1、第11讲,氮及其化合物,考纲导视,基础反馈判断正误，正确的画“”，错误的画“”。,(1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质(,)。,(2)将可调高度的铜丝伸入稀 HNO3 中，溶液变蓝，则 Cu,与稀 HNO3 发生置换反应(,)。,(3)实验室用锌粒、稀 HNO3 以及试管、带导管的橡皮塞可,制取 H2(,)。,(4)由于反应物浓度越大，反应速率越快，因而常温下，相 同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解,完(,)。,(5)制二氧化氮时，用水或 NaOH 溶液吸收尾气( (6)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别 Br2(g)和 NO2(7)液氨作为清洁能源的反应原理是 4NH35O2
2、,)。 )。,4NO6H2O(,)。,答案：(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),考点一,氮气和氮的氧化物,【知识梳理】,一、氮族元素,N(氮)、P(磷)、As(砷),5,1氮族元素包括_、Sb(锑)、Bi(铋)五种元素。在元素周期表中位于_族，最高正化合价为_，最高价氧化物的通式为_，其对应水化物的通式为_或_。最低负化合价为_，其氢,化物的通式为_。,H3RO4,3,RH3,第A,R2O5,HRO3,2氮族元素原子结构的异同点。,5,增多,增大,减弱,相同点是最外层都是_个电子；不同点是电子层数,逐渐_，原子半径逐渐_。,增强,减弱,3氮族元素化学性质上的主要递变
3、规律。,减弱,增强,从上到下，元素的非金属性逐渐_ ，金属性逐渐_；最高价氧化物的水化物的酸性逐渐_；气态氢化物(RH3)的热稳定性逐渐_，还原性逐渐_。,二、氮气与氮的固定,1物理性质。,无,无,难,78%,_色、_味的气体，_溶于水，难液化，空气中含_(体积分数)的氮气。沸点为195.8 ，熔点为209.9 。,2分子结构。,NN,NN,氮气的电子式为_；结构式为_；氮氮三键键能很高。,3化学性质。,常温稳定，高温活泼。,2NO,2NH3,(1)还原性：N2O2(2)氧化性：N23H2,_。_。,4用途。合成氨、制硝酸、作保护气等。,5氮的固定。,氮的固定,自然固氮,人工固氮,使空气中游离
4、态的氮转化为含氮化合物的方法叫做_。氮的固定主要有_和_。,三、一氧化氮和二氧化氮的性质,1氮元素有1、2、3、4、5 五种正价态，五种正价对应六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。,2NO 和 NO2 的性质比较。,与水反应：3NO2H2O= _； 自身化合生成_色的N2O4： 2NO2,无,无,红棕,刺激性,难,水,2NO2,2HNO3NO,无,N2O4,蓝,注意：(1)氮的氧化物都是大气污染物。,(2)空气中NO2 是造成光化学烟雾的主要因素。,(3)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。,(4)NO2：既有氧化性又有还原性，以氧
5、化性为主。,3.氮氧化物对环境的污染及防治。(1)常见的污染类型。,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。,酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成 HNO3 和 HNO2，,随雨雪降到地面。,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。,NO 与血红蛋白结合使人中毒。,(2)常见的NOx尾气处理方法。 碱液吸收法。 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O 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
6、理。 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。,【考点集训】,例1设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是( )。 A.常温常压下，14 g由N2和CO组成的混合气体含有的原子数为NA B.标准状况下，6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA C.46 g NO2和N2O4混合气体中含有的氮原子数为3NA D.2.24 L NO2含有氧原子数为0.2NA,思路指导：涉及混合物的题型，可以采用极端假设法。,答案：A,解析：N2和CO都是双原子分子，其摩尔
7、质量均为28 g mol1, 14 g混合气体的物质的量为0.5 mol，含有的原子数目为NA，A项正确；NO2与H2O发生的反应为3NO2H2O=2HNO3NO,6.72 L NO2为0.3 mol，与水发生反应时转移0.2 mol电子(即0.2NA)，B项错误；46 g NO2和N2O4混合气体相当于含1 mol NO2气体，则含有氮原子数为NA，C项错误；没给特定的条件 (温度、压强)，无法确定Vm的值，不能计算，D项错误。,5 molL1 NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液,例2(20162017 学年河北邯郸大名一中月考)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和
