含氮化合物复习.ppt

1、复习课题3 生产生活中的含氮化合物,2014届 非金属元素及其化合物复习,知识线：,一、氮在自然界中的循环,1.在自然界中，大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌 把空气中的氮气转变为 硝酸盐 等含氮化合物。植物的根从土壤中吸收的 和 硝酸盐 经复杂的生物转化形成 各种氨基酸 ，最后转化成 蛋白质 。 另外在雷电交加的雨天，空气中的 少量的N2与O2 可以直接化合，生成无色、难溶于水的 NO 气体，然后在常温下与O2迅速化合，生成 红棕 色、有 刺激性 气味的二氧化氮气体，溶于水并与水反应生成 HNO3 和 NO ，随雨水洒到地面上，与土壤中的矿物作用，形成能被植物吸收的 硝酸盐 ，其反应的化学方程

2、式可表示为：N2+O2 2NO，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO 。,2.植物只能利用 化合态 的氮，使空气中游离态的氮转化为 含氮化合物 的方法叫做氮的固定，简称固氮。氮的固定主要有 自然固氮 和 人工固氮 两种。自然固氮的途径主要有两种：一种是通过闪电等产生含氮化合物的 高能固氮 ，另一种是 生物固氮 ，人工固氮有 合成氨 、仿生固氮 等。,二、氮及其化合物的结构和性质,（一）、氮气,1、分子组成和结构,氮元素的非金属性虽很强，但氮单质的活动性却极差。,氮元素的非金属很强表现在：,元素的非金属性：OCl ; NP 而单质的活泼性： Cl2O2 ; P N2, 与M

3、g等金属反应生成的化合物一般为离子化合物 与O、F等非金属性很强的元素一样，可与氢元素形成氢键； 元素的还原性较弱，不易失电子 。 最高氧化物对应水化物是强酸,2、物理性质,氮气是一种无色、无味、密度比空气稍小、熔、沸点低，难溶于水的气体,3、化学性质：,在高温或放电情况下，氮气也能与氢气、氧气和活泼金属等发生反应,氧化性：,与氢气反应：,与活泼金属反应,Mg3N2 + H2O= Mg3N2 + HCl = PCl5+ H2O= LiH+ H2O= Na2O2+ H2O= CaC2+ H2O= Al2S3+ H2O = IBr + H2O=,总结：特殊化合物“类盐”与水的反应,还原性：,与氧气

4、反应,4、氮气的用途：,工业上合成氨制硝酸；用作保护气，用于：焊接金属、填充灯泡、保鲜食品；医学上用于冷冻麻醉；高科技中用液氮制造低温环境等。,（二）氮的氧化物,N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。,氮的重要氧化物NO、NO2,红棕色，刺激性气味，易溶 于水，有毒,化学性质,NO2,还原性：2NO + O2 = 2NO2,氧化性：NO2+KI= NO2+SO2= 歧化： 3NO2 + H2O = 2HNO3+ 2NO,与碱溶液反应：NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O,转化成N2O4：2NO2 =N

5、2O4,与水、O2反应：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3,与水、O2反应：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3,NO,物理性质,无色，无味，难 溶于水，有毒,2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O,工业上以氨为原料催化氧化可制得NO,实验室用Cu和稀HNO3反应制NO,相似之处：,A均有氧化性 B溶于水后溶液呈酸性 C能与碱溶液反应 鉴别两者不能用淀粉KI试纸、碱溶液等。,差异之处：,A通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色 而溴蒸气溶于水溶液呈橙色,B通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气,C通入CCl4有机溶剂中， 溶于C

6、Cl4而且CCl4溶液呈 橙红色的为Br2(气),D将盛有溴蒸气和NO2气体试管放入冷水中冷却，气 体颜色变浅的为NO2,考点1、二氧化氮和溴蒸气,给你一试管二氧化氮，其他药品和仪器自选，设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。,NO2溶于水后，不断往试管内通入O2，直至液体充满整个试管,【问】当试管内充满液体，此时需通入多少氧气呢？,考点2、氮的氧化物的计算：,1、“NO2+NO+H2O”型,解：3NO2+H2O=2HNO3+NO V 3 2 X X= V(NO):V(NO2)= : =2:3,原理 3NO2+H2O=2HNO3+NO,例1 、在一定温度和压强下，装有NO和NO2混合气的

