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课时12氮及其化合物



课时 12

氮及其化合物

1.了解氮及其氧化物的主要性质。2.了解氮的氧化物对大气的污染及其防治。 3.了解氨的性质,用途及制法。4.了解铵盐的主要性质,认识它在生产中的应用。 5.掌握硝酸的强氧化性。

一、N2 和氮氧化合物 1.N2 的主要性质 (1)N2 的还原性:______________。 (2)N2

的氧化性: NH3 Mg3N2 Si3N4。

2.NO、NO2 的主要性质 (1)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____________________。 (2)比较 NO 与 NO2 的性质: 颜色 气味 水溶性 毒性

(3)氮氧化物对环境的影响 ①形成_____________。 ②形成_____________。 二、氨和铵盐 1.氨 (1)结构与物理性质 电子式 密度 比空气____ (2)化学性质 ①与水:_________________________________________。
?现象: ? ②与酸(如与浓盐酸)? ? ?方程式:

气味 ____性气味

水溶性 常温常压下,1 体积水大约能溶解____体积氨气

; 。

③与盐(如与 AlCl3):________________________________。 (3)制法 ①实验室制法: △ 1)原理:Ca(OH)2+2NH4Cl=====CaCl2+2NH3↑+2H2O。 △ 2)装置:“固体+固体― →气体”(与用 KClO3 或 KMnO4 制 O2 ― 的装置相同)如右图。 3)收集:只能用向下排空气法。

4)干燥:用碱石灰(NaOH 和 CaO 固体的混合物)。气体的干燥装置大致分 三种:洗气瓶、干燥管、U 形管。洗气瓶中盛放液体干燥剂(如浓硫酸),而干燥管和 U 形管只能放固体干燥
1

剂(如碱石灰、无水 CaCl2 等)。 5)验满:①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若试纸变蓝色,说明氨气已收集满;②将蘸有浓盐酸的玻璃 棒置于试管口,若有白烟产生,说明氨气已收集满。 6)尾气处理:用稀硫酸吸收多余的氨气(棉花用稀硫酸浸湿)。 ②.制取少量 NH3 的方法 1)加热浓氨水 △ 原理:NH3·H2O=====NH3↑+H2O。 装置:如右图。 2)向浓氨水中加固体 CaO、NaOH 等 原理:NH3+H2O ?? NH3·H2O ?? NH4 +OH 。 固体吸收水,同时使 OH 浓度增大,使平衡逆向移动, 有利于 NH3 的生成,同时放热促进 NH3 的挥发。 装置:如右图 2.喷泉实验 (1)容器 A 内气体极易溶于水或容器 A 内气体易与烧杯 B 中溶液中的溶质发生化学反应, 因 此当外部的水或溶液接触容器 A 内气体时,由于气体大量溶解或与 B 内溶液中的溶质发生 化学反应,从而使容器 A 内气压迅速降低,在外界大气压作用下,烧杯 B 中液体迅速进入 容器 A,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。下表列出的气体与吸收剂,就能形成喷泉。
- + -

②工业制法:____________________________________。 (4)用途:制 HNO3、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。

2.铵盐 (1)物理性质 铵盐是由________和________构成的________化合物,都是白色或无色晶体,都________溶于水。 (2)化学性质 ①受热分解 NH4Cl、NH4HCO3 受热分解的化学方程式分别为: ②与碱反应 (NH4)2SO4 与 NaOH 共热反应的化学方程式: ________________________________________________。 若上述反应在溶液中进行,则离子方程式为 ________________________________________________。 ③水解反应 NH 是弱碱的阳离子,水解反应离子方程式: _________________________________________________
2

(3)NH4 的检验 取少量样品于试管中,然后加入 NaOH 固体,加热,将________靠近试管口,若变________,则证明样 品中含有 NH4 (或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有________,则证明含有 NH4 )。 三、硝酸 1.硝酸的物理性质 色味态:_____________;挥发性:__________________; 水溶性:_____________;发烟硝酸:________________。 2.硝酸的化学性质 (1)强酸性 稀硝酸能使紫色石蕊试液变________色,浓硝酸能使石蕊试液先变________色,微热后褪色。 (2)不稳定性: 浓硝酸显黄色,是因为__________________,说明浓硝酸具有________性,化学方程式为__________。 (3)强氧化性 ( 去掉黄色的方法是通入少量 O2(空气) ) ①与金属的反应 a.除 Pt、Au 外,大部分金属均能与 HNO3 反应。 b.Cu 与浓、稀 HNO3 发生反应的化学方程式分别为_________________________________________, __________________________________________________。 c.Fe、Al 遇冷的浓 HNO3 或浓 H2SO4 能发生________,故可以用铁、铝容器贮存冷的浓 HNO3、浓 H2SO4。 ②与非金属反应 与浓 HNO3 反应时,非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸,如碳与浓 HNO3 反应的化学方程 式为________________________________________________________________________________________。 :在跟金属反应时,浓硝酸一般被还原为 NO2 而稀硝酸一般被还原为 NO 的原因,可作如下简单解释:硝酸 越浓,氧化性越强,反应中即使生成了氮的低价化合物,也会被浓 HNO3 氧化为氮的较高价氧化物——NO2; 硝酸较稀时,氧化能力较弱,生成氮元素的较低价氧化物——NO,NO 不会被稀 HNO3 进一步氧化。 ③与某些还原性化合物或离子的反应,例如:H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2 等。 ④王水 王水由________与________按体积比 1∶3 混合所得,具有更强的氧化性,能使 Au、Pt 溶解。
+ +



