氮及其化合物

氮及其化合物2020年2月3日星期一左云县高级中学全局性掌控考纲导学氮的氧化物硝酸考纲要求命题预测1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。1.氮的氧化物及其对环境的污染。该部分知识的考查通常是作为选择支出现，若在非选择题中则是热化学反应、化学平衡等的命题着力点，难度较大。2.硝酸的强氧化性。考查的角度较多，是离子共存题中的隐含条件、技巧计算以及硝酸与金属反应设计探究性实验的载体，难度较大。1、氮（N2）氮的原子结构N+725电子式NN结构式：N≡N思考：结构决定性质，性质决定用途，N2有哪些重要的物理、化学性质？用途？氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。►知识点一氮气与氮的氧化物要点探究►探究点一氮气与氮的氧化物【知识梳理】1．氮气(1)物理性质纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占________。78%与Mg(2)化学性质常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。(3)氮的固定氮的固定是指使空气中______________转化为______________的方法。2．氮的氧化物(1)物理性质N2＋O2=======放电或高温2NO游离态的氮氮的化合物点燃N2+3Mg==Mg3N2N2＋3H2==========催化剂高温、高压2NH3颜色毒性密度与空气比水溶性收集方法相互转化NONO2无色有毒略大红棕色、有毒大难溶于水易溶于水只能用排水法向上排气法2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO空气中氮氧化物的主要来源是:____________。造成的污染有:_______________________。汽车的尾气酸雨和光化学烟雾(2)化学性质2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NOCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O【要点深化】氮的氧化物溶于水的计算氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时可依据：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积差值进行计算。(2)NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，当体积比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1，恰好完全反应4∶1，NO2过量，剩余气体为NO4∶1，O2过量，剩余气体为O2氮的氧化物溶于水的计算(3)NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，总反应式为：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3当体积比V(NO)∶V(O2)＝4∶3，恰好完全反应4∶3，剩余NO4∶3，剩余O2氮的氧化物溶于水的计算(4)NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按(1)求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积即为NO的总体积，再按(3)方法进行计算。值得注意的是：4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于N2O5的组成。即(2)(3)二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路。即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：N(N)∶N(O)2∶5，O2剩余＝2∶5，完全反应2∶5，剩余NO氮的氧化物溶于水的计算NO和NO2制法：原理:HNO3+Cu==Cu(NO3)2+NOx↑+H2O药品浓、稀硝酸和铜装置固液(加热)收集尾气吸收►知识点二硝酸无1．硝酸的物理性质纯硝酸______色、______挥发、有__________气味，与水以任意比例混溶。2．硝酸的化学性质(1)酸的通性，但与活泼金属反应时________生成H2。(2)不稳定性化学方程式为：________________________________。易刺激性不能4HNO3=====△4NO2↑＋O2↑＋2H2O保存硝酸装在______瓶，放在______处。棕色冷暗常用浓硝酸质量分数为69％.质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”。久置的浓HNO3常显黄色，如何除去黄色？提示：通入足量空气可除去黄色(4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3)．(3)强氧化性①能与除__________以外的所有金属反应，如Cu与浓、稀HNO3均可反应，化学方程式分别为__________________________________________，_____________________。有些金属(如Fe、Al等)在冷的浓HNO3中发生钝化。②与不活泼的木炭反应的化学方程式为：____________________________________。③硝酸的氧化性不同于硫酸的是：硝酸不论浓度大小，均具有强氧化性，且硝酸的氧化性随其浓度的增大而________，但其还原产物却随着其浓度的变化而不同，一般说来，浓硝酸的还原产物为____________，而稀硝酸的还原产物为____________。④浓硝酸和浓盐酸的混合物称为王水(王水中浓硝酸与浓盐酸的体积比为____________)，其氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属，如金、铂等溶解。金、铂Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O增强二氧化氮一氧化氮1:3C＋4HNO3(浓)===4NO2↑＋CO2↑＋2H2O△【要点深化】1．硝酸与非金属单质的反应硝酸与非金属单质反应时非金属单质一般氧化为最高价氧化物或其对应的水化物，硝酸只表现为氧化性，完全转化为还原产物。如：C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2OS＋6HNO3(浓)=====△H2SO4＋6NO2↑＋2H2O2．