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1、第二單元生產生活中的含氮化合物,一 氮氣和氮的氧化物,二 氨與銨鹽,教材研讀,三 硝酸,四 硝酸的工業(yè)制法,突破一含氮物質之間的轉化,突破二金屬與硝酸反應計算題的思維模型,重難突破,一、氮氣和氮的氧化物 1.氮氣 (1)氮的固定 使空氣中游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)氮的過程。,教材研讀,(2)氮氣的性質 .物理性質 純凈的N2是一種無色無味的氣體,難溶于水,在空氣中約占總體積的。 .化學性質 通常情況下,N2化學性質很穩(wěn)定,只在高溫、放電、催化劑等條件下才能發(fā)生一些化學反應。,a.與H2反應:N2+3H2 2NH3。 b.與O2反應:N2+O2 2NO。,2.氮的氧化物 氮有多種氧化物,主要有N2O
2、、NO、N2O3、NO2、N2O5和N2O4等,其中N2O3是HNO2的酸酐,HNO3的 酸酐是N2O5。 一氧化氮在常溫下很容易與空氣中的氧氣反應,化學方程式為2NO+O2 2NO2。 比較NO與NO2的性質:,1.氨的結構與性質 (1)結構:電子式為HH,分子空間構型為三角錐形。 (2)物理性質:無色,有刺激性氣味的氣體,密度比空氣小,易液化,極易溶于水。 (3)化學性質 .與水反應 NH3+H2O NH3H2O N+OH-,二、氨與銨鹽,NH3是唯一能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體,常用此性質檢驗NH3。 有關氨水的問題: a.氨氣溶于水得氨水,氨水的密度比水小,并且氨水濃度越大,密度越
3、小。計算氨水濃度時,溶質是NH3而不是NH3H2O。 b.氨水是混合物,溶液中存在的粒子有三種分子:NH3H2O、NH 3、 H2O;三種離子:N、OH-及少量的H+。氨水是弱電解質溶液,但電解 質是NH3H2O,不是NH3。,c.氨水受熱可放出氨氣。 NH3H2O NH3+H2O d.氨水是很好的沉淀劑,可使多種陽離子生成沉淀。 如:Al3++3NH3H2O Al(OH)3+3N .與酸反應 NH3+HCl NH4Cl(生成白煙) NH3+CO2+H2O NH4HCO3 .與氧氣反應(氨的催化氧化),4NH3+5O2 4NO+6H2O (4)工業(yè)合成氨 反應原理:N2+3H2 2NH3 反應
4、條件:鐵觸媒作催化劑,壓強2050 MPa,溫度450 左右。,,工業(yè)流程:,2.銨鹽的性質和檢驗 (1)性質 a.易溶于水的離子晶體 b.與堿反應 N+OH-NH3+H2O c.受熱分解 NH4ClNH3+HCl,d.水解反應 N+H2ONH3H2O+H+ (2)檢驗 a.取樣品與堿共熱,用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗是否變藍; b.取樣品與堿共熱,用蘸有濃鹽酸的玻璃棒檢驗是否有白煙。,特別提醒液氨與氨水的比較,1.物理性質 純硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,能跟水以任意比互溶。,三、硝酸,2.化學性質 (1)酸的通性,但與活潑金屬反應時不能生成H2。 (2)不穩(wěn)定性,化學方程式如下: 4
5、HNO3 4NO2+O2+2H2O。 久置的濃硝酸呈黃色,因為溶解了NO2,實驗室保存濃HNO3應注意:低溫、避光、密封。,(3)強氧化性 a.能與除Au、Pt以外的所有金屬反應,如Cu與濃、稀硝酸均可反應,化學方程式如下: Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O, 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。 有些金屬(如Fe、Al等)在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化。,b.與不活潑的木炭反應,化學方程式如下: C+4HNO3(濃) CO2+4NO2+2H2O。 c.與某些還原性化合物(如FeO)反應,化學方程式如下: 3FeO+10HNO3 3Fe(NO3
6、)3+NO+5H2O。,3.用途 制化肥、炸藥、染料等。,特別提醒 1.因硝酸鹽在水溶液中完全電離,故在酸性條件下可構成 HNO3溶液,此時要注意考慮HNO3存在而引起的相關反應變化。在各種考試中經常涉及這點,而同學們經常忽略硝酸鹽在酸性條件下已具有的強氧化性。,2.濃硝酸應保存在棕色瓶內置于冷暗處,還有鹵化銀(AgF除外)、氯水、 溴水、硝酸銀、高錳酸鉀等都應置于棕色瓶中。 3.NaNO2是一種強氧化劑,誤食NaNO2能將正常含Fe2+的血紅蛋白氧化成含Fe3+的高鐵血紅蛋白,從而使血紅蛋白失去運載O2的功能而中毒。,四、硝酸的工業(yè)制法 設備:熱交換器、轉化器、吸收塔。 原理:4NH3+5O
