1、氮及其化合物复习,氮 及 其 化 合 物,知识主线:,氮及其化合物复习,【知识梳理 】,(一)氮气的性质及用途:,1、分子结构:,氮气的电子式:,结构式为 :,2、化学性质:,在常温下不活泼,可代替稀有气体做保护气, 在高温下与不少物质反应。,(1)氧化性(与Mg,H2),工业合成氨,3、氮气的工业制法:,4、氮的固定:,将游离态的氮转变为化合态的方法,(1)自然固氮:高能固氮(放电),生物固氮,(2)人工固氮(工业合成氨),利用液态氮比液态氧的沸点低加以分离,(2)还原性(与O2),液化空气,(二)氮的氧化物,N的氧化物的种类它们都有毒,是大气污染物。 N2O、NO、N2O3、NO2、N2O
2、4、N2O5六种,,1.NO,物理性质,无色、无味、有毒气体,难溶于水,化学性质,易被O2氧化为NO2,2NO+O2 =2NO2,NO的制法:,工业制法:催化氧化NH3,4NO+3O2 +2H2O=4HNO3,2.NO2,物理性质,红棕色、有刺激性气味的气体,易液化,易溶于水,化学性质,(1)难被氧化,易与水反应生成HNO3和NO,3NO2+H2O =2HNO3+NO,(3)常温下易转化为N2O4,2NO2 = N2O4,(2)NO2的尾气用NaOH溶液吸收,2NO2+ 2NaOH =NaNO3+ NaNO2 +H2O,4NO2+O2 +2H2O=4HNO3,NO2+ NO+ 2NaOH =2
3、 NaNO2 +H2O,(4)NO2具有较强的氧化性,可使湿润的KI淀粉试纸变蓝还可将SO2的氧化:NO2 + SO2 = SO3 + NO,氮的氧化物-NO与NO2的性质比较,3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO,2NO + O2 = 2NO2,4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3,4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3,NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O,3Cu + 8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2O,Cu + 4HNO3(浓)= C
4、u(NO3)2+ 2NO2 + 2H2O,无色,无味,有毒(机理同CO),有毒,红棕色,刺激性气味,(三)氨 (NH3),1、分子结构: NH3的电子式为,,结构式为,,氨分子的结构为三角锥形,N原子位于锥顶, 三个H原子位于锥底,键角10718,是极性分子。,2.氨气的物理性质,无色、有剌激性气味的气体,比空气轻,极易溶于水(1:700),易液化(可作致冷剂)沸点-33.5,该实验的原理是: 氨气极易溶解于水, 致使烧瓶内气体压强迅速减小。,喷泉实验 一、喷泉现象产生的两种方式减小上部压强吸入式增大下部压强压入式 实质:短时间内在导管上、下部产生明显的 压强差(下上或下上)! 二、吸入式喷泉
5、,1、内因:气体在吸收剂中要能快速大量的溶解或反应,“满”:气体要充满烧瓶,含空气越少越好 2、外因 “严”:装置气密性要好,不漏气“干”:易溶于水的气体,要求烧瓶内壁干燥,不带水,3、常见的吸入式喷泉,4、吸入式喷泉实验的常见引发方式,、胶头滴管挤入少量吸收剂法 、用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热 ,膨胀气体, 引发少量接触法、用冰水浇注烧瓶,降低烧瓶内氨气的温度,使 气体压强减小,水上升与氨气接触进一步减小压强 形成喷泉。 其他,3.氨的化学性质,(1)与水反应:,【问题】氨水中有哪些分子和离子?,分子: 离子:,NH3、H2O、NH3H2O,NH4+、OH-、H+,氨水具有弱碱性,具有碱的通
