2013高考化学一轮总复习课件：第3章 第2讲 氮的循环(鲁科版)

一、氮在自然界中的循环及影响1．氮的固定(1)含义：的氮转化化合态的氮的过程(2)方法自然固氮：固氮如N2＋O2=====放电2NO、固氮人工固氮：氨、仿生固氮游离态高能生物合成2．含氮化合物对环境的影响污染物来源对环境影响NO、NO2燃料燃烧、汽车尾气、HNO3工厂废气①烟雾②型酸雨光化学HNO3[思考·感悟]1．从燃料结构上分析，我国的酸雨类型是什么？[提示]硝酸、硫酸型。二、氮气及氮的氧化物1．氮气(1)结构：电子式为，结构式为，氮气分子结构稳定，化学性质不活泼。N≡N(2)化学性质：2．一氧化氮和二氧化氮(1)物理性质：颜色气味毒性密度水溶性NO无味有毒比空气稍大NO2刺激性气味比空气大易溶于水、与水反应无色红棕色有毒不溶于水(2)化学性质：①NO与O2反应：；②NO2与H2O反应：。[思考·感悟]2．实验室如何收集NO和NO2?[提示]用排水法收集NO，用向上排空气法收集NO2。2NO＋O2===2NO3NO2＋H2O===2HNO3＋NO三、氨和铵盐1．氨(1)结构与物理性质：电子式密度气味水溶性NH比空气气味常温常压下，1体积水大约能溶解体积氨气........小刺激性700(2)化学性质：2．铵盐(2)NH＋4的检验：铵盐(NH＋4)――→强碱△无色气体(NH3)――→湿润红色石蕊试纸试纸变。蓝[思考·感悟]3．铵盐的性质可以归纳为“三解”，“三解”的含义是什么？[提示](1)易溶解；(2)加热易分解；(3)易碱解(与碱反应)。四、硝酸1．物理性质气味颜色挥发性水溶性刺激性气味无色易挥发与水互溶2．化学性质1．(2012·烟台模拟)下列关于氮的说法正确的是()A．N2分子的结构较稳定，因而氮气不能支持任何物质燃烧B．23gNO2和N2O4混合气含有0.5NA个氮原子(NA表示阿伏加德罗常数)C．检验NH存在时，用湿润的蓝色石蕊试纸D．浓硝酸保存在棕色瓶内是因为硝酸易挥发解析：N2分子的结构较稳定，但N2能与Mg反应，因此支持Mg的燃烧；设23gNO2和N2O4混合气中NO2的质量为xg，则氮原子数为(x46＋23－x92×2)NA＝0.5NA；检验NH＋4存在时，先加浓碱液，加热后用湿润的红色石蕊试纸检验产生的NH3；浓硝酸保存在棕色瓶内是因为硝酸见光容易分解。答案：B2．下列各组气体在常温下能共存且都能用向上排空气法收集的是()A．NO和O2B．HCl和NH3C．H2和COD．SO2和CO2解析：常温下不能共存的气体组有A、B；C项中H2应用向下排空气法收集，CO不能用排空气法收集。答案：D3．氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分离()A．加入氢氧化钠B．加入硝酸银溶液C．加热法D．加入一种合适的酸解析：利用NH4Cl受热易分解：NH4Cl=====△HCl↑＋NH3↑；冷却时HCl＋NH3===NH4Cl，可使NH4Cl和NaCl分离。答案：C4．锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为()A．2molB．1molC．0.5molD．0.25mol解析：生成1molZn(NO3)2，失去2mol电子，而生成1molNH4NO3得到8mol电子，则生成1molZn(NO3)2时被还原的HNO3为0.25mol。答案：D5．将HNO3的下列变化过程与表现的性质进行连线。(1)浓硝酸呈黄色a酸性和强氧化性(2)Cu与浓HNO3反应b酸性(3)木炭与浓HNO3反应c不稳定性(4)HNO3与NaOH反应d强氧化性答案：(1)－c，(2)－a，(3)－d，(4)－b6．(2012·文昌一中质检)下面是5种含有同一种氮族元素的物质的转化关系图。其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色。(1)写出各物质的化学式：A____________，B____________，C____________，D____________，E____________。(2)写出化学方程式：②_____________________________________________，③_____________________________________________，④_____________________________________________。解析：本题的突破口在于B是红棕色的气体，而且A、B、C、D都是气体。含有氮族元素的红棕色气体只可能是NO2，它与其他4种物质含有的相同元素只可能是氮，可以肯定这是一组含氮物质的衍变关系图。从C处于各含氮物质的“中心”来分析，它只可能是处于“中间价态”的化合物，又是各物质都能得到的产物，一般是NO，因为高、低及零价态的含氮物质都可以变成NO。答案：(1)N2NO2NONH3HNO3(2)②4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO④3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O考纲展示考点关注(1)了解氮元素的单质及其重要化合物的主要性质及应用(2)了解氮元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响(1)NO、NO2的重要性质及对环境的影响(2)铵盐的性质、氨气的制法及NH的检验(3)HNO3的强氧化性、保存及有关计算(4)N2及含氮化合物的相互转化+41．氨气的实验室制法(1)反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(2)发生装置：“固体＋固体――→△气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。(3)收集方法：只能用向下排空气法。收集时，一般在管口塞一团干燥的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到较纯净的NH3。(4)干燥剂：碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。(5)①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，若有白烟产生，说明氨气已收集满。2．