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第19讲氮及其化合物第三单元元素及化合物2011考纲展示2012高考导视1.掌握氮的单质及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2．了解氮氧化物对环境质量的影响。氮及其化合物一直作为高考命题的热点内容，主要考点有①氮氧化物的性质及对环境的影响；②氨气及铵盐的重要化学性质及有关反应；③硝酸的性质及有关实验探究。颜色气味毒性密度(比空气)溶解性用途N2___________________________①合成氨，制硝酸；②保护气NO___________________________工业制硝酸NO2________________________与水反应考点1氮气及其氮的氧化物1．物理性质无色无味无毒大小无色红棕色无味有刺激性有毒难溶于水难溶于水有毒大基础知识N2NONO2与H2反应________________与O2反应_____________________________与H2O反应__________________2.化学性质2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO1．什么是氮的固定？答：游离态的氮转变为化合态氮的过程。2．NO为什么不能用排空气法收集？3．NO和NO2是否为酸性氧化物？答：都不是，NO与碱(如NaOH)不反应，NO2与碱(如NaOH)发生氧化还原反应。答：因反应2NO＋O22NO2极易进行，所以只能用排水法收集。4．NO和O2、NO2和O2混合气体分别通入水中，溶质仅为硝酸，写出反应的方程式。5．人类社会生产生活产生氮氧化物的途径有哪些？会造成什么环境污染？据此提出改善措施。答：产生氮氧化物的途径：化石燃料燃烧；汽车尾气；工业废气等。引起的环境问题：酸雨、光化学烟雾、臭氧层被破坏。改善措施：植树造林；工厂废气、汽车尾气通过净化处理后排放、推广使用新能源等。答：4NO＋3O2＋2H2O4HNO3，4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。1．N2化学性质稳定，下列事实不能支持这种说法的是()A．N2可填充入灯泡中作保护气B．液态氮用作冷冻剂C．放电条件下N2与O2化合生成NOD．工业合成氨需在高温、高压、催化剂条件下进行解析：N2与H2、O2对反应条件要求很高，表明N2稳定，化学性质不活泼；液态氮用作冷冻剂，是利用液态氮的汽化时吸热，与化学性质无关。答案：B2．无色的混合气体甲中可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种。将100mL气体甲经过图3－19－1实验处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则气体甲的组成可能为()图3－19－1解析：N2在整个过程中不可能参加反应，A、D不正确；由于气体呈无色，C不正确；选项B符合题目要求。答案：BA．NH3、NO2、N2C．NH3、NO2、CO2B．NH3、NO、CO2D．NO、CO2、N2无刺激性液化极易氨气与铵盐考点21．氨气续表续表物理性质都是白色晶体，都易溶于水化学性质受热分解①NH4Cl化学方程式：________________________②NH4HCO3化学方程式：________________________________与碱的反应＋－与稀烧碱溶液反应：NH4＋OHNH3·H2O＋－与浓烧碱溶液反应并加热：NH4＋OHNH3↑＋H2O；NH4ClNH3↑＋HCl↑NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑2．铵盐1．证明氨气极易溶于水的实验为喷泉实验，下列甲、乙引发喷泉实验的操作及原理是什么？答：图甲装置操作：打开止水夹，将胶头滴管的液体挤出。原理：是因为上部烧瓶内气体压强突然减小而产生压强差形成喷泉；图乙装置操作：打开止水夹，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，原理：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。图3－19－2答：不能，二者都是加热变为气体，遇冷变固体(I2：物理变化；NH4Cl：化学变化)。将混合物溶于水，采用有机溶剂萃取的方法分离。2．NH4Cl与I2两种固体混合能否用加热法分离？若不能用何种方法？3．如何检验NH＋4？答：取少量的待检液于试管中，加入适量浓NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放于试管口，观察试纸颜色变化，若变蓝，证明有NH＋4，否则无NH＋4。3．“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是()①实验室收集氨气采用图1所示装置②实验室中做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置③实验室中用玻璃棒分④实验室别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应图3－19－3A．②③④B．①②③C．①②④D．①③④解析：“绿色化学”的思想是尽量使用无毒、无害的原料，采取合理安全的工艺合成产物，原子利用率为100%，无污染，对环境友好。①、②的做法均可有效防止对空气的污染；④的做法中，铜丝可以活动能有效地控制反应的发生与停止，用气球收集反应产生的污染性气体，待反应后处理，也防止了对空气的污染，以上三种做法均符合“绿色化学”的做法；而③的做法中氨气与氯化氢气体直接排到空气中，对空气造成污染，不符合“绿色化学”的做法。答案：C4．(双选)氢化铵(NH4H)与氯化铵的结构相似，又知NH4H与水反应有H2生成，下列叙述不正确的是()A．NH4H是离子化合物B．NH4H溶于水，所形成的溶液显酸性C．NH4H与水反应时，NH4H是氧化剂D．NH4H固体投入少量的水中，有两种气体生成解析：NH4H与氯化铵的结构相似，应为离子化合物，A正确；NH4H与水反应有H2和NH3·H2O生成，故所形成的溶液显碱性，B错误；NH4H与水反应时，NH4H中－1价H失电子，是还原剂，C错误；NH4H固体投入少量的水中，有H2和NH3生成，D正确。答案：BC考点3硝酸4HNO3或光照2H2O＋4NO2↑＋O2↑钝化3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OC＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O3FeO＋10H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O玻璃棕细续表1．