《高中化学PEP教材教学-16第十六讲氮及其化合物.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学PEP教材教学-16第十六讲氮及其化合物.pdf（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1 / 14 第十六讲氮及其化合物 【教学目标 】 1认识氨气的物理性质、化学性质和实验室制法。 2了解 NO 、NO2的物理性质。 3了解 NO 、NO2的化学性质。 4认识硝酸的主要化学性质。 5认识铵盐的化学性质及铵根离子的检验方法。 【知识梳理 】 知识点一、氨气的性质及制备 1氨气（ NH 3） (1) 物理性质：无色气体，有刺激性气味、比空气轻，易液化，极易溶于水，1 体积水可以溶 解 700 体积的氨气，可做红色喷泉实验。 【喷泉实验的原理】 ：利用气体极易被一种液体吸收而形成压强差，使气体容器内压强降低， 外界大气压把液体压入气体容器内，在玻璃导管尖嘴处形成美丽的“喷泉”。 喷
2、泉实验成功的关键：a气体在吸收液中被吸收得既快又多，如NH 3、HCl 、HBr 、HI 、 NO2用水吸收， CO2、SO2，Cl2、H2S 等用 NaOH 溶液吸收等。 b装臵的气密性要好。 c烧瓶内的气体纯度要大。 (2) 分子结构：电子式：，结构式： NHH H (3) 化学性质： a溶于水溶液呈弱碱性：NH3+H2ONH3 H2ONH4+ +OH-，生成的一水合氨NH3H2O 是一种弱碱，很不稳定，受热会分解：NH3 H2O= 加热 =NH3 H2O ，浓氨水易挥发出 H N H H 2 / 14 氨气。 氨水中的微粒：H2O、NH3、NH3H2O、NH4 、OH -、H (极少量，
3、水微弱电离出来)。 b与酸反应： NH3+HCl=NH4Cl 现象：有大量白烟生成 （因浓盐酸有挥发性，所以可以用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验NH3存在） 与挥发性的酸（HBr 、HI 、HNO3）反应都会有白烟生成。 c与氧化剂反应（O2、 Cl2、CuO 等） 4NH3+5O2 =Pt加热 = 4NO +6H2O 2NH3+3CuO=加热 =N2+3Cu+3H2O 8NH3+ 3Cl2=N2+6NH4Cl (4) 实验室制法： a原理：用铵盐与碱为原料制取。 Ca(OH)2+ 2NH4Cl=加热 = CaCl2+2NH3+2H2O b装臵： 固+固 =气（同 KClO 3制 O2装臵） c收集：
4、 向下排空气法 d干燥：用 碱石灰 或生石灰在干燥管或U 型管中干燥。不能用CaCl2、P2O5、浓硫酸作干 燥剂，因为NH3能与 CaCl2反应生成CaCl28NH3。P2O5、浓硫酸均能与NH3反应，生成 相应的盐。所以NH3通常用碱石灰干燥。 e检验： 润湿的红色石蕊试纸变蓝（NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体） 蘸有浓盐酸的玻璃棒，产生白烟。 f.吸收：在试管口塞有一团湿的棉花其作用有两个：一是减小氨气与空气的对流，方便收集 氨气；二是吸收多余的氨气，防止污染空气。 3 / 14 【注】：快速制备氨气的方法NaOH 固体和浓氨水CaO 固体和浓氨水加热浓氨水 (5) 用途：液
5、氨易挥发，汽化过程中会吸收热量，使得周围环境温度降低，因此，液氨可以作 制冷剂。 典型例题 1.（2015 东城期末21） （5 分）氨的催化氧化是工业制硝酸的基础，其反应的化学方程式是 _。在该反应中，氧化剂是_（填化学式）；若反应中消耗了2 mol NH3，则生成 _mol NO ，转移电子的物质的是_mol。 【答案】 4NH3+5O2 4NO+6H2O O22mol 5mol 知识点二、氮气及其氧化物的性质 1氮气（ N2） (1) 物理性质： 无色无味， 难溶于水的气体， 密度略小于空气， 难液化。约占空气体积的78 。 (2) 分子结构： a电子式： :NN : b结构式：NN 【
6、注】 NN 键键能大， 键长短， 因此化学性质不活泼， 但在一定条件下可与某些物质反应。 (3) 化学性质： a与氧气反应：N2+O2 = 高温或放电 2NO b与氢气反应：N2+3H2=高温高压催化剂=2NH3 (工业合成氨 ) c与某些金属反应（Mg 、Ca 、Ba 等） 3Mg+ N2高温 Mg3N2 （白色固体） 4 / 14 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2 + 2NH3 (4) 氮的固定：游离态的氮转化为化合态的氮的过程。“雷雨固氮”、 “雷雨发庄稼” 2氮的氧化物 (1) 氮元素有 +1 、+2、+3 、+4、+5 等五种正价态，对应有N2O、NO 、 N2O3、NO2、N
