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1、第16讲氮及其化合物一、氮1氮元素在自然界中的存在及氮的固定2氮气(N2)(1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点很低。(2)化学性质N2的电子式为NN，结构式为NN，由于分子中含有的氮氮三键键能很大，分子结构稳定，在通常状况下，化学性质很不活泼。与氧气反应：N2O22NO(汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)。与氢气反应：N23H22NH3(工业合成氨的反应原理)。与Mg反应：3MgN2Mg3N2。二、氮的氧化物1氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。NO和NO2性质的比较2氮氧化物
2、对环境的污染及防治(1)NOx对人体、环境的影响光化学烟雾；酸雨；NO与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的NOx尾气处理方法碱液吸收法工业尾气中NOx的处理2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O、NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O催化转化法汽车尾气的处理在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。三、氨和铵盐1氨的分子结构与性质(1)分子结构分子式：NH3，电子式：，空间构型：三角锥形。属于极性分子。(2)物理性质无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，可用作制冷剂，极易溶于水(约1700)，可由喷
3、泉实验证明。(3)化学性质与水反应：NH3H2ONH3H2ONHOH，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。a组成：三种分子：NH3、H2O、NH3H2O；三种离子：NH、OH、H。b性质：氨水质量分数越大，其密度越小。cNH3H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3H2ONH3H2O。(可用于制备少量NH3)氨气与酸反应a蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为HClNH3=NH4Cl、NH3HNO3=NH4NO3。b与CO2等酸性氧化物反应：NH3CO2H2O=NH4HCO3或2NH3CO2H2O=(NH4)2
4、CO3。NH3的还原性氨的催化氧化：4NH35O24NO6H2O；与CuO的反应：2NH33CuO3CuN23H2O；与Cl2的反应：2NH33Cl2=6HClN2或8NH33Cl2=6NH4ClN2。与盐溶液反应将氨水加入下列溶液，完成下表：2氨气的制法(1)工业制法：N23H22NH3。(2)实验室制法实验装置净化装置3铵盐及NH4的检验(1)铵盐的物理性质大多数铵盐是白色固体，均易溶于水。(2)铵盐的化学性质(3)NH的检验未知液湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。四、硝酸1物理性质硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。2化学性质(1)强酸性与盐酸、硫酸并称三大强酸。(2)强氧化性H
5、NO3与金属反应时，不产生H2。a与除Au、Pt外大部分金属反应(如Cu)：与浓硝酸：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与稀硝酸：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。b常温下浓硝酸使Fe、Al钝化。与非金属(如木炭)反应C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。与某些还原性化合物(如Fe2、SO2、SO、H2S、S2、HI、I等)反应，稀硝酸与Fe2反应的离子方程式为3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(3)不稳定性反应方程式：4HNO3(浓)4NO2O22H2O。硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。市售浓硝酸呈黄色的原因是浓HNO
6、3分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸呈黄色。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最终变为红色。()错因：浓HNO3中滴加石蕊溶液，先变红，后褪色。(2)加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华。()错因：NH4Cl加热时，先分解生成NH3和HCl，离开热源后NH3与HCl又化合生成NH4Cl。(3)在实验室里，NO和NO2均用排水法收集。()错因：NO2与水发生反应，不能用排水法收集。(4)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。()错因：NO2是特殊氧化物。(5)通过灼热的镁粉，可除N
7、2中的少量氧气。()错因：加热时N2与Mg反应生成Mg3N2。2教材改编题(据人教必修一P103 T5)某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润)，挂在铁架台上。另取一只盛某种溶液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方(如图)。过一会儿，发现纸蝴蝶变为红色。下表的组合中，能够实现上述变化的是_。答案考点氮和氮的氧化物典例1(2018滁州高三模拟)Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是()NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物NO是亚硝酸的酸酐NO可以是某些含高价氮物质还原的产物NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A全部 B C D解析NO中氮的化合价处于中间价态，它
8、可以是还原产物，如HNO3NO，也可以是氧化产物，如NH3NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。答案B名师精讲1将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定，固定氮的方式有自然固氮和人工固氮。(1)自然固氮(2)人工固氮：合成氨工业。2氮的氧化物氮元素有1、2、3、4、5五种正价，五种正价对应六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。它们都是空气污染物，空气中的氮氧化物是造成光化学污染的主要因素。另外，在思考某些问题时，要注意：2NO2N2O4对气体体积及平均相对分子质量的影
9、响。3氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。NO与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的NOx尾气处理方法碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。催化转化法在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为
10、无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。反应方程式为4NH36NO5N26H2O8NH36NO27N212H2O2NO2CON22CO22NO24CON24CO21雷雨天，空气中的N2会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物是()NH3NONO2N2O3N2O5HNO3A BC D答案C解析雷雨天气发生如下反应：N2O22NO；2NOO2=2NO2；3NO2H2O=2HNO3NO。故选C。2汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。(1)汽车尾气中的CO来自
11、于_，NO来自于_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。(2)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_。(3)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式_。答案(1)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)(2)3NO2H2O=2HNO3NO(3)2CO2NON22CO2解析(1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成N
12、O。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。(3)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。考点氮的氧化物的简单计算典例2氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH36NO5N26H2O,8NH36NO27N212H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是_。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物
13、质的量之比为11，写出该反应的化学方程式：_。NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_。(3)纯碱溶液也能用于处理氮氧化合物废气，反应原理与上述(2)类似，同时产生CO2。请写出纯碱溶液吸收NO2的化学方程式：_。现有一定量的某工业废气，其中含有3.36 L NO2、1.12 L NO(已换算为标准状况，假设不含N2O4)，恰好被200 mL碳酸钠溶液吸收，所得盐的物质的量分别为_、_，该碳酸钠溶液的物质的量浓度为_molL1。解析(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：V(NO)，处理NO
14、2需NH3：V(NO2)，则解得V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 LV(NO)V(NO2)13。(2)生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。NO中氮的化合价为2价，NO2中氮的化合价为4价，二者以11混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据得失电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为3，即为NaNO2。(3)n(NO2)0.15 mol，n(NO)0.05 mol则单独与Na2CO3反应的NO2为0.15 mol0.05 mol0.1 mol所以共生成NaNO3：0.05 mol，NaNO2：0.15 molc(Na2CO3)0.5 mol
