生活中的含氮化合物.docx

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生活中的含氮化合物

第4讲　生活中的含氮化合物

考点一　氮气及其氧化物

1．氮气

2．氮的氧化物

氮有多种价态的氧化物：

N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。

完成NO和NO2的比较表：

NO

NO2

物理性质

颜色

毒性

溶解性

化学性质

与O2反应

与H2O反应

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

特别提醒　

（1）氮的氧化物都是大气污染物。

（2）空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。

（3）空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。

（4）NO2：

既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。

NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。

深度思考

1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属，为什么氮气很稳定？

2．俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮，请同学们写出三个有关的化学方程式：

（1）_____________________________

（2）_________________________

（3）_____________________________

3．如何鉴别NO2与溴蒸气？

题组一　NO、NO2的性质及对环境的影响

1．汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一，在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。

反应过程为①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。

下列对该反应过程及生成物叙述正确的是（　　）

A．NO2起催化剂作用B．NO起催化剂作用

C．NO2只起氧化剂作用D．O3与O2为同分异构体

2．氮的氧化物（用NOx表示）是大气污染物，必须进行处理。

（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。

反应的化学方程式可表示为____________________________。

（2）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。

已知：

4NH3＋6NO

5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2

7N2＋12H2O。

同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。

（3）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________________。

归纳总结氮氧化物对环境的影响

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＋H2ONO2＋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。

题组二　有关氮的氧化物计算类试题

3．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体是（　　）

A．可能是N2与NO2的混合气体B．只能是O2与NO2的混合气体

C．可能是NO与NO2的混合气体D．只能是NO2一种气体

4．将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。

则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。

思维模型

NOx和O2混合型计算题的规律总结

1．关系式法

（1）NO和O2混合气体通入水中由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

（2）NO2和O2混合气体通入水中

由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

（3）NO、NO2和O2三种混合气体通入水中

先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按

（1）计算。

2．电子守恒法

当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。

考点二　硝酸的性质及应用

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：

（2）强氧化性

硝酸无论浓、稀都有性，而且浓度越氧化性越强。

按要求完成下列反应的方程式：

①与金属反应：

稀硝酸与铜反应：

浓硝酸与铜反应：

②与非金属反应：

浓硝酸与C的反应：

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。

稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：

（3）与有机物反应

①硝化反应（与C6H6反应）：

②颜色反应：

蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。

深度思考

1．久置的硝酸呈黄色，如何除去？

怎样保存硝酸？

2．常温下，铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？

题组一　硝酸的酸性和强氧化性

1．下列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FeO反应，只表现氧化性

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

2．下列说法正确的是（　　）

A．投入铁片产生H2的溶液中可大量存在H＋、Mg2＋、SO

、NO

B．可用稀硝酸除去试管内壁上的银镜

C．1.0mol·L－1的KNO3溶液中可大量存在H＋、Fe2＋、Cl－、SO

D．硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS＋2H＋===H2S↑＋Cu2＋

反思归纳

1．硝酸与金属反应的规律

（1）HNO3与金属一般不能产生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NH4NO3。

（3）硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。

2．涉及HNO3的离子反应常见的易错问题

（1）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。

（2）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的写成复分解反应。

题组二　硝酸与金属反应的计算

3．在标准状况下将1.92g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12L，则反应消耗HNO3的物质的量为（　　）

A．0.8molB．0.6molC．0.11molD．无法计算

4．铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与5.6LO2（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。

则消耗铜的质量为（　　）

A．16gB．32gC．64gD．无法计算

5．有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol·L－1和2mol·L－1，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为（设反应中HNO3被还原成NO）（　　）