7、2O4、 N2O5等六种氧化物，其中N2O3和N2O5分别是 HNO2和HNO3的酸酐。 (2)NO ：无色气体，不溶于水，有毒，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒（与CO 中毒 原理相同），是空气中的污染物。 2NO+O2=2NO2 有强还原性，易被氧化（该反应也可用于检验NO 的存在） (3)NO 2：红棕色气体（与溴蒸气颜色相同） 、有刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水，并 与水反应： 3NO2H2O2HNO 3NO ，此反应中 NO2既是氧化剂又是还原剂。与N2O4之 间的转化2NO2 （红棕色） =可逆 = N2O4 （无色） (4) 光化学烟雾：氮氧化物（NOx ）主要是指 NO
8、 和NO2和碳氢化合物在大气环境中受强烈的 太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染。 典型例题 1. （ 2015 二中期末18）将装有红棕色气体的试管倒扣在盛有水的水槽中，试管内液面上升， 但不能充满试管；向试管内鼓入少量氧气后，可以观察到试管中液柱继续上升，经过几次重 复，试管被液体充满。关于原来试管中盛放的气体叙述正确的是 A一定是 NO2气体B一定是O2和 NO 的混合气体 C可能是NO 气体D可能是 NO 与 NO2的混合气体 【答案】 D 知识点三、硝酸及硝酸盐的性质 1硝酸 5 / 14 (1) 物理性质：纯硝酸是无色、有刺激性气味的油状液体，低沸点（83 ） 、易挥发，在空气 中
9、遇水蒸气呈白雾状。98% 以上的硝酸叫“发烟硝酸”，常用浓硝酸的质量分数为69% 。 (2) 化学性质： HNO3是具有强氧化性的不稳定强酸。 a酸性：具有一般酸的通性，稀硝酸遇紫色石蕊试液变红色，浓硝酸遇紫色石蕊试液先变 红（ H 作用）后褪色（浓硝酸的强氧化性） 。 b不稳定性：4HNO3 加热或光照 4NO2 +O2 +2H2O c强氧化性： 与金属反应：浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，能氧化大多数金属，但不放出氢气，通常浓 硝酸产生 NO 2，稀硝酸产生 NO 。 3Cu+8HNO3（稀） = 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+4HNO3（浓） = Cu(NO3)2+2NO2+2
10、H2O 常温下， Fe、Al 遇浓 H2SO4或浓 HNO3发生钝化，（说成不反应是不妥的），加热时能发生 反应：Fe 6HNO3( 浓)=加热 =Fe(NO3)3 3NO2 3H2O 与非金属反应：C+ 4HNO3（浓） =加热 = CO2 +4NO2 +2H2O 与还原性化合物反应：当溶液中有H 和NO 3 时，相当于溶液中含 HNO3，此时，因为硝 酸具有强氧化性，与具有强还原性的离子如S 2 、Fe 2 、SO3 2 、I 、Br 因发生氧化还原 反应而不能大量共存。 d硝化反应。 f能与蛋白质发生显色反应，蛋白质变黄色。 2铵盐 (1) 物理性质：铵盐均易溶于水，且都为白色晶体（很多
11、化肥都是铵盐）。 (2) 化学性质：离子化合物，存在的化学键有离子键和共价键。 6 / 14 a受热易分解：NH4Cl NH3 +HCl NH4HCO3=加热 =NH3 H2O CO2 b与碱反应：NH4+OH- NH3 +H2O 或 NH4+OH-= NH3H2O (3)NH4 +的检验：取样于试管中，加强碱后加热，用湿润的红色石蕊试纸于试管口检验，看 是否变蓝。 典型例题 1 （2015 东城期末13）已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。 下图所示为气体扩散速度 的实验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于甲.乙的判断正确的是 A. 甲是浓氨水，乙是浓硫酸B. 甲是浓盐酸，乙是浓氨水
