新高考2023版高考化学一轮总复习第4章第11讲氮及其重要化合物课件.pptx
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1、第四章非金属非金属及其化合物及其化合物第11讲氮及其重要化合物高考高考备备考考导导航航1结结合合真真实实情情境境中中的的应应用用实实例例或或通通过过实实验验探探究究,掌掌握握氮氮元元素素单单质质及及其其重要化合物的主要性重要化合物的主要性质质及及应应用。用。2了解氮元素了解氮元素单质单质及其重要化合物的制及其重要化合物的制备备方法。方法。3了解氮的重要化合物了解氮的重要化合物对对生生态环态环境的影响。境的影响。学科核心素养学科核心素养1宏宏观观辨辨识识与与微微观观探探析析:能能从从不不同同层层次次认认识识含含氮氮化化合合物物的的多多样样性性,并并对对其其进进行分行分类类。2科科学学探探究究与与
2、创创新新意意识识:能能根根据据氮氮单单质质及及其其化化合合物物的的性性质质提提出出有有探探究究价价值值的的问问题题;能能从从问问题题和和假假设设出出发发,确确定定探探究究目目的的,设设计计探探究究方方法法,进进行行实验实验探究。探究。考点一考点二考点三考点一1自然界中氮的存在和氮的固定自然界中氮的存在和氮的固定必备知识必备知识梳理夯实梳理夯实考点一氮气及氮的氧化物考点一氮气及氮的氧化物2氮气氮气电子式为电子式为_,结构式为,结构式为_。(1)物物理理性性质质:_色色_味味气气体体,密密度度比比空空气气略略小小,_溶溶于水。熔点、沸点很低。于水。熔点、沸点很低。(2)化学性质化学性质NN共价键牢
3、固共价键牢固N2分子结构很稳定,化学性质分子结构很稳定,化学性质_。NN无无无无难不活不活泼与与O2反应反应_。(N2与与O2不能通过一步反应生成不能通过一步反应生成NO2)工业合成氨工业合成氨_。与与Mg反应反应_。(Mg3N2是离子化合物,遇水强烈水解。是离子化合物,遇水强烈水解。)3氮的氧化物氮的氧化物(1)氮氮有有多多种种价价态态的的氧氧化化物物,氮氮元元素素从从15价价都都有有对对应应的的氧氧化化物物,如如N2O、_、N2O3、NO2(或或_)、N2O5,其其中中属属于于酸酸性性氧氧化化物的是物的是N2O3、_。氮的氧化物都有毒,都是大气污染物。氮的氧化物都有毒,都是大气污染物。(2
4、)NO和和NO2性质的比较性质的比较NON2O4N2O5无无红棕色棕色3NO2H2O2HNO3NO血血红蛋白蛋白光化学光化学光化学烟光化学烟雾注注意意:氮氮的的氧氧化化物物中中NO2与与N2O4存存在在下下列列平平衡衡:2NO2N2O4,因此因此实验测得得NO2的平均相的平均相对分子分子质量量总是大于是大于46。验证某某无无色色气气体体为NO的的方方法法是是向向无无色色气气体体中中通通入入O2(或或空空气气),无无色气体色气体变为红棕色。棕色。NO能能用用排排水水法法收收集集,不不能能用用排排空空气气法法收收集集;而而NO2能能用用向向上上排排空空气法收集,不能用排水法收集。气法收集,不能用排
5、水法收集。4氮氧化物对环境的污染及防治氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型常见的污染类型a光光化化学学烟烟雾雾:NOx在在紫紫外外线线作作用用下下,与与碳碳氢氢化化合合物物发发生生一一系系列列光光化学反应,产生的一种有毒的烟雾。化学反应,产生的一种有毒的烟雾。b酸酸雨雨:NOx排排入入大大气气中中后后,与与水水反反应应生生成成HNO3和和HNO2,随随雨雨雪降到地面形成酸雨。雪降到地面形成酸雨。c破破坏坏臭臭氧氧层层:NOx可可使使平平流流层层中中的的臭臭氧氧减减少少,导导致致地地面面紫紫外外线线辐辐射量增加。射量增加。dNO与血红蛋白结合使人中毒。与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见
