1、第4章 第16讲 氮及其化合物最新修正版第16讲氮及其化合物课程内容1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合实例认识氮及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。考点一氮气及其氧化物1.氮的固定2.氮气(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(2)化学性质写出有关化学方程式：3MgN2Mg3N2；N23H22NH3；N2O22NO。3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从15价都有对应的氧化物，如N2
2、O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)NO和NO2的比较性质NONO2色、态、味无色、无味气体红棕色、有刺激性气味气体溶解性难溶于水毒性有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一与水反应不反应3NO2H2O=2HNO3NO与氧气反应NOO2=2NO2不反应对环境的影响NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层(1)固氮反应一定属于氧化还原反应()(2)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去()(3)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在()(4)N2与O2在放电条件下直接化合
3、成NO2()(5)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂()(6)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)解析(5)3NO2H2O=2HNO3NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂。1.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。(1)汽车尾气中的CO来自于_，NO来自于_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。(2)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：_。答案(1)汽油的不完全燃烧N2与O2
4、在汽车汽缸内的高温环境下的反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)(2)2CO2NON22CO2解析(1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油燃烧不完全，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。(2)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。2.氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如，4NH36NO5N26H2O，写出氨气转化NO2的
5、化学方程式_，氧化产物与还原产物的质量之比为_。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为11，写出该反应的化学方程式：_。NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_。答案(1)8NH36NO27N212H2O43(2)2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONaNO2解析(2)生成两种钠盐，必须是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。NO中氮的化合价为2价，NO2中氮的化合价为4价，二者11混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐
6、中氮的化合价为3，即为NaNO2。氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。NO与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的NOx尾气处理方法碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。催化转化法在催化剂、加热
7、条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。题组一氮气及氧化物的性质和应用1.下列有关氮气用途的说法不正确的是()A.作焊接金属的保护气B.制硝酸和化肥的原料C.食品袋中充氮气来防腐D.与氧气反应制NO从而制硝酸答案D解析氮气的化学性质不活泼，能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化，A项正确；氮气可用于合成氨，氨可作制硝酸和化肥的原料，B项正确；食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率，C项正确；氮气与氧气的反应很难进行，不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸，D项错误。2.Murad等三位教授提出NO在
8、人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是()NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物NO是亚硝酸的酸酐NO可以是某些含高价氮物质还原的产物NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A.全部 B. C. D.答案B解析NO中氮元素的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3NO，也可以是氧化产物，如NH3NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。3.下图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内物质的密度为()A.等于1.369 gL1B.等于2.054 gL1C
9、.在1.369 gL1和2.054 gL1之间D.大于2.054 gL1答案D解析一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮，2NOO2=2NO22 1 222.4 mL 11.2 mL22.4 mL反应后生成了22.4 mL二氧化氮，假设二氧化氮体积不变，则容器中气体的密度为(NO2)2.054 gL1，因存在转化平衡：2NO2 N2O4，则混合气体的体积小于22.4 mL，所以容器中气体应大于2.054 gL1。题组二氮氧化物溶于水的定量判断4.(NOx与H2O反应计算)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇
10、动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为()A.11 B.57 C.75 D.43答案A解析NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为11。5.(2018贵阳模拟)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，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()A.V1V2V3 B.V1V
11、3V2C.V2V3V1 D.V3V1V2答案B解析设各种气体的体积都为1体积。根据3NO2H2O=2HNO3NO，即剩余NO的体积V1(1)体积。根据4NO2O22H2O=4HNO3，即剩余O2的体积V2(1)体积。剩余N2的体积V31体积。即B项符合题意。氮氧化物溶于水的问题分析无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2H2O=2HNO3NO,2NOO2=2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO3O22H2O=4HNO3(43)。(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2O22H
12、2O=4HNO3(41)。考点二典型的氧化性酸硝酸1.物理性质硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。2.化学性质(1)不稳定性反应：4HNO3(浓) 2H2O4NO2O2。(2)强氧化性硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。按要求完成下列反应的方程式：与金属反应：稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与非金属反应：浓硝酸与C的反应：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2等还原性物质。稀硝酸与FeS