12、 C. 甲是浓氨水，乙是浓盐酸D. 甲是浓硝酸，乙是浓氨水 【答案】 C 【巩固练习 】 一、选择题 (每小题有12 个选项符合题意) 1下列过程属于人工固氮的是( ) A分离液态空气制氮气B闪电时N2转化为 NO C合成氨D 豆科作物根瘤菌将N2转化为 NH3 答案 C 2氨气是一种重要的致冷剂，原因是( ) A氨气极易溶于水 B氨在常温下是气体 C液氨气化时吸收大量热，使周围温度降低 D 氨气液化时吸收大量热，使周围温度降低 7 / 14 答案 C 3氨水显弱碱性的原因是( ) A通常状况下，氨的溶解度不大B溶于水的NH3只有少量电离 CNH3本身的碱性弱D氨水中的NH3H2O 电离出少量
13、的OH 答案 D 4某同学在实验室中发现一瓶无色而有刺激性气味的气体，根据气味判断可能是氨气，但 不能确定一定是氨气。下列提供的方法中，你认为能检验是否为氨气的是( ) A将湿润的红色石蕊试纸放在打开的瓶口 B将湿润的蓝色石蕊试纸放在打开的瓶口 C用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近打开的瓶口 D 将干燥的红色石蕊试纸放在打开的瓶口 答案 A 5气体甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，气体乙可在空气中产生白雾，当甲与乙相遇时可 能生成( ) ANH4Cl BNH4 HCO3C(NH4)2CO3D (NH4)2SO4 答案 A 6关于氨水的叙述中，错误的是( ) A氨水的溶质是NH3H 2O B氨水可使酚酞指示剂
14、变红 C氨水中含三种分子和三种离子 D 氨水中溶质的质量分数越大，溶液密度越小 答案 A 7只能用排空气法收集的气体有( ) ANO BNO2CH2D CO 答案 B 8室温时，在体积相同的容器内混合下列气体，混合后压强最小的是( ) A100 mL H2和 50 mL O2B100 mL HCl和 100 mL NH3 C100 mL NO和 100 mL O 2D 100 mL N2和 200 mL H2 答案 B 9为了更简便制取干燥氨气，下列方法中适合的是( ) ANH4Cl 和 H2SO4(浓)混合加热，生成的气体用碱石灰干燥 BN2H2 NH3，用烧碱干燥 C加热浓氨水，气体用碱石
15、灰干燥 8 / 14 D 加热 NH4HCO3，气体用P2O5干燥 答案 C 10 下列物质中可用来干燥NH3的是( ) A浓 H2SO4B碱石灰CP2O5D 无水 CuSO4 答案 B 11 在我们已学过的实验室制气的方法中，可用同一套仪器制取的气体是( ) ANH3和 H2BNH3和 O2CCO2和 Cl2D O2和 NO2 答案 B 12 检验铵根离子的一般方法是取少许待测物臵于试管中，然后( ) A直接加热，用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验 B向溶液中滴加紫色石蕊试液 C加入强酸溶液加热后，再滴入酚酞试液 D 加入强碱溶液加热后，再用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口检验 答案 D 13 现
16、欲分离氯化钠和氯化铵的混合物，宜采用的方法是( ) A加入氢氧化钠溶液B加入硝酸溶液 C加热并冷却D 加入水 答案 A 14 下列物质属于增加“城市空气日报”报道的是( ) A二氧化硫B氮的氧化物 C一氧化碳D 可吸入颗粒物 答案 C 15 我国已经成功发射“神舟号”宇宙载人飞船。发射飞船的运载火箭，其推进剂引燃后 发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体主要是CO2、 H2O、N2、NO ，均为无色气体，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量“红烟”，产生 “红烟”的原因是( ) A高温下， N2遇空气生成NO2BNO 遇空气生成NO2 CCO2与 NO 反应生成NO2 D
17、NO 与 H2O 反应生成 NO2 答案 B 16 下列气体不能用排水法收集的是( ) ANO BCO CO2D NO2 答案 D 17 除去 NO 气体中混有的少量NO2的操作中，正确的是( ) 9 / 14 A通过盛有浓硫酸的洗气瓶 B通过盛无水氯化钙的干燥管 C先通过盛有浓硫酸的洗气瓶，再通过盛有水的洗气瓶 D 先通过盛有水的洗气瓶，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶 答案 D 18 将 SO2通入 BaCl 2溶液至饱和，未见沉淀生成，继续通入另一种气体，有沉淀生成， 则通入的气体可能是( ) ACO2BNH3CN2D HCl 答案 B 19 有 NaNO 3、Na2SO4、NH4Cl、(NH4
