1-第二单元　生产生活中的含氮化合物

栏目索引选考专用选考专用 化学化学第二单元第二单元 生产生活中的含氮化合物生产生活中的含氮化合物栏目索引题组一氮气和氮的氧化物题组一氮气和氮的氧化物1.氮气氮气(1)氮的固定使空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程。(2)氮气的性质物理性质纯净的N2是一种无色无味的气体,难溶于水,在空气中约占总体积的4/5。游离态游离态化合态氮化合态氮4/5栏目索引化学性质通常情况下,N2化学性质很稳定,只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。a.与H2反应:N2+3H22NH3。b.与O2反应:N2+O22NO。2.氮的氧化物氮的氧化物氮有多种氧化物,主要有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O5和N2O4等,其中 N2O3是HNO2的酸酐,HNO3的酸酐是 N2O5。N2ONON2O3NO2N2O5N2O5N2O5栏目索引NONO2颜色无色气味刺激性气味水溶性不溶与H2O反应毒性有毒实验室制取所用试剂Cu和稀HNO3Cu和浓HNO3一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2NO+O22NO2。比较NO与NO2的性质红棕色红棕色有毒有毒栏目索引三角锥三角锥变蓝变蓝题组二氨与铵盐题组二氨与铵盐1.氨的结构与性质氨的结构与性质(1)结构:电子式为,分子空间构型为形。(2)物理性质:无色,有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化,极易溶于水。(3)化学性质1)与水反应NH3+H2ONH3H2ON+OH-NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸的气体,常用此性质检验NH3。有关氨水的问题:4H栏目索引a.氨气溶于水得氨水,氨水的密度比水小,并且氨水浓度越大密度越小。计算氨水浓度时,溶质是NH3而不是NH3H2O。b.氨水是混合物,溶液中存在的粒子有三种分子即、NH3、H2O;三种离子:N、OH-及少量的H+。氨水是弱电解质溶液,但电解质是NH3H2O,不是NH3。c.氨水受热或加入CaO(生石灰)可放出氨气。NH3H2ONH3+H2Od.氨水是很好的沉淀剂,可使多种阳离子生成沉淀。如:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N4H4HNH3H2O栏目索引2)与酸反应NH3+HClNH4Cl(生成白烟)NH3+CO2+H2ONH4HCO3(碳铵)3)与氧气反应(氨的催化氧化)(4)工业合成氨反应原理:N2+3H22NH3反应条件:铁触媒作催化剂,压强2050MPa,温度450左右。栏目索引工业流程:2.铵盐的性质和检验铵盐的性质和检验(1)性质a.易溶于水的离子晶体b.与碱反应N+OH- NH3+H2O4H栏目索引c.受热分解NH4Cl NH3+HCld.水解反应N+H2ONH3H2O+H+(2)检验a.取样品与碱共热,用湿润的红色石蕊试纸检验是否变蓝;b.取样品与碱共热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验是否有白烟。4H栏目索引液氨氨水物质成分纯净物(非电解质)混合物(NH3H2O为弱电解质)粒子种类NH3分子NH3、NH3H2O、H2O、N、OH-、H+(少量)主要性质具有碱的通性存在条件常温、常压下不能存在常温、常压下可存在4H特别提醒液氨与氨水的比较栏目索引题组三硝酸题组三硝酸1.物理性质物理性质纯硝酸是色、挥发、有气味的液体,能跟水以任意比互溶。2.化学性质化学性质(1)酸的通性,但与活泼金属反应时不能生成H2。(2)不稳定性,化学方程式为:。久置的浓硝酸呈色,因为溶解了NO2,实验室保存浓HNO3应注意:、。无无易易刺激性刺激性黄黄低温低温密封密封避光避光栏目索引(3)强氧化性a.能与除以外的所有金属反应,如Cu与浓、稀HNO3均可反应,化学方程式分别为:,。有些金属(如、等)在冷的浓HNO3中发生。b.与不活泼的木炭反应的化学方程式为:。