2012届高考化学一轮复习学案课件人教版第4章非金属及其化合物第4节氮及其重要化合物高中

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①与H2反应：______________________________(______反应，工业合成氨原理)。②与O2反应：______________________________。③与金属镁反应：3Mg＋N2==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)①N2＋3H22NH3放热②N2＋O2===2NO3.液态氮液态氧答案：二、氮的氧化物氧化物NONO2颜色毒性溶解性化学性质与O2反应与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO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①与血红蛋白结合，使人中毒；②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2NO＋O2===2NO23Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O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：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。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：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。三、氨、铵盐1.氨【想一想】液氨和氨水在组成上有哪些区别？无有刺激性小碱NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH－白烟NH3＋HCl===NH4ClAl3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4+4NH3＋5O2===4NO＋6H2O2NH4Cl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O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溶于水而形成的混合物，所含微粒有三种分子：NH3、NH3·H2O、H2O，三种离子：NH4+、OH－、H＋。2.铵盐铵根离子酸根离子白易溶NH4Cl===NH3↑＋HCl↑NH4Cl＋NaOH===NH3↑＋NaCl＋H2O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)===4NO2↑＋O2↑＋2H2O黄棕色试剂瓶橡胶塞铁、铝金、铂Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OC＋4HNO3(浓)===CO2↑＋4NO2↑＋2H2O1∶3答案：【想一想】酸的挥发性和不稳定性有何区别？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22.4L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11.2L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化物的化学式为()A.NO2B.N2O3C.N2OD.N2O4【自主解答】A解析：根据2NxOy＋2yCu===2yCuO＋xN2，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，可以得到x＝1，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①NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，当体积比：②NO与O2同时通入水中：由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，当体积比：③NO2、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4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。(2)原子守恒法4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===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8mLNO2和O2的混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1mL，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为()A.7∶5B.3∶7C.7∶1D.1∶7C解析：1mL剩余气体可能为NO或O2。(1)若为NO，则由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，说明NO2和O2与水反应后剩余NO23mL，设原混合气体中O2的体积为x，则有：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3418－3－xx(8－3－x)/x＝4/1，求得x＝1mLV(NO2)∶V(O2)＝(8－1)mL∶1mL＝7∶1。答案：(2)若为O2，设原混合气体中NO2的体积为y，则有：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO341y8－1－yy/(8－1－y)＝4/1，求得y＝5.6mLV(NO2)∶V(O2)＝5.6mL∶(8－5.6)mL＝7∶3。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)4NH3＋5O2===4NO＋6H2O(2)放热(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：2NH4Cl＋Ca(OH)2==2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(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：①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；②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，同时也可避免污染空气。2.加热浓氨水(1)反应原理：NH3·H2O==NH3↑＋H2O(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：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－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NH3·H2O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CaCl2·8NH3)。(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①容器内气体极易溶于水；②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HClNH3CO2、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.HCl(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()①幕布的着火点升高②幕布的质量增加③氯化铵分解吸收热量，降低了温度④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气A.①②B.③④C.①③D.②④2.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；H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4，由于CuS为黑色沉淀，因此形成黑色喷泉；HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3，AgCl为白色沉淀，因此形成白色喷泉，故选A。3.B答案：硝酸【例3】(2011·山东省实验中学高三诊断)19.2g铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体11.2L(标准状况)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是()A.0.5molB.0.8molC.1.1molD.1.2mol【自主解答】C解析：n(Cu)＝0.3mol，n(气体)＝0.5mol。(1)