8、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,的体积是(,)。,A.60 mL,B.45 mL,C.30 mL,D.15 mL,答案：A,方法技巧,氮氧化物与O2、H2O反应的计算方法 (1)电子守恒法。 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 (2)原子守恒法。 4NO2O2和4NO3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5H2O=2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比
9、进行分析判断。,例 3(2015 年湖南模拟)氮的固定是几百年来科学家一直研,究的课题。,(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分 K,值。,分析数据可知：大气固氮反应属于_(填“吸热”或,“放热”)反应。,分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因_。从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择 500 左右的高温，解释其原因_。,(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定 N2 的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，如图所示的图示中，正确的是_(填“A”或“B”)；比较 p1、p2 的大小关系_。,A,B,C,(3)20 世纪末，科
10、学家采用高质子导电性的 SCY 陶瓷(能传递 H)为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如 C 所示，阴极的电极反应式是_。(4)近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下,合成氨气的新思路，反应原理为：2N2(g)6H2O(l) 4NH3(g)3O2(g)，则其反应热H_。,已知：N2(g)3H2(g),2NH3(g) H92.4 kJmol1,2H2(g)O2(g),2H2O(l) H571.6 kJmol1,答案：(1)吸热,K 值小，正向进行的程度小(或转化率,低)，不适合大规模生产从反应速率角度考虑，高
11、温更好，但从催化剂活性等综合因素考虑选择 500 左右合适(2)A p2p1(3)N26e6H=2NH3 (4)1530 kJmol1,考点二,氨和铵盐,【知识梳理】一、氨1物理性质。_色有_气味的气体，密度比空气_，易液化，_溶于水(通常 1 体积水能溶解 700 体积氨气)。2分子结构。电子式：_，空间结构：三角锥形。,无,刺激性,小,极易,NH4 OH。,3化学性质。,NH3H2O,(1)与水反应：NH3H2O,_,氨气溶于水得氨水，密度小于 1 gcm3，氨水中含有的粒子有_。氨水为可溶性一元,弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3H2O(2)与酸反应：得到相应的铵盐。,_。,NH3HC
12、l=_(两种气体相遇产生白烟，可用,于两者检验)；,NH4Cl,NH3H2O,(NH4)2SO4,NH4NO3,CH3COONH4,NH4HCO3,2NH3H2SO4=_(硫铵、肥田粉)；NH3HNO3=_(硝铵、炸药)；NH3CH3COOH=_；NH3CO2H2O=_(碳铵)。,(3)还原性。,4NO6H2O,4NH35O2,_(工业制硝酸)。,(4)与某些盐反应。Al33NH3H2O=_实验室制 Al(OH)3。,4制法。,(1) 氨气的实验室制法。反应原理 _,气体(与用 KClO3 和 MnO2 制,反应装置 固体固体O2 的装置相同),碱石灰,向下排空气法,白烟,蓝色,验满方式 ,净
13、化装置 用_ 收集装置 _将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，,有_产生用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，,试纸变_收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小 NH3 与空气的对流速率，收集到纯净的 NH3,收集方式,(2)工业制法：N23H2,_。,2NH3,5用途：制氮肥、铵盐、硝酸、纯碱、作制冷剂等。,二、铵盐,从反应上看，铵盐都是氨与酸反应的产物；从构成上看，1物理性质。铵盐都是_溶于水的离子化合物。,易,_(NH3HCl=NH4Cl，试管,溶液：NH4 OH,_(可用于 NH 4 的检,2化学性质。,H2ONH3CO2,NH3HCl,(1)热稳定性差，受热分解。,_；,NH4
14、HCO3NH4Cl,冷,上端内壁有白色固体附着)。(2)与碱反应：铵盐与碱共热都能产生 NH3。,固态：NH4Cl NaOH,_( 不,能写离子方程式)；,NaClH2ONH3,H2ONH3,验或铵盐的鉴别)。,质是铵盐(或含有NH4)。,3铵盐的检验。,(1)化学原理：铵盐与碱加热产生氨气。,(2)检验方法：把 NaOH 溶液加到某物质(固体或溶液)中，加热后产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，即判断该物,【考点集训】,)。,例 4关于下列各装置图的叙述中，正确的是(A.用氯化铵和氢氧化钙制 NH3B.实验室快速制氨气,C.实验室用 NH4Cl 制 NH3,D.NH3 的干燥、收集及处理答
15、案：B,归纳总结实验室制取少量 NH3 的两种简易方法1.加热浓氨水。,(1)反应原理：NH3H2O(2)装置：见图甲。甲,NH3H2O。乙,NH4 OH，加入固态碱性物质(如 CaO、NaOH、,2.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：NH3H2O,NH3H2O,碱石灰等)，消耗水且使c(OH)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3H2O 的分解。(2)装置：见图乙。,例 5(2016 年新课标卷)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2，某同学在实验室中对NH3与NOx反应进行了探究。回答下列问题：(