18、)2SO4四种无色溶液，请选择一种能鉴别它们的 试剂是( ) A稀硝酸B稀硫酸 CNaOH溶液D Ba(OH) 2溶液 答案 D 20 下列反应中既体现硝酸的氧化性又体现酸性的是( ) A铜与稀硝酸B木炭与稀硝酸 C氢氧化铜与硝酸D 氧化亚铁与硝酸 答案 AD 21 取三张蓝色石蕊试纸湿润后贴在玻璃片上，然后按顺序分别滴加65 硝酸溶液、 98 的硫酸溶液、新制氯水，三张试纸最终变成( ) A白、红、白B红、黑、白 C红、红、红D 白、黑、白 答案 D 22 相同质量的四份铜片，分别臵于足量的下列酸中，所得到的气体的物质的量最多的是 ( ) A浓硫酸B稀硫酸C浓硝酸D 稀硝酸 答案 C 二、填
19、空题 1通常情况下，氨气是无色，有 刺激性 气味的气体。氨气溶于水且呈弱碱性的原因可用 化学方程式表示为NH3 H2ONH3 H2O 4NH OH 由于 NH3H 2O 受热易 分解，所以实验室里的浓氨水应保存在低温环境下 。 2下列叙述中，与氨气或氨水有关的是 (填序号 )。 10 / 14 工业制硝酸制氮肥工业制纯碱人工降雨保存粮食制冷剂蚊虫叮咬后涂 抹，可止痒止疼 3根据 NH3的“喷泉”实验装臵图及相关的知识，回答问题： (1) “喷泉”实验的现象是 在烧瓶内形成红色的“喷泉”。 (2)简述能形成“喷泉”的原因当胶头滴管中少量的水与氨相遇，氨极易溶于水，使得 烧瓶内压强变小，小于外面的
20、压强，打开止水夹后，由于压强差的原因，烧杯内的水被压 进烧瓶形成喷泉。 (3) “喷泉”实验证明 NH3具有的两个重要性质分别是： 极易溶于水 、可与水反应且溶液呈碱性。 4如下图所示， A、B、C 是实验室常用的三种制取气体的装臵，提供的药品有：大理石、 稀盐酸、锌粒、氯化铵、熟石灰。现欲利用这些药品分别制取NH3、H2、CO2三种气体， 试回答以下问题。 (1)制取 NH3选用的装臵为A 制取 H2选用的装臵为B ，制取 CO2选用的装臵为 B。 (2)标号、的仪器名称依次为分液漏斗，圆底烧瓶 。 (3)写出制取NH 3、H2、CO2三种气体的化学方程式： Ca(OH)2 2NH4ClCa
21、Cl2 2NH3 2H2O ， Zn 2HCl ZnCl2 H2 CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 (4)若要制得干燥的氨气，可选用下列干燥剂中的a (填序号 )。 a碱石灰b浓硫酸c五氧化二磷 5在新疆和青海交界处有一狭长山谷，风和日丽的晴天顷刻间就会电闪雷鸣，牧民和牲畜 常会遭雷击，所以被当地牧民称为“魔鬼谷”。但奇怪的是“魔鬼谷”里的牧草却非常茂 盛。请用化学方程式解释“魔鬼谷”里的牧草非常茂盛的原因。 11 / 14 N2 O2= 放电 2NO 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 【拓展提升】 一、选择题 (每小题只有1 个选项符合题意) 1下列
22、反应中能表示氨既有还原性又有碱性的是( ) ANH3HNO3NH4NO3B2NH33MgMg3N23H2 C8NH33Cl2N26NH4Cl D 4NH3 5O24NO 6H2O 答案 C 2 在下图装臵中， 烧瓶中充满干燥气体a， 将滴管中的液体b 挤入烧瓶内， 轻轻振荡烧瓶， 然后打开止水夹f，烧杯中的液体呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则a 和 b 分别为 ( ) a(干燥气体 ) b(液体 ) ANO2H2O BCO2H2O CCl2饱和 NaCl 溶液 D NH31 molL 1 盐酸 答案 D 3用一充满氨气的烧瓶做喷泉实验，当水充满整个烧瓶后烧瓶内的氨水的物质的量浓度 是(按标准
23、状况下计算) ( ) A0. 045 molL 1 B 1 molL 1 C0.029 molL 1 D 不能确定 答案 A 4下列各组溶液中，必须用其他试剂才能将它们区分开来的是( ) AHCl 、NaOH 、Na2CO3、CuSO4 BBa(OH) 2、 (NH4)2SO4、Na2CO3、NH4Cl CNa2SO4、K2CO3、BaCl2、KNO3 D Na2CO 3、BaCl2、NaHSO4、NaNO3 答案 C 5NH4HCO3在试管中加热，使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠的干燥管，足量浓 H2SO4的洗气瓶，最后得到的气体是( ) ANH 3 BO2CH2O D CO2 12 /
