氮及其化合物.docx

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氮及其化合物

氮及其化合物

一、氮及其氧化物

1．氮气

2．五种价态　六种氧化物

氮的氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中属于酸性氧化物的是：

N2O3、N2O5。

NO和NO2的比较

NO

NO2

物理

性质

颜色

无色

红棕色

毒性

有毒

有毒

溶解性

不溶

能溶且与水反应

化学

性质

与O2反应

2NO＋O2===2NO2

与H2O反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

实验室制法（填化学方程式）

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋

2NO↑＋4H2O

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋

2H2O

与人体、环境的关系

①与血红蛋白结合使人中毒；②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾

形成酸雨、光化学烟雾

注：

氮的氧化物都是大气污染物，其中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。

鉴别NO2与溴蒸气的方法：

提示：

由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：

①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。

所以不能用淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：

①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③水洗法。

氮氧化物对环境的污染及防治

1．常见的污染类型

（1）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，产生的一种有毒的烟雾。

（2）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。

（3）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。

2．常见的NOx尾气处理方法

（1）碱液吸收法

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、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的NOx的处理。

（2）催化转化：

在催化剂、加热条件下，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。

二、氨和铵盐

1．氨的分子结构和性质

（1）物理性质

氨气是无色有刺激性气味的气体，易液化可作制冷剂，常温、常压下，1体积的水可溶解700体积的氨气。

（2）分子结构

电子式：

（3）化学性质

①还原性

与氧气反应：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

②与酸反应

与氯化氢反应：

NH3＋HCl===NH4Cl。

现象：

产生白烟。

应用：

用于NH3与挥发性酸的互相检验。

③与水反应：

NH3＋H2O

NH3·H2O，

NH3·H2O

NH

＋OH－，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。

（4）实验室制法：

Ca（OH）2＋2NH4Cl

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

（5）工业制法

N2＋3H2

2NH3

（6）用途：

化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。

2．铵盐

（1）物理性质：

都是无色或白色晶体，易溶于水。

（2）化学性质

①不稳定性

a．NH4Cl受热分解：

NH4Cl

NH3↑＋HCl↑。

b．NH4HCO3受热分解：

NH4HCO3

NH3↑＋CO2↑＋H2O。

②与碱反应

铵盐与碱溶液反应的离子方程式

a．在稀溶液中不加热：

NH

＋OH－===NH3·H2O。

b．加热时或浓溶液：

NH

＋OH－

NH3↑＋H2O。

（3）NH

的检验

（4）液氨和氨水的区别

液氨

氨水

形成

氨气液化

氨气溶于水

物质分类

纯净物

混合物

微粒种类

NH3

NH3、NH3·H2O、H＋、H2O、NH

、OH－

存在条件

常温常压下不能存在

常温常压下可存在

三、喷泉实验

1．喷泉实验成功的关键

（1）盛气体的烧瓶必须干燥；

（2）气体要充满烧瓶；（3）烧瓶不能漏气（实验前应先检查装置的气密性）；（4）所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。

2．常见的喷泉实验装置

喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作（如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等）来使喷泉产生。

装置Ⅱ：

挤压气球，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。

装置Ⅲ：

去掉了胶头滴管。

打开止水夹，用手（或热毛巾等）捂热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。

（开放性问题，或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水）

装置Ⅳ：

在锥形瓶中加入能产生气体的物质，使锥形瓶内气体的压强明显增大，将液体压入烧瓶而产生喷泉。

装置Ⅴ：

在水槽中加入使水温度升高的物质，致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。

装置Ⅵ：

烧瓶中通入H2S（或SO2），然后通入SO2（或H2S），现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液喷到烧瓶内。

装置Ⅶ：

打开①处的止水夹并向烧瓶中通入少量HCl气体后关闭止水夹，再打开②处的止水夹。

观察到先产生白烟，生成固体NH4Cl，瓶内气压降低形成喷泉。

装置Ⅷ：

先挤压胶头滴管，再打开a、c活塞，然后打开b活塞，可产生双喷泉现象。

4、氨气的制备

1．NH3制备的思维流程

2．实验室制取氨气的简易方法

方法

化学方程式（或原理）

气体发生装置

加热浓氨水

NH3·H2O

NH3↑＋H2O

浓氨水＋固体NaOH

NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的生成

浓氨水＋固体CaO

CaO与水反应，使溶剂（水）减少；反应放热，促使氨水分解。

化学方程式为

NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca（OH）2

5、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）

4NO2↑＋O2↑＋2H2O。

（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。

①与金属反应：

稀硝酸与铜反应：

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。

浓硝酸与铜反应：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。

②与非金属反应：

浓硝酸与C的反应为：

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

③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。

如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为：

3Fe2＋＋4H＋＋NO

===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

（3）与有机物反应

①硝化反应（与C6H6反应）：

C6H6＋HNO3

C6H5NO2＋H2O。

②颜色反应：

蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。

久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？

怎样保存浓硝酸？

提示：

浓硝酸显黄色是由于浓硝酸见光或受热发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2（或空气），使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。