16、1)氨气的制备。,A,B,C,D,E,F,氨气的发生装置可以选择上图中的_，反应的化学方程式为_。预收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置_(按气流方向，用小写字母表示)。,(2)氨气与二氧化氮的反应。,将上述收集到的 NH3 充入注射器 X 中，硬质玻璃管 Y 中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。,解析：(1)在实验室中是利用固体碱消石灰与铵盐NH4Cl混合加热制取氨气，故应选用A 装置，发生反应的化学方程式,为2NH4ClCa(OH)2,CaCl22NH32H2O；利用A装,置制得的氨气，由于氨气是碱性气体，所以需
17、要利用碱石灰进行干燥，然后再根据氨气的密度比空气小的性质，用向下排空气法收集，氨气是大气污染物，要进行尾气处理，可利用其在水中极容易溶解，用水作吸收剂进行尾气处理，故装置的连接顺序为 adcfei。(2)NO2 具有强氧化性，NH3 有强还原性，两者相遇，会发生反应产生氮气和水，根据电子守恒、原子守恒，可得反应的方程式： 8NH36NO2=7N212H2O，,故Y 管内看到红棕色气体颜色变浅最终为无色，同时在注射器的内壁有水珠产生；反应后由于容器内气体的物质的量减少，所以容器内气体压强减小。当打开K2 后，烧杯内NaOH 溶液在大气压强的作用下会倒吸入 Y 管内。,答案：(1)A 2NH4Cl
18、Ca(OH)2,CaCl22NH3,2H2Oadcfei,(2)红棕色颜色变浅，最后褪为无色7N212H2O NaOH 溶液倒吸入 Y 管中,8NH36NO2=该反应是气体体,积减小的反应，装置内压强降低，在大气压的作用下发生倒吸,例 6(2017 届北京师大附中期中)某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质。(1)装置 A 中烧瓶内试剂可选用_(填序号)。,a.碱石灰,b.浓硫酸,c.生石灰,d.五氧化二磷,e.烧碱固体,(2)若探究氨气的溶解性，需在 K2 的导管末端连接下表装置中的_(填序号)装置，当装置 D 中集满氨气后，关闭 K1、K2，打开 K3，引发喷泉的实验操作是
19、_。,(3)若探究氨气的还原性，需打开 K1、K3，K2处导管连接,制取纯净、干燥氯气的装置。,用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成气体必须通过盛有,_试剂的洗气瓶。,D 中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为_。,从 K3 处导管逸出的气体中含有少量 Cl2，则 C 装置中应盛放_溶液(填化学式)，反应的离子方程式为_。,解析：(1)在浓氨水中存在平衡： NH3H2O,NH3H2O,固体，平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发。碱石灰的成分是烧碱和生石灰，将浓氨水加入到碱石灰中能快速制备氨气。(2)氨气极易溶于水，不溶于 CCl4，要用防倒吸装置，因此选择或
20、。要使装置 D 发生喷泉现象，必须使烧瓶中的压强迅速降低，形成内外压强差。用热毛巾将烧瓶捂热，可使 D中氨气受热膨胀，通过导管后溶于水，D 中压强变小即产生“喷泉”。(3)用二氧化锰与浓盐酸制取的氯气中，混有氯化氢气体和水蒸气，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水,蒸气。探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生白烟，联系 NH3HCl=NH4Cl可知，“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味气体”必为氨气的氧化产物，可推知为氮气。氯气是有毒气体，可与强碱溶液反应，因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。答案：(1)ace,(2)或,用热毛巾将烧瓶捂热片刻(其他合理答案均可),
21、(3)饱和食盐水、浓硫酸3Cl28NH3=6NH4ClN2,NaOH Cl22OH=ClClOH2O,考点三 硝酸【知识梳理】,1物理性质。,无,刺激性,纯硝酸是_色、易挥发(沸点 83 )、有_气味的液体，密度为 1.50 gcm3。浓硝酸(市售)的质量分数为 69%，易挥发出 HNO3，通常为无色或黄色液体(因 HNO3 分解产生的 NO2 溶在其中而呈黄色)，密度为 1.42 gcm3。,2化学性质。,NaNO3H2O,Cu(NO3)2H2O,(1)硝酸具有酸的通性：HNO3 NaOH=_；2HNO3CuO=_；稀硝酸能使紫色石蕊溶液变红，浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。(2)硝酸
22、不稳定，受热或见光易分解。4HNO3(浓)=_(浓度越高、温度越,高、光越强，硝酸越易分解)。,2H2O4NO2O2,(3)硝酸的强氧化性。,Cu(NO3)22NO22H2O,硝酸能与除金、铂以外的所有金属反应，产物中没有氢气，硝酸被还原的产物与硝酸的浓度有关。Cu4HNO3(浓)=_。现象：迅速剧烈反应，放出大量红棕色气体，溶液变绿色。3Cu8HNO3(稀)=_。现象：反应较缓慢，放出无色气体，在试管口变成红棕色，,溶液变蓝色。,3Cu(NO3)22NO4H2O,注意：试管口应塞上用碱液润湿的棉团。,(4)与有机物反应。,HNO3,_。,3用途：制炸药、染料、塑料、硝酸盐。,【考点集训】,例
