1、第18讲 氮及其化合物,考点一 氮的单质、氧化物和硝酸,知识清单,一 氮气 氮气在空气中约占总体积的 78% 。通常情况下,N2不与O2反应; 在一定条件下,N2能跟O2反应生成无色、无味的一氧化氮:N2+O2 2NO 。 二 NO和NO2 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,三 硝酸 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,常用浓硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NO2而略显黄色。 2.化学性质 (1)具有酸的通性,但与活泼金属反应时不能生成H2。 (2)不稳定性,化学方程
2、式为 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时 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HNO3均可 反应,化学方程式分别为: Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2 H2O , 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 。 有些金属(如 Fe 、 Al 等)在冷的浓HNO3中发生钝化。 b.与不活泼的木炭反应的化学方程式为: C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O 。 c.与某些还原性化合物(如FeO)反应的化学方
3、程式为:3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+5H2O 。 3.用途 制化肥、炸药、染料等。,四 人类活动对自然界氮循环和环境的影响 1.固氮及影响 (1)活化氮 N 、N 是自然界中活化氮的主要存在形态。 (2)影响 (3)NOx的污染 1)氮氧化物:主要有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,其中NO和 NO2是最主要的空气污染物。 2)污染源:石油产品和煤的燃烧,工业废气的排放,农田土壤及动物排泄,物中含氮化合物的转化。 3)污染 光化学烟雾: 氮氧化物 在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系 列光化学反应,产生一种有毒的烟雾。 酸雨:NOx排入大气中后,与水反
4、应生成HNO3和HNO2,随雨水降到地面 (pH 5.6 )。 2.对生产中氮氧化物污染的防治 (1)控制进入自然界的有害物质的量。 (2)增强生态系统对有害物质的吸收能力。,考点二 氨及铵盐,一 氨的结构与性质1.结构:电子式为 ,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 (1)与水反应 NH3+H2O NH3H2O N +OH- NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸 变蓝 的气体(高中阶段),常,用此性质检验NH3。 (2)与酸反应 NH3+HCl NH4Cl(生成白烟) NH3+HNO3 NH4NO3(生成白烟)
5、(3)与氧气反应(氨的催化氧化) 4NH3+5O2 4NO+6H2O 二 铵盐的性质和检验 1.性质 a.易溶于水的晶体 b.与碱反应,N +OH- NH3+H2O c.受热分解 如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,观察试纸是否变蓝; b.取样品与碱共热,用蘸有 浓盐酸 的玻璃棒检验,观察是否有白烟。,三 氨气的制法 1.实验室制法 (1)原理:铵盐与碱共热,产生氨气。 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O (2)制取装置:如下图所示。,2)验满:用湿润的红色石蕊试纸或
6、蘸有浓盐酸的玻璃棒接近管口(现象 分别为试纸变蓝、产生白烟)。 3)棉花团的作用:在收集NH3的试管口放置一团松软的干棉花,是为了防 止试管内的NH3与试管外的空气形成对流,以便在较短时间内收集到较 为纯净的氨气。 注意 a.制取NH3宜用NH4Cl,不宜用(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。 b.消石灰不能用KOH或NaOH代替,因后两者易吸湿,易结块,不利于产生 NH3,且高温下腐蚀试管。 c.干燥氨气不能用P2O5和浓H2SO4,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2 CaCl28NH3),通常用碱石灰。,1)收集:由于氨气易溶于水,密度比空气小,所以只能用向下排空
7、气法。 d.欲快速制NH3可将浓氨水滴到NaOH固体或生石灰上,其装置如下图 所示。2.工业制法 N2+3H2 2NH3,氨水的组成及性质 1.组分 三种分子:NH3、NH3H2O、H2O。三种离子:N 、OH-、H+。粒子浓度 大小顺序为:c(NH3H2O)c(OH-)c(N )c(H+)。 2.性质 (1)容易挥发,盛浓氨水的试剂瓶瓶口常有白雾产生,敞口久置溶液质量 减轻,浓度变小。 (2)氨水溶质质量分数越大,其密度越小,因此溶质质量分数为x%的氨水 与溶质质量分数为3x%的氨水等体积混合后,所得氨水的溶质质量分数 小于2x%。,方法 硝酸与金属反应的有关计算 硝酸与金属反应时,金属被氧
8、化生成金属阳离子,硝酸中+5价N得电子 被还原为较低价的N。一般所遵循的规律符合三个守恒:一是得失电子 守恒,由此可求出氮元素被还原后的价态,根据价态确定反应产物;二是 物料守恒;三是溶液中符合电荷守恒。 另外,如果变价金属与硝酸反应,例如Fe与硝酸反应,当Fe不足时生成Fe3+, Fe过量时生成Fe2+。,方法技巧,例 (2017山东枣庄二模,13)在100 mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质 的量浓度分别是0.3 mol/L、0.15 mol/L,向该混合液中加入2.56 g铜粉, 加热,待充分反应后,所得溶液中铜离子的物质的量浓度是 ( ) A.0.15 mol/L B.0.225 mol
9、/L C.0.30 mol/L D.0.45 mol/L,解题导引 由于Cu与HNO3反应生成Cu(NO3)2,Cu(NO3)2电离产生的N可以在H2SO4电离产生的H+作用下继续氧化单质Cu,因此利用铜与硝 酸反应的化学方程式计算,还要注意过量问题。解析 溶液中n(H+)=0.15 mol/L20.1 L+0.3 mol/L 0.1 L=0.06 mol, 相关计算如下:3Cu + 8H+ + 2N 3Cu2+2NO+4H2O364 g 8 mol 2 mol 3 mol2.56 g 0.06 mol 0.03 mol n(Cu2+) 因为 ,所以N 过量,因此用H+的 量进行计算。n(Cu2+)=0.022 5 mol,则c(Cu2+)=0.022 5 mol/0.1 L=0.225 mol/L。,答案 B,