硝酸与金属的反应(1)硝酸与金属反应的一般规律①硝酸与金属反应生成金属的硝酸盐和氮氧化物(一氧化氮或二氧化氮)，参加反应的硝酸一部分做氧化剂，即氮元素化合价降低的那部分硝酸；一部分起酸的作用，即生成金属硝酸盐的那部分硝酸，也就等于硝酸盐中的NO－3。②活泼金属与硝酸反应一般不生成氢气而生成水，这说明呈现强氧化性的不是氢离子，而是NO－3。③浓硝酸在常温下使铁、铝钝化，其原因是将铁、铝表面氧化成一层致密的氧化膜，阻止了反应的继续进行。④金属与一定体积的浓硝酸反应时，开始时产生二氧化氮，随着反应中硝酸的消耗，其浓度逐渐减小，产生一氧化氮气体，故最后所得气体为一氧化氮和二氧化氮的混合气。(2)硝酸与金属铁及其化合物的反应铁具有可变化合价，因此铁与稀硝酸的反应情况比较复杂，故备受高考命题者的青睐。铁与足量稀硝酸反应生成硝酸铁，当铁过量时，发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，即过量的铁与硝酸反应生成硝酸亚铁。(4)与有机物的反应硝化反应：硝基苯、三硝基甲苯酯化反应：硝酸乙酯、硝化甘油、硝化纤维CH3CH2OH+HNO3浓硫酸△CH3CH2ONO2+H2O与含有苯环结构的蛋白质作用，呈黄色。△+HNO3浓硫酸－NO2+H2O(5)、NO3-的检验•在欲鉴别的试样里,加入浓H2SO4和Cu片共热,如有红棕色的NO2产生,就可以证明它是硝酸盐.(若为稀溶液,应先将溶液浓缩)NaNO3+H2SO4(浓)=NaHSO4+HNO3Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O△3、硝酸的制备实验室制法：NaNO3+H2SO4(浓)==NaHSO4+HNO3药品：固体硝酸钠，浓硫酸装置：固液加热（圆底烧瓶+分液漏斗）收集：冷凝工业生产：N2+3H2=2NH34NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO尾气处理：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2ON2+H2NH3NONO2HNO3高温高压催化剂高温高压催化剂[拓展·发现]硝酸与金属反应的计算技巧1．金属与HNO3的反应运用“守恒法”求解的一般类型①电子守恒金属失电子数＝生成气体时HNO3得电子数．物料守恒②消耗HNO3的物质的量＝盐中NO－3的物质的量(表现酸性的HNO3)＋气体中的N原子的物质的量(被还原的HNO3)．③电荷守恒HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：c(NO－3)＝c(H＋)＋n×c(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)．2．金属与硝酸反应，求算离子浓度、pH等金属与NO－3、H＋混合溶液反应的计算常用离子方程式分析．考纲导学氨与铵盐考纲要求命题预测1.了解氨气的主要性质及应用。2.了解铵盐的检验以及铵盐的性质。1.氨气及铵盐的性质。这部分知识在高考中一般是穿插在各类题型中进行，较少出现单独命题的情况，如喷泉实验原理、NH的检验、离子的共存等，难度中等。2.结合其他非金属元素以无机框图推断的形式进行综合考查是本部分知识的主要命题形式。特别是氮元素的连续氧化反应以及氮元素间的歧化反应是该类试题的突破点，难度较大。要点探究►知识点三氨气的性质与制法【知识梳理】1．氨气的物理性质及分子结构纯净的NH3是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，氨的沸点较高，很容易________，液态氨气气化时要吸收大量热，常作________剂。NH3极易溶于水，常温常压下1体积水溶解_______氨气。氨气的电子式为____________，结构式为______________。分子的构形为__________。液化制冷700体积三角锥形2．氨气的化学性质(1)与水反应氨水显碱性的原因：______________________________________。NH3能使湿润的________石蕊试纸________，常用此性质检验NH3。(2)与酸(如浓盐酸)反应化学方程式：____________________。现象：___________，可用此性质检验NH3。NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH－红色变蓝生成白烟NH3＋HCl===NH4Cl(3)与盐(如AlCl3)反应离子方程式：__________________________________。Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4+分子：NH3、H2O、NH3·H2O离子：NH4＋、OH-极少量的：H＋(4)与O2反应(氨的催化氧化)化学方程式：_________________________________________。3．氨气的制法与用途(1)实验室制法原理：____________________________________________。(2)工业制法原理：________________________________________________________。(3)用途：制硝酸、铵盐、尿素、纯碱、制冷剂。4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O①反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△2NH3↑＋CaCl2＋2H2O②装置：“固体＋固体――→△气体”(与用KClO3和MnO2或KMnO4制O2的装置相同)。图14－2③干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。④验满方法：A.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝；B.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。⑤环保措施：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。(2)加热浓氨水①反应原理：NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O②装置：图14－3(3)浓氨水中加入固态碱性物质装置反应原理图14－4浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH或碱石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O分解►知识点四铵盐【知识梳理】氨气酸易NH3↑＋HCl↑NH4HCO3=====△NH3