氨气还原性的应用(1)4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O(工业制硝酸)；(2)8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2(检验输送Cl2管道是否漏气)；(3)2NH3＋3CuO=====△N2＋3Cu＋3H2O(验证NH3的还原性)[特别提醒](1)氨气的简易制备方法：①加热浓氨水：NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O；②浓氨水滴加到固体烧碱或生石灰中，③Mg3N2水解法：Mg3N2＋6H2O=====△3Mg(OH)2＋2NH3↑。(2)NH3中的氮元素显－3价，只有还原性；氢元素显＋1价，只有氧化性。故NH3既有氧化性又有还原性。[例1](2011·重庆高考)固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水发生复分解反应。甲组同学用如图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。(1)仪器B的名称是____________________________________。(2)实验中，Ⅱ中的试纸变蓝，Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成，则Ⅲ中的试剂为________；Ⅳ中发生反应的化学方程式为____________________________________________；Ⅴ中的试剂为________。(3)乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为Ⅰ－Ⅲ－Ⅳ－Ⅱ－Ⅴ－Ⅵ，此时Ⅱ中现象为________，原因是___________________________________________________。(4)经上述反应，2.5g化合物A理论上可得0.56L(标准状况)M，则A的化学式为________。[解析](2)化合物A与水反应生成氨气，氨气经碱石灰干燥，与CuO反应生成红色的Cu，根据化合价守恒可知Cu的化合价降低，NH3中N的化合价升高生成气体M(氮气)。(4)经浓硫酸吸收未反应的NH3，收集的氮气的物质的量为n(N2)＝0.56L22.4L·mol－1＝0.025mol，所以A中含n(N)＝0.05mol，设A的化学式为Q3N或QN时其相对分子质量匀为50，Q的相对原子质量分别为12或36，无意义；设A的化学式为Q3N2，其相对分子质量为100，Q的相对原子质量为24，所以A为Mg3N2。[答案](1)分液漏斗(2)碱石灰3CuO＋2NH3=====△3Cu＋N2＋3H2O浓H2SO4(3)试纸变蓝CuO与氨气反应生成的水和未反应的氨气形成氨水，使试纸变蓝(4)Mg3N2探规寻律制备氨气时，反应原理不同，所选的气体发生装置也不同。如NH4Cl与Ca(OH)2反应用“固＋固――→△气体”装置；浓氨水与生石灰反应用“固＋液―――→不加热气体”装置；Mg3N2和H2O反应用“固＋液――→△气体”装置。1－1.若例题中Ⅰ装置不使用酒精灯，则Ⅰ装置中的所用药品是什么？答案：分液漏斗中盛放浓氨水，锥形瓶中盛放NaOH固体或生石灰。1－2.[双选题]下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()解析：NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl，A项错误；向CaO中滴加浓氨水，CaO遇水生成Ca(OH)2，同时放出大量的热量，使浓氨水分解出氨气，B项正确；固体加热制气体时，试管口应略向下倾斜，使产生的水能够流出，以免损坏试管，C项错误；对于D项，浓氨水加热制取NH3的方法和试剂都是正确的。答案：AC1－3.(2011·江西师大附中质检)某化学实验小组成员设计实验探究氨气的还原性及其产物，实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)如图所示：(1)写出A装置中发生反应的化学方程式：_____________________________________________。(2)该装置在设计上有一定的缺陷，为确保实验结果的准确性，你对该装置改进的措施是_______________，_____________________________________________。(3)利用改进后的装置进行实验，观察到CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝，同时生成一种无污染的气体。请写出NH3与CuO反应的化学方程式：_____________________________________________。解析：为保证实验的准确性，NH3在与CuO反应前必须首先干燥，防止含有的水蒸气干扰NH3与CuO反应生成的水的检验；同时无水硫酸铜后面要增加干燥装置，应防止空气中的水蒸气进入，并且除去未反应的NH3，防止污染空气。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)在装置A和B之间增加装有碱石灰的干燥管，在装置C后增加盛有浓硫酸的干燥装置(3)3CuO＋2NH3=====△3Cu＋N2＋3H2O1．反应规律(1)HNO3与金属反应一般不生成H2。还原产物：浓HNO3―→NO2，稀HNO3―→NO。(2)Cu与HNO3反应：Cu与浓HNO3反应时，若Cu足量，开始时还原产物为NO2，随反应进行，浓HNO3变为稀HNO3，还原产物为NO，最终得到NO2与NO的混合气体。(3)Fe与稀HNO3反应：Fe过量，氧化产物为Fe2＋；Fe不足，氧化产物为Fe3＋。2．计算方法(1)原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO－3的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。(2)电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。(3)离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于NO－3在H2SO4、HNO3提供H＋的条件下能与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO－3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。[特别提醒](1)硝酸与金属反应时，表现氧化性和酸性。(2)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水，硝酸只表现氧化性。[例