7、试管倒立于水中，充分反应后，试管内气体体积缩小为原体积的3/5，则原混合气中NO和NO2的体积比为（ ）。 A. 5:3 B. 2:3 C. 3:2 D. 3:5,2、“NO2+O2+H2O”型 原理： 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 规律 V(NO2)/V(O2)=4:1时，恰好完全反应。 V(NO2)/V(O2)4:1时，剩余气体为NO。 V(NO2)/V(O2)4:3时，剩余气体为NO。,V(NO)/V(O2)4:3时，剩余气体为O2。,例3、现有NO和O2的混合气体共12ml，与水充分反应后剩余2ml气体，试计算原混合气体中NO和O2可能各为多少ml？（气体体积均为标准状态下的体

8、积）,3、“NO+O2+H2O”型,4、“NO+NO2+O2+H2O”型,可先求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，然后按3法进行分析计算。,例4 、将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若mn，则充分反应后，量筒内气体体积为（ ）。 A. 3(n-m)mL B. (m+n/3)mL C. (n-m)/3 mL D. (4n-m)/12 mL,5、“NO+NO2+NaOH溶液”型,D,原理： NO+NO2+2NaOH = 2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH = NaNO3+NaNO2+H2O,规律 :当V(NO2)V(NO)时，混合气能被N

9、aOH溶液完全吸收；当V(NO2)V(NO)时，混合气体中NO过量，被NaOH吸收后，剩余气体为NO。,例5 根据硝酸尾气处理的反应原理，下列气体中不可能被过量的NaOH溶液吸收的是（ ） A. 1 mol O2和4 mol NO2 B. 1 mol NO和4 mol NO2 C. 1 mol O2和4 mol NO D. 4 mol NO和1 mol NO2,考点3、氮氧化物对环境的污染,（1）形成硝酸型酸雨,（2）光化学烟雾,氮氧化物和碳氢化合物在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后发生光化学反应而产生的污染,（3）氮氧化合物对臭氧层的破坏,O3+NO=O2+NO2 O+NO2=NO+O2,

10、氮氧化物是臭氧转化为氧气的催化剂,化学解题注意“量”的问题,2 常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O 2Fe3+H2O22Fe2+O2+2H+下列说法正确的是( )AH2O2的氧化性比Fe3+强，其还原性比Fe2+弱B在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降 C在H2O2分解过程中， Fe2+和Fe3+的总量保持不变DH2O2生产过程要严格避免混入Fe2+,1、氨分子的结构,三角锥形,氨分子的结构式,氨分子的电子式,氨分子的空间构型,(一)氨,三、氮肥的生产和使用,2、氨的物理性质：,氨分子间存在着氢键,氨极易溶于水原

11、因之一是：,氨极易溶于水，可做喷泉实验,（1）、喷泉实验的原理：,考点：喷泉实验,如图所示，在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口，立即倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯里(水里事先加入少量的酚酞试液),如图安装好装置。挤压橡皮管的滴头,使少量水进入烧瓶,氨气溶于水使瓶内压强迅速下降,当瓶内压强下降到一定程度时,外界大气压就将烧杯内的水压入烧瓶,形成喷泉。,（2）、喷泉实验成功的三个条件：,“干”一般圆底烧瓶要干燥，不带水。 “满”气体要充满烧瓶，含有的空气越少越好。 “严”装置的气密性要好，不能漏气。,例、某同学用NH3气体做喷泉实验时，喷入烧瓶内的

12、水不足烧瓶容积的1/3，其原因不可能是（ ）。 （A）烧瓶潮湿 （B）装置气密性不好 （C）水里没有加酚酞试液 （D）烧瓶内未集满NH3,C,（3）、产生足够的压强差的方法：,极易溶于水的气体，如，NH3、HCl、HBr、HI、SO2、NO2 等,如，生活中的音乐喷泉、火山喷发等,即：在封闭体系液体处产生气体，造成压强增大，使液体压出,让胶头滴管中的液体与瓶内气体充分反应，如，CO2、H2S、Cl2在NaOH溶液中，“溶解度”显著增大,逆向思维，增大液体处的压强,例：分别用右图1、2、3、三种装置进行喷泉实验：引发图(1)水上喷的方法是_，其原理是_。引发图(2)水上喷的方法是_，原理是_。使

13、图(3)能形成喷泉的方法有_。原理是_。,图1、图2处于非密闭体系，故应设法使烧瓶内气体压强减少。,图1.打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。,图2 .打开止水夹，用双手或热毛巾烧瓶捂热即可，也可用冰冷的毛巾捂冷烧瓶。因为前者可使HCl受热膨胀，排出导管中的空气，使HCl与水接触而溶解，导致烧瓶中压强减小；后者则使烧瓶内气体压强因降温而减小，从而引发喷泉,图3中气体与用于喷泉的液体构成了一个封闭体系，引发喷泉的方法不同于图2。它应设法使锥形瓶中压强增大,具体方法有：,向锥形瓶加入反应后能产生较多气体的物质，如小苏打与强酸或锌与稀硫酸等。 向锥形瓶中加入挥发性物质如酒精溶液、在锥形瓶外的水槽中加入溶