6、的常见的NOx尾气处理方法尾气处理方法a碱液吸收法碱液吸收法2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH2NaNO2H2ONO2、NO的的混混合合气气体体能能被被足足量量烧烧碱碱溶溶液液完完全全吸吸收收的的条条件件是是n(NO2)n(NO)。一般适合工业尾气中。一般适合工业尾气中NOx的处理。的处理。b催化转化法催化转化法在在催催化化剂剂、加加热热条条件件下下,氨氨可可将将氮氮氧氧化化物物转转化化为为无无毒毒气气体体(N2)或或NOx与与CO在在一一定定温温度度下下催催化化转转化化为为无无毒毒气气体体(N2和和CO2)。一一般般适适用用于于汽汽车车尾气的处理。尾气的处理。5
7、NO2和溴蒸气的比较与鉴别和溴蒸气的比较与鉴别NO2和溴蒸气在性质上的相似性和溴蒸气在性质上的相似性a均有氧化性;均有氧化性;b溶于水后溶液均呈酸性;溶于水后溶液均呈酸性;c均能与碱反应。均能与碱反应。1判断正误,正确的打判断正误,正确的打“”“”,错误的打,错误的打“”“”。(1)豆豆科科植植物物通通过过根根瘤瘤菌菌吸吸收收空空气气中中的的氮氮,属属于于氮氮的的固固定定,固固氮氮反反应应一定属于氧化还原反应。一定属于氧化还原反应。()提提示示固固氮氮是是游游离离态的的氮氮生生成成化化合合态的的氮氮,所所以以氮氮的的化化合合价价一一定定发生生变化。化。(2)食品袋中充氮气可用来防腐。食品袋中充
8、氮气可用来防腐。()(3)NO中的中的NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去。杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去。()提示提示NO2溶于水生成溶于水生成NO,便可除去,便可除去NO中的中的NO2。(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在。都是大气污染气体,在空气中都稳定存在。()提示提示NO遇遇O2反反应生成生成NO2。(5)氮氮的的氧氧化化物物和和硫硫的的氧氧化化物物既既是是形形成成光光化化学学烟烟雾雾,又又是是形形成成酸酸雨雨的的主要物质。主要物质。()(6)N2与与O2在放电条件下直接化合成在放电条件下直接化合成NO2。()提示提示N2与与O2在放在放电条件下直接化
9、合成条件下直接化合成NO。(7)汽车尾气中有汽车尾气中有NOx,主要是汽油不充分燃烧引起的。,主要是汽油不充分燃烧引起的。()(8)制二氧化氮时,用水或制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气。溶液吸收尾气。()(15)密密闭闭容容器器中中2molNO与与1molO2充充分分反反应应,产产物物的的分分子子数数为为2NA。()(16)通过灼热的镁粉,可除通过灼热的镁粉,可除N2中的少量氧气。中的少量氧气。()(17)可用可用NO2与水反应制取硝酸,故与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物。是酸性氧化物。()(18)NO2与与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为反应中氧化剂与还原剂的质量比为12。
10、()提提示示3NO2H2O2HNO3NO,NO2既既是是氧氧化化剂,又又是是还原原剂,个数之比是,个数之比是12。(19)溴溴蒸蒸气气和和NO2都都是是红红棕棕色色气气体体,可可用用湿湿润润的的淀淀粉粉KI试试纸纸和和NaOH溶液鉴别。溶液鉴别。()提提示示不不能能鉴别。因因为这两两种种气气体体都都有有氧氧化化性性,都都可可以以把把KI中中的的I氧氧化化成成I2,从从而而使使试纸变蓝色色。NaOH溶溶液液可可以以吸吸收收溴溴蒸蒸气气和和NO2而而形形成成无无色色溶溶液液。鉴别的的方方法法:用用AgNO3溶溶液液,Br2可可与与AgNO3溶溶液液反反应生生成成浅浅黄黄色色沉沉淀淀AgBr;用用水
