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1、第四節(jié) 氮及其重要化合物
考點梳理
1.了解氮單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。
2.了解氮單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。
一、氮的單質(zhì)及其氧化物
1.氮在自然界中的存在與轉(zhuǎn)化
(1)氮元素的存在與氮的固定
2氮氣
(1)物理性質(zhì)
顏色:無色;氣味:無味;狀態(tài):氣體;密度:比空氣小;溶解性:難溶于水。
(2)化學(xué)性質(zhì)
3.NO和NO2的性質(zhì)比較
NO
NO2
物理性質(zhì)
顏色
無色
紅棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶
能溶
化學(xué)性質(zhì)
與O2反應(yīng)
2NO+O2===2NO2
與H2O反應(yīng)
3NO2+H2
2、O===2HNO3+NO
實驗室制法(填化學(xué)方程式)
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O
與人體、環(huán)境的關(guān)系
①與血紅蛋白結(jié)合使人中毒②轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧
形成酸雨、光化學(xué)煙霧
二、氨和銨鹽
1.氨氣物理性質(zhì)
無色、刺激性氣味的氣體,密度比空氣小,極易溶于水,常溫常壓下1體積水能溶解700體積的氨氣,易液化(可作致冷劑)
2. 氨氣化學(xué)性質(zhì)
(1)與水反應(yīng):
氨水呈堿性,原理:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
氨氣是唯一能使?jié)駶櫟募t色
3、石蕊試紙變藍(lán)色的氣體,常用此性質(zhì)檢驗氨氣。
(2)與酸反應(yīng)與揮發(fā)性酸(如濃鹽酸、硝酸)的反應(yīng)
NH3+HCl=NH4Cl 現(xiàn)象:產(chǎn)生白煙 與硫酸反應(yīng):2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
(3)與鹽反應(yīng):向AlCl3溶液中滴加氨水反應(yīng)的離子方程式為:Al3++3 NH3·H2O=Al(OH)3↓+3 NH4+
(4)氨氣的還原性
NH3中的N呈—3價,所以NH3具有還原性,能被O2、CuO、NOx、Cl2等物質(zhì)氧化。
3.實驗室制法:
2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O。
4用途:制HNO3、銨鹽、純堿、尿素,制冷劑等。
5.銨鹽
(
4、1)物理性質(zhì):都是無色或白色晶體,易溶于水。
(2)化學(xué)性質(zhì):
△
①不穩(wěn)定性: NH4HCO3 = NH3↑ + H2O + CO2↑(30℃以上可分解),
△
NH4Cl = NH3↑+ HCl↑
②與堿反應(yīng):
a. 在稀溶液中不加熱:
b.加熱時或濃溶液:
(3)NH4+的檢驗:取少量樣品,與堿混合于試管中,加熱。將濕潤的紅色石蕊試紙靠近管口,試紙變藍(lán)色,說明樣品中含有NH4+;也可以將蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近管口,若有白煙產(chǎn)生,說明樣品中含有NH4+
5、。
未知液呈堿性濕潤紅色石蕊試紙變藍(lán)色,則證明含NH。
三、硝酸
1、物理性質(zhì)
無色、易揮發(fā)(在空氣中遇水蒸氣呈白霧狀),有刺激性氣味的液體。
2、化學(xué)性質(zhì)
(1)不穩(wěn)定性
①
②市售濃硝酸呈黃色的原因是:硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里
③硝酸保存在棕色試劑瓶中,置于冷暗處,不能用橡膠塞。
(2)強氧化性:硝酸無論濃、稀都有強氧化性,而且濃度越大氧化性越強
①能與Au、Pt以外的所有金屬反應(yīng),如Cu與濃、稀硝酸的反應(yīng)方程式:
Cu+4HNO3(濃)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
注意:
6、有些金屬(如Al、Fe等)在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化。故可以用鐵、鋁容器運輸冷的濃硝酸。
②與非金屬的反應(yīng)
碳與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:C+4HNO3 CO2↑+4NO2↑+2H2O
③與某些還原性物質(zhì)反應(yīng)(如FeO)
化學(xué)方程式:3FeO+ 10HNO3(稀)= 3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
3、NO3離子的檢驗:晶體或濃溶液與濃硫酸、Cu共熱時,若產(chǎn)生紅棕色氣體則含NO3;若為稀溶液則先濃縮。
(3)與有機物反應(yīng)
①硝化反應(yīng)(與C6H6反應(yīng)):
C6H6+HNO3濃硫酸
△
C6H5NO2+H2O
②顏色反應(yīng):蛋白質(zhì)遇到濃硝酸時變黃色
3.用途:化工原料,用于
7、制化肥、染料、炸藥等。
【熱點難點】
一、氨氣的實驗室制法與性質(zhì)
1.加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物
(1)反應(yīng)原理: 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O。
(2)裝置:“固體+固體氣體”(與用KClO3或KMnO4制O2的裝置相同)。
(3)收集:只能用向下排空氣法。
(4)干燥:用堿石灰(NaOH和CaO固體的混合物)。