如何除去浓硝酸中的黄色物质？答：通入空气。2．Au、Pt不溶于硝酸，可溶于王水，王水的成分是什么？答：浓盐酸的体积∶浓硝酸的体积＝3∶1。3．硝酸的工业制法是氨的催化氧化法，写出反应的化学方程式。答：4NH3＋5O24NO＋6H2O；2NO＋O22NO2；3NO2＋H2O2HNO3＋NO。5．下列有关硝酸的性质或实验表述中错误的是(①与FeO反应时，硝酸既显氧化性，又显示酸性)②欲迅速除去铝壶中的水垢又不损坏铝壶，可加入稀硝酸③把浓的硝酸滴加到表面皿的蓝色石蕊试纸上，试纸最后呈白色④为减缓一定量的盐酸和过量铁粉反应的速率，且又不影响生成H2的总量，可向盐酸中加入适量的KNO3溶液A．①②B．②③C．③④D．②④蕊试纸先变红后变白；④NO3在酸性条件下与Fe反应生成NO，垢中Mg(OH)2、CaCO3反应，又能与Al反应；③浓HNO3使石－而不生成H2。答案：D解析：①中反应为3FeO＋10HNO33Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，HNO3既表现氧化性，又表现酸性；②稀HNO3既与水6．下列有关硝酸的说法正确的是()A．Cu与浓硝酸反应所得溶液的颜色为蓝绿色，说明有一部分NO2溶解在溶液中B．浓硝酸见光分解，其产物能使带火星的木条复燃，证明有氧气生成C．Cu与稀硝酸反应后，在容器口观察到红棕色气体，证明还原产物为NO2D．含0.2molHNO3的浓硝酸与足量Cu反应可以得到0.1molNO2气体解析：Cu与浓硝酸反应所得溶液的颜色为蓝绿色，说明生误；Cu2+和浓硝酸反应，随着反应的进行，硝酸浓度降低，还原产物为NO2、NO的混合物，D错误。答案：B热点1氨气的实验室制法1．实验原理(1)加热氯化铵与消石灰[Ca(OH)2]的固体混合物2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(2)加热浓氨水NH3·H2ONH3↑＋H2O。(3)生石灰与浓氨水，浓氨水中有NH3＋H2ONH3·H2ONH＋4＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。原理发生装置除杂装置收集装置尾气处理装置验满加热氯化铵与消石灰的固体混合物理由：B理由：______________________________________B或C或E理由：___________________________①用湿润的红色石蕊试纸接近集气瓶口，变蓝色；②将蘸有浓盐酸的玻璃棒接近集气瓶口，有白烟产生加热浓氨水生石灰与浓氨水2．实验装置实验仪器根据原理流程(发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置)进行选择，组装成整套制备装置，请在下表中填写所选装置的字母以及理由。AECB或C碱石灰为固态氨气极易溶于水，比空气轻,有刺激性气味氨气极易溶于水,要防止倒吸(1)气体发生装置图3－19－4(2)气体净化装置图3－19－5(3)气体收集装置图3－19－6(4)尾气处理装置图3－19－7【典例1】图3－19－8是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()图3－19－8A．①④B．①③C．②④D．②③解析：①错在直接加热氯化铵(NH4Cl分解生成的NH3和HCl在试管口又生成NH4Cl)；③错在试管口向上倾斜。答案：B干燥装置ⅠⅡ1．实验室进行某项实验并检验反应产物的装置如图3－19－9：图3－19－9将足量浓氨水从分液漏斗中加入烧瓶中后，如图进行实验，实验现象记录如下：①黑色氧化铜粉末变为光亮红色；②无水硫酸铜粉末变蓝色；③集气瓶中收集到一种无色气体。(1)请回答下列问题：(1)虚线框内是否应添加必要的干燥装置？________(填“是”或“否”)。若需要，应选择的干燥装置是________(填编号，若不需要，该空可不填)。(2)最终集气瓶中收集到的气体是__________________________________________________________。(3)CuO粉末处发生化学反应方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)是I(2)N2(3)2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O解析：观察实验装置，易知进行的是CuO氧化NH3的实验，反应在加热条件下进行，产物有H2O生成，故原料气应进行干燥处理。热点2金属与硝酸的反应1．金属与HNO3反应的一般通式(1)金属＋浓硝酸→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O(2)金属＋稀硝酸→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O2．反应规律(1)金属与硝酸反应一般不生成H2。浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO。铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再和Fe反应生成Fe(NO3)2。(2)铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时硝酸的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。3．计算方法(1)原子守恒法－式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，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。HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3形(3)离子方程式计算法【典例2】把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是()A．反应后生成的盐只有Fe(NO3)3B．反应后生成的盐只有Fe(NO3)2金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO－3在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此出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＋