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第2节氮的循环2013高考导航考纲要求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.氮元素单质及其化合物知识与其他元素单质及其化合物知识的综合应用。命题热点1.以氧化还原反应为知识背景，以化工生产和环境保护为命题方向，综合考查氮及其化合物的性质。2.关注NH3的制备、性质、用途；HNO3的氧化性及还原产物。3.与基本概念、理论、实验、计算相结合。教材回扣夯实双基一、氮气及氮的氧化物1．氮的循环2．氮气的化学性质氮气很稳定，难与其他物质发生化学反应。N2＋O2=====放电或高温2NON2＋3Mg=====点燃Mg3N2N2＋3H2高温、高压催化剂2NH33．氮的氧化物(NOx，x＝0.5、1、1.5、2、2.5)(1)NO与NO2的物理性质颜色气味毒性密度溶解性NO无色无味有毒比空气稍大________NO2_______________气味_____比空气大易溶于水红棕色有刺激性有毒难溶于水(2)NO与NO2的化学性质①2NO＋O2===2NO2(常温下无色，NO气体遇空气迅速变为_______色；NO有毒，是因为与血红蛋白易结合，造成人体缺氧)。②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(红棕色气体被水吸收后气体体积减少了___________)。红棕2/3③2NO2N2O4(无纯净的NO2气体，盛有红棕色气体的玻璃球放入冰水中，发现气体颜色迅速_____________________)。变浅至无色特别提醒4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，常用于守恒法解题。①形成_____________，污染大气。②形成酸雨。③破坏大气中的臭氧层。光化学烟雾思考感悟1．为什么N2能稳定存在于大气中？为什么经常用氮气做保护气？【提示】N2分子内共价键牢固，N2分子不易被破坏成原子；N2分子不易与其他物质发生反应。1．氨(NH3)(1)物理性质：无色，有___________气味，密度比空气小。物理特性：______溶于水，易液化。(2)化学性质二、氨和铵(NH3＋H＋OH－NH＋4)刺激性极易2NH3＋3Cl2===6HCl＋N2NH3＋H23·H2＋4＋OH－(3)制取原理(固＋固――→△)2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．铵盐(1)铵盐均为白色或无色易溶于水的晶体。NH4HCO3=====△NH3↑＋H2O＋CO2↑(2)铵根离子的检验取样品与碱共热，用______________红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明有存在。湿润的NH＋4思考感悟2．为什么不能用P2O5、无水CaCl2干燥氨气？【提示】P2O5为酸性干燥剂，可与NH3反应而吸收NH3；CaCl2能与NH3反应形成CaCl2·8NH3。三、硝酸(HNO3)1．物理性质气味颜色挥发性溶解性刺激性无色、久置呈________易挥发与水互溶黄色2.化学性质(1)强酸性：具有酸的通性(2)不稳定性：4HNO3=====受热或见光2H2O＋4NO2↑＋O2↑。(3)强氧化性①与金属反应a．与除Au、Pt外大部分金属反应(如Cu)_____________________________________________________________。——————————————————————————————。Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2Ob．常温下浓HNO3使Fe、Al_____。②与非金属(如木炭)反应C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。③与某些还原性化合物(如Fe2＋、SO2－3等)反应，离子方程式分别为：钝化_______________________________.3SO2－3＋2H＋＋2NO－3===3SO2－4＋2NO↑＋H2O。3．用途制化肥、染料、炸药等。3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O考点串讲深度剖析氨气的制法和氨水1．氨气的制法(1)实验室制法①原理：铵盐与碱共热产生氨气。2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②装置：固—固反应加热装置，发生装置与制取氧气的装置相似，如下图：③收集：由于氨气极易溶于水，且密度比空气小，所以只能用向下排空气法。④检验：a.用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)；b.蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口(产生白烟)。⑤棉花团的作用：在收集NH3的试管口放置一团松软的干棉花，是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流，以便在较短的时间内收集到较为纯净的氨气。特别提醒(1)制取NH3宜用NH4Cl，不宜用(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。(2)消石灰不能用KOH或NaOH代替，因后两者易吸湿、结块,不利于产生NH3，且在高温下易腐蚀试管。(3)干燥氨气通常用碱石灰，而不能用P2O5和浓H2SO4，也不能用无水CaCl2(8NH3＋CaCl2===CaCl2·8NH3)。(4)欲快速制NH3，可将浓氨水滴入NaOH固体或生石灰中，其装置如下图：(2)工业制法N2＋3H2高温、高压催化剂2NH32．氨水(1)组成c(NH3·H2O)c(NH3)c(OH－)c(NH＋4)c(H＋)。(2)存在平衡NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－；H2OH＋＋OH－。(3)性质①容易挥发，盛浓氨水的试剂瓶瓶口常有白雾产生，久置溶液质量减轻，浓度变小。②氨水质量分数越大，其密度越小，因此如果将质量分数为x%的氨水与质量分数为3x%的氨水等体积混合后，所得氨水的质量分数小于2x%。③氨水是很好的沉淀剂，能使Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋等转变为氢氧化物沉淀，其中AgOH、Cu(OH)2、Zn(OH)2等沉淀能溶于过量氨水，生成络合物。