非金属及其化合物氮专题.docx
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非金属及其化合物氮专题
氮及氮的化合物
一、知识点回顾
氮及其化合物相互转化关系
(一)氮气高考资源网
1.氮气物理性质:
无色无味无毒气体,难容于水
氮气的电子式:
________,两个氮原子间通过__3__个共用电子对形成共价键。
2.氮气的化学性质(完成下列方程式)
和H2反应
和O2反应(放电生成NO)
和Mg反应
[思考题]:
Mg在空气燃烧,主要固体产物有?
②相同质量的镁,分别在纯氧中、空气中、纯氮气中燃烧,得到的固体产物质量分别为W1、W2、W3,这三者的大小关系为?
3、氮的固定
将游离态的N2转变为化合态氮的方法,统称为氮的固定
氮的固定有三种途径:
(1)生物固氮:
固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程
(2)自然固氮:
在自然环境中将氮气还原成氨的过程
(3)人工固氮:
使用化学、物理试剂处理氮气,得到含氮的产物
(二)、氮的化合物
1、氨及铵盐
(1)氨气:
分子结构:
电子式结构式分子极性
物理性质:
无色有刺激性恶臭
化学性质:
与水反应 一水合氨
与酸作用生成铵盐(硫酸、硝酸、盐酸的反应方程式):
与盐溶液NH3+H2O+Fe3+——
NH3+H2O+Al3+——
Ag++NH3+H2O——
NH3+H2O+CO2+NaCl——
与非金属的反应(O2、Cl2)
8NH3+3Cl2→6NH4Cl+N2接触
铂作为催化剂:
4NH3+5O2===4NO+6H2O
铜作为催化剂:
NH3+O2===N2+H2O
实验室制NH3
1.实验原理(实验室制法):
氯化铵和氢氧化钠(溶液还是固体?
)
2.收集:
NH3应使用向下排空气法,要得到干燥的NH3可选用碱石灰___做干燥剂。
3.检验:
1、用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近会出现白烟NH4Cl,2把氨气通入酚酞中溶液变红,
小结:
①氨水中存在哪些微粒:
②什么能在浓氨水中加入NaOH固体可制取NH3?
③氨水成分与液氨是否相同?
给氨水加热,[
]、电离度如何变化?
若煮沸呢
例6.试回答制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)
图1图2
⑴收集氨气应使用法,要得到干燥的氨气可选用做干燥剂。
⑵用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是。
该实验的原理是。
⑶如果只提供如图2的装置,请说明引发喷泉的方法。
解析与评价:
本题以氨气的物理性质中极易溶于水为考察背景是常考容易题。
(1)由于氨气极易溶于水,收集时通常采用向下排气方法,干燥氨气宜选用碱石灰;
(2)喷泉实验主要原理是容器的内外产生压强差,1中是通过氨气溶于水使烧瓶内压强减小而出现喷泉;(3)中要想产生喷泉,可以将烧瓶内的氨气压入烧杯中,先增大烧瓶内压强使氨气与水接触,进而使烧瓶内压强减少而出现喷泉。
答案:
(1)向下排气方,碱石灰;
(2)将胶头滴管内的水挤入烧瓶内;
(3)用热毛巾覆于烧瓶顶部。
【变式训练】有关氨的说法不正确的是()
A.NH3是4核10电子极性分子,三角锥型,具有还原性
B.NH3极易溶于水,可做喷泉实验,氨气易液化,液氨可用作制冷剂
C.氨气是非电解质,氨水是电解质
D.蘸有浓盐酸玻璃棒遇氨气可产生白烟
例7.(09年全国理综Ⅱ·28)(15分)
已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用示意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中观察到得现象是,发生反应的化学方程式是。
(4)实验时在D中观察到得现象是,D中收集到的物质是,检验该物质的方法和现象是。
解析与评价:
本题以氨气的制备,氨气的性质为考察要点,属于中档题。
(1)、制备氨气的药品NH4Cl和Ca(OH)2,
(2)干燥氨气用碱石灰(或CaO),(3)主要描述固体粉末的颜色变化,方程式见答案。
(4)、描述D中的现象重点强调出现无色液体,氨气检验方法。
答案:
(1)固体NH4Cl和Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)碱石灰(或CaO)除去NH3气流中的水汽