c.与某些还原性化合物(如FeO)反应的化学方程式为:。Au、PtFeAl钝化钝化栏目索引3.用途用途制化肥、炸药、染料等。 特别提醒1.因硝酸盐在水溶液中完全电离,故在酸性条件下已构成HNO3溶液,此时要注意考虑HNO3存在而引起的相关反应变化。在各种考试中经常涉及这点,而同学们经常忽略硝酸盐在酸性条件下已具有的强氧化性。2.浓硝酸应保存在棕色瓶内置于冷暗处,还有卤化银(AgF除外)、氯水、溴水、硝酸银、高锰酸钾等都应置于棕色瓶中。3.NaNO2是一种强氧化剂,误食NaNO2能将正常含Fe2+的血红蛋白氧化成含Fe3+的高铁血红蛋白,从而使血红蛋白失去运载O2的功能而中毒。栏目索引题组四硝酸的工业制法题组四硝酸的工业制法设备:热交换器、转化器、吸收塔。原理:4NH3+5O24NO+6H2O(放热反应)2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO尾气处理:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O栏目索引题组一氮气和氮的氧化物题组一氮气和氮的氧化物1.下图为含有同一种元素的下图为含有同一种元素的a、b、c、d、e五种物质的转化关系。其中五种物质的转化关系。其中a是单质是单质,b是气态氢化物是气态氢化物,c、d是氧化物是氧化物,e是该元素最高价氧化物对应的水是该元素最高价氧化物对应的水化物化物,则则a可能是可能是()栏目索引CN2SF2A.只有和B.只有C.D.答案答案C因F不存在最高价氧化物对应的水化物,故B、D不正确;将代入,a为N2,b为NH3,c为NO,d为NO2,e为HNO3,符合题意,故应选C。栏目索引2.已知已知A、B、C、D为短周期元素组成的四种物质为短周期元素组成的四种物质,它们有如下转化关它们有如下转化关系系,且且D为强电解质为强电解质(其他相关物质已省略其他相关物质已省略)。A B C D下列说法不正确的是 ()A.若A为非金属单质,则它与Mg反应的产物,其阴、阳离子个数比可能为2 3B.若A为非金属单质,则其组成元素在周期表中的位置可能处于第二周期第A族C.不论A为单质还是化合物,D都有可能是同一种物质,该物质的浓溶液在常温下都能使铁和铝发生钝化D.若A是共价化合物,0.1mol的A分子中含有的电子数可能为NA(NA为阿伏加德罗常数的值)栏目索引答案答案B根据题意可知,A可以为N2、NH3或S、H2S,C对。若A为NH3,D对。若A为非金属单质,则A可能为N2、S,不可能是碳,因为H2CO3是弱电解质,B错。N2与Mg反应的产物为Mg3N2,其阴、阳离子个数比为2 3,A对。栏目索引题组二氨与铵盐题组二氨与铵盐3.右图的装置中右图的装置中,圆底烧瓶内盛有某种气体圆底烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴管烧杯和滴管内盛放某种液体。挤压滴管的胶头内盛放某种液体。挤压滴管的胶头,下列与实验事实不下列与实验事实不相符的是相符的是 ()A.CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉B.NH3(H2O,含酚酞)/红色喷泉C.H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉D.HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉栏目索引答案答案A选项A中NaHCO3与CO2不反应,烧瓶内的压强几乎不变,不能形成喷泉;选项B中NH3易溶于水,形成NH3H2O,NH3H2ON+OH-,溶液呈碱性,形成红色喷泉;选项C中H2S+CuSO4H2SO4+CuS,CuS为黑色沉淀,能形成黑色喷泉;选项D中HCl+AgNO3HNO3+AgCl,AgCl为白色沉淀,能形成白色喷泉。4H栏目索引4.用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火,其原因是其原因是()幕布的着火点升高了幕布的质量增加了氯化铵分解吸收热量,降低了温度氯化铵分解产生的气体隔绝了空气A.B.C.D.答案B氯化铵分解吸收热量,能降低温度,并且分解产物氯化氢和氨气能隔绝空气,破坏了燃烧的条件,故幕布不易着火,选B项。