11、水,溶溶于于水水后后有有颜色色的的是是Br2,无无颜色色的的是是NO2。2深度思考:深度思考:(1)俗俗话话说说“雷雷雨雨发发庄庄稼稼”,这这说说明明雷雷雨雨中中含含有有能能被被植植物物吸吸收收利利用用的的化合态的氮。请写出三个有关的化学方程式:化合态的氮。请写出三个有关的化学方程式:_;_;_。2NOO22NO23NO2H2O2HNO3NO(2)汽汽车车尾尾气气主主要要含含有有CO、NOx等等有有害害物物质质,这这种种尾尾气气逐逐渐渐成成为为空空气气污染的主要来源之一。污染的主要来源之一。汽汽 车车 尾尾 气气 中中 的的 CO来来 自自 _,NO来来 自自_。汽汽车车尾尾气气对对环环境境的
12、的危危害害主要有主要有_(至少填两种至少填两种)。NOx能能 形形 成成 酸酸 雨雨,写写 出出 NO2转转 化化 为为 HNO3的的 化化 学学 方方 程程 式式:_。汽汽车车尾尾气气中中的的CO、NOx在在适适宜宜温温度度下下采采用用催催化化转转化化法法处处理理,使使它它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被被CO还原的化学还原的化学方方程式程式:_。汽油的不完全燃汽油的不完全燃烧N2与与O2在汽在汽车汽缸内的高温汽缸内的高温环境下的反境下的反应形成硝酸型酸雨、形成硝酸型酸雨、导致光化学烟致光化学烟雾3NO2H2O2HNO3NO微考点微考
13、点1氮气及其氧化物的性质和应用氮气及其氧化物的性质和应用(1)(2022吉吉林林德德惠惠实实验验中中学学等等九九校校期期中中)(双双选选)NH3催催化化还还原原NO是是重重要要的的烟烟气气脱脱硝硝技技术术,其其反反应应过过程程与与能能量量关关系系如如图图;研研究究发发现现在在以以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图。下列说法正确的是为主的催化剂上可能发生的反应过程如图。下列说法正确的是()考点突破考点突破训练提升训练提升典例典例1答案答案AD.下列措施能提高尾气中下列措施能提高尾气中NO和和NO2去除率的有去除率的有_(填字母填字母)。A加快通入尾气的速率加快通入尾气的速率B采用气、
14、液逆流的方式吸收尾气采用气、液逆流的方式吸收尾气C吸收尾气过程中定期补加适量吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液溶液.吸吸收收后后的的溶溶液液经经浓浓缩缩、结结晶晶、过过滤滤,得得到到NaNO2晶晶体体,该该晶晶体体中中的的主主要要杂杂质质是是_(填填化化学学式式);吸吸收收后后排排放放的的尾尾气气中中含含量量较较高高的的氮氧化物是氮氧化物是_(填化学式填化学式)。BCNaNO3NO溶液溶液pH越小,溶液中越小,溶液中HClO的的浓度越大,氧化度越大,氧化NO的能力越的能力越强对对点点集集训训1(1)(2021河河北北,4)硫硫和和氮氮及及其其化化合合物物对对人人类类生生存存和和社社会会发发
15、展展意意义义重重大大,但但硫硫氧氧化化物物和和氮氮氧氧化化物物造造成成的的环环境境问问题题也也日日益益受受到到关注。下列说法正确的是关注。下列说法正确的是()ANO2和和SO2均均为为红红棕棕色色且且有有刺刺激激性性气气味味的的气气体体,是是酸酸雨雨的的主主要要成成因因B汽车尾气中的主要大气污染物为汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和和PM2.5C植物直接吸收利用空气中的植物直接吸收利用空气中的NO和和NO2作为肥料,实现氮的固定作为肥料,实现氮的固定D工业废气中的工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除可采用石灰法进行脱除D解解析析A项,SO2是是无无色色气气体体,不不正正确确;B项,汽