14、解时能产生大量热的物质如浓硫酸、生石灰等。,（4）、常见较易形成喷泉实验组合,（5）形成喷泉后所得溶液的浓度计算,类型气体是溶质：如，HCl、HBr、HI、NH等气体不是溶质：如，NO2和水、NO2和O2的混合气体,例：标准状况下，在六个干燥的圆底烧瓶中分别充满：纯净的NH，混有少量空气的HCl，纯净的NO2，混有少量NO的NO2，NO2和O2（），NO2和O2（），分别进行喷泉实验，所各溶液的物质的量浓度之比为（ ） A无法计算,C,容器中的气体和所得溶液溶质的关系(气体是不是溶质，气体和溶质间有何定量关系)； 溶质气体(或生成溶质的气体)体积和溶液体积的关系。,把握好其中的两大关系是解题的

15、关键：,3、化学性质,（1）氨跟水的反应（难点）：,大部分氨与水结合生成一水合氨，没有NH4OH小部分分子可电离,考点:氨水的成分,、氨水中存在的微粒:,分子有：H2O、NH3 和NH3H2O离子有：NH4+、H+ 和 OH-,溶解平衡：,化学平衡：,电离平衡：,大小关系：,电荷守恒： C(OH-)=C(H+) + C(NH4+),amol / L氨水中的守恒关系：,氮原子守恒：C(NH4)C(NH3H2O)C(NH3)= amol / L,c(H2O)c(NH3H2O)c(NH3)c(OH-)c(NH4)c(H),、氨水的主要成分是NH3H2O，氨水成分复杂,计算其浓度时,通常把氨气作为溶质

16、.,、NH3是非电解质， NH3H2O是电解质，氨水既不是电解质，也不是非电解质,、离子方程式书写的特殊性,氨水作为反应物，应写成NH3H2O；氨水作为生成物，如果为稀溶液应写成NH3H2O，如果为浓溶液或者加热的条件下，应写成NH3；,、氨水的 多重性,刺激性（存在NH3）,挥发性（NH3易挥发）,不稳定性,可用加热浓氨水制氨气，操作简便，且所得到的氨气浓度较大，做喷泉实验效果佳,弱碱性,氨水中一水合氨能电离出OH-,例、请写出在盐酸中通NH3，离子方程式为： ， 在氨水中滴加盐酸，则离子方程式为： 。,NH3+H+=NH4+,H+ NH3H2O=NH+4+H2O,（2）氨跟酸的反应,氨气能

17、使湿润的红色石蕊试纸变蓝；也能与挥发性酸反应生成白烟,（3）与盐溶液反应,一种很好的沉淀剂,NH3H2O+,Mg 2+ 、 Fe 3+、 Al3+NaCl+CO2+H2O,（4）络合性：,Ag+2NH3H2O=Ag(NH3) 2+2H2O,或Ag+2NH3=Ag(NH3) 2+2H2O,（5）还原性：,、跟氧气反应 、与氯气 、与氧化铜反应,（6）液氨自电离:,4、氨的制法,（2）、实验室制法：,铵盐（氯化铵）与消石灰固体混合加热,只能用向下排空气法。,用湿润的红色石蕊试纸放在试管口，也可用玻璃棒蘸有浓盐酸，靠近试管口。,a棉花的作用：为防止气体对流，提高收集氨气的速率和纯 度；也可用来吸收尾

18、气。,常用碱石灰作干燥剂，不能用酸性干燥剂如浓H2SO4、P2O5等。,b不使用NaOH的原因：是加热时NaOH碱性强，容易腐蚀 试管。消石灰碱性相对弱，且比较疏松，氨气容易逸出。,c制取干燥氨气也不能用CaCl2作干燥剂：原因是 CaCl2和 NH3加合生成CaCl28NH3。,d尾气不能排放到大气中的原因:氨气有毒,污染环境,例（2003年上海高考化学题）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 B C D,A、C,（二）、铵盐性质,（1）易溶于水的无色离子晶体,（2）与碱反应,（3）水解反应,（4）受热发生分解反应,A、非氧化性酸的铵盐，加热分解为氨和相应的酸或酸酐