6、性,氨气可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,用此来检验氨气的存在,氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水), 大部分的NH3分子与H2O分子结合成 NH3H2O(一水合氨)。NH3H2O为弱电解质,3、计算氨水的浓度时,溶质应为NH3 。,5、氨水的保存方法:氨水对许多金属有腐蚀作用, 所以不能用金属容器盛装氨水。通常把氨水盛 装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里。,6、比较液氨、氨水和铵,4、氨水的浓度越大,密度反而越小(是一种特殊情况)。 NH3H2O不稳定,易挥发,故加热氨水时有氨气逸出: NH3H2O,NH3+ H2O,(2)NH3与酸的反应,NH3与HCl反应,NH3(g) +HCl(
7、g) =NH4Cl(s),NH3 + H+ = NH4+,氨气和氯化氢气体接触,会产生白色的烟,可用浓盐酸来检验氨气或用浓氨水来检验氯化氢是否泄漏。,NH3与、CO2反应:NH3 +H2O + CO2 =NH4HCO3(碳铵),氨气与挥发性(如盐酸、硝酸等)反应产生白烟,NH3与难挥发性酸 如H2SO4反应无白烟产生,(3)NH3与O2的反应,(还原性),2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl,(氨气和氯气不能共存),加热 2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu +3 H2O,(4)与某些盐反应。,工业制硝酸,Al3+3NH3H2O=_ 实验室制Al(OH)3。,8NH3 + 3
8、Cl2 = N2 + 6NH4Cl,2.药品:,氯化铵晶体、熟石灰固体,3.装置:,固+固,加热型,4.干燥:,向下排空气法,并在试管口塞上棉花,防止NH3和空气对流,保证NH3的纯度。,4.氨气的实验室制法,5.收集:,用碱石灰,(与O2的发生装置相同),(CaO 与NaOH固体混合物),思考:干燥时,能否用浓硫酸、无水CaCl2或者P2O5来代替碱石灰?,图2,实验室中还可以用哪些方法制氨气?,加热浓氨水法,浓氨水加碱石灰法,碱石灰吸水、溶解时放热, 增大OH-浓度平衡逆移.,实验室中能否用图2装置制氧气?,气体的溶解性规律?,(2)蘸有浓盐酸(浓硝酸)的玻璃棒接近试 管口(产生白烟),6
9、.验满:,(1)用湿润的红色石蕊试纸(变蓝),注意 制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、 (NH4)2CO3等代替,因为NH4NO3在加热时易发生爆 炸,而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。也不能用加热NH4Cl的方法制氨气。 消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替,因为 NaOH、KOH具有吸湿性,易潮解结块,不利于生成 的氨气逸出,而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。 NH3极易溶于水,制取和收集的容器必须干燥。 如何防倒吸?倒立漏斗式、肚容式,(四).铵盐,铵盐是NH4+和酸根离子组成的化合物。,铵盐都是晶体,易溶于水。,
10、1.物理性质,小结铵盐: 硫酸铵【(NH4)2SO4 ,俗称硫铵,又称肥粉】, 氯化铵【NH4Cl,俗称氯铵】, 硝酸铵【NH4NO3,俗称硝铵、炸药】, 碳酸氢铵【NH4HCO3,俗称碳铵】铵盐属于铵态氮肥。 常用氮肥有铵态氮肥和尿素【 CO(NH2)2 】 。,2.化学性质:,(1)铵盐受热易分解,(2)铵盐与碱的反应:,应用:用来制取氨气;NH4+的检验,实质:NH4+ + OH,NH3+ H2O,铵盐与碱共热都能产生NH3,这是铵盐的共同性质。,有关系式:NH4+ NH3,相互之间可以转化。 a若是铵盐溶液与烧碱溶液共热,则: NH4+ OH NH3+ H2O (浓溶液),b若反应物为
11、稀溶液且不加热时,则无氨气逸出,用离 子方程式表示为:NH4+ OHNH3 H2O c若反应物都是固体时,则只能用化学方程式表示。,3.NH4+的检验:,(1)检验某白色固体是否为铵盐的方法 取少许样品和碱混合于试管中共热,将湿润的红色 石蕊试纸靠近试管口,若试纸变蓝色,则证明样品中 含铵盐(NH4)取少许样品和碱混合于试管中共热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验产生的气体,若有白烟产生,则证明样品中含铵盐(NH4)(2)检验无色溶液中是否存在NH4的方法 将待检物取出少量置于试管中,加入NaOH溶液后,加热,用湿润的红色石蕊试纸在管口检验,若试纸变蓝色,则证明待检物中含铵盐(NH4)。,(五)、硝酸
