2020年高三化学 第四章 第四节 氮及其化合物课件 新人教版

第四节氮及其化合物1．了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2．了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3．掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。4．了解化学与生活、材料、能源、环境、生命、信息技术等的关系。5．了解“绿色化学”的重要性。考纲要求1考点(一)氮及其氧化物2考点(二)氨和铵盐3考点(三)硝酸6课时跟踪检测目录CONTENTS4考点(四)磷及其化合物5考点(五)常见无机物的转化关系考点(一)氮及其氧化物【点多面广精细研】过基础1．氮气的结构与性质(1)氮元素的存在与氮的固定(2)N2的物理性质无色、无味气体，密度比空气略，溶于水。小难(3)N2的化学性质①与氧气反应：___________________________。②与氢气反应：_______________________________。③与镁反应：________________________________。N2＋O2===========放电或高温2NON2＋3H2高温、高压催化剂2NH33Mg＋N2=======点燃Mg3N22．氮的氧化物的种类与性质(1)氮有多种价态的氧化物如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。其中属于硝酸酸酐的是。N2O5(2)NO与NO2性质的比较NONO2氮的价态＋2价＋4价物理性质____色、____溶于水的气体______色、有刺激性气味的气体，易液化，___溶于水与O2反应不反应与H2O反应不反应化学性质与H2O、O2反应无不红棕易3NO2＋H2O===2HNO3＋NO4NO＋2H2O＋3O2===4HNO34NO2＋2H2O＋O2===4HNO32NO＋O2===2NO2NONO2氧化性有氧化性，但通常情况下表现出还原性强氧化性，在溶液中能氧化S2－、I－、Fe2＋等离子化学性质对环境的影响有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一实验室制取原理及收集方法(_____法收集)(_____________法收集)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O排水向上排空气(3)氮氧化物对环境的污染①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。②酸雨：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。④NO与血红蛋白结合使人中毒。[小题练微点]判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化()(2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的()(3)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()(4)在实验室里，NO和NO2均用排水法收集()(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物()(6)通过灼热的镁粉，可除去N2中的少量氧气()√√××××(7)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂()(8)溴蒸气和NO2都是红棕色气体，不能用湿润的淀粉­KI试纸和NaOH溶液鉴别，可用AgNO3溶液或蒸馏水或CCl4鉴别()(9)(2016·全国卷Ⅰ)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO()(10)(2015·全国卷Ⅰ)密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA()×√××[学霸微提醒](1)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。(2)验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。过题点题点一NOx的污染治理1.(2018·全国卷Ⅱ)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是()A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关解析：雾和霾的分散剂都是空气，A项正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B项正确；NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正确。答案：C2．(2018·天津高考)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为________________。(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为________________。(2)C中填充的干燥剂是(填标号)________。a．碱石灰b．无水CuSO4c．P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤②加热烟道气的目的是_____________________。Ⅱ.NOx含量的测定将vL气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO－3，加水稀释至100.00mL。量取20.00mL该溶液，加入v1mLc1mol·L－1FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗v2mL。(5)NO被H2O2氧化为NO－3的离子方程式为_____________。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有________________。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2＋＋NO－3＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2OCr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为__________mg·m－3。(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。若缺少采样步骤③，会使测定结果________。若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果________。解析：(1)装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤除去粉尘。(2)C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P2O5。(3)D装置中装有碱液，用于除去NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图见答案。(4)烟道气中有水，采样步骤②加热器将烟道气加热至140℃的目的是防止NOx溶于冷凝水。(5)NO被H2O2氧化为NO－3，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO－3＋2H2O。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性，所以选用酸式滴定管。(7)滴定过程中发生反应：3Fe2＋＋NO－3＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O、Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，与Cr2O2－7反应的Fe2＋的物质的量为6c2v2×10－3mol，标准液中Fe2＋的物质的量为c1v1×10－3mol，则与NO－3反应的Fe2＋的物质的量为(c1v1－6c2v2)×10－3mol，NO－3的物质的量为c1v1－6c2v2×10－33mol，则vL气样中折合成NO2的含量为c1v1－6c2v2×10－33vLmol×46g·mol－1×100mL20mL×1000mg·g－1×1000L·m－3＝23×c1v1－6c2v23v×104mg·m－3。(8)若缺少采样步骤③，系统内存在空气，会使收集的气样中NOx偏少，测定结果偏低。若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的K2Cr2O7标准溶液体积减小，使测定结果偏高。答案：(1)除尘(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水(5)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO－3＋2H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7)23×c1v1－6c2v23v×104(8)偏低偏高[方法规律]NOx尾气的处理(1)碱液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。(2)催化转化法在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。反应方程式为①4NH3＋6NO=====催化剂△5N2＋6H2O；②8NH3＋6NO2=====催化剂△7N2＋12H2O；③2NO＋2CO=====催化剂N2＋2CO2；④2NO2＋4CO=====催化剂N2＋4CO2。题点二氮的氧化物与O2、H2O反应的计算3．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①②B．②③C．③④D．①④解析：混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。若12mL全部为NO2，发生反应②，剩余气体4mL大于实际剩余气体2mL，故剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝45×(12－2)mL＝8mL，V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的气体是NO(2mL)⇒6mLNO2，则V(O2)＝15×(12－6)mL＝1.2mL。答案：D4．(2019·石家庄二中模拟)将充有mmolNO和nmolNO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入mmolO2，若已知n＞m，则充分反应后，试管中的气体在同温同压下的体积为()A．4n－12B．n－m3C．3m＋n3D．3(n－m)解析：根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，nmolNO2气体反应后生成n3molNO气体，再根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3得m＋n3∶m＞4∶3，则知NO过量，故剩余的体积为m＋n3－4m3＝n－m3。答案：B5．氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO=====催化剂△5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2=====催化剂△7N2＋12H2O。同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是_______。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：____________________。②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_______________。解析：(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：23V(NO)，处理NO2需NH3：43V(NO2)，则VNO＋VNO2＝3.0L23VNO＋43VNO2＝3.5L，解得V(NO)＝0.75L，V(NO2)＝2.25L，V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(2)①生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3，即为NaNO2。答案：(1)1∶3(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO2[方法规律