(3)黑色粉末部分逐渐变为红色2NH3+3CuO
N2+3H2O+3Cu
(4)出现无色液体氨水用无水硫酸铜检验、无水硫酸铜变蓝
【变式训练7】(09年上海化学·4)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.①②B.③④C.③④D.②④
答案:
B
(2)铵盐高考资源网
物理性质:
铵盐都是晶体,都可溶于水。
[思考]:
写出电子式:
NH4Cl都有括号(NH4)2S
化学性质:
(完成下列方程式)
水解:
请写出NH4+在D2O中水解的离子方程式
与碱反应:
铵盐与碱反应离子反应
△
不稳定性:
热稳定性差,受热易分解:
△
NH4Cl——
NH4HCO3——
铵根检验:
①加氢氧化钠溶液加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近,试纸变蓝
②
例8.用加热方法可分离的一组物质是()
A.氯化铵和消石灰B.碳铵和过氧化钠C.碘和食盐D.硝酸铵和硫酸钠
【变式训练8】(05上海)对于某些离子的检验及结论一定正确的是()
A.加入盐酸产生无色气体,将气体通入石灰水中,溶液变浑浊,一定有
B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有
C.加入氢氧化钠并加热,产生气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝,一定有
D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,一定有Ba2+
3.氮的氧化物及其性质
氮的氧化物的种类氧化二氮(N2O)、一氧化氮(N0)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N205)。
其中HNO3的酸酐是、HNO2的酸酐是
NO、NO2的性质、制法
物理性质
NO通常为无色、无味气体,熔点低,微溶于水。
NO2红棕色、刺鼻气味气体。
化学性质
NO和氧气的反应:
无条件
NO2和水反应:
NO2和N2O4的相互转化:
无条件,放热
NO2和NaOH溶液反应:
NO2具有较强的氧化性,能______SO2;能使湿润的淀粉KI试纸______。
NO、NO2的制取
实验室制取NO的方程式为;用______法收集。
实验室制取NO2的方程式为;用______法收集。
氮的氧化物溶于水的计算
计算依据(用方程式表示)
例9.
(1)标况下,盛有NO2和N2以1:
1混合气体的试管倒扣在水中,充分反应后余气体积占原体积的多少。
(2)将10mLNO和NO2混合气体缓慢通入倒立于水槽中的盛满水的试管中,充分反应后,有5mL剩余气体,求原混合气体NO和NO2的体积比。
解析与评价:
(1)、假设试管体积为V,VNO2=0.5V,VN2=0.5V,由于3NO2+H2O=2HNO3+NO,剩余气体总体积为:
V剩余=0.5V+1/6V=2/3V。
(2)、剩余气体应为NO,设10ml气体中NO体积为V1,NO2体积为V2,则有V1+V2=10,V1+1/3V2=5,求解得V1=2.5,V2=7.5,V1:
V2=1:
3.
答案:
(1)2/3V,
(2)、V1:
V2=1:
3.
【变式训练9】
(1)一定条件下,16mlNO和O2混合充满试管倒扣水中余气为2ml求NO占原气体的多少
(2)将12mlNO2和O2的混合气体通入足量的水中,充分反应后余气2ml(气体均在相同状态下测定)求原各气体的体积
答案:
(1)分为两种情况讨论:
当2ml为NO时,NO占原气体的5/8,当2ml为O2时,NO占原气体的1/2.
(2)分为两种情况讨论:
当2ml为NO时,VNO2=10.8VO2=1.2
当2ml为O2时,VNO2=8VO2=4
氮的氧化物对空气的污染与防治
4.硝酸的性质
(一)物理性质:
(二)化学性质:
●不稳定性:
在常温下见光或受热就会分解,硝酸越浓就越,反应方程式:
[思考]久置的试剂颜色变化的较多。
.如:
Na2O2、、Fe2+化合物、AgX、AgNO3等。
为什么?
下列呈现黄色的原因是
①久置的硝酸常呈黄色,如何去掉浓硝酸的黄色?
②碘化钾溶液和氢碘酸溶液久置均变黄
③工业盐酸呈现黄色
④纸张变黄
⑤硝酸沾在皮肤上,皮肤变黄
●强酸性(具有酸的通性)
思考、如何只用蓝色石蕊试纸鉴别三瓶失去标签的液体:
浓HCl、浓H2SO4、浓HNO3?