12、,1、物理性质,(1)纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体。常用浓HNO3的质量分数为69%,低沸点(83)、易挥发,能与水以任意比互溶。久置的浓硝酸呈黄色,(2)质量分数为98以上的浓硝酸挥发出来的 HNO3蒸气遇空气中的水蒸气形成极微小的硝酸液滴 而产生“发烟现象”。因此,质量分数为98以上 的浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”。,(1)硝酸的酸性: HNO3 = H+ + NO3-,请用实验证明硝酸具有酸的通性。,使指示剂变色:,与活泼金属反应放出氢气(),稀硝酸使紫色石蕊试液变红,浓硝酸使紫色石蕊试液先变红,立即再变为无色,与锌反应生成红棕色气体,2、硝酸的化学性质,与碱性氧化物反应:,与某些盐反
13、应:,2HNO3+ CuO = Cu(NO3)2 + H2O,10HNO3(稀)+ 3FeO = 3Fe(NO3)3 +NO+5 H2O,10HNO3(稀)+ 3Fe2+ = 3Fe3+ +NO+5 H2O,与碱发生中和反应:,HNO3+ NaOH = NaNO3 + H2O,10HNO3(稀)+ 3Fe(OH)2 = 3Fe(NO3)3 +NO+8 H2O,(2).不稳定性,硝酸浓度越大越易分解,因此,浓硝酸应放入棕色细口瓶中(避光),阴凉处保存(避免受热分解),用玻璃塞(酸会腐蚀橡皮塞)而不能用橡皮塞。,(3)硝酸的强氧化性,与金属反应,Cu +4HNO3(浓) =Cu(NO3)2 + 2
14、NO2 + 2H2O,3Cu+8HNO3 (稀) =3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,硝酸具有强的氧化性,几乎可以使所有金属(金、铂 除外)氧化而生成硝酸盐。当HNO3与金属反应时,HNO3被还原的程度(即氮元素化合价降低的程度)取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。对于同一金属单质而言,HNO3的浓度越小,HNO3被还原的程度越大,氮元素的化合价降低越多。, 常温下,浓硝酸使铁、铝等金属钝化,注意, 硝酸与金属反应不放出氢气, 氧化性:浓硝酸稀硝酸(均比浓硫酸强),一般反应规律为:金属 + HNO3(浓) 硝酸盐 + NO2 + H2O金属 + HNO3(稀) 硝酸盐 + NO + H
15、2O较活泼的金属(如Mg、Zn等) + HNO3(极稀) 硝酸盐 + H2O + N2O(或NH3或铵盐等),(5)变价金属与硝酸反应时,产物的价态则要看硝酸与金属 的物质的量的相对大小,若金属过量,则生成低价的金属硝酸 盐;若硝酸过量,则生成高价的金属硝酸盐。 如:铁与稀硝酸的反应: 3Fe(过量)8HNO3(稀)3Fe(NO3)22NO4H2O Fe(不足)4HNO3(稀)Fe(NO3)3NO2H2O,(6)浓HNO3与浓盐酸按体积比13配制而成的混合液叫王水。王水溶解金属的能力更强,能溶解金属Pt、Au。 (7)能氧化并腐蚀某些有机物,如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸(尤其是浓
16、硝酸)时要特别小心,万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上,应立即用大量水冲洗,再用小苏打或肥皂液洗涤。,如何只用蓝色石蕊试纸鉴别三瓶失去 标签的液体:浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸?只用铜丝鉴别三瓶失去标签的液体:浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸?,练习1、下列事实体现了硝酸的什么性质?A.强氧化性 B.酸性 C.不稳定性 D.挥发性 (1)硝酸存放在棕色瓶中密封保存( ) (2)浓硝酸可以和铜反应( ) (3)木炭和浓硝酸反应( ) (4)锌和硝酸不产生H2( ) (5)氧化铜溶于硝酸( ) (6)不用硝酸制SO2气体( ) (7)用铁槽存放浓硝酸( ) (8)检验SO32-时不能先用硝酸酸化( ),C D,AB,A,