13、O4溶液反应的离子方程式：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(3)与有机物反应硝化反应(与反应)：；颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化()(2)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S()(3)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO()(4)浓硝酸在光照下久置，会变黄()答案(1)(2)(3)(4)1.(1)浓HNO3如何保存？(2)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3吗？为什么？答案(1)应保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于阴凉处。(2)不一定，当Fe少量时生成Fe3，当Fe过量时生成Fe2。2.用动态观点理解Cu与
14、浓HNO3的反应在浓硝酸中放入Cu片，(1)反应开始时的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若Cu片有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_。(3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是_。答案(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。(2)还原产物一般为HNO3(浓)NO2，HNO3(稀)NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或
15、NH4NO3。(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2、I、SO、S2等还原性较强的离子大量共存。在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。题组一硝酸的性质及应用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()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.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去强氧化性答案D解析浓硝酸使紫
16、色石蕊溶液变红表现的是酸性，使其褪色表现的是强氧化性，A项正确；硝酸具有强氧化性，与锌反应生成的是氮的氧化物，不是氢气，B项正确；浓硝酸见光易分解，应用棕色试剂瓶存放，C项正确；硝酸与NaOH溶液中和后，使溶液中的红色褪去，利用的是酸性，D项错误。2.(2018潍坊期末)硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是()A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同B.将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成C.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同D.浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄答案C解析A项中HNO3和氯水中的HClO见光都易分解，都应避光保存，正确；B项，浓HN
17、O3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3，正确；C项，铁在浓硝酸中钝化，而Pt与浓硝酸不反应，原理不同；D项，浓HNO3能使蛋白质显黄色。3.(全面描述金属与硝酸反应的现象)在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯，请回答下列问题：(1)实验过程中，观察到的主要现象是_；_；_；_。(2)用该装置做铜与浓硝酸反应的实验，最突出的优点是_。(3)若要验证最终得到的气体生成物，最简便的操作及现象是_。答案(1)铜片表面产生气泡，铜片慢慢溶解并逐渐消失小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色大烧杯中有红棕
18、色气体生成，后来慢慢变成无色大烧杯内液面上升，水槽中液面下降(2)反应体系封闭，无氮氧化合物逸出，不污染环境(3)轻轻掀起倒扣的大烧杯，通入适量的空气，若有红棕色气体生成，则证明最终气体生成物为NO气体解析(1)小烧杯中，Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，铜片逐渐溶解，硝酸铜溶液呈蓝色，有红棕色的NO2气体产生，接着NO2和烧杯中的O2、H2O发生反应4NO2O22H2O=4HNO3，若O2消耗完，则发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，故气体颜色慢慢变成无色，由于烧杯中的气体减少，故大烧杯内液面上升，水槽中液面下降。(2)该反应体系密闭，反应产生的NO2和NO不会逸出
19、，不污染环境。(3)利用NO与O2反应生成红棕色的NO2的性质来检验最终气体是否为NO气体。现象描述答题模板(1)全面描述现象的程序“海、陆、空”“海”溶液有什么变化；“陆”固体有什么变化；“空”气体有什么变化。(2)规范描述现象的答题模板如颜色：由(具体颜色)变为(具体颜色)；气体：溶液中产生(颜色)的气体，(或)在固体表面产生(颜色)气体；沉淀：在(颜色)溶液中产生(颜色)的沉淀(浑浊)。题组二金属与硝酸反应的定量分析4.一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是()硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少硝酸浓度不同，生成的Fe(NO3
20、)3的物质的量相同硝酸浓度越大，产生的气体越少用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A.只有 B. C. D.答案B解析依据Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O及Fe6HNO3(浓)=Fe(NO3)33NO23H2O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，错；根据铁元素守恒，最后生成的Fe(NO3)3的物质的量相同，正确；硝酸浓度越大，产生的气体越多，错；因3NO2H2O=2HNO3NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，正确。5.(2018湖北鄂东南市级示范高中学校联考)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO
21、2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.9.02 g B.8.51 g C.8.26 g D.7.04 g答案B解析最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH的质量。由于金属阳离子结合的OH的物质的量，就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是20.23 mol，所以和金属阳离子结合的OH的物质的量也是0.23 mol，质量是3.91 g，则沉淀的质量是8.51 g，B项正确。6.某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2S
22、O4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)。下列说法正确的是()A.反应后生成NO的体积为28 LB.所得溶液中c(Fe2)c(Fe3)11C.所得溶液中c(NO)2.75 molL1D.所得溶液中的溶质只有FeSO4答案B解析铁若生成Fe3，应消耗6 mol H，若生成Fe2消耗4 mol H，根据题给物质的量关系可知应同时生成Fe2、Fe3，则有：解得n(Fe2)0.75 mol，n(Fe3)0.75 mol，则生成NO的物质的量为1.25 mol。A项中未给出是在标准状况下，无法计算NO气体的体积；C项中不知道溶液的体积，无法计算NO的浓度；D项中根据原子守恒
23、，溶液中的溶质肯定还有K2SO4，所以A、C、D均不正确。金属与硝酸反应的思维模型题组三硝酸反应产物综合实验探究题(教师用书独具)7.(2018桂林高三测试)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。请回答有关问题：(1)设计装置A的目的是_。(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热之，观察到装置B中的现象是_；B中反应的离子方程式为_。(3)装置E和F的作用是_；为实现此作用，其操作方法是_。(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染
24、空气，兼有_的功能。答案(1)产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(3)验证NO的生成将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO(4)防止倒吸考点三氨、铵盐1.氨的分子结构和物理性质电子式密度气味水溶性比空气小强烈刺激性气味极易溶于水(1700)2.氨的化学性质(1)氨与水的反应NH3H2O NH3H2O NHOH，氨溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3H2O、NH3、H2O、NH、OH、H。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3H2ONH3H2O。(2)氨与酸的
