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第 10 章 氮及其化合物,考点26 氮、磷及其氧化物,考法1 氮及其氧化物的性质 考法2 氮的氧化物溶于水的计算,氮分子的电子式为 NN ，结构式为 。,1氮气,(1)氮气的分子结构,(2)物理性质 无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔、沸点很低。,氧化性： 还原性：,(3)氮气的化学性质,(4)氮气的用途：常作保护气。,通常情况下，氮气的化学性质非常稳定；但在高温或放电条件下氮气可以发生化学反应。,1氮气,N2O俗称笑气，有麻醉作用；N2O3是亚硝酸的酸酐；N2O5是硝酸的酸酐。在中学化学中氮的比较重要的氧化物是NO、NO2和N2O4。,2氮氧化物,(1)氮的几种氧化物,(2)NO与NO2的比较,2氮氧化物,3磷及其化合物,(1)磷的同素异形体,(2)单质磷的化学性质,与氧气反应： 。,与卤素单质反应：,与稀硝酸反应：,(3)五氧化二磷,五氧化二磷是磷酸的酸酐，有很强的吸水性，是一种干燥剂。,白磷(黄磷,P4)为正四面体结构 ,与红磷(赤磷)是同素异形体。,磷酸易溶于水、难挥发，属于三元非氧化性中强酸(视弱酸对待)， 具有酸的通性。 电离方程式 与碱反应,(4)磷酸,3磷及其化合物,【注意】无色气体NO遇氧气变成红棕色气体NO2，因此不能用排空气法收集NO气体；NO2能与水反应，因此只能用排空气法收集。,2掌握NO和NO2的物理性质和化学性质在实际应用中的体现，特别是它们的制备与收集方法，以及尾气吸收问题。,考法1氮及其氧化物的性质,1掌握有关氮气与镁、氢气、氧气等反应的条件、现象、结论。,【注意】氮元素的非金属性比磷元素的非金属性强，但由于N2中存在氮氮三键，使N2活泼性比P活泼性差。正是由于N2的惰性，N2常用作焊接保护气及粮食贮存的保护气。,3重点掌握的几个反应,考法1氮及其氧化物的性质,例1,北京理综201727题节选SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。NSR（NOx储存还原）工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图甲所示。 (1)通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_。,例1,(2)用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图乙表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是_。 (3)还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下，15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：,例1,考法2氮的氧化物溶于水的计算,氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有：3NO2H2O=2HNO3NO，2NOO2=2NO2。 叠加后得4NO2O22H2O=4HNO3 4NO3O22H2O=4HNO3 NO2NO O2H2O= 2HNO3,1.利用关系式求解,若为NO2、O2混合气体通入水中，由式可知其体积比有：,若为NO、NO2、O2混合气体通入水中，当V(NO)V(NO2) V(O2)111时，恰好转化为HNO3，即按式反应。当V(NO)V(NO2)V(O2)111时，可先将NO2转化为NO，这样问题就转化为NO、O2混合气体溶于水的计算。,考法2氮的氧化物溶于水的计算,1.利用关系式求解,若为NO、O2混合气体通入水中，由式可知其体积比有：,2.依据氮氧原子个数比求解,通过上述方程式的关系，我们不难发现：无论是哪种情况，生成HNO3的NO、NO2、O2中氮氧原子个数比都为25。上述反应都等效于硝酸的酸酐N2O5与H2O的反应。在解题时，我们也可以利用这个关系来进行分析判断，并最终得出结论。,3.利用电子守恒关系求解,从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应，都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸。,解题时，可以根据氮的氧化物失电子总数氧气得电子总数的关系来求解。,湖北襄阳四中2018届月考一定量的金属Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到混合气体（含NO、N2O4、NO2）共1.8 mol。