2022年高三化学知识点之氮及其化合物 .pdf

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1、1 精品小班课程辅导讲义讲义编号2014 暑假 12HX01 辅导科目：化学年级：新高三课题氮及其化合物教学目标NH3、NO、NO2的性质。理解硝酸与硝酸盐的性质。教学重点、难点NH3、NO、NO2的性质。理解硝酸与硝酸盐的性质。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页2 教学内容一、考纲要求主题学习内容学习水平说明一些元素的单质和化合物氮氨B （1）氨的物理性质和化学性质（2）工业合成氨的原理铵盐B （1）铵根离子与碱溶液的反应（2）铵盐的不稳定性氮肥A （1） 常见氮肥： 铵盐（NH4Cl、NH4NO3、NH4HCO3

2、）二、知识梳理（一）氮气(1)氮元素在自然界中的存在形式 ： 既有游离态又有化合态空气中含 N2 78(体积分数 )或 75(质量分数 )；化合态氮存在于多种无机物和有机物中，氮元素是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素(2)氮气的 物理性质 ：纯净的氮气是无色气体，密度比空气略小氮气在水中的溶解度很小在常压下，经降温后，氮气变成无色液体，再变成雪花状固体(3)氮气的 分子结构 ：氮分子 (N2)的电子式为，结构式为NN由于 N2分子中的NN 键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼(4)氮气的 化学性质 ：N2与 H2化合生成NH3N2 +3H22NH3说明该反应是一个可逆反应，是工业

3、合成氨的原理N2与 O2化合生成NO：N2 + O2放电2NO 说明在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应(5)氮气的 用途 ：合成氨，制硝酸；代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化；在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发；保存粮食、水果等食品，以防止腐烂；医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术；利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能（二）一氧化氮和二氧化氮1、一氧化氮：无色无味 气体，难溶于水，有很大毒性，在常温下极易被氧化成二氧化氮。2NO O22NO22、二氧化氮：红棕色有刺激性气味气体，溶于水生成硝酸和一氧化氮。精选学习资料 - - - - - - -

4、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页3 3NO2H2O2HNO3NO 2NO2N2O4（无色）【光化学烟雾】NO、NO2有毒，是大气的污染物空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气NO2在紫外线照射下，发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾光化学烟雾因此，NO2是造成光化学烟雾的主要因素光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡注意：关于氮的氧化物溶于水的几种情况的计算方法。NO2或 NO2与 N2（或非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2H2O 2HNO3NO 利用气体体积变化差值进行计算。NO2和 O2

5、的混合气体溶于水时，由4NO22H2OO24HNO3可知，当体积比为 4：1，恰好完全反应V(NO2)：V(O2) 4：1， NO2过量，剩余气体为NO 4：1，O2过量，乘余气体为O2NO 和 O2同时通入水中时，其反应是：2NO O22NO2，3NO2H2O 2HNO3NO ，总反应式为：4NO2H2O3O2 4HNO3当体积比为4：3，恰好完全反应V(NO) ：V(O2) 4：3，NO 过量，剩余气体为NO 4：3，O2过量，乘余气体为O2NO、 NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按求出NO2与 H2O 反应生成的NO 的体积，再加上原混合气体中的NO 的体积即为NO 的总体积，再按

6、方法进行计算。（三）硝酸(1)物理性质 ：纯硝酸是无色、 易挥发 (沸点为 83)、 有刺激性气味的液体打开盛浓硝酸的试剂瓶盖，有白雾 产生(与盐酸相同 ) 质量分数为98以上的浓硝酸挥发出来的HNO3蒸气遇空气中的水蒸气形成的极微小的硝酸液滴 而产生“发烟现象” 因此，质量分数为98以上的浓硝酸通常叫做发烟硝酸(2)化学性质 ：具有 酸的通性 例如：CaCO3 + 2HNO3(稀) Ca(NO3)2 + CO2+ H2O (实验室制CO2气体时，若无 稀盐酸可用稀硝酸代替) 不稳定性 HNO3见光或受热发生分解，HNO3越浓，越易分解硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈 黄色 有关反应的化

7、学方程式为：【特别提醒】 ：通常“纯净” 的 NO2或 N2O4并不纯， 因为在常温、 常压下能发生2NO2垐 ?噲 ?N2O4反应。由于此可逆反应的发生，通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要小。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。因而可逆反应2NO2垐 ?噲 ?N2O4在解化学题中有很重要的应用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页4 4HNO3加热或光照2H2O + 4NO2+O21、HNO3具有酸的通性。2、HNO3具有强氧化性，表现在能与

