20202021年高考化学一轮复习讲解氮及其化合物pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《氮及其化合物》【知识梳理】一、氮气与氮的氧化物1.氮气自然界存在氮元素在元素周期表中位于第二周期ⅤA族。在自然界中,氮元素既有态,也有化合态,大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中。将空气中游离的氮转变成氮的化合物的方法叫做氮的固定，氮的固定的方式有自然固氮、生物固氮、工业固氮物理性质N2是无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水化学性质稳定性常温下,氮气化学性质稳定(氮氮三键的键能大),通常情况下不易发生化学反应氧化性3Mg＋N2=====△Mg3N2N2＋3H22NH3还原性N2＋O2=====放电2NO2.一氧化氮和二氧化氮氮的氧化物NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO聚合反应2NO2（红棕色）N2O4（无色）实验室制法3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O与环境的关系空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等，空气中NO、NO2是形成酸雨、光化学烟雾的主要因素温馨提示：（1）氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，同时也可造成水体污染。汽车尾气中的氮氧化物（燃料在发动机内高温燃烧时，空气中的氮气与氧气反应生成的）与碳氢化合物经紫外线照射发生反应生成形成的一种有毒的烟雾，称为光化学烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛、伤害植物并使大气能见度降低。（2）收集NO用排水法，收集NO2用向上排空气法，前者易与氧气反应，后者易与水反应。（3）工业上就是利用3NO2十H2O=2HNO3＋NO这一原理制取HNO3，为了提高NO2的吸收率，在吸收的过程中要补充适量的O2，所以总的吸收反应可表示为：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。NO与O2配比适当时，也可以被水完全吸收。总的吸收反应可表示为：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。（4）通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生聚合反应。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，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要小。同理，通常实验测得N2O4的相对分子质量小于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要大。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。例题1、下列说法正确的是。下列说法正确的是。①用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO②密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA③燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施④氮元素有负化合价，正化合价和零价，因而常温下，N2既能与氧气反应，又能与H2反应⑤1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA⑥NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物⑦NO是亚硝酸的酸酐⑧氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质⑨工业合成氨属于人工固氮⑩制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气⑪用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2⑫N、Si、S的单质均能和氧气反应，生成的产物分别是NO2、SiO2和SO2【指点迷津】氮的氧化物溶于水的计算（1）NO2或NO2与N2（非O2）的混合气体溶于水可依据3NO2+H2O＝2HNO3+NO利用气体体积变化差值进行计算。（2）NO2和O2的混合气体溶于水时由4NO2+O2+2H2O=4HNO3进行计算，当体积比V（NO2）：V（O2）=4：1时，恰好反应；4：1时，NO2过量，剩余NO；4：1时，O2过量，剩余O2。（3）NO和O2同时通入水中时，由4NO+3O2+2H2O=4HNO3进行计算，原理同②方法。（4）NO、NO2、O2的混合气体通入水中，先按①求出NO的体积，再加上混合气体中NO的体积再按③方法进行计算。二、硝酸1．物理性质：纯硝酸为无色、刺激性气味、易挥发液体，能与水以任意比例互溶，常用浓硝酸的质量分数大约为69%。2、化学性质化学性质化学反应应用（化学方程式）不稳定性浓硝酸遇光遇热易分解产生的NO2浓硝酸贮存在棕色试剂瓶中，避光保存放置于阴凉处强酸性稀硝酸能使紫色石蕊试液变红色，浓硝酸能使石蕊试液先变红色，微热后褪色鉴别浓、稀硝酸强氧化性除Pt、Au外，大部分金属均能与HNO3反应王水（浓硝酸和浓盐酸体积之比为1∶3）能溶解铂和金常温下，浓硝酸、浓硫酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3Cu与浓HNO3反应Cu+4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2OCu与稀HNO3反应3Cu+8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O碳与浓HNO3反应C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O与某些还原性化合物或离子的反应H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等有机反应与苯及其同系物发生硝化反应，与醇发生酯化反应，与蛋白质发生颜色反应等鉴别蛋白质（带苯环）温馨提示：①浓硝酸贮存在棕色试剂瓶中，避光保存放置于阴凉处。②无论浓稀硝酸均具有强氧化性，与金属反应时不放出氢气。③常温下，浓硝酸、浓硫酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，保护内部的金属不再跟硝酸反应，所以可以用铝质或铁质容器盛浓硝酸。④浓硝酸和浓盐酸按体积之比为1∶3组成的混合物叫王水，王水能溶解铂和金。⑤非金属和浓硝酸反应，非金属被氧化成高价的含氧酸或最高价氧化物。⑥在溶液中NO3—几乎与所有离子能大量共存，当溶液的酸性较强时可形成硝酸溶液，具有还原性的某些离子则不能与其大量共存，如NO3—、H＋、Fe2+中任意两者能大量共存，但三者混合则不能大量共存。即NO3—在中性或碱性溶液中不表现氧化性，而在酸性溶液中表现强氧化性。⑦氧化剂氧化能力的强弱决定于得电子能力的强弱，而不是本身的被还原程度。实验证明：硝酸越浓得电子的能力越强，因而氧化能力越强。如稀硝酸能将HI氧化为I2，而浓硝酸可将HI氧化为HI03。例题2、下列说法正确的是。