栏目索引题组三硝酸题组三硝酸5.某元素的单质与足量浓某元素的单质与足量浓HNO3反应时反应时,参加反应的单质与参加反应的单质与HNO3的物质的物质的量之比为的量之比为1 4,则反应后的产物中则反应后的产物中,该元素的价态可能为该元素的价态可能为()A.+1B.+5C.+3D.+4答案答案D设参加反应的单质、HNO3分别为1mol、4mol。若单质为金属,设反应后金属元素的化合价为+x价,表现酸性的HNO3为xmol,被还原的HNO3为(4-x)mol,还原产物为NO2,由得失电子守恒得,x=(4-x)1,解得x=2。若单质为非金属,设反应后非金属元素的化合价为+y价,则4molHNO3全被还原,由得失电子守恒得,y=41=4。栏目索引6.在如图所示装置中加入一定的铁粉在如图所示装置中加入一定的铁粉,分液漏斗中分液漏斗中加入一定体积浓度为加入一定体积浓度为12molL-1的的HNO3,加热并打加热并打开分液漏斗的活塞开分液漏斗的活塞,使其充分反应后使其充分反应后,下列微粒在下列微粒在该装置中一定大量存在的是该装置中一定大量存在的是 ()NFe3+H+NONO2A.B.C.D.答案答案B12molL-1的HNO3溶液属于浓硝酸,其和金属铁反应时,首先生成NO2、Fe(NO3)3和H2O,故一定存在,由于铁粉的量不确定,其他微粒可能存在,也可能不存在,B项正确。栏目索引题组四硝酸的工业制法题组四硝酸的工业制法7.工业上以工业上以CaO和和HNO3为原料制备为原料制备Ca(NO3)24H2O晶体。为确保制备晶体。为确保制备过程中既不补充水分过程中既不补充水分,也无多余的水分也无多余的水分,所用硝酸溶液中溶质的质量分所用硝酸溶液中溶质的质量分数应为数应为()A.30%B.63%C.70%D.无法计算答案答案C由化学式Ca(NO3)24H2O可知硝酸溶液中n(HNO3) n(H2O)=2 3,所以硝酸溶液中溶质的质量分数=100%=70%。63 263 218 3栏目索引8.用用NH3作主要原料按下列流程生产化肥作主要原料按下列流程生产化肥NH4NO3。其中。其中a%、b%、c%分别表示对应反应的转化率分别表示对应反应的转化率,NH3与与HNO3反应生成反应生成NH4NO3的原料利用的原料利用率为率为100%。(1)若有1tNH3为原料,为了使制得的NH4NO3产量最大,则用于制HNO3的NH3质量为t(用含a、b、c的代数式表示,可能用到的相对原子质量:H1,N14,O16)。(2)铵态氮肥在碱性条件下使用可导致肥效损失,NH4H2PO4溶液与足量的NaOH溶液共热反应的离子方程式为。栏目索引(3)一种复合肥料含有NH4NO3、NH4H2PO4、KCl,取其一定量溶于水形成溶液,测得其中部分离子浓度为:c(N)=3mol/L,c(H2P)=2mol/L,c(K+)=2mol/L,则配制该复合肥料所取的NH4NO3、NH4H2PO4、KCl的物质的量之比为。4H4O答案答案(1)(2)N +H2P +3OH- NH3+P +3H2O(3)1 2 211%abc4H4O34O栏目索引4H4O34O解析解析(1)利用关系式NH3HNO3和硝酸与氨气反应的化学方程式NH3+HNO3NH4NO3,设用来制HNO3的氨气为x,则a%b%c%x=1-x,x=。(2)NaOH溶液足量,应生成正盐:N+H2P+3OH-NH3+P+3H2O。(3)根据原子守恒,可知所取的NH4NO3、NH4H2PO4、KCl的物质的量之比为1 2 2。11%abc栏目索引1.思维模型思维模型重难金属与硝酸反应计算题的思维模型重难金属与硝酸反应计算题的思维模型栏目索引2.守恒思想在计算中的应用守恒思想在计算中的应用(1)原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以N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(N)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。