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1、第13讲 氮和氮的化合物,考点1 氨和铵盐,1氨气和氨水 氨气是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，极易溶于水(常温常压下，1体积水约能溶解700体积的氨气)。氨气能与水、氯化氢、氧气等物质发生反应，其中与水反应的产物NH3H2O是一种弱碱。,(1)浓氨水易挥发，具有强烈的刺激性气味。 (2)不稳定性，受热易分解(氨水应密封于玻璃瓶中，置于冷暗处保存)。 (3)有腐蚀性，对眼睛黏膜有强烈的刺激性，使用时要特别小心。万一溅入眼睛，应用水清洗。 (4)氨水密度小于水，当把氨水稀释时，随质量分数的减小，氨水的密度增大。,氨水的性质：氨水是氨气溶于水形成的混合物，纯净的氨水是无色液体。电离
2、方程式： NH3+H2ONH3H2O +OH-。,(5)弱碱性，具有碱的通性： (与易挥发的酸反应产生白烟，可用于检验氨气、氨水的存在)。 氨水是很好的沉淀剂，能使Al3+、Fe3+、Mg2+分别转化成Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀，但氨水中滴加Ag+溶液开始出现沉淀AgOH，继续滴加沉淀即溶解生成银氨溶液。 氨水遇酸、酸性氧化物可以成盐，根据氨水与酸的量关系分别得到正盐和酸式盐。如：氨水中通入过量二氧化硫的离子方程式为： 。,2铵盐与铵根离子的检验 NH3获取1个H+形成 ，所有铵盐都是离子晶体，都易溶于水，铵盐不稳定，受热易分解(铵盐的分解比较复杂，并非都生成对应的酸和
3、氨气)；铵盐与强碱反应生成NH3H2O，加热放出NH3(能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)，该原理可用于 的检验。,例1 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。,(1)写出实验室制取氨气的化学方程式_。,(2)收集氨气应使用_法，要得到干燥的氨气可选用_做干燥剂。,碱石灰,向下排空气法,例1 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。,(3)用图1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_ 。该实验的原理是_。,打开止水夹， 挤出胶头滴管中的水,氨气极易溶于水，使烧瓶内气体压强迅速减小,例1 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。,打开止水夹，用手(热手
4、巾等)将烧瓶捂热，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,【解析】 (1)实验室制氨气的常用方法是用氯化铵与消石灰共热。(1)收集氨气只能用向下排空气法，干燥也只能用碱石灰等碱性干燥剂，不能用浓硫酸和无水CaCl2。(3)引发喷泉的原理是氨极易溶于水，使烧瓶内气压迅速减小。,【点评】 喷泉实验的原理是容器内外存在较大的压强差。使容器内外产生较大的压强差的方法有： 1减小容器内压强 (1)容器内气体极易溶于水； (2)容器内气体易与溶液中的某种成分发生化学反应而被吸收。 例如氨气溶于水、CO2溶于浓NaOH等。 2增大容器内压强 例如人造喷泉等。,考点2 实验室制NH3的方
5、法,实验室制备氨气时应注意的问题 (1)制氨气所用的铵盐不能用硝铵、碳铵。因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险，且产物复杂；而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有CO2杂质。 (2)消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因：在高温下NaOH、KOH能腐蚀试管。NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3。 (3)多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或盐酸浸湿的棉花球)，避免污染空气。,(4)氨的干燥剂不能选用浓H2SO4、无水CaCl2、P2O5等，它们均能与NH3发生反应。 (5)NH3极易溶于水，在制备收集、过程中，应尽可能地不与水接触，以减少损
6、失和防止倒吸现象。 (6)检验氨气时红色石蕊试纸要湿润，因为氨气溶于水后： 产生的OH-，表现碱性。,例2 某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质后讨论：运用类比的思想，既然氨气具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？他们设计实验制取氨气并探究上述问题。请你参与该小组的活动并完成下列研究：,氢氧化钠固体(或生石灰或碱石灰),(二)实验探究 该小组成员设计实验探究氨气还原性及其产物，实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)图如下：,(1)该装置在设计上有一定的缺陷，为确保实验结果的准确性，你对该装置的改进措施是_。,在装置A和B之间增加装有碱石灰的干燥管,(二)实验探究 该小组成员设计实验探究