7、2 4NO+6H2O(放熱反應) 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO 尾氣處理:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O,NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O,1.硝酸被稱為“國防工業(yè)之母”是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸的性質不相對應的一組是(D) A.濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色酸性和強氧化性 B.不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣強氧化性 C.要用棕色瓶盛裝濃硝酸不穩(wěn)定性 D.能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色褪去強氧化性,,2.試管中盛有白色晶體,下列檢驗它是不是銨鹽的方法中不可行的是 (A) A.加熱,將濕潤的紅色石蕊試紙放在管
8、口 B.加氫氧化鈉溶液,加熱,將濕潤的酚酞試紙放在管口 C.加氫氧化鈉溶液,加熱,將蘸有濃鹽酸的玻璃棒放在管口 D.加氫氧化鈉溶液,加熱,將濕潤的紅色石蕊試紙放在管口,,3.隨著我國汽車年銷量的大幅增加,空氣環(huán)境受到了嚴重的污染。汽車尾氣裝置里,氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示,下列說法正確的是(D),,A.反應中NO為氧化劑,N2為氧化產物 B.汽車尾氣的主要污染成分包括CO、 NO和N2 C.NO和O2必須在催化劑表面才能反應 D.催化轉化總反應化學方程式為2NO+O2+4CO 4CO2+N2,4.鋅與某濃度的硝酸以物質的量之比為13發(fā)生反應,若硝酸被還原的產物為N2O,反應結
9、束后鋅沒有剩余,下列說法正確的是(D) A.在此反應中硝酸體現強氧化性,全部被還原 B.向反應后的溶液中再加入金屬鐵,不再發(fā)生化學反應 C.該反應中被還原的硝酸與未被還原的硝酸的物質的量之比為14 D.該反應中被還原的硝酸與未被還原的硝酸的物質的量之比為15,,突破一含氮物質之間的轉化,重難突破,1.有關氮及其重要化合物的推斷題常以“產生白煙、紅棕色氣體、無色氣體在空氣中變?yōu)榧t棕色、能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變?yōu)樗{色”等特殊現象為突破口。,2.不同價態(tài)的含氮物質的轉化 (1)歧化反應同一元素的化合價在同一反應中既升高又降低。 如:3NO2+H2O 2HNO3+NO 2NO2+2NaOH NaNO3
10、+NaNO2+H2O (2)歸中反應:6NO+4NH3 5N2+6H2O NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O (3)含氮物質的連續(xù)氧化 NH3 NO NO2 HNO3,N2 NO NO2 HNO3,典例1在下列物質的轉化中,A是一種正鹽,D的相對分子質量比C的相對分子質量大16,E是酸,當X無論是強酸還是強堿時,都有如下的轉化關系: A B C D E 當X是強酸時,A、B、C、D、E均含同一種元素;當X是強堿時,A、B、C、D、E均含另外同一種元素。請回答: (1)A是,Y是,Z是。,(2)當X是強酸時,E是,寫出B生成C的化學方程式: 。 (3)當X是強堿時,E是,寫出B生成C
11、的化學方程式:。,答案(1)(NH4)2SO2H2O (2)H2SO4 + 2H2S+3O2 2SO2+2H2O (3)HNO3 + 4NH3+5O2 4NO+6H2O,解析A是一種正鹽,D的相對分子質量比C的相對分子質量大16,可初步推斷D比C多一個氧原子,符合這種轉化關系的有:SO2 SO3、NO NO2、Na2SO3 Na2SO4等,由此可推斷Y為O2,由于E為酸,則D應 為能轉化為酸的某物質,很可能是SO3、NO2等,若D為SO3,順推E為H2SO4,Z為H2O,逆推B為H2S,A為硫化物,此時X為強酸;若D為NO2,順推E為HNO3,Z為H2O,逆推B為NH3,A為銨鹽,綜合得出A
12、應為(NH4)2S,Y為O2,Z為H2O。,溫馨提示NO在常溫下很容易與空氣中的O2化合生成NO2,無色的NO在空氣中迅速被氧化成紅棕色的NO2,利用此性質可檢驗NO;NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮,工業(yè)上利用這一原理制取硝酸;實驗室收集NO只能用排水法,收集NO2只能用向上排空氣法。,1-1在一定條件下,將NO2和O2的混合氣體12 mL通入足量水中,充分反應后剩余2 mL氣體(同溫同壓下),則原混合氣體中氧氣的體積為(D) 1.2 mL2.4 mL3 mL4 mL A.B. C.D.,,解析如果剩余2 mL O2,涉及的化學反應方程式為4NO2+O2+2H2O 4HNO3,則V(NO2)=
