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第2节 氮及其化合物,-2-,考纲要求:1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。,-3-,基础梳理,考点突破,氮气及其氧化物 1.氮元素在自然界中的存在,-4-,基础梳理,考点突破,(2)化学性质 氮气的化学性质比较稳定,在高温或放电时可与某些物质反应,N2既可能表现氧化性,又可能表现还原性:,-5-,基础梳理,考点突破,-6-,基础梳理,考点突破,-7-,基础梳理,考点突破,-8-,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)固氮反应一定属于氧化还原反应 ( ) (2)氮的氧化物都是大气污染物 ( ) (3)氮的固定只有在高温、高压、催化剂的条件下才能实现( ) (4)NO只能用排水法收集,不能用排空气法收集 ( ) (5)NO2为无色有毒的气体 ( ) (6)汽车尾气中含有氮的氧化物,是造成环境污染的来源之一 ( ),-9-,基础梳理,考点突破,-10-,基础梳理,考点突破,-11-,基础梳理,考点突破,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。,-12-,基础梳理,考点突破,例1将30 mL NO2和O2的混合气体通入倒置于水槽且装满水的量筒中,充分反应后,量筒内剩余5 mL气体,则原混合气体的体积组成是( ) A.NO2:17 mL,O2:13 mL B.NO2:27 mL,O2:3 mL C.NO2:15 mL,O2:15 mL D.NO2:25 mL,O2:5 mL,答案,解析,-13-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气体,则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体分别是(A) A.1.2 mL,NO B.2.4 mL,O2 C.3.5 mL,O2 D.4 mL,NO,答案,解析,-14-,基础梳理,考点突破,2.(2016辽宁大连检测)室温下,在容积为a mL的试管中充满NO2气体,然后倒置在水中至管内水面不再上升;再通入b mL O2,则管内液面又继续上升,测得试管内最后剩余气体为c mL,且该气体不能支持燃烧,则a、b、c的关系是( ) A.a=4b+3c B.a=4b+c C.ab=41 D.ab=43,答案,解析,-15-,基础梳理,考点突破,3.无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL甲气体经过下图各装置,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为( ),A.NH3、NO2、N2 B.NH3、NO、CO2 C.NH3、CO2、NO2 D.NO、CO2、N2,答案,解析,-16-,基础梳理,考点突破,氨和铵盐,-17-,基础梳理,考点突破,-18-,基础梳理,考点突破,-19-,基础梳理,考点突破,2.铵盐 (1)物理性质:都是无色或白色晶体,都易溶于水。 (2)化学性质“三解”。 “热解”不稳定,受热易分解。写出下列反应的化学方程式:,-20-,基础梳理,考点突破,-21-,基础梳理,考点突破,-22-,基础梳理,考点突破,2.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是(A),-23-,基础梳理,考点突破,-24-,基础梳理,考点突破,1.促使喷泉形成的方法 (1)容器内气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。当外部的水或溶液接触容器内气体时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应,使容器内压强迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入容器,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。下表列出的气体作用于吸收剂,就能形成喷泉。,-25-,基础梳理,考点突破,(2)密闭容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或发生化学反应,容器内产生大量气体,容器内压强迅速增大,促使容器内液体迅速向外流动,形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。 (3)成功的关键 盛气体的烧瓶必须干燥;气体要充满烧瓶;烧瓶不漏气;所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。,-26-,基础梳理,考点突破,(4)喷泉实验的装置,-27-,基础梳理,考点突破,2.氨气的实验室制法 (1)加热固态铵盐和碱的混合物:,-28-,基础梳理,考点突破,-29-,基础梳理,考点突破,-30-,基础梳理,考点突破,(2)实验室简易制取NH3的几种方法:,-31-,基础梳理,考点突破,(3)氨气实验室制法的注意事项: 实验室用固体铵盐与碱共热制NH3时,不能使用NH4HCO3、NH4NO3及NaOH固体,因为NH4HCO3受热分解产生CO2,使制得的NH3不纯;NH4NO3受热时易发生爆炸;NaOH容易吸水结块,不利于NH3的产生和逸出,且加热条件下NaOH容易腐蚀玻璃。 干燥氨气时不能选用酸性干燥剂,如浓硫酸、P2O5等,也不能选用无水CaCl2,因为它们均能与NH3发生反应,通常选用碱石灰。 吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。 可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为,-32-,基础梳理,考点突破,例2 (2015山东威海模拟)某化学兴趣小组利用图一装置制取氨气并探究氨气的有关性质。,-33-,基础梳理,考点突破,-34-,基础梳理,考点突破,(1)装置A中烧瓶内试剂可选用a、c、e(填序号)。 a.碱石灰 b.浓硫酸 c.生石灰 d.五氧化二磷 e.烧碱 (2)若探究氨气的溶解性,需在K2的导管末端连接图二装置中的或(填序号)装置,当装置D中集满氨气后,关闭K1、K2,打开K3,引发喷泉的实验操作是用热毛巾将烧瓶焐热(其他合理答案均可)。 (3)若探究氨气的还原性,需打开K1、K3,K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。,解析,-35-,基础梳理,考点突破,解析,-36-,基础梳理,考点突破,技巧点拨:解答实验室制备气体的题目要从以下方面思考:反应原理 实验装置特点 操作步骤 仪器组装顺序 实验现象 实验数据分析 实验结论等。描述实验现象要全面,按陆(固体)、海(溶液)、空(气体)的顺序会更全面些。,-37-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.某研究性学习小组对实验室制取NH3的方法进行了如下设计: (1)甲同学拟用浓氨水与固体NaOH制取NH3,并用图装置作为NH3的发生装置。,-38-,基础梳理,考点突破,(2)乙同学建议,把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气,并确保不污染环境。请你根据其设想回答: 若用排空气法收集NH3,请在图的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置,标出所用的试剂(自选)名称。,解析,-39-,基础梳理,考点突破,-40-,基础梳理,考点突破,2.(2015济南模拟)已知氨气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。(夹持装置已略去),解析,-41-,基础梳理,考点突破,-42-,基础梳理,考点突破,3.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,提供的仪器如图所示(必要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置已略)。,-43-,基础梳理,考点突破,解析,-44-,基础梳理,考点突破,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,-45-,基础梳理,考点突破,-46-,基础梳理,考点突破,3.用途 化工原料,用于制化肥、染料、炸药等。,-47-,基础梳理,考点突破,4.氮元素在自然界中的循环和对环境的影响 (1)氮元素在自然界中的循环:,(2)对环境的影响:光化学烟雾、酸雨、富营养化等。,-48-,基础梳理,考点突破,-49-,基础梳理,考点突破,1.硝酸的性质,-50-,基础梳理,考点突破,-51-,基础梳理,考点突破,-52-,基础梳理,考点突破,例3(2016重庆模拟)为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮,某校同学设计了一个实验,其装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。A为注射器,B为两端长短不等的U形管,C是装有NaOH溶液的烧杯,D处是绕成螺旋状的铜丝,K1、K2是止水夹。实验步骤如下:,-53-,基础梳理,考点突破,(1)实验时,为了在D处收集到NO,以便观察颜色,必须事先在注射器A中吸入一定量的空气。然后关闭K1(填“关闭”或“打开”),从U形管左端注入稀硝酸,当看到U形管右端稀硝酸接触橡胶塞时可以确定U形管中的空气已被赶尽。,答案,解析,-54-,基础梳理,考点突破,(3)如何证明D处聚集的是NO而不是H2?打开止水夹K1,把注射器中的空气压入U形管中,若观察到D处气体变红棕色,则证明收集的是NO而不是H2。 (4)实验现象观察完毕,关闭止水夹K1,打开止水夹K2,在重力作用下,U形管右端的红棕色混合气体被酸液压入NaOH溶液中吸收,消除了环境污染。,-55-,基础梳理,考点突破,技巧点拨:1.HNO3与金属反应的规律:金属与硝酸反应一般不产生H2,且浓硝酸一般被还原为NO2,稀硝酸被还原为NO,随着反应的进行,很稀的硝酸有可能被还原为N2O,甚至为NH4NO3,硝酸在反应中体现氧化性和酸性。 2.验证稀硝酸与金属反应的还原产物,需先在无氧条件下收集,气体为无色,再通入O2,气体变为红棕色。,-56-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.向硝酸钠溶液中加入铜粉不发生反应,若加入某种盐,则铜粉可以逐渐溶解,符合此条件的是( ) A.Fe(NO3)2 B.ZnSO4 C.NaHCO3 D.NaHSO4,答案,解析,-57-,基础梳理,考点突破,2.在如图所示的实验装置中,盛有足量水的水槽里放两个烧杯,小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸,小烧杯外面倒扣一大烧杯,请回答下列问题:,(1)实验过程中,观察到的主要现象是: 铜片表面产生气泡; 铜片慢慢溶解并逐渐消失; 小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色; 大烧杯中有红棕色气体生成,后来慢慢变成无色。