1、第二单元 生产生活中的含氮化合物,一 氮气和氮的氧化物,二 氨与铵盐,教材研读,三 硝酸,四 硝酸的工业制法,突破一 含氮物质之间的转化,突破二 金属与硝酸反应计算题的思维模型,重难突破,一、氮气和氮的氧化物 1.氮气 (1)氮的固定 使空气中 游离态 的氮转化为 化合态氮 的过程。,教材研读,(2)氮气的性质 .物理性质 纯净的N2是一种无色无味的气体,难溶于水,在空气中约占总体积的 。 .化学性质 通常情况下,N2化学性质很稳定,只在高温、放电、催化剂等条件下才 能发生一些化学反应。,a.与H2反应: N2+3H2 2NH3 。 b.与O2反应: N2+O2 2NO 。,2.氮的氧化物 氮
2、有多种氧化物,主要有 N2O 、 NO 、 N2O3 、 NO2 、 N2O5 和N2O4等,其中 N2O3 是HNO2的酸酐,HNO3的 酸酐是 N2O5 。 一氧化氮在常温下很容易与空气中的氧气反应,化学方程式为2NO+O2 2NO2。 比较NO与NO2的性质:,1.氨的结构与性质 (1)结构:电子式为H H,分子空间构型为 三角锥 形。 (2)物理性质:无色,有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化,极易溶 于水。 (3)化学性质 .与水反应 NH3+H2O NH3H2O N +OH-,二、氨与铵盐,NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸 变蓝 的气体,常用此性质检 验NH3。 有关氨水的问
3、题: a.氨气溶于水得氨水,氨水的密度比水小,并且氨水浓度越大,密度越 小。计算氨水浓度时,溶质是NH3而不是NH3H2O。 b.氨水是混合物,溶液中存在的粒子有三种分子: NH3H2O 、NH 3、 H2O;三种离子:N 、OH-及少量的H+。氨水是弱电解质溶液,但电解 质是NH3H2O,不是NH3。,c.氨水受热可放出氨气。 NH3H2O NH3+H2O d.氨水是很好的沉淀剂,可使多种阳离子生成沉淀。 如:Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3N .与酸反应 NH3+HCl NH4Cl(生成白烟) NH3+CO2+H2O NH4HCO3 .与氧气反应(氨的催化氧化), 4NH3+5O
4、2 4NO+6H2O (4)工业合成氨 反应原理:N2+3H2 2NH3 反应条件:铁触媒作催化剂,压强2050 MPa,温度450 左右。,工业流程:,2.铵盐的性质和检验 (1)性质 a.易溶于水的离子晶体 b.与碱反应 N +OH- NH3+H2O c.受热分解 NH4Cl NH3+HCl,d.水解反应 N +H2O NH3H2O+H+ (2)检验 a.取样品与碱共热,用湿润的红色石蕊试纸检验是否变蓝; b.取样品与碱共热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验是否有白烟。,特别提醒 液氨与氨水的比较,1.物理性质 纯硝酸是 无 色、 易 挥发、有 刺激性 气味的液体,能 跟水以任意比互溶。,三、硝酸
5、,2.化学性质 (1)酸的通性,但与活泼金属反应时不能生成H2。 (2)不稳定性,化学方程式如下: 4HNO3 4NO2+O2+2H2O 。 久置的浓硝酸呈 黄 色,因为溶解了NO2,实验室保存浓HNO3应注 意: 低温 、 避光 、 密封 。,(3)强氧化性 a.能与除 Au、Pt 以外的所有金属反应,如Cu与浓、稀硝酸均可反 应,化学方程式如下: Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O ,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 。 有些金属(如 Fe 、 Al 等)在冷的浓硝酸中发生 钝化 。,b.与不活泼的木炭反应,化学方程式如下:C+4HN
6、O3(浓) CO2+4NO2+2H2O 。 c.与某些还原性化合物(如FeO)反应,化学方程式如下:3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+5H2O 。,3.用途 制化肥、炸药、染料等。,特别提醒 1.因硝酸盐在水溶液中完全电离,故在酸性条件下可构成 HNO3溶液,此时要注意考虑HNO3存在而引起的相关反应变化。在各种 考试中经常涉及这点,而同学们经常忽略硝酸盐在酸性条件下已具有的 强氧化性。,2.浓硝酸应保存在棕色瓶内置于冷暗处,还有卤化银(AgF除外)、氯水、 溴水、硝酸银、高锰酸钾等都应置于棕色瓶中。 3.NaNO2是一种强氧化剂,误食NaNO2能将正常含Fe2+的血红蛋白氧化
7、成 含Fe3+的高铁血红蛋白,从而使血红蛋白失去运载O2的功能而中毒。,四、硝酸的工业制法 设备:热交换器、转化器、吸收塔。 原理:4NH3+5O2 4NO+6H2O(放热反应) 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO 尾气处理:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O,NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O,1.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下 列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是 ( D ) A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色酸性和强氧化性 B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性 C.要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性 D.能