①浓硝酸:
现象:
变红后红色退去 原因 酸的通性,强氧化性
②浓硫酸:
现象:
变红后变黑 原因 酸的通性,脱水性
③浓盐酸:
现象:
变红 原因 酸的通性
[讨论]只用铜丝鉴别三瓶失去标签的液体:
浓HCl、浓H2SO4、浓HNO3。
●强氧化性(完成下列反应方程式)
Cu+HNO3(浓)
Cu+HNO3(稀)
Mg+HNO3(极稀)—Mg(NO3)2+N2O+H2O(配平,且标明电子转移方向和数目)
Mg+HNO3(极稀)—Mg(NO3)2+NH4NO3+H2O(配平,且标明电子转移方向和数目)
Fe+HNO3(稀,过量)
Fe(过量)+HNO3(稀)
C+HNO3(浓)
FeO+HNO3(稀)
Na2SO3+HNO3(稀)
SO2+HNO3(稀)
●与有机物的反应(完成下列反应方程式)
与甲苯硝化反应生成三硝基甲苯
与丙三醇酯化反应生成丙三酯
遇某些蛋白质显色反应:
凡是含有苯环的化合物都能与浓硝酸作用产生黄色的硝基苯衍生物。
该化合物在碱性溶液中进一步转化成深橙色的硝醌酸钠。
在蛋白质分子中酪氨酸和色氨酸残基易发生上述反应,而苯丙氨酸不易硝化,需加少量浓硫酸催化才能呈明显的正反应。
皮肤、指甲、头发等遇浓硝酸变黄即为这一反应的结果。
思考:
现有稀HCl、稀H2SO4、稀HNO3、浓硝酸,请问如何除去附在试管壁上的银?
那么用浓硝酸好?
还是稀硝酸好?
(从污染和消耗酸的量来考虑)
(三)、硝酸的用途
是一种重要的化工原料:
制炸药、染料、塑料、硝酸盐等。
【规律总结】高考资源网
①除Pt、Au等少数金属外,其余金属几乎都能与硝酸反应。
②常温下,浓硝酸对铁、铝等金属有钝化作用。
故用运输浓硝酸。
③硝酸与金属反应时,硝酸的还原产物与硝酸的浓度和金属的还原性有关,一般来说,浓硝酸还原为,稀硝酸还原为。
④硝酸与非金属反应时,非金属单质被氧化为相应的。
【高考真题】
.(09年江苏化学·3)下列所列各组物质中,物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是
a
b
c
A
Al
AlCl3
Al(OH)3
B
HNO3
NO
NO2
C
Si
SiO2
H2SiO3
D
CH2=CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
答案:
B
2.(09年全国理综Ⅱ·6)物质的量之比为2︰5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则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是
A.1︰4B.1︰5C.2︰3D.2︰5
答案:
A
3.(09年全国理综Ⅱ·28)(15分)
已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用示意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中观察到得现象是,发生反应的化学方程式是。
(4)实验时在D中观察到得现象是,D中收集到的物质是,检验该物质的方法和现象是。
答案:
(15分)
(1)固体NH4Cl和Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O(其他合理答案也给分)
(2)碱石灰(或CaO)除去NH3气流中的水汽
(3)黑色粉末部分逐渐变为红色2NH3+3CuO
N2+3H2O+3Cu
(4)出现无色液体氨水用红色石蕊试纸检验、试纸变蓝用无水硫酸铜检验、无水硫酸铜变蓝
4.(09年浙江理综·28)[15分]单晶硅是信息产业中重要的基础材料。
通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。
以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下:
①四氯化硅遇水极易水解;
②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
③有关物质的物理常数见下表:
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
—
315
—
熔点/℃
-70.0
-107.2
—
—
—
升华温度/℃
—
—
180
300
162
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式。
(2)装置A中g管的作用是;装置C中的试剂是;
装置E中的h瓶需要冷却的理由是。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是(填写元素符号)。
(4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:
5Fe2++MnO4-+8H+
5Fe3++Mn2++4H2O
①滴定前是否要滴加指示剂?