,解析,-58-,基础梳理,考点突破,-59-,基础梳理,考点突破,3.(2015黑龙江哈三中模拟)硝酸是一种重要的化工原料,氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某兴趣小组在实验室模拟氨氧化法制硝酸,实验装置如图所示,回答下列问题:,(注:氯化钙可以与NH3反应生成八氨合氯化钙。) (1)仪器a的名称为球形干燥管,其中加的试剂为碱石灰(合理答案均可)。,解析,-60-,基础梳理,考点突破,(3)装置D的作用是除去氨气和水蒸气;装置G的作用是吸收尾气。 (4)反应开始后,在装置E中看到的现象是气体变为红棕色。 (5)实验结束后,证明有HNO3生成的操作是取少量F中的液体于试管中,滴加几滴紫色石蕊,溶液变红,证明有HNO3生成(合理答案均可)。 (6)为测定所制硝酸的浓度,反应结束后取20 mL装置F中的液体,加水稀释至1 000 mL后,取出20 mL加入锥形瓶中,滴加指示剂,然后用0.100 molL-1的NaOH溶液滴定,用去25 mL NaOH溶液,则反应制得的硝酸的浓度为6.25 molL-1。,-61-,缺陷:1.准备工作繁杂,实验耗时长; 2.由于预先准备好的NH3往往出现漏气、潮湿等现象导致实验结果不理想; 3.NH3露置在空气中,不符合绿色化学的理念,影响健康。,-62-,改进方案 将NH3的制备、收集和物理、化学性质的实验合二为一,做到实验简单、现象明显、效果良好。 实验装置图:,-63-,操作步骤 1.检查装置的气密性。方法是:由注射器向烧瓶中注入空气,若烧杯中有气泡产生,说明气密性良好。 2.向烧杯中放入一块湿润的红色石蕊试纸,打开止水夹1、2,由注射器向烧瓶中加入浓氨水,当红色石蕊试纸变蓝时关闭止水夹1、2。 3.由胶头滴管挤入少量水,烧杯中加入滴有酚酞溶液的水,打开止水夹2,则看到形成美丽的红色喷泉。,-64-,创新点 1.让学生学会实验室制取纯净的NH3的另一种方法。 2.实现NH3的制备、收集和物理、化学性质的实验一体化,成功率、可信度更高,让学生更加真实地去体验理解NH3的物理和化学性质。 3.仪器简单易取,操作轻松快捷、现象明显,课堂耗时短,适合演示实验。 4.尽可能地避免了NH3排到空气中,环保且无污染。 5.对比效果明显,很好地提高学生的兴趣。,-65-,典例 某研究性学习小组对氨气的制法进行了如下设计: (1)下面是该小组同学提出的实验室制备氨气的几种方案: A.硝酸铵固体与氢氧化钠固体共热 B.加热分解NH4Cl晶体 C.将浓氨水逐滴加到新制的生石灰中,解析,-66-,基础梳理,考点突破,请从上图的仪器中选择制取氨气的发生装置(要求仪器少、合理)D(写编号)。 (2)该小组需收集干燥后的氨气:,如选用如右图所示的装置,则气体应由导管口X(填“X”或“Y”)导入(集气瓶不能颠倒)。 若用排液集气法收集氨气,可选用的试剂是C(填字母)。 A.H2O B.浓硫酸 C.CCl4 D.NaCl饱和溶液,-67-,基础梳理,考点突破,(3)用图示装置进行喷泉实验,上部烧瓶已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是打开止水夹,挤出胶头滴管中的水。,(4)若原烧瓶中氨气是充满的,进行喷泉实验后,烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度为0.045 molL-1(假定在标准状况下)。,-68-,基础梳理,考点突破,(1)取少量上述溶液,向其中加入硫酸钠溶液,产生白色沉淀,加入稀硝酸沉淀不溶解; (2)另取少量该溶液,向其中加入足量的NaOH溶液并加热,产生有刺激性气味的气体。 则下列有关说法中不正确的是( ),答案,解析,-69-,基础梳理,考点突破,2.实验室制备氨气,检验是否收集满的正确方法是( ) A.用手扇动收集的气体,有气味则已收集满 B.将润湿的淀粉KI试纸接近瓶口,试纸变蓝则已收集满 C.将润湿的红色石蕊试纸伸入瓶内,试纸变蓝则已收集满 D.用玻璃棒一端蘸取浓盐酸,接近瓶口,产生大量白烟,证明已收集满,-70-,基础梳理,考点突破,3.某小组利用如图装置制备氨气,并探究氨气的性质(部分仪器略去)。请回答:,-71-,基础梳理,考点突破,解析,-72-,基础梳理,考点突破,(4)为防止环境污染,以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是(填序号)。,解析,-73-,基础梳理,考点突破,解析,-74-,基础梳理,考点突破,4.(2016福建晋江模拟)某中学化学研究性学习小组利用以下装置制取并探究氨气的性质。,解析,-75-,基础梳理,考点突破,(2)A装置还可用于制取气体O2(或氧气,其他合理答案也可)(只填一种)。 (3)若有21.4 g NH4Cl固体,最多可制取NH3(标准状况)的体积是8.96 L (NH4Cl的摩尔质量为53.5 gmol-1)。 (4)实验室收集氨气的方法是向下排空气法。 (5)C、D装置中颜色会发生变化的是D(填“C”或“D”)。 (6)当实验进行一段时间后,挤压E装置中的胶头滴管,滴入12滴浓盐酸,可观察到的现象是有白烟生成。,-76-,基础梳理,考点突破,(7)为防止过量氨气造成空气污染,需要在上述装置的末端增加一个尾气处理装置,合适的装置是F(填“F”或“G”)。 (8)生石灰与水作用放出热量。实验室利用此原理,往生石灰中滴加浓氨水,可以快速制取氨气。你认为生石灰可用下列AB(填序号)物质代替。 A.碱石灰(NaOH和CaO的固体混合物) B.NaOH固体 C.硫酸 D.石灰石(含CaCO3),
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