(5)驗滿方法:①用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口,試紙變藍(lán)色;②將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口,有白煙產(chǎn)生。
(6)環(huán)保措施:收集時,一般在管口塞一團用水或稀硫酸浸濕的棉花球,可減小NH3與空氣的對流速度,
8、收集到純凈的NH3,同時也可避免污染空氣。
2.加熱濃氨水
(1)反應(yīng)原理:NH3·H2ONH3↑+H2O。
(2)裝置:右圖
3.濃氨水中加固態(tài)堿性物質(zhì)
(1)原理:
濃氨水中存在以下平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-,加入固態(tài)堿性物質(zhì)(如CaO、NaOH、堿石灰等),
使平衡逆向移動,促進(jìn)了NH3·H2O的分解。
(2)裝置:
[特別提醒]
加熱銨鹽和堿制氨氣時:(1)不宜選用NH4NO3和NH4HCO3,NH4NO3受熱易爆炸,NH4HCO3受熱易分解產(chǎn)生CO2。
(2)Ca(OH)2不宜用NaOH、KOH代替,原因是Na
9、OH、KOH易吸濕,結(jié)塊,不利于NH3的逸出。
4.氨氣的性質(zhì)
(1)氨氣的催化氧化實驗探究
裝置 作用或現(xiàn)象
① 提供氨氣和氧氣
② 使氨氣被催化氧化,紅熱狀態(tài)的鉑銠合金絲更加紅熱
③ 吸收剩余的氨氣和生成的水蒸氣
④ 看到有紅棕色的氣體產(chǎn)生
(2)氨氣的溶解性實驗問題
①噴泉實驗的基本原理
氣體在液體中溶解度很大,在短時間內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓強差(負(fù)壓),則打開止水夾后,大氣壓將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中,在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。
②形成噴泉的氣體與液體組合
a.NH3、HCl、SO2、NO2 與水組合能形成噴泉。
b.酸性氣體與NaOH溶液組合能形成噴泉。
【典
10、例1】實驗室里可按下圖所示的裝置干燥、貯存某氣體R,多余的氣體可用水吸收,則R是 ( )
A.NO2 B.HCl
C.CH4 D.NH3
解析:由儲氣瓶的連接方式知,瓶內(nèi)只能收集密度小于空氣的氣體,排除NO2、HCl;由尾氣吸收裝置知,該氣體極易溶于水,排除CH4。
答案: D
二、硝酸與金屬、非金屬反應(yīng)的一般規(guī)律
1.硝酸與金屬反應(yīng)的一般規(guī)律
(1)金屬與HNO3反應(yīng)一般不生成H2,濃HNO3一般被還原為NO2,稀HNO3一般被還原為NO。
(2)足量金屬與一定量濃硝酸反應(yīng)時,隨著硝酸濃度的降低,產(chǎn)物也發(fā)生改變。
(3)金屬與HNO3反
11、應(yīng)的一般通式為
①金屬+濃硝酸―→金屬硝酸鹽+NO2↑+H2O
反應(yīng)中,表現(xiàn)氧化性(被還原)的HNO3占;表現(xiàn)酸性生成硝酸鹽的HNO3占。
②金屬+稀硝酸―→金屬硝酸鹽+NO↑+H2O
反應(yīng)中,表現(xiàn)氧化性(被還原)的HNO3占;表現(xiàn)酸性生成硝酸鹽的HNO3占。
2.硝酸與非金屬反應(yīng)的規(guī)律
(1)濃硝酸能與碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)反應(yīng),一般生成最高價含氧酸或最高價氧化物、二氧化氮和水。
(2)與非金屬反應(yīng),HNO3表現(xiàn)強氧化性,不表現(xiàn)酸性。
3.計算中的守恒思想的應(yīng)用
(1)原子守恒法
HNO3與金屬反應(yīng)時,一部分HNO3起酸的作用,以NO的形式存在于溶液中;一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)
12、化為還原產(chǎn)物,這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。
(2)得失電子守恒法
HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。
(3)電荷守恒法
HNO3過量時反應(yīng)后溶液中(不考慮OH-)則有:
c(NO)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。
(4)離子方程式計算法
金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時,由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng),因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計算,先作過量判斷,然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H+或NO進(jìn)行相關(guān)計算,且溶液中要符合電荷守恒。
13、
【典例2】1.92 g Cu投入一定量的濃HNO3溶液中,Cu完全溶解,生成氣體顏色越來越淺,共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體672 mL,將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中,通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的氧氣,恰好使氣體完全溶于水,則通入的氧氣的體積為 ( )
A.504 mL B.336 mL
C.224 mL D.168 mL
[解析] 從整個反應(yīng)來看,Cu→Cu2+;HNO3→NO、NO2→HNO3,O2→H2O,N元素的化合價在整個反應(yīng)前后沒有變化,則Cu失去電子的物質(zhì)的量等于氧氣得到電子的物質(zhì)的量。所以O(shè)2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
×22.4 L/mol×103 mL/L=336 mL。
[答案] B