24、 14 答案 B 6标准状况下， NO2和 O2按 41 的体积比混合充满一个大试管，把大试管倒立于水中， 水面逐渐上升，最后试管中溶液的物质的量浓度(不考虑试管中溶液扩散)为 ( ) A0. 8 molL 1 B0. 72 molL 1 C0.1 molL 1 D 0. 036 molL1 答案 D 7下列关于NO2与水的反应说法中，不正确的是( ) ANO2是氧化剂，水是还原剂 BNO2既是氧化剂，又是还原剂 C3 mol NO2完全反应时转移电子数为2 mol D V LNO2溶于水后剩余 (1/3)V L的气体 答案 A 8NO 气体因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的一氧化氮在生
25、物体内许多组织中 存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，成为当前生命科学的研究热点，NO 亦 被称为“明星分子”。下列关于NO 的叙述中，正确的是( ) ANO 既可以被氧化又可以被还原BNO 是亚硝酐 CNO 是红棕色气体D NO 易溶于水 答案 A 9铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显现象发生。当加入一种盐后，铜粉的质量减少， 溶液呈蓝色，同时有气体逸出。该盐是( ) AKSCN BNa2CO3CKNO3D FeSO4 答案 C 10 下列各组离子中，能大量共存的是( ) A 4 NH、Na 、Cl 、OH BFe 2 、H 、 3 NO、 2 4 SO C 4 NH、K 、 3 HC
26、O、OH D Fe 3 、 4 NH、 3 NO、 2 4 SO 答案 D 二、简答题 1已知下图中H 为无色液体，是生命之源，E 是红棕色气体。 13 / 14 (1)D 的化学式 (分子式 )是 _，E 的化学式 (分子式 )是_。 (2)A 和 B 反应生成C 的化学方程式是_ 。 (3)C 和 F 反应生成G 的化学方程式是_ 。 2根据你学习的有关氨的知识，完成下面的问题。 (1)合成氨对化学工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途铵态氮肥 ；硝酸。 (2)实验室制备氨气，下列方法中最适宜选用的是。 固态氯化铵加热分解向固体氢氧化钠中滴加稀氨水 氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热固态氯化铵与
27、氢氧化钙混合加热 3一种盐 X 与 NaOH共热，可放出无色气体Y，Y 经一系列氧化后再溶于水可得Z 溶液， Y 和 Z 溶液反应又能生成X。试推断X 为 NH4NO3 (写化学式 )，并写出 X 与 NaOH 溶液共热的离子方程式NH4 + OH NH3 H2O 。 4为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如下三套实验装臵。 (1)实验装臵和所用药品都正确的是(填“甲”、“乙”或“丙”)丙 。 (2)试说明不正确装臵的理由甲没有干燥装臵乙不能用浓硫酸作干燥剂，硫酸可与氨气 反应 。 (3)如何检验氨气是否收集满(简述操作方法、现象和结论)？ 将沾有湿润的红色石蕊试纸的玻璃棒
28、靠近试管口，试纸变蓝，则说明已集满 。 5大气平流层中有臭氧、氧原子和氮的氧化物(如 NO) ，破坏臭氧层可简单地表示为：O3 NO NO2O2，NO2 ONO O2，这两个反应反复循环。 (1)NO 在破坏臭氧层过程中的作用是催化作用。 (2)破坏臭氧层的化学方程式为2O3=NO=3O2。 (3)氮的氧化物主要来源是汽车尾气 。 6工业上用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜，在实际生产中，需要把浓硝酸用等体积水稀 14 / 14 释。试简答： (1) 写 出 铜 与 浓 硝 酸 、 稀 硝 酸 反 应 的 化 学 方 程 式4HNO3(浓 ) Cu 2NO2 Cu(NO3)22H2O ,8HNO3( 稀)3Cu 2NO 3Cu(NO3)24H2O (2)用稀硝酸不用浓硝酸的原因根据化学方程式可知，获得等量的硝酸铜消耗稀硝酸比浓 硝酸少 。 (3)从经济效益和环保角度考虑，设计制取硝酸铜最适宜的方法，并用化学方程式表示 2Cu O22CuO CuO 2HNO3 Cu(NO3)2H2O 三、计算题 1将 10.7 g NH 4Cl 与足量熟石灰混合共热，计算： (1)制得 NH 3在标准状况下的体积。 4.48 L (2)将上述 NH3全部通入100mL水中，生成的氨水密度为0.93 g/cm3，求该氨水的 质量分数和物质的量浓度。 3.28 1. 8 mol L 1