19、,气体遇冷形成白色固体,B、由氧化性强的酸组成的铵盐，加热发生氧化还原反应,（4）铵盐的检验方法,（三）硝酸,1、物理性质,纯硝酸是无色、有刺激性气味、易挥发；98%以上的硝酸叫发烟硝酸。,浓硝酸使石蕊变红，加热会漂白,若碱、碱性氧化物中金属为低价态时，会被硝酸氧化得到高价盐,盐具有还原性（如：Fe2+、SO32-、的盐）或所生成的酸具有还原性（如：H2S、HBr、HI）会被氧化,金属不能置换HNO3中的氢,2、化学性质,酸的通性,不稳定性,浓HNO3 、AgNO3 、氯水、溴水、AgX、H2O2等。,常见的需要放在棕色瓶中的溶液有哪些?,HNO3,浓HNO3不稳定，见光或受热易分解：,棕色细

20、口试剂瓶中，避光、低温保存，不能用橡皮塞、软木塞,、久置硝酸显黄色的原因：,浓硝酸分解产生的NO2溶于HNO3而显黄色。除去这种颜色的方法是向溶液中通入适量的氧气,、浓硝酸的保存：,金属,（ CuAg）,浓HNO3,稀HNO3,NO2,NO等,+ H2O + NO3-盐,Fe、Al + 冷、浓HNO3发生“钝化”；, M +,Mg、Zn等较活泼的金属与稀HNO3反应根据稀HNO3的浓度不同可得不同产物。,硝酸的氧化性,4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O + 5H2O4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O,规律： 浓HNO3与非金属单质反应时，非金属单质一

21、般被氧化为高价的氧化物或高价含氧酸。,（3）与还原性化合物反应,Fe2+ 、S2-、I-、SO32-等一些还原性的物质 不能与硝酸共存,注意:这类反应只能在酸性溶液中进行的, 而在中性和碱性溶液中,NO3-几乎与所有的离子能共存.,【例1】0.6mol Cu与适量的浓硝酸完全反应后，生成标准状况下的气体22.4L（不考虑生成N2O4），反应中消耗的硝酸的物质的量可能是( )1mol B. 1.6molC. 2.2molD. 2.4mol,考点1、硝酸与金属反应计算技巧,C,小结：浓硝酸与金属时，当金属足量时，随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，气体产物由NO2变成NO。, 电子守恒法：硝酸与金属

22、反应属于氧化还原反应，N原子得到电子数等于金属原子失去的电子数。, 原子守恒法：硝酸与金属反应时，一部分以NO3-的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。,解决这类问题常用的方法有：,n(HNO3)硝酸=n(气体)+an(金属) (a 为金属的化合价),【例2】将3.2克铜跟30.0ml 10.0mol.L-1硝酸充分反应，还原产物有NO和NO2.若反应后溶液中有amolH+,则此时溶液中含NO3-的物质的量为( ) A0.5amol B.(0.1+a)mol C.0.1amol D.2amol,B,【例3】 、将32.64gCu

23、与140mL一定浓度的HNO3反应，铜完全溶解产生NO和NO2，混合气体在标准状况下的体积为112L。请回答：1、NO的体积为_L，NO2的体积为_L2、待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmL amol/LNaOH溶 液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓 度为 _ mol/L3、欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为 NaNO3，至少需要30%的双氧水_g,1、利用电子得失守恒计算,2、利用N元素守恒计算,（aV10-3+05）/014,3、得失电子守恒,578,32.64/642=2n m=34n0.3,例4、铜和镁的合金46 g完全溶于浓硝酸，若反应

24、中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为 （ ） A 902 g B 851 g C 826 g D 704 g,2OH- R2+ R 2 NO2,2OH- R2+ R N2O4,0.2mol 0.2mol,0.03mol 0.015mol,【例5】某溶液中含H+、SO42-、NO3-三种离子，其中H+和SO42-的物质的量浓度分别是7.0mol/L和2.0mol/L。取该溶液20mL，加入3.2gCu粉，加热使它们充分反应，收集到的气体在标况下的体积是多少？,依据电荷守恒得：,c（

25、NO3-）=c（H+）-2c（SO42-）= 3.0mol/L。,3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O,3 8 2 2,5 14 6 ？,V（NO）=0.752L,电子守恒,硝酸与金属反应的计算常用方法：,小结:,原子守恒,利用离子方程式计算,当与酸性相关时，多用原子守恒；当与强氧化性相关时，多用电子守恒。,解决NO3- + H2SO4 + 金属（如，Cu）的计算,质量守恒：m(沉淀质量)=m(金属离子)+m(OH-),R3+ 3OH- 3NO2 R3+ 3OH- NO,3R2+ 6OH- 2 NO,考点2、硝酸与铜反应实验,（1）试管中有大量空气怎样才能有利于一氧化氮气体的观