8、使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去强氧化性,2.试管中盛有白色晶体,下列检验它是不是铵盐的方法中不可行的是 ( A ) A.加热,将湿润的红色石蕊试纸放在管口 B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的酚酞试纸放在管口 C.加氢氧化钠溶液,加热,将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在管口 D.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在管口,3.随着我国汽车年销量的大幅增加,空气环境受到了严重的污染。汽车 尾气装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列 说法正确的是 ( D ),A.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物 B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、 NO和N2 C.NO和O2必须在催化剂表面
9、才能反应 D.催化转化总反应化学方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2,4.锌与某浓度的硝酸以物质的量之比为13发生反应,若硝酸被还原的 产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,下列说法正确的是 ( D ) A.在此反应中硝酸体现强氧化性,全部被还原 B.向反应后的溶液中再加入金属铁,不再发生化学反应 C.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比为14 D.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比为15,突破一 含氮物质之间的转化,重难突破,1.有关氮及其重要化合物的推断题常以“产生白烟、红棕色气 体、无色气体在空气中变为红棕色、能使湿润的红色石蕊试纸变为蓝 色”等特殊现
10、象为突破口。,2.不同价态的含氮物质的转化 (1)歧化反应同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如:3NO2+H2O 2HNO3+NO 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O (2)归中反应:6NO+4NH3 5N2+6H2O NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O (3)含氮物质的连续氧化 NH3 NO NO2 HNO3,N2 NO NO2 HNO3,典例1 在下列物质的转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相 对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关 系: A B C D E 当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X
11、是强碱时,A、B、 C、D、E均含另外同一种元素。请回答: (1)A是 ,Y是 ,Z是 。,(2)当X是强酸时,E是 ,写出B生成C的化学方程式: 。 (3)当X是强碱时,E是 ,写出B生成C的化学方程式: 。,答案 (1)(NH4)2S O2 H2O (2)H2SO4 + 2H2S+3O2 2SO2+2H2O (3)HNO3 + 4NH3+5O2 4NO+6H2O,解析 A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,可初 步推断D比C多一个氧原子,符合这种转化关系的有:SO2 SO3、NONO2、Na2SO3 Na2SO4等,由此可推断Y为O2,由于E为酸,则D应 为能转化为酸的某
12、物质,很可能是SO3、NO2等,若D为SO3,顺推E为H2SO 4,Z为H2O,逆推B为H2S,A为硫化物,此时X为强酸;若D为NO2,顺推E为 HNO3,Z为H2O,逆推B为NH3,A为铵盐,综合得出A应为(NH4)2S,Y为O2,Z 为H2O。,温馨提示 NO在常温下很容易与空气中的O2化合生成NO2,无色 的NO在空气中迅速被氧化成红棕色的NO2,利用此性质可检验NO;NO2 溶于水生成硝酸和一氧化氮,工业上利用这一原理制取硝酸;实验室收 集NO只能用排水法,收集NO2只能用向上排空气法。,1-1 在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分反 应后剩余2 mL气体