将上述气体平均分为两份，一份与标准状况下8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余；另一份恰好能被500 mL 2 molL-1 NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，则其中NaNO3的物质的量为( ),例2,A.0.1 mol B.0.15 mol C.0.2 mol D.0.25 mol,【解析】由题意可知，一份气体恰好能被500 mL 2 molL-1 NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，根据元素守恒，可知每份气体含有N元素的物质的量是1 mol；一份气体与标准状况下8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余，则完全生成硝酸，设混合气体中N元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒有(5-a)1 mol=4，a=3.4；设NaNO3和NaNO2的物质的量分别是x mol、y mol，根据钠元素守恒得x mol+y mol=1 mol,根据得失电子守恒得(5-3.4)x=(3.4-3)y，联立，解得x=0.2，y=0.8，所以NaNO3的物质的量为0.2 mol，故C正确。,C,例2,考点27 氨气 铵盐,考法3 氨气的实验室制法 考法4 氨气及铵盐的性质和检验 考法5 氨气的喷泉实验及其实验原理分析,氨气是无色有刺激性气味的气体，极易溶于水(1体积水可溶解约700体积氨)，密度比空气小，易液化。,1氨气,(2)物理性质,(1)分子组成与结构,氨气的分子式为NH3，电子式为 ，分子构型为三角锥形，极性分子。,(3)化学性质,氨气与氯化氢的反应：NH3+HCl =NH4Cl(有白烟产生,用于检验HCl或NH3)。,1氨气,氨气的氧化氨气还原性的“4大体现”,a催化氧化：4NH35O 2 4NO6H2O b被CuO氧化：2NH33C u O 3CuN23H2O c被氯气氧化： 2NH33Cl2 N26HCl或8NH33Cl2 N26NH4Cl d被氮氧化物氧化： 6NO4NH3 5N26H2O 6NO28NH3 7N212H2O,(4)氨气的用途,氨气是氮肥工业中制造硝酸、铵盐的原料。 NH3易液化，当液态NH3汽化时要吸收大量的热，使周围环境的温度急剧降低，因此液氨常用作制冷剂。,氨气与盐溶液的反应 Al33NH3H2O(过量) Al(OH)33NH4,(5)氮的固定,氮的固定,氮的固定途径,将游离态的氮转变为氮的化合物的过程。,(2)铵盐的化学性质,2铵盐,(1)铵盐的物理性质,铵盐都是易溶于水的无色晶体。,【注意】铵盐受热一般是放出NH3,但不一定都放出NH3,如NH4NO3加热到一定温度时会发生爆炸,生成多种气体。,受热易分解：NH4Cl NH3HCl (易挥发的酸)， (NH4)2SO4 2NH3H2SO4 (不易挥发的酸)， NH4HCO3 NH3CO2H2O。,易水解：,与碱反应：NH4NO3NaOH NaNO3NH3H2O。 实质：NH4OH NH3H2O，NH4OH(稀碱溶液)=NH3H2O。 这是铵盐的通性，常通过鉴定放出的气体是否为NH3，从而确定原物质中是否含有NH4。,2铵盐,考法3 氨气的实验室制法,1.反应原理,2.发生装置类型,固态铵盐如NH4Cl、(NH4)2SO4等与消石灰混合共热：,加热固体制取气体型装置(与制O2相同),3.干燥方法,常用碱石灰(CaO和NaOH的混合物)作干燥剂。,4.收集方法,只能用向下排空气法收集，并在收集氨气的试管口放一团棉花，防止氨气与空气形成对流而造成制得的氨气不纯。,【注意】不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气，因为它们都能与氨气发生反应(CaCl2与NH3反应生成CaCl28NH3)。,5.验满方法,用湿润的红色石蕊试纸接近试管口，若试纸变蓝色，则说明氨气已充满试管； 用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口，若产生白烟，则说明氨气已充满试管。,【注意】(1)制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替，因为NH4NO3在加热时易发生爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。 (2)消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易潮解结块，不利于生成的氨气逸出，而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。 (3)NH3极易溶于水，制取和收集的容器必须干燥。,6.实验室制取氨气的其他方法,例4,考法4 氨气及铵盐的性质和检验,1.氨气和NH+4的检验,(1)氨气：用湿润的石蕊试纸检验,若试纸变蓝,该气体为NH3。NH3是中学化学中唯一的碱性气体。,(2)NH+4的检验,2.重要的化学反应,(1)NH3被氧化的原理 及常见反应,(2)工业制硝酸的步骤及反应的方程式,合成氨：,氨氧化 制硝酸：,例5,考法5 氨气的喷泉实验及其实验原理分析,1.氨气的喷泉实验,(1)实验装置 如图，烧瓶中是NH3，烧杯中是水(滴入少量酚酞溶液)。 (2)实验操作 打开橡胶管上的止水夹，挤压滴管上的胶头，使少量 水进入烧瓶。 (3)实验现象 烧杯中的水由玻璃导管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。 (4)现象解释 能形成喷泉说明氨气极易溶解于水。,2.喷泉实验的原理分析,(1)形成喷泉的原因,形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。,如图甲所示，上部烧瓶已装满干燥的氨 气，引发的操作为：打开止水夹，挤出胶 头滴管中的水。该实验的原理：氨气极易溶解于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小。 如图乙所示，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作：打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热。该实验的原理：氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。,(2)减小烧瓶内气体的压强产生喷泉,2.喷泉实验的原理分析,(3)增大锥形瓶内气体的压强产生喷泉,图丙的锥形瓶外放一水槽，锥形瓶中加入酒精，在水槽中加入冷水后，再向水槽中加入足量的浓硫酸，结果也产生了喷泉。这种方法产生喷泉的原理：浓硫酸遇水放热，使锥形瓶内气体的压强增大，引发喷泉。城市中常见的人造喷泉及火山爆发原理与上述装置的原理相似。,2.喷泉实验的原理分析,(4)影响喷泉实验成功的因素,盛气体的烧瓶必须干燥； 气体要充满烧瓶； 烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)； 所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体可以快速反应。,2.喷泉实验的原理分析,考点28 硝酸及其盐,考法6 硝酸与金属反应的规律 考法7 硝酸与金属、非金属反应的 相关计算,1.硝酸的物理性质,(1)纯硝酸是无色、易挥发(沸点为83)、有刺激性气味的液体，打开盛浓硝酸的试剂瓶时，有白雾产生(与盐酸相同)。 (2)质量分数为98%以上的浓硝酸叫做发烟硝酸。,2.硝酸的化学性质,(1)具有酸的通性,使指示剂变色：稀硝酸使石蕊试液由紫色变红色；浓硝酸使石蕊试液先变红(H的作用)后褪色(强氧化性)； 与碱反应； 与碱性氧化物反应； 与盐反应(强酸制弱酸)。,(2)不稳定性：4HNO3 2H2O4NO2O2。,(3)强氧化性：不论是稀硝酸还是浓硝酸，都具有极强的氧化性。HNO3浓度越大，氧化性越强。其氧化性表现在以下几个方面：,与金属反应,Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O 实验室常利用上述反应制取NO2、NO，可使用启普发生器作为发生装置。,强氧化性,【注意】a.浓硝酸能与碳、硫等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸(或最高价氧化物)、二氧化氮和水。还原性强的磷、碘等非金属单质与稀硝酸反应时也被氧化成最高价含氧酸(或最高价氧化物)，硝酸被还原成一氧化氮。 b在与非金属反应时，HNO3仅显强氧化性，不显酸性。,与非金属反应,S6HNO3(浓) H2SO46NO22H2O 3C4HNO3(稀) 3CO24NO2H2O,强氧化性,与还原性化合物反应 8HNO3(稀)3Na2S=3S2NO6NaNO34H2O,3硝酸的保存,(1) 棕色瓶(防光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。 (2)存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3而呈黄色易混。,【注意】通常见光分解的还有：HClO、银盐(AgNO3、AgCl、AgBr、AgI)等。但H2O2的分解与光无关。,考法6硝酸与金属反应的规律,【注意】钝化的实质是发生了氧化还原反应。,4金属与硝酸反应时，金属一般被氧化为高价金属硝酸盐。若金属过量且有 变价时，将生成低价金属硝酸盐。如： Fe(少量)4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O 3Fe(过量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O,考法6硝酸与金属反应的规律,【注意】当金属被氧化后的化合价为2价时： 金属浓硝酸金属硝酸盐NO2H2O。反应中表现氧化性(被还原)的HNO3占1/2；表现酸性(生成硝酸盐)的HNO3占1/2。 金属稀硝酸金属硝酸盐NOH2O。反应中表现氧化性的HNO3占1/4；表现酸性的HNO3占3/4。,6硝酸与金属反应时，一部分起氧化剂的作用，被还原为氮的氧化物，一部分起酸的作用，与金属离子结合形成盐。若金属过量，待反应后，再加入稀硫酸，则这部分成盐的NO3又会起氧化剂的作用，继续与金属反应。,5金属与浓硝酸反应时，先放出NO2气体，随着硝酸的浓度变稀，可能会放出NO气体，因此过量的Cu与浓硝酸反应时，放出的气体是NO2与NO的混合气体。,7浓硝酸与浓盐酸以13的体积比混合形成王水，它能溶解Pt、Au。,考法6硝酸与金属反应的规律,湖南衡阳2016月考将相同质量的两块铜片分别和浓硝酸、稀硝酸(两者均过量)反应，下列叙述正确的是 () A反应速率：两者相同 B消耗HNO3的物质的量：前者多，后者少 C反应生成气体的颜色：前者浅，后者深 D反应中转移的电子总数：前者多，后者少,例6,【解析】A项，反应物的浓度越大，反应速率越快，所以浓硝酸比稀硝酸反应速率快，错误；B项，铜与浓硝酸、稀硝酸反应的关系为Cu4HNO3(浓)、3Cu8HNO3(稀)，则铜的质量相同时，浓硝酸消耗的物质的量多，正确；C项，铜与浓硝酸反应生成NO2，与稀硝酸反应生成NO，前者颜色深，错误；D项，相同质量的铜分别与过量的浓硝酸、稀硝酸反应转移的电子数相同，D错误。,B,例6,1.掌握硝酸与金属反应相关计算的思路,考法7硝酸与金属、非金属反应的相关计算,此类问题为近年来高考考查的热点，主要考查硝酸与金属、非金属反应的化学方程式的书写和相关氧化还原反应的计算。,2.掌握有关硝酸计算的“三个守恒”,(2)电荷守恒：反应后的溶液中金属离子Mn和H所带正电荷的总物质的量等于NO3和OH所带负电荷的总物质的量，即c(NO3)c(OH)c(H)nc(Mn)。,(1)得失电子守恒：还原剂失去的电子的物质的量等于硝酸中N原子得到的电子的物质的量。,(3)原子守恒：反应前硝酸中氮原子的总物质的量等于反应后生成的NOx和NO3中氮原子的总物质的量。,【注意】要注意隐含NO3的氧化作用。当Cu与Cu(NO3)2共存时，若加入稀H2SO4，H、NO3起到HNO3的作用，继续氧化Cu。 对于变价金属(如Fe)与硝酸的反应，要注意金属的过量与不足，当Fe不足时生成Fe3，当Fe过量时生成Fe2。,2.掌握有关硝酸计算的“三个守恒”,河南扶沟高中2018届月考将11.2 g铜粉和镁粉的混合物分成两等份，其中一份加入200 mL的稀硝酸并加热，固体和硝酸恰好完全反应，并产生标准状况下2.24 L NO；将另一份在空气中充分加热，最后得到m g固体。下列有关说法正确的是（ ） c(HNO3)=2 molL-1 c(HNO3)=0.5 molL-1 m=8.0 m=7.2 A. B. C. D.,例7,【解析】 标况下2.24 L NO的物质的量为 = 0.1 mol，生成0.1 mol NO转移电子的物质的量为0.1 mol(5-2)=0.3 mol；固体和硝酸恰好完全反应，生成硝酸铜和硝酸镁，铜元素和镁元素均为+2价，根据得失电子守恒可知金属的总物质的量为=0.15 mol，根据N原子守恒，200 mL该硝酸溶液中含有硝酸的物质的量为0.15 mol2+0.1 mol=0.4 mol，该硝 酸溶液的浓度为 = 2 molL-1，故正确、错误；铜、镁在空气中加热生成CuO、MgO，所得固体中含有氧元素的物质的量与金属的物质的量相等，则所得固体的质量为 +16 gmol-10.15 mol=8g，故正确、错误；根据分析以上可知，B正确。,B,例7,后续更加精彩,
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