16、汽车尾尾气气中中的的主主要要大大气气污染染物物为一一氧氧化化碳碳、碳碳氢化化合合物物、氮氮氧氧化化物物、固固体体颗粒粒物物等等,不不正正确确;C项中中没没有有N2转化化为氮氮的的化化合合物物的的过程程,未未实现氮氮的的固固定定,且且植植物物不不能能直直接接吸吸收收利利用用空空气气中中的的NO和和NO2,不不正正确确;D项,生生石石灰灰(CaO)可可吸吸收收工工业废气气中中的的SO2,总反反应方方程程式式为2CaO2SO2O22CaSO4,从而将从而将SO2脱除,正确;故脱除,正确;故选D。(2)(2022辽宁葫芦岛模拟辽宁葫芦岛模拟)(双选双选)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A氮气化
17、学性质不如磷活泼,故氮元素非金属性弱于磷氮气化学性质不如磷活泼,故氮元素非金属性弱于磷B氮气只有氧化性,没有还原性氮气只有氧化性,没有还原性C“雷雷雨雨发发庄庄稼稼”所所包包含含的的化化学学变变化化有有N2NONO2HNO3硝硝酸酸盐盐DNO与与O2反应生成反应生成NO2不属于氮的固定不属于氮的固定CD解解析析NN键能能大大,N2比比磷磷稳定定,但但N元元素素的的非非金金属属性性比比磷磷强,A错误;氮氮气气中中氮氮元元素素的的化化合合价价可可以以升升高高,也也可可以以降降低低,故故既既具具有有氧氧化化性性,又又具具有有还原原性性,B错误;氮氮的的固固定定是是将将游游离离态的的氮氮转化化为化化合
18、合态的的氮氮的的过程,程,D项正确。正确。微考点微考点2氮氧化物溶于水的定量计算氮氧化物溶于水的定量计算(1)(2022天天津津高高三三检检测测)如如图图所所示示,相相同同条条件件下下,两两个个容容积积相相同同的的试试管管分分别别装装满满NO2和和NO气气体体,分分别别倒倒置置于于水水槽槽中中,然然后后通通过过导导管管缓缓慢慢通通入入氧氧气气,边边通通边边慢慢慢慢摇摇动动试试管管,直直到到两两个个试试管管内内充充满满液液体体。假假设设试试管管内内的的溶溶质质不不向向水水槽槽中中扩扩散散,则则(1)和和(2)两两个个试试管管内内溶溶液液物物质质的的量量浓浓度之比为度之比为()A11B43C57D
19、75典例典例2A解解析析设试管管的的容容积为V,水水充充满整整个个试管管,溶溶液液的的体体积是是V,无无论是是NO2还是是NO最最终都都转变成成了了HNO3,根根据据氮氮元元素素守守恒恒,生生成成的的HNO3的物的物质的量相等,的量相等,则硝酸的物硝酸的物质的量的量浓度相等,故度相等,故选A。C对对点点集集训训2(1)(2022经经典典习习题题选选萃萃)在在一一定定条条件件下下,将将NO2和和O2的的混混合合气气体体12mL通通入入足足量量水水中中,充充分分反反应应后后剩剩余余2mL气气体体(同同温温同同压压下下),则原混合气体中氧气的体积可能为,则原混合气体中氧气的体积可能为()1.2mL2
20、.4mL3mL4mLABCDD(2)(2022山山东东淄淄博博高高三三检检测测)将将40mLNO2和和NO的的混混合合气气体体通通入入倒倒立立于于水水槽槽中中盛盛满满水水的的试试管管中中,充充分分反反应应后后试试管管中中剩剩下下20mL气气体体,则则原原混合气体中混合气体中NO2和和NO的体积比为的体积比为()A21B13C31D11C(3)(2022福福建建福福州州四四中中月月考考)将将容容积积为为50mL的的量量筒筒内内充充满满二二氧氧化化氮氮和和氧氧气气的的混混合合气气体体,将将量量筒筒倒倒置置在在盛盛满满水水的的水水槽槽里里,一一段段时时间间后后,量量筒筒里里剩剩余余气气体体体体积积为
