2013年高考化學(xué) 教材回歸詳析 4.4 氮及其重要化合物

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1、第四節(jié) 氮及其重要化合物 考點(diǎn)梳理 1.了解氮單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解氮單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。 一、氮的單質(zhì)及其氧化物 1.氮在自然界中的存在與轉(zhuǎn)化 (1)氮元素的存在與氮的固定 2氮?dú)? (1)物理性質(zhì) 顏色：無色；氣味：無味；狀態(tài)：氣體；密度：比空氣小；溶解性：難溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì) 3.NO和NO2的性質(zhì)比較 NO NO2 物理性質(zhì) 顏色 無色 紅棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶 能溶 化學(xué)性質(zhì) 與O2反應(yīng) 2NO＋O2===2NO2 與H2O反應(yīng) 3NO2＋H2

2、O===2HNO3＋NO 實(shí)驗(yàn)室制法(填化學(xué)方程式) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋ 2NO2↑＋2H2O 與人體、環(huán)境的關(guān)系 ①與血紅蛋白結(jié)合使人中毒②轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧 形成酸雨、光化學(xué)煙霧 二、氨和銨鹽 1．氨氣物理性質(zhì) 無色、刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，極易溶于水，常溫常壓下1體積水能溶解700體積的氨氣，易液化（可作致冷劑） 2. 氨氣化學(xué)性質(zhì) （1）與水反應(yīng)： 氨水呈堿性，原理：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH- 氨氣是唯一能使?jié)駶?rùn)的紅色

3、石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，常用此性質(zhì)檢驗(yàn)氨氣。 （2）與酸反應(yīng)與揮發(fā)性酸(如濃鹽酸、硝酸)的反應(yīng) NH3+HCl=NH4Cl 現(xiàn)象：產(chǎn)生白煙 與硫酸反應(yīng)：2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 （3）與鹽反應(yīng)：向AlCl3溶液中滴加氨水反應(yīng)的離子方程式為：Al3++3 NH3·H2O=Al(OH)3↓+3 NH4+ （4）氨氣的還原性 NH3中的N呈—3價(jià)，所以NH3具有還原性，能被O2、CuO、NOx、Cl2等物質(zhì)氧化。 3.實(shí)驗(yàn)室制法： 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。 4用途：制HNO3、銨鹽、純堿、尿素，制冷劑等。 5.銨鹽 （

4、1）物理性質(zhì)：都是無色或白色晶體，易溶于水。 （2）化學(xué)性質(zhì)： △ ①不穩(wěn)定性： NH4HCO3 ＝ NH3↑ + H2O + CO2↑（30℃以上可分解）， △ NH4Cl ＝ NH3↑+ HCl↑ ②與堿反應(yīng)： a. 在稀溶液中不加熱： b.加熱時(shí)或濃溶液： （3）NH4+的檢驗(yàn)：取少量樣品，與堿混合于試管中，加熱。將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近管口，試紙變藍(lán)色，說明樣品中含有NH4+；也可以將蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近管口，若有白煙產(chǎn)生，說明樣品中含有NH4+

5、。 未知液呈堿性濕潤(rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)色，則證明含NH。 三、硝酸 1、物理性質(zhì) 無色、易揮發(fā)（在空氣中遇水蒸氣呈白霧狀），有刺激性氣味的液體。 2、化學(xué)性質(zhì) （1）不穩(wěn)定性 ① ②市售濃硝酸呈黃色的原因是：硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里 ③硝酸保存在棕色試劑瓶中，置于冷暗處，不能用橡膠塞。 （2）強(qiáng)氧化性：硝酸無論濃、稀都有強(qiáng)氧化性，而且濃度越大氧化性越強(qiáng) ①能與Au、Pt以外的所有金屬反應(yīng)，如Cu與濃、稀硝酸的反應(yīng)方程式： Cu+4HNO3(濃)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 注意：

6、有些金屬(如Al、Fe等)在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化。故可以用鐵、鋁容器運(yùn)輸冷的濃硝酸。 ②與非金屬的反應(yīng) 碳與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：C+4HNO3 CO2↑+4NO2↑+2H2O ③與某些還原性物質(zhì)反應(yīng)（如FeO） 化學(xué)方程式：3FeO+ 10HNO3(稀)= 3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O 3、NO3離子的檢驗(yàn)：晶體或濃溶液與濃硫酸、Cu共熱時(shí)，若產(chǎn)生紅棕色氣體則含NO3；若為稀溶液則先濃縮。 (3)與有機(jī)物反應(yīng) ①硝化反應(yīng)(與C6H6反應(yīng))： C6H6+HNO3濃硫酸 △ C6H5NO2+H2O ②顏色反應(yīng)：蛋白質(zhì)遇到濃硝酸時(shí)變黃色 3.用途：化工原料，用于