六、金属与硝酸反应的思维模型

1．思维模型

2．计算中的守恒思想的应用

（1）原子守恒法

HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO

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（NO

）＝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NO

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NO

进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

七、和硝酸有关的综合实验探究

1．浓、稀HNO3均具有强氧化性，为了证明其强氧化性，要对其还原产物进行检验，金属与HNO3的反应一直是高考的热点，主要考查方式有现象的描述、装置的选择、实验的设计是否符合环保、化学计算等。

特别提醒的是：

（1）硝酸既有酸性又有强氧化性。

当生成硝酸盐时表现出酸性，当化合价发生变化时表现出氧化性。

（2）硝酸有强氧化性，硝酸浓度越大氧化性越强，硝酸浓度越小氧化性越弱，但还原产物中氮的化合价越低，这是因为浓HNO3氧化性很强，在反应过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2；在稀硝酸中生成的NO2继续被还原为低价产物。

2．化学现象的正确描述。

（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①颜色：

……由……（具体颜色）变为……（具体颜色）

②气体：

溶液中产生……（颜色）的气泡，（或）在固体表面产生……（颜色）气泡。

③沉淀：

在……（颜色）溶液中产生……（颜色）的沉淀（浑浊）。

如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。

Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验

将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸，往具支试管中放入约2mL浓硝酸，用排水法收集产生的气体。

（1）具支试管中发生反应的化学方程式：

。

（2）实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象

。

Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验

（3）上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是。

（4）能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是（填写序号）。

A．c中收集到无色气体

B．c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色

C．b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色

Ⅲ.实验反思

（5）利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是。

Ⅳ.问题讨论

用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸（硝酸均过量）反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。

对此有两种看法：

①两者颜色不同的原因是因为Cu2＋浓度差异引起的。

②前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。

（6）你认为上述看法（填“①”或“②”）合理。

若是①合理，说明理由，若是②合理，设计一个简单实验证明：

。

解析：

Ⅰ.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，实验中具支试管中溶液变蓝，且有红棕色气体产生。

Ⅱ.向试管中加水将浓硝酸稀释后，可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验，这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。

Ⅳ.由于硝酸均过量，铜的质量相同，溶液的体积相同，所以铜无论是与稀硝酸反应，还是与浓硝酸反应，生成的Cu2＋的浓度是相同的，看法①是不合理的，可通过向蓝色溶液中通入NO2看溶液是否变绿，或加热绿色溶液看是否有红棕色气体产生来证明。

答案：

（1）Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

（2）铜片逐渐溶解，溶液变蓝，放出红棕色气体

（3）往分液漏斗中加水稀释浓硝酸，打开活塞，放入稀硝酸

（4）B

（5）利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察Cu与稀硝酸的反应产物

（6）②　往蓝色溶液中通入NO2，溶液变成绿色（或加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色）

八、硝酸盐的分解规律

1．活泼金属的硝酸盐（K、Ca、Na）加热分解生成亚硝酸盐和O2如：

2KNO3

2KNO2＋O2↑。

2．中等活泼金属的硝酸盐（Mg～Cu）加热分解生成金属氧化物、NO2和O2如：

2Cu（NO3）2

2CuO＋4NO2↑＋O2↑。

3．不活泼金属的硝酸盐（Ag、Hg）加热分解生成金属单质、NO2和O2如：

2AgNO3

2Ag＋2NO2↑＋O2↑。

九、含氮物质的转化

1．含氮物质的化合价变化及规律

（1）氮元素间的歧化和归中

歧化——同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。

归中——同一元素高价态和低价态生成中间价态。

歧化：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

归中：

6NO＋4NH3===5N2＋6H2O。

（2）含氮物质的连续氧化

NH3

NO

NO2

HNO3；

N2

NO

NO2

HNO3。

2．含氮物质间转化网络构建

3．含氮物质间转化突破口判断

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象为突破口。