21、为5mL,若若向向量量筒筒内内鼓鼓入入氧氧气气后后,可可以以观观察察到到量量筒筒内内水水柱柱继继续续上上升升,直直至至量量筒筒内内完完全全被被水水充充满满,则则原原混混合合气气体体中中NO2和和O2的的体体积比是积比是()A437B187C41D223A氮的氧化物与氮的氧化物与O2、H2O反应的计算反应的计算利用关系式求解利用关系式求解氮的氧化物溶于水的氮的氧化物溶于水的过程中所程中所发生的反生的反应有:有:3NO2H2O2HNO3NO2NOO22NO2。叠加后得叠加后得4NO2O22H2O4HNO3;4NO3O22H2O4HNO3;NO2NOO2H2O2HNO3。萃取精华:萃取精华:1依据氮
22、氧原子个数比求解依据氮氧原子个数比求解通通过上上述述方方程程式式的的关关系系,我我们不不难发现:无无论是是哪哪种种情情况况,生生成成HNO3的的NO、NO2、O2中中氮氮氧氧原原子子个个数数比比都都为25。都都等等效效于于硝硝酸酸的的酸酸酐N2O5与与H2O的的反反应。在在解解题时,我我们也也可可以以利利用用这个个关关系系来来进行行分分析析判断,并最判断,并最终得出得出结论。2考点二1硝酸的物理性质硝酸的物理性质(1)纯纯硝硝酸酸为为_、有有_气气味味的的液液体体,熔熔点点:_、沸点:沸点:_、密度:、密度:_。(2)硝酸沸点较低,硝酸沸点较低,_挥发,在空气中遇水蒸气形成挥发,在空气中遇水蒸
23、气形成_。(3)质质量量分分数数在在69%,物物质质的的量量浓浓度度约约为为16molL1,以以上上的的硝硝酸酸称称为为_。95%以上的浓硝酸叫做以上的浓硝酸叫做_硝酸。硝酸。必备知识必备知识梳理夯实梳理夯实考点二硝酸的性考点二硝酸的性质和和应用用无色无色刺激性刺激性831.5gcm3易易白白雾42浓硝酸硝酸发烟烟2硝酸的化学性质硝酸的化学性质(1)强酸性强酸性稀稀硝硝酸酸使使紫紫色色石石蕊蕊试试液液_。浓浓硝硝酸酸使使紫紫色色石石蕊蕊试试液液_,反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。,反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。(2)不稳定性不稳定性硝酸见光或受热会分解产生硝酸见光或受热会分解产生
24、NO2气体。气体。_硝硝酸酸应应用用棕棕色色瓶瓶放放置置在在阴阴凉凉处处,不不能能用用橡橡胶胶塞塞。市市售售浓浓硝硝酸酸呈呈黄黄色色,是因为硝酸分解生成的是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。溶解在硝酸里。变红色色先先变红后褪色后褪色(3)强氧化性强氧化性与金属反应与金属反应稀硝酸与铜反应:稀硝酸与铜反应:_浓硝酸与铜反应:浓硝酸与铜反应:_硝硝酸酸几几乎乎能能与与所所有有金金属属(Au、Pt除除外外)反反应应,一一般般情情况况下下,金金属属与与浓浓HNO3反反应应生生成成NO2,与与稀稀HNO3反反应应生生成成NO,与与极极稀稀的的HNO3反反应应生生成成N2O或或NH3。3Cu8HNO3
25、(稀稀)3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O与非金属反应与非金属反应硝硝酸酸能能把把许许多多非非金金属属单单质质(如如:C、S、P等等)氧氧化化,生生成成最最高高价价含含氧氧酸或最高价非金属氧化物。如与酸或最高价非金属氧化物。如与C的反应:的反应:_与其他还原性化合物反应与其他还原性化合物反应硝酸可氧化硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等还原性物质。等还原性物质。稀硝酸与稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式:溶液反应的离子方程式:_黄色黄色(1)浓、稀稀硝硝酸酸均均具具有有强氧氧化化性性,浓度度越越大大,氧氧化化
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