(填“是”或“否”),请说明理由。
②某同学称取5.000g残留物后,经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液,移取25.00mL试样溶液,用1.000×10-2mol/LKMnO4标准溶液滴定。
达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00mL,则残留物中铁元素的质量分数是
答案:
[15分]
(1)MnO2+4H++2Cl―
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)平衡压强,使液体顺利流出并防止漏气;浓硫酸;产物SiCl4沸点低,需要冷凝收集;
(3)Al、P、Cl;
(4)①否;KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点;②4.480%;
【感悟】非金属相关考察题目广泛,有选择题,填空题(实验,推断,工业流程图题,元素化合物综合题,计算题等),从09高考试题看多属于中等难度试题,在做题时必须兼顾知识与技能的统一,灵活使用所学知识,审清题意。
3、过关训练
1、氮气
固氮作用:
游离态氮转变为化合态氮的方法。
途径举例
固氮
“雷雨发庄稼”的原理:
;;
。
2、氮氧化物
(1)一氧化氮是色气体,。
易被氧化生成二氧化氮,毒性很大,且与一氧化碳类似,也能与人体结合,致使人体组织缺氧而中毒。
(2)二氧化氮是色、有气味的有毒气体,水,生成硝酸和一氧化氮。
NO+O2====NO2+H2O======
(3)氮氧化物(NO和NO2)的危害:
硝酸型酸雨的产生及危害、造成光化学烟雾的主要因素、破坏臭氧层。
3、氨
(1)氨气的物理性质:
氨是色,有气味的性气体,水,易液化,。
液氨汽化时要吸收大量的热,使周围的温度急剧下降,所以液氨常作。
(2)氨气的化学性质:
①与水反应:
、,氨水显
组成氨水的微粒:
②与酸反应:
、
③与氧气反应(具有还原性):
(氨的催化氧化,工业制硝酸的基础)
(3)氨的制法
①工业制法:
②实验室制法
a反应原理:
b发生装置:
与实验室制气体的装置相同。
c干燥装置:
用作干燥剂。
d收集装置:
排空气法。
e验满方法:
Ⅰ
Ⅱ
f注意事项:
收集氨气的试管口部要放一团棉花。
作用是
。
4、铵盐
铵盐是由离子和离子构成的物。
(1)物理性质:
铵盐都是色体,都溶于水。
(2)化学性质
①受热分解:
NH4HCO3
NH4Cl
是否所有的铵盐受热分解都能产生氨气(填“是”或“否”)。
②与碱的反应:
(NH4)2SO4+NaOH
NH4NO3+NaOH
(3)铵根离子的检验:
向待测液中加入溶液,加热,看是否产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
5、硝酸
(1)物理性质:
纯硝酸是、、有气味的液体。
98%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出HNO3而产生“发烟”现象,通常叫发烟硝酸。
常用浓硝酸的质量分数大约为69%。
(2)化学性质:
①具有酸的通性:
注意:
硝酸不可以与金属反应生成氢气。
②具有不稳定性:
HNO3=====(工业硝酸常呈黄色)
③强氧化性:
a与金属反应(金、铂除外):
遇变价金属生成高价金属硝酸盐。
Cu+HNO3(浓)=======
Cu+HNO3(稀)=======
b与非金属反应:
C+HNO3(浓)======
硝酸在和非金属反应时,一般地非金属被氧化成最高价含氧酸,若酸不稳定则被氧化成高价氧化物。
(3)王水:
浓硝酸与浓盐酸体积比为1∶3的混合溶液。
王水能溶解硝酸所不能溶解的金、铂等。
1、在铜下稀HNO3的反应中,若有1molHNO3被还原,则被氧化的铜的物质的量为
A、8/3molB、3/8molC、3molD、3/2mol
2、浓硝酸与下列物质反应时,硝酸即表现也氧化性,又表现出酸性的是
A、Cu(OH)2B、CuC、木炭D、FeO
3、可以不用棕色瓶保存的试剂是
A、氨水B、氯水C、浓硝酸D、氯化银
4、将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,会有三价铁生成的是
A、H2SO4B、氯水C、Zn(NO3)2D、CuCl2
5、将17.6gFeS跟足量的浓硝酸反应,生成Fe(NO3)2H2SO4NO2H2O,在参加反应的硝酸中没有被氧化的硝酸为