8、多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。强氧化性 ：不论是稀HNO3还是浓HNO3，都具有极强的氧化性HNO3浓度越大，氧化性越强其氧化性表现在以下几方面：a几乎能与所有金属(除 Hg、Au 外)反应当 HNO3与金属反应时，HNO3被还原的程度 (即氮元素化合价降低的程度)取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱对于同一金属单质而言，HNO3的浓度越小，HNO3被还原的程度越大，氮元素的化合价降低越多一般反应规律为：金属+ HNO3(浓) 硝酸盐+ NO2 + H2O 金属+ HNO3(稀) 硝酸盐+ NO + H2O 较活泼的金属(如 Mg、Zn 等) + HNO3(极稀 ) 硝酸盐+ H

9、2O + N2O(或 NH3等) 金属与硝酸反应的重要实例为：3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 该反应较缓慢， 反应后溶液显蓝色，反应产生的无色气体遇到空气后变为红棕色(无色的 NO 被空气氧化为红棕色的 NO2)。实验室通常用此反应制取NO 气体 Cu + 4HNO3(浓) Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O 该反应较剧烈，反应过程中有红棕色气体产生此外，随着反应的进行，硝酸的浓度渐渐变稀，反应产生的气体是 NO2、NO 等的混合气体b常温下 ，浓 HNO3能将金属Fe、A1 钝化 ，使 Fe、 A1 的表面氧化生成一薄层致密的氧化膜因此，可

10、用铁或铝制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应(与浓硫酸相似) c 浓 HNO3与浓盐酸按体积比1 3 配制而成的混合液叫王水 王水溶解金属的能力更强，能溶解金属Pt、Aud能把许多非金属单质(如 C、S、P等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物例如：C + 4HNO3(浓) CO2+ 4NO2+ 2H2O e能氧化某些具有还原性的物质，如H2S、SO2、Na2SO3、HI 、HBr 、Fe2等应注意的是，NO3无氧化性，而 当 NO3在酸性溶液中时，则具有强氧化性例如，在Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸，因引入了H而使 Fe2被氧化为Fe3；又如，向浓

11、HNO3与足量的Cu 反应后形成的Cu(NO3)2中再加入盐酸或硫酸，则剩余的 Cu 会与后来新形成的稀HNO3继续反应f能氧化并腐蚀某些有机物，如皮肤、衣服、纸张、橡胶 等因此在使用硝酸(尤其是浓硝酸)时要特别小心，万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打或肥皂液洗涤(3)保存方法硝酸易挥发，见光或受热易分解，具有强氧化性而腐蚀橡胶，因此，实验室保存硝酸时，应将硝酸盛放在带玻璃塞的棕色试剂瓶中，并贮存在 黑暗且温度较低的地方(4)用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -

12、- - -第 4 页，共 7 页5 （四）氨(1)氨的 物理性质 ：氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻；氨易液化在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热液态氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降；氨气极易溶于水在常温、常压下，1 体积水中能溶解约700 体积的氨气 (因此，氨气可进行喷泉实验)；氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用若不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛(2)氨分子结构 ： NH3的电子式为， 结构式为， 氨分子的结构为三角锥形，N 原子位于锥顶，三个 H 原子位于锥底，键角107.3，是极性分子(3)氨的

13、化学性质 ：与水反应 氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水)，大部分的NH3分子与 H2O 分子结合成NH3H2O(叫一水合氨 ) NH3H2O 为弱电解质，只能部分电离成NH4和 OH：NH3 + H2ONH3H2ONH4+ OHa氨水的性质 ：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色氨水的浓度越大，密度反而越小(是一种特殊情况)NH3H2O 不稳定，故加热氨水时有氨气逸出：b氨水的组成 ：氨水是混合物(液氨是纯净物 )，其中含有3 种分子 (NH3、NH3H2O、H2O)和 3种离子 (NH4和 OH、极少量的H)c氨水的保存 方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用

14、金属容器盛装氨水通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里d有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH3H2O 形式存在，但计算时仍以NH3作溶质与酸反应 ：NH3 + HCl NH4C1 a氨气与 挥发性酸 (浓盐酸、浓硝酸等)相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之 NH3 + HCl NH4C1 （当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟 这种白烟是氨水中挥发出来的NH3与盐酸挥发出来的HCl 化合生成的NH4C1 晶体小颗粒 ）b氨气与 不挥发性酸 (如 H2SO4、H3PO4等)反应时，无白烟生成还原性NH3分子中氮元素呈3 价，

15、具有还原性，能在一定条件下与O2、Cl2、CuO 等反应，被它们氧化：a跟氧气反应：4NH3 + 5O2催化剂4NO + 6H2O （催化剂：铂铑合金或三氧化二铬）说明这一反应叫做 氨的催化氧化(或叫接触氧化 )，是工业上制硝酸的反应原理之一跟氯气反应(检查氯气是否泄漏)：2NH3 + 3Cl2N2 + 6HCl 8NH3 + 3Cl2N2 + 8 NH4Cl 跟氧化铜反应：(4)氨气的 用途 ：是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常特别提醒 ：有硝酸参与的氧化还原反应的计算：（1）单质与硝酸的反应，分析讨论是金属还是非金属，若为金属参加的反应