13、(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为 ( D ) 1.2 mL 2.4 mL 3 mL 4 mL A. B. C. D.,解析 如果剩余2 mL O2,涉及的化学反应方程式为4NO2+O2+2H2O 4HNO3,则V(NO2)= (12-2) mL=8 mL,混合气体中V(O2)=12 mL-8 mL=4mL。若剩余的2 mL气体是NO,涉及的化学反应方程式为4NO2+O2+2H2 O 4HNO3、3NO2+H2O NO+2HNO3,则混合气体中V(O2)=(12 mL- 2 mL3) =1.2 mL,D项正确。,1-2 同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种 气体,
14、它们是NO和NO2,NO2和O2,NH3和N2。将3支试管均倒置于 盛水的水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3, 则下列的关系正确的是 ( B ) A.V1V2V3 B.V1V3V2 C.V2V3V1 D.V3V1V2,突破二 金属与硝酸反应计算题的思维模型,1.思维模型,2.守恒思想在计算中的应用 (1)原子守恒法 HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以N 的形式存在于溶液 中,一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的 量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。 (2)得失电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮
15、原子得电子的物质的 量等于金属失电子的物质的量。,(3)电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有: c(N )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。 (4)离子方程式计算法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中的N 在H2SO4提 供H+的条件下能继续与金属反应,所以此类题目应用离子方程式来计 算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属与H+或N 进行相关计算, 且溶液中要符合电荷守恒。,典例2 将一定量硫酸、硝酸和KNO3溶液混合成100 mL溶液,其中H2 SO4、HNO3和KNO3的物质的量浓度分别是6 mol/L、2 mol/L和1 mol
16、/L, 向其中加入过量的铁粉,可产生标准状况下的混合气体体积为 ( C ) A.11.2 L B.6.72 L C.8.96 L D.4.48 L,解析 100 mL溶液中含有氢离子的物质的量为0.1 L6 mol/L2+0.1 L 2 mol/L=1.4 mol;含有硝酸根离子的物质的量为0.1 L2 mol/L+0.1 L1 mol/L=0.3 mol,加入过量的铁粉,发生反应的离子方程式为3Fe+2N +8 H+ 3Fe2+2NO+4H2O和Fe+2H+ Fe2+H2,则: 3Fe+2N + 8H+ 3Fe2+2NO+4H2O2 8 20.3 mol 1.2 mol 0.3 mol 剩余
17、的氢离子的物质的量为1.4 mol-1.2 mol=0.2 mol,Fe+2H+ Fe2+H22 10.2 mol 0.1 mol 产生气体的物质的量为0.3 mol+0.1 mol=0.4 mol,标准状况下体积为0.4 mol22.4 L/mol=8.96 L。,2-1 38.4 g铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到气体22.4 L (标准状况),反应消耗的HNO3的物质的量是(不考虑2NO2 N2O4的存 在) ( C ) A.1.0 mol B.1.6 mol C.2.2 mol D.2.4 mol,解析 由关系式Cu+2HNO3(酸)Cu(NO3)2,HNO3(氧化剂)NO
18、2(或NO), 可知反应消耗的HNO3的物质的量为 2+ =1.2 mol +1 mol=2.2 mol。,2-2 取x g铜和镁的合金完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生8 960 mL NO2气体和672 mL N2O4气体(都已折算成标准状况),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17.02 g,则x等于 ( C ) A.8.64 g B.9.00 g C.9.20 g D.9.44 g,解析 8 960 mL的NO2气体的物质的量为 =0.4 mol,672 mL的 N2O4气体的物质的量为 =0.03 mol,则金属提供的电子的物质 的量为0.4 mol(5-4)+0.03 mol2(5-4)=0.46 mol,铜和镁失去的电子的 物质的量等于硝酸被还原为二氧化氮、四氧化二氮获得的电子的物质 的量,等于沉淀中含有氢氧根离子的物质的量,即沉淀中氢氧根离子的 质量为0.46 mol17 g/mol=7.82 g,所以金属的质量为17.02 g-7.82 g=9.20 g。,