A、25.2gB、37.8gC、0.4molD、0.6mol
6、、把Al含有(NH4)2SO4和NH4NO3的混合溶液,等分为两份。
一份加入nmolKOH,刚好可使铵离子全部变为NH3。
另一份加入BaCl2溶液,至完全反应,消耗mmolBaCl2,则原溶液中NO3-物质的量浓度为
A、
B、
C、
D、
7、对下列事实解释错误的是
A、在蔗糖中加入硫酸后同现发黑的现象,说明浓硫酸有脱水性
B、浓硝酸在光照下颜色变黄,说明浓硝酸不稳定。
C、常温下,浓硝酸可以用铝罐贮存,说明铝与浓硝酸不反应。
D、反应CuSO4+H2S=CuS+H2SO4能进行,说明硫化铜即不溶于水,也不溶于稀硫酸。
8、在反应5NH4NO3=4N2↑+2HNO3+9H2O中,发生氧化反应的氮元素与发生还原反应的氮元素的物质的量之比为
A、3:
5B、5:
3C、5:
4D、4:
5
10、下列各组离子,能在同中溶液中大量共存的是
A、NH4+、Na+、OH-、SO42-B、NH4+、Mg2+NO3-Cl-
C、Ba2+OH-Cl-SO42-D、Fe2+H+Cl-NO3-
提高类
1、当三份铜粉分别与足量的稀硝酸、浓硝酸、热的浓硫酸反应和,收集到的气体在相同状况下体积相等时,三份铜粉的质量比为
A、3:
1:
2B、3:
2:
2C、1:
1:
2D、1:
3:
2
2、25.6mg铜与1.4
10-3mol的浓硝酸恰好反应,反应完毕后,收集到的气体在标准状况下的体积为
A、13.44mlB、15.68mlC、7.84mlD、17.92ml
3、含有ng硝酸的稀硝酸mg铁粉恰好完全反应,生成NO气体。
若已知反应中有n/4硝酸被还原,则n:
m不可能是
A、3:
1B、3:
2C、4:
1D、9:
2
3、取三张蓝色石蕊试纸放在玻璃上,然后按顺序分别滴加65%的HNO3、98.3%的H2SO4,新制备的氯水,三张试纸最后呈现的颜色是
A、白、红、白B、红、黑、红C、红、红、红D、白、黑、白
4、38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4ml(标准状况),反应消耗的HNO3的物质的量可能是
A、1
-3molB、1.6
-3molC、2.2
-3molD、2.4
-3mol
5、把ag铁铝合金粉末溶于足量的盐酸中,加入过量NaOH溶液,过滤出沉淀,经洗涤、干燥、燃烧得红棕色粉末的质量仍为ag,原合金中铁的质量分数为
A、70%B、52.4%C、47.6%D、30%
二、实验题
1、用图所示简易装置可以进行气体的发生和收集
←b
←a←c
(1)实验前应检验装置的气密性,其方法是
(2)拔开试管a的橡皮塞,加入10ml6mol/L-1的稀硝酸和1g铜片,立刻将带有导管的橡皮塞塞进试管中,反应开始时速率较慢,而后逐渐加快。
请写出试管a中发生的反应的所有方程式:
(3)从反应开始到反应结束,在试管a中可观察到的现象是
(4)在反应开始时,可观察到导管b中的水面沿着导管慢慢上升到一定高度,此后又回落,然后有气泡从导管口冒出。
请说明开始时导管中水面上升的原因
(5)试管c收集满气体后,用拇指堵住管口,将试管再倒置于少水槽中,松开拇指,此时看到的现象?
2、利用图所示的装置收集以下8种气体(图中烧瓶的位置不得变化)a、H2b、Cl2c、CH4d、HCl、e、NH3f、NOg、H2Sh、SO2
AB
bdgh
(2)acfA(3)ace(4)abcdfhB
(1)若烧瓶是干燥的,则由B口进入气体可收集的气体有bdgh。
(写序号下同)
(2)若烧瓶充满水,可收集的气体有acf。
这时气体由A进入。
(3)若烧瓶是干燥的,则A口进气,可收集的气体有ace。
(4)若在烧瓶中装入浓硫酸进行干燥,则可用此装置来干燥的气体有abddfh。
这是气体由B口进入。
三、各物质之间的转化关系中下图所示,以A、B、C、D、E、F六种物质可能有两组不同的答案(A为单质)。
A
O2
H2OE
CD
加热
BF
第一组:
A氮气,B氨气,C一氧化氮,D二氧化氮,E硝酸,F硝酸铁,
第二组:
A硫,B硫化氢,C二氧化硫,D三氧化硫,E硫酸,F硫酸亚铁,(2FeSO4·7H2O==高温==Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O)要使答案有唯一性,应对A提出限制条件是气体或固体。
四、创新题
根据你所学过的知识,设想一下用Cu和HNO3制取Cu(NO3)2,有几种途径,并分析一下每一种途径的利弊。
并写出相关的化学方程式。
①直接反应(有氮氧化物生成)②先氧化,再和