A．0.448LB．0.672LC．0.896LD．0.224L

方法指导金属与硝酸反应计算题的一般方法

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－）则有：

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。

题组三　有关硝酸氧化性的实验探究

6．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：

____________________________________。

考点三　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：

，空间结构：

形。

（3）氨的化学性质

①与水的反应

氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有。

氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：

NH3·H2O

NH3↑＋H2O。

②氨气与酸反应

a．蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有生成，将浓盐酸改为，也会出现相同的现象。

化学方程式为

b．与CO2等酸性氧化物反应：

NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3或2NH3＋CO2＋H2O

===（NH4）2CO3。

③NH3的还原性——氨的催化氧化化学方程式：

④与盐溶液反应

将氨水加入下列溶液，完成下表：

被滴试剂

现象

离子方程式

FeCl3溶液

生成色沉淀

AlCl3溶液

生成沉淀

（4）氨气的实验室制法

2．铵盐及NH

的检验

（1）铵盐的物理性质铵盐都是白色固体，均易溶于水。

（2）铵盐的化学性质

（3）NH

的检验

未知液

呈碱性

湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH

。

3．追根求源——喷泉实验的原理

中学教材中喷泉实验装置如右图所示。

实验操作是：

打开橡皮管上的夹子，挤压滴管的胶头，则烧杯中的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉。

（1）喷泉实验的原理

因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。

（2）能形成喷泉的条件

从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。

（3）可以形成喷泉的组合

液体是水时，NH3、HCl、SO2、NO2＋O2等气体均可；液体是NaOH溶液时，Cl2、CO2、H2S、SO2等气体均可。

另外SO2和氯水、CH2===CH2与溴水等组合也可形成喷泉。

总之，组合条件是：

气体在溶液中的溶解度很大或通过反应，使气体的物质的量迅速减小，产生足够的压强差（负压）。

产生压强差的方法一般有：

一是使烧瓶外气压增大，烧瓶内气压不变；二是使烧瓶外气压不变，烧瓶内气压减小。

上述形成喷泉的组合选用的是第二种方法。

深度思考

1．固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？

请说明判断的理由。

2．判断下列说法是否正确，不正确的说明理由。

①氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。

②实验室用浓氨水与NaOH固体制取氨气。

③氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟。

④某晶体与NaOH共热放出一种使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NH

。

⑤氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH

。

⑥把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应。

⑦液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

⑧氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O（除水）。

⑨在1mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NH

、NH3的物质的量浓度之和为1mol·L－1。

3．按要求写出下列反应的离子方程式：

（1）在NH4Cl溶液中加入NaOH溶液，并加热_________________________________。

（2）在NH4Cl溶液中滴加NaOH溶液_______________________________________。

（3）NH4Cl溶液呈酸性的原因______________________________________________。

（4）在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀

________________________________________________________________________。

题组一　氨和铵盐的性质

1．下列说法中正确的是（　　）

A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3

B．硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常加热氯化铵与氢氧化钙的混合物制备氨气

C．在盛有硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝

D．铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性

2．右图的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。

挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是（　　）

A．CO2（NaHCO3溶液）/无色喷泉B．NH3（H2O中含酚酞）/红色喷泉

C．H2S（CuSO4溶液）/黑色喷泉D．HCl（AgNO3溶液）/白色喷泉

3．某研究性学习小组同学设计如下图所示装置探究氨气的还原性。

（1）氨催化氧化的化学方程式为__________________。

（2）若实验时通入氨气的速率过快，在烧瓶中会出现白烟，该物质的化学式为__________。

（3）该小组同学以氨气和二氧化碳为原料制备碳酸氢铵。

甲同学先将二氧化碳通入水中，充分溶解后，再通入氨气；乙同学先将氨气通入水中，充分溶解后，再通入二氧化碳。

请选择合适的方案并说明原因。

题组二　氨气的实验室制法

4．下图所示是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是________。

5．某研究小组要快速制取干燥的氨气，提供的药品有：

浓氨水、氯化铵固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰，提供的仪器如下所示（必要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置略去）。

（1）需选择的药品是__________，该小组选择的药品混合后快速放氨气的原因_________，选择的仪器是________________（填序号）。

（2）若用下图甲装置收集NH3，如何判断烧瓶中已收集满NH3？

__________________。

（3）图乙中胶头滴管中的水挤入烧瓶后，观察到的现象是________________________。

方法指导实验室制取少量NH3的两种简易方法

1．加热浓氨水

（1）反应原理：

NH3·H2O

NH3↑＋H2O。

（2）装置：

见图甲。

2．浓氨水中加固态碱性物质

（1）反应原理：

浓氨水中存在以下平衡：

NH3＋H2ONH3·H2ONH

＋OH－，加入固态碱性物质（如CaO、NaOH、碱石灰等），消耗水且使c（OH－）增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。

（2）装置：

见图乙。

考点四　氮及其重要化合物转化关系的综合应用

注意　箭头指出可体现物质的性质，指向可寻找该物质的制备方法。

题组一　氮及其化合物的转化

1．NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质（如图）。

下列有关表述正确的是（　　）

A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥

B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解

C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应

D．图中所涉及的盐类物质均可以水解

2．实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。

（1）从图中选择制取气体的合适装置：

氮气___________、氢气______________。

（2）氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有________、________。

（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________（“会”或“不会”）发生倒吸，原因是____________________________________________________。

（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是____________________________________________，

锥形瓶中还可观察到的现象是_____________________________________________。

（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：

____________________。

（6）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H＋、OH－、________、________。

题组二　“一图多变”综合考查非金属元素

3．已知A、B、C、D是中学化学的常见物质，且A、B、C均含有同一种元素。

在一定条件下它们之间的相互转化关系如图所示（部分反应中的H2O已略去）。

请回答下列问题：

（1）若A可用于自来水消毒，D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，加热蒸干B的溶液不能得到B，则B的化学式可能是__________；工业上制取A的离子方程式为______________________________。

（2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为________________________________________________________。

（3）若D是氯碱工业的主要产品之一，B有两性，则反应②的离子方程式是_________。

（4）若A、C、D都是常见气体，C是导致酸雨的主要气体，则反应③的化学方程式为_______________________________________________________________________。

某同学将搜集到的一定量的酸雨保存在密闭容器中，每隔一定时间测酸雨的pH，发现在起始一段时间内，酸雨的pH呈减小趋势，用离子方程式解释原因：

___________________。

探究高考　明确考向

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）检验NH

时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体（2013·福建理综，10D）（　　）

（2）液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂（2013·江苏，4A）（　　）

（3）可用浓盐酸检验氨气，反应为NH3＋HCl===NH4Cl（2013·北京理综）（）

（4）实验室用NH4Cl和Ca（OH）2制备NH3涉及氧化还原反应（　　）

（5）过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成（2012·重庆理综，7C）（　　）

（6）将分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水

（7）向装有Fe（NO3）2溶液的试管中加入稀H2SO4，在管口观察到红棕色气体，

是因为HNO3分解生成了NO2（　　）（2011·四川理综，11A）

（8）用浓HNO3与Cu反应制备NO2（2012·广东理综，9C）（　　）

2．（2012·上海，16）实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是（　　）

A．①是氨气发生装置B．③是氨气发生装置

C．②是氨气吸收装置D．④是氨气收集、检验装置

3．[2012·海南，13

（1）

（2）]氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：

（1）氮元素原子的L层电子数为________；

（2）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），该反应的化学方程式为______________________。

4．（2013·四川理综，7）1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g