26、察？ （2）如何验证生成的气体是NO，即其遇O2（或空气）后能产生红棕色气体； （3）怎样能防止有毒NO2气体污染空气。 （4）如何可以做到使反应随时发生，随时停止。,铜与稀硝酸反应须解决以下几个问题:,例：为了证明铜与稀硝酸反应生成NO，也有同学设计了如下装置：将有关操作补充完全：（1）将活塞打开，从 注入稀硝酸，一直注到分液漏斗活塞处且短管处液面上不留有任何气泡。（2）关闭活塞，用酒精灯在 加热，当 时，撤去酒精灯。回答下列问题：（1）反应在什么情况下可以自动停止？可在何处观察到NO气体？（2）如果再将活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？（3）如果要获得NO与NO2形成鲜明对照的实验效

27、果，应该继续进行怎样的操作？,U形管的右侧管口,在U型管的左侧,铜丝上有气泡产生,当产生的NO气体将稀HNO3排入U型管右侧管内，使铜丝网与稀HNO3脱离后反应会立即停止；,在U型管左侧管内可观察到无色的NO气体。,U型管的右侧管中的稀HNO3又回落到左侧管内，分液漏斗中有红棕色气体出现。,再关闭分液漏斗活塞，使Cu和HNO3反应又产生无色的NO气体。,实验完毕后，将分液漏斗取下，把漏斗下端放入NaOH溶液中，打开活塞吸收尾气,（4）本实验怎样防止有毒NO、NO2气体污染空气？,考点3、“三酸”变稀问题,在高中化学中，浓盐酸与MnO2制Cl2，浓H2SO4与Cu、Zn等反应，浓HNO3与Cu等

28、反应，三种酸都会变稀，从而使反应停止或产物发生变化。这就是所谓的“三酸”变稀问题。,随着反应的进行，浓盐酸加热挥发和盐酸的浓度逐渐变稀，使反应停止。因而，所得产物的量要少于理论上的产量。,当浓盐酸足量或过量时所得产物的量等于理论产量。 而当MnO2足量或过量时，则要少于理论上的产量。,（1）、浓盐酸与MnO2反应,（2）、 浓硫酸与金属反应可分成两种情况： 与氢以前的金属反应：当金属足量时，随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸，气体产物由SO2变成H2。 与氢以后的金属反应：随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸，反应停止。,（3）、浓硝酸与金属时，当金属足量时，随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，气体产

29、物由NO2变成NO。,解决这类问题常用的方法有： 电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，N原子得到电子数等于金属原子失去的电子数。,原子守恒法：硝酸与金属反应时，一部分以NO3-的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。,3、硝酸根离子的检验,4、工业制硝酸,2NO+O2=2NO2（属于放热反应）,3NO2+H2O=2HNO3+NO（属于放热反应）,必修1 P102工业上制备硝酸的流程,一氧化氮转化成二氧化氮，用水吸收二氧化氮生成硝酸。由反应可看出NO2只有2/3转化为硝酸，为了充分利用原料，节约成本，常在吸收塔中补充一些空气

30、，使生成的NO氧化为NO2，NO2再溶于水生成硝酸和一氧化氮，经过多次循环吸收可以较完全地将NO2转化为硝酸。,氨氧化成一氧化氮。将氨和净化后的空气按一定比例混合，通人转化器。在转化器中氨和氧气在催化剂的条件下发生反应生成一氧化氮，常用的催化剂为铂（Pt），温度在800左右。,例题：氨氧化制取硝酸时，如果由氨制成一氧化氮的产率是96%，由一氧化氮制成硝酸的产率是92%，试问10吨氨可以制得多少吨50%的硝酸？,工业上用氨催化氧化法制取硝酸，涉及到的反应有： 4NH3+5O2= 4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 往前道设备中陆续氧化、吸收，这样理论上可看作全部转化，因此可以导出关系式为：NH3HNO3,NH3 HNO31763（1096%92%） （x50%）,x = 65.46（吨）,5、硝酸的用途,硝酸是一种重要的化工原料，它可以制造染料、炸药（TNT、硝化甘油、硝酸纤维）、硝酸盐。在实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。,（四）氮及其化合物的转化关系,