7、氨气还原性及其产物，实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)图如下：,(2)利用改进后的装置进行实验，观察到CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝，同时生成一种无污染的气体。请写出NH3与CuO反应的化学方程式：_。,(三)问题讨论 (1)有同学认为：NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知Cu2O是红色粉末，是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，Cu+能自身发生氧化还原反应生成Cu2+和Cu。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O：_。,取少量样品，加入稀H2SO4，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O，反之，则没有,(2)在解决了问题(1)后，又有同学提出：Cu
8、2O与CuO的热稳定性哪个更强？于是他们进行了如下实验： 取98 g Cu(OH)2固体，加热到80 100 时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000 以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72 g。 据此可推得A为_，由此得到的结论是_。,CuO比Cu2O的热稳定性差,Cu2O,【解析】 在NH3中氮元素显-3价，处于最低价，因此具有较强还原性，能被O2、Cl2等强氧化剂反应，也能被CuO等较弱氧化剂氧化。CuO在常温下比较稳定，但加热到高温时，分解生成Cu2O，说明高温下Cu2O比CuO稳定。,【点评】 氨气的性质是重要的考点，内容较多，如溶于水、与酸反应、还原性、实验性
9、制法等。,考点3 氮的氧化物,1氮的氧化物及其对大气的污染 NO是无色、难溶于水的气体，在常温下它很容易与空气中的O2化合生成NO2。 NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水。它与水反应生成HNO3和NO，工业上利用这一反应制硝酸；常温下，NO2部分迅速二聚为无色的N2O4。 NO和NO2都是大气污染物，空气中的NO和NO2污染物主要来自石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气、制硝酸工厂的废气。空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。,22NO2N2O4 DH0的应用 通常“纯净”的NO2和N2O4并不纯，因为常温、常压下能发生反应：2NO2N2O4，由于此反应可逆，导致一些物理量发生改
10、变。例如： (1)收集NO2 1 mol时在标准状况下的体积应小于22.4 L。 (2)标准状况下22.4 L NO2的质量大于46 g。 (3)NO与O2混合后，相对分子质量应大于按体积比求得的数值。 (4)温度影响“2NO2N2O4”平衡体系，其他条件不变，体系颜色随温度改变而改变。升高温度，气体颜色变深；降低温度，气体颜色变浅。 (5)当NO2、N2O4溶于水时，要考虑平衡移动。,3有关NO、NO2和O2的混合气体与水反应的计算：,续表,注意得失电子守恒在解题中的运用。,例3 将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后得到a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积氧气混合，再通过水充
11、分吸收后，收集到5 mL无色气体B。 (1)A气体是_，B气体是_。 (2)A气体的体积是_mL。 (3)V值的范围是_。,NO,O2,20,20V60,【解析】 NO、NO2混合气体通过水吸收后生成的气体为NO，当NO与O2等体积混合并通过水时，由反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知此时O2过量，取值范围的讨论通常用极限法倒推，当气体全部为NO或NO2时，V分别等于多少。,【点评】 NO、NO2、O2与水反应的有关题型的解题思路抓住两点： 1利用两个总关系式； 2确定剩余气体是NO还是O2。,考点4 硝酸,金属与硝酸反应计算的常用方法 1原子守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO
12、3起酸的作用，以 的形式存在于溶液中；一部分作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电子守恒法 HNO3与金属的反应属氧化还原反应，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。依据电子守恒法来解题，是解决氧化还原反应计算题的重要方法之一。,3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 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。,例4 足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO
13、的混合气体，这些气体与1.68 L O2(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。若向所得硝酸铜溶液中加入5molL-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( ) A60 mL B45 mL C30 mL D15 mL,A,【解析】 根据题意可知将题中的反应过程表示如下：,从中我们可以看出：在整个反应过程中失电子的物质为Cu，而得电子的物质为O2，HNO3中的N元素在整个过程中最终没有变价(即反应前与反应后的价态相同)。因此利用氧化还原反应中得失电子守恒规律得出：,【点评】 有关氧化还原反应的解题要抓住本质电子得失守恒，再依据原子守恒计算。,1.在相同
14、状况下，将下列四种混合气体：体积比为31的NH3和N2；体积比为11的NO2和N2；体积比为11的NO2和O2；体积比为41的NO2和O2，分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中，充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4，下列关系正确的是( ) Ah1h2h3h4 Bh4h3h2h1 Ch4h1h3h2 Dh2h3h1h4,C,2.一定量的铁与一定量的浓HNO3反应，得到硝酸铁溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与3.36 L O2(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。若向所得硝酸铁溶液中加入2 molL-1的NaOH溶液至Fe3+恰好沉淀，则消耗Na
15、OH溶液的体积是( ) A300 mL B150 mL C120 mL D90 mL,A,3.下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是( ) A使石蕊溶液变红 B与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2 C与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3 D与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2,B,4.如图在同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满：NH3NO2进行喷泉实验。经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度的比较关系为( ),B,A B= C D不能确定,5.X、Y、Z、W、Q均为含氮的化合物，我们不了解它们的化学式，但知道它们在一定条件下有如下转换关系(未配平)： (1
16、)XW+O2； (2)Z+Y+NaOHH2O+W (3)Y+SO2Z+SO3 (4)Q+YZ+H2O (5)X+Cu+H2SO4(浓)Cu2+Y+ 则这五种化合物中氮的化合价由高到低的顺序为( ),AX Y Z W Q BX Z Y Q W CX Y W Z Q DW X Z Q Y,C,6.将相同质量的铜片分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( ) A反应速率，两者相同 B消耗硝酸的物质的量：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,B,【解析】 铜片与浓、稀HNO3的反应方程式分别为: Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+
17、2NO2+2H2O, 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 因浓度越大反应速率越大，所以A错；又因NO2为红棕色，NO为无色，所以C错；因两种酸都过量，铜完全溶解，所以转移电子数相等，D错；由方程式不难看出，同质量的铜消耗浓HNO3多，故选B。,7.下图中A、B、C分别是某课外活动小组设计的制取氨气并进行喷泉实验的三组装置示意图，制取NH3选用试剂如图所示，回答下列问题：,_。,(1)用A图所示的装置可制备干燥的NH3： 反应的化学方程式为： 装置中收集NH3的试管口放置棉花团的作用是 干燥管中干燥剂能否改用无水CaCl2 _ ，理由是_。,破坏空气对流使NH3充满试
18、管,不能,CaCl2+8NH3=CaCl28NH3,_。,_。,(2)用B图所示的装置可快速制取较大量NH3拟作喷泉实验。根据B图所示的装置及试剂回答下列问题： 用化学方程式表示浓氨水滴入CaO中有大量NH3逸出的过程：_,检验NH3是否收集满的实验方法是_ _。,用玻璃棒蘸取少许浓盐酸靠近收集NH3的试管口，若产生白烟，说明试管已收集满NH3，反之，则没有收集满；或用湿润的红色石蕊试纸靠近收集NH3的试管口，若湿润的红色石蕊试纸变蓝，则说明NH3已收集满，反之，则没有收集满,(3)用C图所示的装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是_，该实验的原理是_ _。若测得C装置烧瓶中NH3的质量是相同状况下相同体积H2质量的10倍，则喷泉实验完毕后，烧瓶中水可上升至烧瓶容积的_(填“几分之几”)。,NH3极易溶解于水，致使烧瓶内压强 迅速减小,3/4,打开止水夹挤出胶头滴管中的水,