[规律方法]中学化学中常涉及“三酸变稀”问题,具体为: (1)不活泼金属如 Cu 等与浓 H2SO4 的反应:只发生 Cu+2H2SO4(浓)==== CuSO4+SO2↑+2H2O,随着反应的 进行,浓 H2SO4 变为稀 H2SO4,而 Cu 与稀 H2SO4 不反应。 (2)活泼金属如 Zn 等与浓 H2SO4 反应:先发生反应:Zn+2H2SO4(浓)==== ZnSO4+SO2↑+2H2O,随着反应 进行,硫酸浓度变稀,再发生反应:Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑。 (3)MnO2 和浓盐酸反应制 Cl2:只发生反应:MnO2+4HCl(浓)==== MnCl2+Cl2↑+2H2O,随着反应的进行, 盐酸浓度变稀,MnO2 与稀盐酸不再反应。 (4)金属如 Cu 和浓硝酸的反应:先发生反应:Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,随着反应的进 行,硝酸浓度变稀,再发生反应:3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。

3.计算方法
3

(1)原子守恒法 HNO3 与金属反应时,一部分 HNO3 起酸的作用,以 NO3 的形式存在于溶液;一部分作为氧化剂转化为还原 产物,这两部分为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)电子守恒法 HNO3 与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3 中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 (3)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 NO3 在 H2SO4 提供 H 的条件下能继续与金属反应,因 此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或 H 或 NO3 进行相关计算,且 溶液中要符合电荷守恒。
+ - - + -

练习
1.下列实验过程中,始终无明显现象的是( A.NO2 通入 FeSO4 溶液中 C.NH3 通入 AlCl3 溶液中 ) B.CO2 通入 CaCl2 溶液中 D.SO2 通入已酸化的 Ba(NO3)2 溶液中

2.下列变化中,属于物理变化的是( ) A.氮的固定 B.加热 NH4Cl 晶体,受热后由试管底部移到试管上部 C.液氨汽化 D.加热氨水得到 NH3 3.能正确表示下列反应的离子方程式的是( ) A.向 Fe(NO3)2 稀溶液中加入盐酸:3Fe +4H +NO3 ===3Fe +NO↑+2H2O B.铜片与浓 HNO3:Cu+NO3 +4H ===Cu +NO↑ +2H2O C.氯化铵浓溶液跟浓 NaOH 溶液混合后加热:NH4 +OH
+ + - - + 2+ 2+ + - 3+

===== NH3·H2O


D.碳酸氢铵溶液与足量的 NaOH 溶液混合后加热:NH4 +OH ===== NH3↑+H2O 4.研究表明:一氧化氮吸入治疗法可快速改善 SARS 重症患者的缺氧状况,缓解病情。病毒学研究证实,一 氧化氮对 SARS 病毒有直接抑制作用。下列对一氧化氮的叙述正确的是( ) A.一氧化氮是一种红棕色的气体 B.一氧化氮的摩尔质量为 30 C.常温常压下,一氧化氮能与空气中的氧气直接化合 D.一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集 5.下列对于硝酸的认识,不正确的是( ) A.浓 HNO3 和稀 HNO3 都具有氧化性 B.铜与 HNO3 的反应属于置换反应 C.金属与 HNO3 反应不产生氢气 D.可用铁和铝制容器盛装浓 HNO3 6.某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物,当参加反应的单质与被还原硝酸的物 质的量之比为 2∶1 时,还原产物是( ) A.NO2 B.NO C.N2O D.N2 7.某实验过程如图所示:则图③的试管中的现象是( ) A.无明显现象,因稀 H2SO4 不与铜反应 B.铜片溶解,产生无色气体,该气体遇到空气不变色 C.铜片溶解,放出红棕色有刺激性气味的气体 D.铜片溶解,产生无色气体,该气体在试管口变为红棕色