23、 7(2015 年北京卷)在通风橱中进行下列实验：,A.中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NOO2=2NO2B.中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层，阻止 Fe 进一步反应C.对比、中现象，说明稀 HNO3 的氧化性强于浓 HNO3D.针对中现象，在 Fe、Cu 之间连接电流计，可判断 Fe是否被氧化,答案：C,解析：铁放入稀HNO3中发生反应Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，NO逸出，遇到O2生成NO2，气体由无色变为红棕色，A正确；铁放入浓HNO3中，在常温下会钝化，即在Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应，B正确；浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，C错误；在铁、
24、铜之间加一个电流计，根据电子的流向，可判断铁是否被氧化，若电子由铁移动到铜，则铁被氧化，D正确。,例8(20162017 学年河北保定定州中学月考)将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸中，两者恰好完全反应，假设反应过程中还原产物全是 NO，向所得溶液中加入物质的量浓度为3 molL1的 NaOH 溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原,)。,合金的质量增加 5.1 g，则下列有关叙述中正确的是(A.开始加入合金的质量可能为 16.4 gB.标准状况下产物 NO 的体积为 22.4 LC.生成沉淀完全时消耗 NaOH 溶液的体积为 100 mLD.参加反应的硝酸的物质的量为 0.1 mol,答案：
25、C,方法技巧,硝酸与金属反应的计算方法,(1)思维模型。,(2)计算技巧。,例 9如下图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸,的强氧化性并观察还原产物的实验装置。,.浓硝酸的强氧化性实验。,将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约 5 mL浓硝酸，往具支试管中放入约 2 mL 浓硝酸，用排水法收集产生的气体。,(1)具支试管中发生反应的化学方程式：_。,(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是,_。,.稀硝酸的强氧化性实验。,(3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是_。,(4)能证明稀硝酸与铜反应产生 NO 的实验现象是_,(填代号
26、)。,A.c 中收集到无色气体,B.c 中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色C.b 中产生的无色气体接触空气后变为红棕色.实验反思。,(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是_。,两者颜色不同的原因是因为Cu2浓度差异引起的；,.问题讨论。,用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。对此有两种看法：,前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色 NO2 溶解于溶液,中引起的。,(6)你认为上述看法_(填“”或“”)合理。若是合理，说明理由，若是合理，设计一个简单实验证明：_。,(7)若 0.3 mol Cu
27、和含 1.2 mol HNO3 的浓硝酸充分反应后，生成 NO2 的物质的量_。,A.0.2 molC.小于 0.6 mol,B.0.6 molD.大于 0.6 mol,解析：.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu4HNO3(浓)= Cu(NO3)22NO22H2O，实验中具支试管中溶液变绿，且有红棕色气体产生。.向试管中加水将浓硝酸稀释后，可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验，这样可以利用 Cu 与浓硝酸反应产生的NO2 排出具支试管中的空气，有利于观察铜与稀硝酸,反应的产物。.由于硝酸均过量，铜的质量相同，溶液的体积相同，所以铜无论是与稀硝酸反应，还是与浓硝酸反应，生成的Cu2的浓度是相同的，看法
28、是不合理的，可通过向蓝色溶液中通入NO2看溶液是否变绿，或加热绿色溶液看是否有红棕色气体产生来证明。根据化学方程式Cu4HNO3(浓) =Cu(NO3)22NO22H2O可以计算出0.3 mol Cu和含1.2 mol HNO3的浓硝酸反应生成0.6 mol NO2，事实上随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐减小，所以产生的NO2的物质的量小于0.6 mol。,答案：(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(2)铜片逐渐溶解，溶液变绿，放出红棕色气体(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸，打开活塞，使稀硝酸流入具支试管中(4)C(5)利用 Cu 与浓硝酸反应生成的 NO2 排出具支试管中的空气，有利于观察 Cu 与稀硝酸反应的产物,(6),往蓝色溶液中通入 NO2，溶液变成绿色(或加热绿色,溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色)(7)C,