(4)涉及氨水的离子方程式的书写①氨水做反应物，用分子式NH3·H2O表示，如：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4；②生成氨水时，若反应物为浓溶液或在加热条件下，用下面离子方程式表示：NH＋4＋OH－=====△NH3↑＋H2O；③生成氨水时，若反应物为稀溶液且不加热，用下面离子方程式表示：NH＋4＋OH－===NH3·H2O。3．喷泉实验(1)喷泉形成的原理容器内、外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，使液体通过尖嘴管喷涌。(2)分类①负压型：即接纳喷起液体的空间压强低于大气压，而待喷液体与大气相通，通常是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。如气体AHClNH3CO2、Cl2、H2S、SO2NO2＋O2CH2===CH2吸收剂B水或NaOH溶液水、盐酸NaOH溶液水溴水②正压型：即接纳喷起液体的空间与大气相通，而待喷液体所受压强高于大气压，通常是容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应，容器内产生大量气体，如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等。③两种类型的装置如图：即时应用1．如图所示分别是某课外活动小组设计的制取氨气并用氨气进行喷泉实验的三组装置，回答下列问题：(1)用A图所示的装置可制备干燥的NH3：①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___________________________。②干燥管中干燥剂能否改用无水CaCl2？_______(填“能”或“不能”)，理由是______________________(用化学方程式表示)。(2)用B图所示的装置可快速制取较大量NH3：①用化学方程式表示浓氨水滴入CaO中有大量NH3逸出的过程：___________________________。②检验NH3是否收集满的实验方法是_____________________________。(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____________________________。解析：(1)①A图所示的装置中发生的反应为2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；为了防止氨气与空气对流，确保收集满纯净的氨气，故用棉花团堵住试管口；②CaCl2虽然是中性干燥剂，但是CaCl2能与NH3发生反应：CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3，故不能用无水CaCl2来吸收氨气中的水蒸气。(2)①虽然氨水和生石灰不反应，但是生石灰和水反应剧烈且放热，使大量氨气逸出：NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O。(3)先打开止水夹，然后将胶头滴管中的水快速挤出即可，这是因为NH3极易溶于水，胶头滴管中挤出的水吸收了大量的氨气致使烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉。答案：(1)①2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O防止氨气与空气对流，使NH3充满试管②不能CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3(2)①CaO＋H2O===Ca(OH)2，反应放热，NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O②用蘸取少许浓盐酸的玻璃棒靠近收集NH3的容器口，若产生白烟，说明容器已收集满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的容器口，若湿润的红色石蕊试纸变蓝，则说明NH3已收集满，反之，则没有收集满或其他合理答案)(3)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水NH3极易溶解于水，致使烧瓶内压强迅速减小名师指津：喷泉实验成功的关键：(1)气体在吸收液中被吸收的既快又多，如NH3、HCl用水吸收，CO2、SO2用NaOH溶液吸收等。(2)装置的气密性要好。(3)烧瓶内气体纯度要高。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。(2)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。(3)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。即时应用2．锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为()A．2molB．1molC．0.5molD．0.25mol解析：选D。由题意写出反应方程式：4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O，可得关系式：4Zn(NO3)2～NH4NO3。1mol14mol命题视角把脉高考教材高频考点例1(2010·高考上海卷)下列实验过程中，始终无明显现象的是()A．NO2通入FeSO4溶液中B．CO2通入CaCl2溶液中C．NH3通入AlCl3溶液中D．SO2通入Ba(NO3)2溶液中【解析】NO2通入水溶液中会生成HNO3，HNO3能将Fe2＋氧化成Fe3＋，A项溶液由浅绿色变为棕黄色，红棕色气体消失；NH3通入AlCl3溶液中会有白色沉淀生成；SO2通入水溶液中会先生成H2SO3，H2SO3与Ba(NO3)2先发生氧化还原反应，有SO2－4生成，其次会观察到(BaSO4)白色沉淀生成；CO2通入CaCl2溶液中没有明显的现象。【答案】B【方法规律】CO2通入碱性溶液中，生成CO2－3后，才能与Ca2＋、Ba2＋等发生沉淀反应；NO2通入水溶液中会生成HNO3，HNO3能氧化一些还原性物质；SO2通入BaCl2、CaCl2、MgSO4等溶液中不发生沉淀反应，当通入某些硝酸盐溶液中时，会将SO2氧化成SO2－4。追踪命题热点例2(2011·高考重庆卷)固态化合物A由两