4

8.已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用如图中的装置可以实现该反应。

回答下列问题: (1)A 中加入的物质是______________________________。 发生反应的化学方程式是__________________________。 (2)B 中加入的物质是___________,其作用是_________。 (3)实验时在 C 中观察到的现象是___________________, 发生反应的化学方程式是_____________________。 (4)实验时在 D 中观察到的现象是_________________,D 中收集到的物质是__________________________, 检验该物质的方法和现象是__________________________。 9.将 32.64 g 铜与 140 mL 一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的 NO 和 NO2 混合气体在标准状况下的体积 为 11.2 L。请回答: (1)NO 的体积为________L,NO2 的体积为________L。 -1 2+ (2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入 V mL a mol·L 的 NaOH 溶液,恰好使溶液中的 Cu 全部转化 -1 成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为________mol·L 。 10.足量铜与一定量的浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和 NO2、NO 的混合气体 4.48 L(标准状况),这些气体与 一定体积 O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入 5 2+ mol/L NaOH 溶液至 Cu 恰好完全沉淀,则消耗 NaOH 溶液的体积是 60 mL,下列说法不正确的是( ) A.参加反应的硝酸是 0.5 mol B.消耗氧气的体积为 1.68 L C.此反应过程中转移的电子为 0.6 mol D.混合气体中含 NO2 3.36 L

作业
1.下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( ) A. 浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——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红色褪去——强氧化性

2.有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是( ) A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B.硝酸能与 Na2CO3 反应,但不生成 CO2 C.硝酸可与 Na2S 反应制得 H2S 气体 D.浓硝酸因分解放出的 NO2 又溶解于硝酸而呈黄色 3.某无色透明的混合气体中可能含有 Cl2、O2、SO2、NO、NO2 中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品 红溶液后,品红溶液褪色,向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正 确的是( ) B.肯定没有 Cl2、O2 和 NO2
-1

A.肯定有 SO2、O2 和 NO

C.可能有 Cl2 和 O2

D.肯定只有 NO

4. 3.2gCu 跟 30.0 mL10.0 mol·L 的 HNO3 溶液充分反应, 将 还原产物有 NO 和 NO2, 若反应后溶液中有 a mol H ,则此时溶液中含 NO3 的物质的量为(
+ -

)
5

A.0.5 a mol

B.(0.1+a)mol

C.0.1 a mol

D.2a mol

5.将充有 n mLNO 和 m mLNO2 气体的试管倒立于盛水的水槽中,然后通入 n mL O2。气体体积均在同温同压下 测定,且 m>n,则充分反应后,试管中气体在同温同压下的体积为( A.(m-n)/3 mL B.(n-m)/3 mL C.(4m-1)/13 mL )

D.3/(m-n)mL

6. 从某些性质看, 3 与 H2O、 4 与 H3O 、 2 与 OH 、 与 O 相似, NH NH NH NH 下列有关化学方程式不正确的是( A.氯化铵与 KNH2 反应:NH4Cl+KNH2===KCl+2NH3↑ B 二价活泼金属 M 与液氨反应:M+2NH3===M(NH2)2+H2↑ C.盐酸与 MNH 反应:2HCl+MNH===MCl2+NH3↑ D.氯化铵与 MO 反应:2NH4Cl+MO===M(NH2)2+2HCl+H2O









2-

2-

)

7.某稀溶液中含有 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉, 2+ 溶液中的 Fe 的浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。 则原溶液中 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3 物质的量浓度之比为( ) A.1∶1∶4 B.1∶3∶1 C.3∶3∶8 D.1∶1∶1 8.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、②NO2 进行喷泉实验,经充分反应后,瓶内溶 液的物质的量浓度为( ) A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定 9.下列有关氨的性质的叙述中正确的是( ) ①氨不能在空气中燃烧 ②氨水呈碱性 ③氨气和酸相遇都能产生白色烟 ④在反应:NH3+H === NH4 中氨失去电子被氧化 ⑤氨水中含氮微粒中最多的是 NH4
+ + +

⑥常温下把 NH3 通入稀 HNO3 中,当溶液的 pH 等于 7 时,NH3 和 HNO3 等物质的量反应 A.①② B.③⑤⑥ C.①⑤⑥ D.②⑤⑥ 10.用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火,其原因是( ) ①幕布的着火点升高 ②幕布的质量增加 ③氯化铵分解吸收热量,降低了温度 ④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 11.下图是中学化学中常见物质间的反应转化关系图,其中部分产物已略去,常温下,G 为固体单质,B、I 为液体,其余都为气体,A 为化合物,I 的浓溶液与 G 在加热条件下生成 F、B 和 C。H 可用作工业上冶炼金 属的还原剂,请按要求填空: (1)写出下列物质的化学式: A:________; B:________; C:________。 (2)写出 F+B―→I 的化学方程式____________________。 (3)写出 G 和 I 的浓溶液反应的化学方程式_____________。
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