；是副产品是副产品对环境污染小。对环境污染小。(1)Cu+4HNO3(浓浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(2)3Cu+8HN
12、O3(稀稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(3)2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O32Cu(NO3)2CuHNO3NOx(1)3 mol3 mol12 mol6 mol(2)3 mol3 mol8 mol2 mol(3)3 mol3 mol6 mol0 mo上表知：上表知：(1)耗耗HNO3最多，生成污染物最多，生成污染物最多；最多；(3)耗耗HNO3最少，没有污染物。最少，没有污染物。33l方法指导：本题考查对硝酸性质、用途的理解及氧化还原反应知识，通过分析比较选择出最佳途径的能力。l从不同浓度硝酸与铜的反应可以看出，在硝酸与铜的反应中，硝酸充当了氧化剂和提供硝酸根两种作用，因稀硝酸与铜反应时，氮元素的化合价由+5降为+2价，故作为氧化剂消耗的硝酸较少，而(3)中氧气为氧化剂，硝酸全部用于提供酸根，故消耗硝酸的物质的量为(1)(2)(3)。34