13、(12-2) mL=8 mL,混合氣體中V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的2 mL氣體是NO,涉及的化學反應方程式為4NO2+O2+2H2O 4HNO3、3NO2+H2O NO+2HNO3,則混合氣體中V(O2)=(12 mL- 2 mL3)=1.2 mL,D項正確。,1-2同溫同壓下,在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體,它們是NO和NO2,NO2和O2,NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中,充分反應后,試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3,則下列的關系正確的是(B) A.V1V2V3B.V1V3V2 C.V2V3V1 D.V3V1V2,,突破二
14、金屬與硝酸反應計算題的思維模型,1.思維模型,2.守恒思想在計算中的應用 (1)原子守恒法 HNO3與金屬反應時,一部分HNO3起酸的作用,以N的形式存在于溶液 中,一部分作為氧化劑轉化為還原產物,這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量。 (2)得失電子守恒法 HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應,HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量。,(3)電荷守恒法 HNO3過量時反應后溶液中(不考慮OH-)有: c(N)=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的混合酸反應時,由于硝酸鹽中的N
15、在H2SO4提 供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應,所以此類題目應用離子方程式來計算,先作過量判斷,然后根據完全反應的金屬與H+或N進行相關計算, 且溶液中要符合電荷守恒。,典例2將一定量硫酸、硝酸和KNO3溶液混合成100 mL溶液,其中H2SO4、HNO3和KNO3的物質的量濃度分別是6 mol/L、2 mol/L和1 mol/L,向其中加入過量的鐵粉,可產生標準狀況下的混合氣體體積為(C) A.11.2 LB.6.72 LC.8.96 LD.4.48 L,,解析100 mL溶液中含有氫離子的物質的量為0.1 L6 mol/L2+0.1 L2 mol/L=1.4 mol;含有硝酸根離子的物質的
16、量為0.1 L2 mol/L+0.1 L1 mol/L=0.3 mol,加入過量的鐵粉,發(fā)生反應的離子方程式為3Fe+2N+8 H+ 3Fe2++2NO+4H2O和Fe+2H+ Fe2++H2,則: 3Fe+2N+8H+ 3Fe2++2NO+4H2O 2 8 2 0.3 mol1.2 mol 0.3 mol 剩余的氫離子的物質的量為1.4 mol-1.2 mol=0.2 mol,,Fe+2H+ Fe2++H2 2 1 0.2 mol0.1 mol 產生氣體的物質的量為0.3 mol+0.1 mol=0.4 mol,標準狀況下體積為0.4 mol22.4 L/mol=8.96 L。,
17、2-138.4 g銅跟適量的濃硝酸反應,銅全部反應后,共收集到氣體22.4 L(標準狀況),反應消耗的HNO3的物質的量是(不考慮2NO2 N2O4的存 在)(C) A.1.0 molB.1.6 mol C.2.2 molD.2.4 mol,,解析由關系式Cu+2HNO3(酸)Cu(NO3)2,HNO3(氧化劑)NO2(或NO),可知反應消耗的HNO3的物質的量為2+=1.2 mol +1 mol=2.2 mol。,2-2取x g銅和鎂的合金完全溶于濃硝酸,若反應中硝酸被還原只產生8 960 mL NO2氣體和672 mL N2O4氣體(都已折算成標準狀況),在反應后的溶液中,加入足量的氫
18、氧化鈉溶液,生成沉淀的質量為17.02 g,則x等于(C) A.8.64 gB.9.00 g C.9.20 gD.9.44 g,,解析8 960 mL的NO2氣體的物質的量為=0.4 mol,672 mL的 N2O4氣體的物質的量為=0.03 mol,則金屬提供的電子的物質 的量為0.4 mol(5-4)+0.03 mol2(5-4)=0.46 mol,銅和鎂失去的電子的物質的量等于硝酸被還原為二氧化氮、四氧化二氮獲得的電子的物質的量,等于沉淀中含有氫氧根離子的物質的量,即沉淀中氫氧根離子的質量為0.46 mol17 g/mol=7.82 g,所以金屬的質量為17.02 g-7.82 g=9.20 g。,
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