16、硝酸分为两部分，一部分作氧化剂，另一部分起酸性生成硝酸盐，应先确定未被还原的硝酸，再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时，硝酸全部被还原。（ 2）Cu 与 HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小，产物由NO2变成 NO，最终为混合气体。可以这样理解并分析：反应的硝酸在产物中共三部分：Cu(NO3)2HNO3被还原的硝酸无论生成NO 还是 NO2均为一个N 原子与一个HNO3的比例关系，即：被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐如 Cu (NO3)2 ，一个金属离子与金属离子最高价数个HNO3成比例关系，即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态

17、数相等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页6 用原料；用作冰机中的制冷剂【铵盐】铵盐是由铵离子(NH4)和酸根阴离子组成的离子化合物 铵盐都是白色晶体，都易溶于水(1)铵盐的 化学性质 ：受热分解固态铵盐受热都易分解根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同，铵盐分解时有以下三种情况：a组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时，则加热时酸与氨气同时挥发，冷却时又重新化合生成铵盐。例如：NH4Cl(固) NH3+ HCl NH3 + HClNH4Cl (试管上端又有白色固体附着) 又如：(NH4)2CO32

18、NH3+ H2O + CO2NH4HCO3NH3 + H2O + CO2b 组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是难挥发性酸，加热时则只有氨气逸出，酸或酸式盐仍残留在容器中如：(NH4)2SO4NH4HSO4 + NH3(NH4)3PO4H3PO4 + 3NH3c组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是氧化性酸，加热时则发生氧化还原反应，无氨气逸出例如：NH4NO3N2O+ 2H2O 跟碱反应铵盐的通性固态铵盐+ 强碱 (NaOH 、 KOH)无色、有刺激性气味的气体湿润的红色石蕊试纸试纸变蓝色 例如：(NH4)2SO4+2NaOH Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O NH4NO3+NaOHNaNO3 +

19、 NH3+ H2O 说明： a若是铵盐溶液与烧碱溶液共热， 则可用离子方程式表示为：NH4+ OHNH3+ H2O b 若反应物为稀溶液且不加热时 ， 则无氨气逸出， 用离子方程式表示为：NH4+ OHNH3 H2O c若反应物都是固体时，则只能用化学方程式表示(2)氮肥的存放和施用铵盐可用作氮肥由于铵盐受热易分解，因此在贮存时应密封包装并存放在阴凉通风处；施用氮肥时应埋在土下并及时灌水，以保证肥效【铵盐 (NH4)的检验】将待检物取出少量置于试管中，加入NaOH 溶液后，加热，用湿润的红色石蕊试纸在管口检验，若试纸变蓝色，则证明待检物中含铵盐(NH4)NH4+ OHNH3 + H2O 【氨气

20、的实验室制法】(1)反应原理：固态铵盐如 NH4Cl、(NH4)2SO4等与消石灰或生石灰混合共热：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3+ 2H2O (2)发生装置类型：固体+固体气体型装置 (与制 O2相同 )(3)干燥方法： 常用 碱石灰 (CaO 和 NaOH 的混合物 )作干燥剂 不能用浓 H2SO4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气，因为它们都能与氨气发生反应(CaCl2与 NH3反应生成CaCl28NH3)(4)收集方法：只能用向下排气法，并在收集氨气的试管口放一团棉花 ，以防止氨气与空气形成对流而造成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归

21、纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页7 制得的氨气不纯(5)验满方法；将 湿润的红色石蕊试纸接近集气瓶口，若试纸变蓝色，则说明氨气已充满集气瓶；将 蘸有浓盐酸的玻璃棒接近集气瓶口，有白烟产生，说明氨气已充满集气瓶注意制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、 (NH4)2CO3等代替，因为NH4NO3在加热时易发生爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯消石灰不能用NaOH、 KOH 等强碱代替，因为NaOH、KOH 具有吸湿性，易潮解结块，不利于生成的氨气逸出，而且NaOH、 KOH 对玻璃有强烈的腐蚀作用NH3极易溶于

22、水，制取和收集的容器必须干燥实验室制取氨气的另一种常用方法：将生石灰或烧碱加入浓氨水中并加热或直接加热浓氨水，有关反应的化学方程式为：CaO + NH3H2OCa(OH)2 + NH3NH3 H2ONH3+ H2O 加烧碱的作用是增大溶液中的OH浓度， 促使 NH3H2O 转化为 NH3，这种制氨气的发生装置与实验室制 Cl2、HCl 气体的装置相同特别提醒 ：制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。消石灰不能用NaOH 、KOH 代替，原因是：a、NaOH、 KOH 具有吸湿性、易结块，不利于产生NH3；b、在高温下能腐蚀大试管。因氨气比空气轻，易与空气发生对流，所以收集时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法，利用NH3 H2ONH3 +H2O 原理制备。也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备，原理：烧碱溶于水为放热反应，促进NH3 H2O 的分解，增大c(OH )使上述可逆反应向左移动，而产生NH3。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页