17、A,A,A,A,B,2、某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只 产生单一的还原产物,当参加反应的单质与 被还原硝酸的物质的量之比为21时,还原产物 是 ( )ANO2 BNO CN2O DN2,解析:设单质反应后价态为x,HNO3被还 原后的价态为y由化合价升降相等得: 2x5y讨论当x=2、y=1 时成立,即HNO3还原产物为N2O。 答案:C,常见气体在常温常压下的溶解度:难溶气体: N2(1:0.02) H2(1:0.02) 微溶气体: O2(1:0.2) 可溶气体: Cl2(1:2) H2S(1:2.6)CO2(1:1) 易溶气体: SO2(1:40) 极易溶气体:HCl(1:500)
18、NH3( 1:700),【练习】:如图:烧瓶甲、乙中分别装满干燥的HCl 和NH3气体,胶头滴管、水槽中盛的都是水,、若要在乙瓶中产生喷泉现象,怎样操作_ 、若要在甲瓶中产生喷泉现象,怎样操作_ 、若要在乙瓶产生“喷烟”现象,怎样操作_ 、若要在甲、乙两瓶中同时产生喷泉现象, 怎样操作_,练习1:下列反应起了氮的固定作用的是( )A、N2、H2在一定条件下反应生成NH3 B、NH3经催化剂氧化生成NOC、NO与O2反应生成NO2 D、由NH3制碳铵和硫铵,A,练习 1、一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试 管倒立在水中,经足够时间后,试管内气体体积缩小为 原体积的3/5,则混合气体
19、中N2和NO2的体积比为 A23 B32 C35 D53,2、NO与NO2的混合气体60mL,通入水中,最后 收集到的气体体积为40ml(气体体积均在相同条件 下测定),则原混合气体中NO与NO2的体积比为 A.12 B.23 C.32 D.11,3、在一定条件下,将充满NO2和O2的试管倒立于水 槽中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体的 1/8,由原混合气体中NO2和O2的体积比是 A8:1 B7:3 C7:1 D4:1,4.同温同压下,将NO2、NO、O2按一定比例 充满一容器,再倒置于盛水的水槽中,片刻液体 充满了容器。则反应前NO2、NO、O2的体积比是A111 B431 C424
20、19 D4247,1、下列不属于铵盐的共同性质是( ) A、加热时一定有氨气生成 B、与碱共热时都产生氨气 C、都是晶体 D、易溶于水,A,练习,思考: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( ),A,D,C,B,AC,3只用一种试剂,就可区别NH4Cl 、 (NH4)2SO4 、 KCl Na2SO4 、 AlCl3 五种 无色溶液,这种试剂是( ) (A)NaOH溶液 (B)AgNO3溶液 (C)BaCl2溶液 (D)Ba(OH)2溶液,D,例11L稀硝酸和稀硫酸的混合液,其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉,则最多能溶解铜粉的
21、质量为 ( ) A 2.4g B 3.2gC 6.4g D 9.6g,D,例2 足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加 入5 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是 ( )A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL解析 O2为氧化剂,Cu为还原剂,HNO3仅仅发生了复分解反应,则n(Cu)=2n(O2)=0.15 mol,n(NaOH)=2n(Cu)=0.3 mol,V(NaOH)=0.06 L=60 mL,故选A。,A,例3将14g铜银合金与足量的HNO3反应,放出的气体与标准状况下体积为1.12L的O2混合后再通入水中,恰好全部吸收,则合金中铜的质量为 ( )A 3.2g B 4.8gC 6.4g D 10.8g,A,