3O3O栏目索引(4)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中的N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,所以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与H+或N进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。3O3O栏目索引 特别提醒氧化性酸和酸的氧化性的区别所谓氧化性酸是指酸根部分易于获得电子的酸,如浓H2SO4、HNO3等,由于其中、易获得电子,表现出很强的氧化性;而盐酸、氢硫酸、H2CO3、H3PO4等酸根部分不能或不易获得电子,所以它们是非氧化性酸,其中,盐酸、氢硫酸的酸根部分易失电子,在氧化还原反应中作还原剂,故又可叫还原性酸。在水溶液中任何酸都能不同程度地电离出H+,H+在一定条件下可获得电子形成H2,从这一点看,酸都具有氧化性,这是H+的氧化性,它和氧化性酸中中心原子处于高价态易获得电子具有的氧化性是不同的。区别上述两个概念的关键在于:酸根部分易得电子有氧化性氧化性酸;酸电离出H+有氧化性酸的氧化性。6S5N栏目索引典例典例51.2gCu完全溶于适量浓硝酸中完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮氧化物收集到氮氧化物(含含NO、NO2、N2O4)的混合物共的混合物共0.8mol,这些气体恰好能被这些气体恰好能被500mL2mol/LNaOH溶液完全吸收溶液完全吸收,溶液中生成溶液中生成NaNO3和和NaNO2,则原混合气体中则原混合气体中NO的物质的量为的物质的量为()A.0.3molB.0.4molC.0.5molD.0.6mol栏目索引解析解析根据氮原子守恒:n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=n(NaNO3)+n(NaNO2),即n(NO)+n(NO2)+n(N2O4)+n(N2O4)=n(NaNO3)+n(NaNO2),所以n(N2O4)=0.5L2mol/L-0.8mol=0.2mol。再由得失电子守恒可知,Cu失去的电子总数等于生成氮的氧化物时N得到的电子总数。由CuCu2+,NNO,NNO2,2NN2O4得关系式:2=3n(NO)+10.8mol-0.2mol-n(NO)+20.2mol,解之得n(NO)=0.3mol。3O3O3O51.2g64g / mol答案答案A栏目索引某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL,平均分成两份。向其中平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解最多能溶解9.6g;向另一份中逐渐加入铁粉向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如下图所示产生气体的量随铁粉质量增加的变化如下图所示(已知硝酸只被已知硝酸只被还原为还原为NO气体气体)。下列分析或结果错误的是。下列分析或结果错误的是()变式训练变式训练栏目索引A.原混合酸中HNO3的物质的量为0.1molB.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段产生氢气C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4D.稀硫酸的浓度为2.5molL-1答案答案A栏目索引解析解析本题考查的是金属与酸的反应。其中一份消耗9.6g铜,而且还原产物是一氧化氮,被还原的硝酸就有0.1mol;向另一份中逐渐加入铁粉,铁粉先与硝酸反应生成NO,由图知反应消耗铁的量为0.1mol,根据得失电子守恒,知道生成NO也是0.1mol,此时N已反应完全,则原混合酸中HNO3的物质的量为0.2mol,A项错误;铁先与硝酸反应,生成三价铁离子和一氧化氮,之后铁与铁离子反应生成亚铁离子,最后铁与氢离子反应生成亚铁离子和氢气,B项正确;硝酸全部被还原,溶液中阴离子只有硫酸根离子(氢氧根离子不考虑),阳离子为亚铁离子(不考虑氢离子),C项正确;反应消耗14.0g铁,也就是0.25mol,因为FeFeSO4H2SO4,所以每份含硫酸0.25mol,稀硫酸的浓度是2.5molL-1,D项正确。3O