①1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NAA②将铜丝插入稀硝酸中：Cu＋4H＋＋2NO－3===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O③将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼④向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液：SO2－3＋2H＋===SO2↑＋H2O⑤SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和BaSO4⑥将可调高度的铜丝伸入稀HNO3中，溶液变蓝，说明铜与稀HNO3发生置换反应⑦稀硝酸可除去试管内壁的银镜⑧过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO⑨将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少⑩Fe2＋、Mg2＋、Cl－、NO－3能大量共存于pH＝0的溶液中⑪向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸，无明显变化⑫在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解【指点迷津】硝酸与金属反应的一般规律（1）金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO。（2）足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。（3）金属与H2SO4、HNO3的混合酸或金属与稀H2SO4、硝酸盐混合反应时，由于硝酸盐中NO－3在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应。（4）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。①金属＋浓硝酸→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O：反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占12；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占12。②金属＋稀硝酸→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O：反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占14；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占34。三、氨气与铵盐1．分子结构：由极性键形成的三角锥形的极性分子，N原子有一孤对电子；N-3价，为N元素的最低价态。2．物理性质：无色、刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，常温常压下1体积水能溶解700体积的氨气，易液化（可作致冷剂）。温馨提示：（1）喷泉实验的原理：气体在溶液中溶解度大或者可与液体发生剧烈反应，且不再产生新的气体或者气体体积急剧减小，造成烧瓶内外压强差较大，即可发生“喷泉”现象。（2）喷泉实验的操作要点：烧瓶中充满干燥气体，挤出胶头滴管中的水，打开止水夹。（3）喷泉实验成功的关键：收集氨气的烧瓶要干燥；收集的氨气要全充满；装置要密闭不漏气；玻璃管的长度不能过长；实验不可能实现全充满。3.化学性质化学反应化学方程式备注与水的反应NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3、H2O、NH3·H2O、NH4＋、OH－、H+，氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解与酸反应HCl＋NH3===NH4Cl蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近有白烟生成，该反应用于氨气或氯化氢气体的检验Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4生成红褐色沉淀与盐溶液反应Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4生成白色胶状沉淀，白色沉淀可溶于盐酸和氢氧化钠溶液Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4AgOH＋2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O先生成白色沉淀后消失与氧气反应4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应温馨提示：①NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，可用于氨气的检验。②氨水与液氨为不同物质，氨水为混合物，液氨为纯净物;NH3为非电解质，而NH3·H2O为弱电解质。③氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度越大，密度越小。3．实验室制法反应原理2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑制取装置固体与固体反应加热制取气体的装置，与制氧气相似收集方法只能用向下排空气法收集，并在收集的试管口塞上棉花，防止生成的NH3和空气对流，确保收集到纯净的氨气气体检验①用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)；②用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口(白烟)气体干燥用碱石灰做干燥剂温馨提示：①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸而发生危险；而NH4HCO3受热极易分解产生CO2使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。②消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3，在加热条件下能腐蚀试管。③由于NH3极易溶于水，在制备收集过程中，都应尽可能地不与水接触，以防减少损失和防止倒吸现象。④因氨气比空气轻，易与空气发生对流，所以收集氨气时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。⑤实验室快速制氨气的方法：用浓氨水加固体NaOH或加热浓氨水。4.铵盐△由铵离子和酸根离子构成的盐，叫铵盐。铵盐都是白色、易溶于水的晶体，铵盐属于铵态氮肥。（1）水解性：铵盐在水溶液中铵根离子水解。NH4++H2ONH3·H2O+H+（2）与强碱反应：铵盐与强碱反应产生氨气。NH4++OH-NH3↑+H2O（3）热稳定性：铵盐受热均易分解生成氨气和酸。氯化铵受热分解的方程式：NH4ClNH3+HCl，NH4HCO3NH3+H2O+CO2温馨提示：①铵盐的共性之一是与碱反应生成氨气，如果在加热时与浓碱作用，逸出氨气，可用于铵盐的检验。②铵盐的另一部分阴离子往往不被重视，某些阴离子可与酸反应，甚至放出气体，例如：（NH4）2CO3、NH4HCO3、（NH4）2SO3、NH4HSO3、（NH4）2S、NH4HS等弱酸的铵盐，既可与碱反应，又可与酸反应。③在未知溶液中加入强碱并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证