7、制化肥、染料、炸藥等。 【熱點(diǎn)難點(diǎn)】 一、氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法與性質(zhì) 1．加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物 (1)反應(yīng)原理： 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。 (2)裝置：“固體＋固體氣體”(與用KClO3或KMnO4制O2的裝置相同)。 (3)收集：只能用向下排空氣法。 (4)干燥：用堿石灰(NaOH和CaO固體的混合物)。 (5)驗(yàn)滿方法：①用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍(lán)色；②將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口，有白煙產(chǎn)生。 (6)環(huán)保措施：收集時(shí)，一般在管口塞一團(tuán)用水或稀硫酸浸濕的棉花球，可減小NH3與空氣的對(duì)流速度，

8、收集到純凈的NH3，同時(shí)也可避免污染空氣。 2．加熱濃氨水 (1)反應(yīng)原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O。 (2)裝置：右圖 3．濃氨水中加固態(tài)堿性物質(zhì) (1)原理： 濃氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH ＋OH－，加入固態(tài)堿性物質(zhì)(如CaO、NaOH、堿石灰等)， 使平衡逆向移動(dòng)，促進(jìn)了NH3·H2O的分解。 (2)裝置： [特別提醒] 加熱銨鹽和堿制氨氣時(shí)：(1)不宜選用NH4NO3和NH4HCO3，NH4NO3受熱易爆炸，NH4HCO3受熱易分解產(chǎn)生CO2。 (2)Ca(OH)2不宜用NaOH、KOH代替，原因是Na

9、OH、KOH易吸濕，結(jié)塊，不利于NH3的逸出。 4.氨氣的性質(zhì) (1)氨氣的催化氧化實(shí)驗(yàn)探究 裝置 作用或現(xiàn)象 ① 提供氨氣和氧氣 ② 使氨氣被催化氧化，紅熱狀態(tài)的鉑銠合金絲更加紅熱 ③ 吸收剩余的氨氣和生成的水蒸氣 ④ 看到有紅棕色的氣體產(chǎn)生 (2)氨氣的溶解性實(shí)驗(yàn)問題 ①噴泉實(shí)驗(yàn)的基本原理 氣體在液體中溶解度很大，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差(負(fù)壓)，則打開止水夾后，大氣壓將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。 ②形成噴泉的氣體與液體組合 a.NH3、HCl、SO2、NO2 與水組合能形成噴泉。 b.酸性氣體與NaOH溶液組合能形成噴泉。 【典

10、例1】實(shí)驗(yàn)室里可按下圖所示的裝置干燥、貯存某氣體R，多余的氣體可用水吸收，則R是 (　　) A．NO2　　　　　　　　　　B．HCl C．CH4 D．NH3 解析：由儲(chǔ)氣瓶的連接方式知，瓶?jī)?nèi)只能收集密度小于空氣的氣體，排除NO2、HCl；由尾氣吸收裝置知，該氣體極易溶于水，排除CH4。 答案： D 二、硝酸與金屬、非金屬反應(yīng)的一般規(guī)律 1．硝酸與金屬反應(yīng)的一般規(guī)律 (1)金屬與HNO3反應(yīng)一般不生成H2，濃HNO3一般被還原為NO2，稀HNO3一般被還原為NO。 (2)足量金屬與一定量濃硝酸反應(yīng)時(shí)，隨著硝酸濃度的降低，產(chǎn)物也發(fā)生改變。 (3)金屬與HNO3反

11、應(yīng)的一般通式為 ①金屬＋濃硝酸―→金屬硝酸鹽＋NO2↑＋H2O 反應(yīng)中，表現(xiàn)氧化性(被還原)的HNO3占；表現(xiàn)酸性生成硝酸鹽的HNO3占。 ②金屬＋稀硝酸―→金屬硝酸鹽＋NO↑＋H2O 反應(yīng)中，表現(xiàn)氧化性(被還原)的HNO3占；表現(xiàn)酸性生成硝酸鹽的HNO3占。 2．硝酸與非金屬反應(yīng)的規(guī)律 (1)濃硝酸能與碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)反應(yīng)，一般生成最高價(jià)含氧酸或最高價(jià)氧化物、二氧化氮和水。 (2)與非金屬反應(yīng)，HNO3表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，不表現(xiàn)酸性。 3．計(jì)算中的守恒思想的應(yīng)用 (1)原子守恒法 HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)

12、化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。 (2)得失電子守恒法 HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。 (3)電荷守恒法 HNO3過量時(shí)反應(yīng)后溶液中(不考慮OH－)則有： c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金屬離子)。 (4)離子方程式計(jì)算法 金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí)，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計(jì)算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H＋或NO進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，且溶液中要符合電荷守恒。

13、 【典例2】1.92 g Cu投入一定量的濃HNO3溶液中，Cu完全溶解，生成氣體顏色越來越淺，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體672 mL，將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的氧氣，恰好使氣體完全溶于水，則通入的氧氣的體積為 (　　) A．504 mL B．336 mL C．224 mL D．168 mL [解析]　從整個(gè)反應(yīng)來看，Cu→Cu2＋；HNO3→NO、NO2→HNO3，O2→H2O，N元素的化合價(jià)在整個(gè)反應(yīng)前后沒有變化，則Cu失去電子的物質(zhì)的量等于氧氣得到電子的物質(zhì)的量。所以O(shè)2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 ×22.4 L/mol×103 mL/L＝336 mL。 [答案]　B