《2012高三高考化学一轮复习精品资料34氮及其重要化合物同步演示文稿》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2012高三高考化学一轮复习精品资料34氮及其重要化合物同步演示文稿(135页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、,第4讲 氮及其重要化合物,一、氮气及氮的氧化物 1.用化学方程式表示“雷雨发庄稼”的原理。 , , 。 雨水中的HNO3进入土壤与矿物质作用生成 ,其中 被植物根系吸收。,N2+O2 2NO,2NO+O2 2NO2,3NO2+H2O 2HNO3+NO,硝酸盐,NO,2.如何鉴别NO2与溴蒸气? 答案 由于NO2和Br2在性质上有不少相似性:均 具有氧化性;溶于水均有酸生成;均可与碱反 应;均为红棕色等。所以不能用淀粉-KI试纸、 pH试纸、NaOH溶液来鉴别,但二者性质又有差别, 可以用下列方法鉴别:AgNO3溶液;CCl4; 用水洗法。,基础回归 1.氮气 (1)氮的固定 含义:使空气中
2、的氮转化为 的 过程。,游离态,化合态氮,合成氨固氮 固氮,方法:,自然固氮,人工固氮,固氮(约占10%) 固氮(约占90%),高能,生物,仿生,(2)氮气的性质 物理性质 纯净的N2是一种无色无味的气体,难溶于水,在空 气中约占总体积的 。 结构:电子式为 ,结构式为 ,氮 氮三键的键能大,分子结构稳定,化学性质不活泼。 化学性质 通常情况下,N2化学性质很稳定,只在高温、放 电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。,4/5,NN,a.与H2反应: 。 b.与O2反应: 。 c.与Mg反应: 。,2.氮的氧化物,无色,有毒,不溶,红棕色,有毒,能溶,特别提示 氮的氧化物都是大气污染物。 空气
3、中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。 空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、 汽车尾气、硝酸工厂等。 NO2:既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。 NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝: 2NO2+2KI 2KNO2+I2。 NO、NO2均能与NH3发生归中反应生成N2。 NOx+NH3 N2+H2O。,二、硝酸 3.思考并回答下列问题: (1)酸的挥发性和不稳定性有何区别? (2)酸性和氧化性有何统一和区别? (3)在浓、稀硝酸中分别滴加紫色石蕊试液各有 什么现象发生? (4)“浓HNO3与Cu反应产生NO2,稀HNO3与Cu反 应产生NO,则稀HNO3氧化性更强。”这种说法对 吗?为什
4、么?,答案 (1)二者有着本质区别。酸的挥发性是一 种物理性质,指的是酸以分子状态离开溶液逸出。 一般低沸点酸挥发性强。而不稳定性指化学性质, 指的是酸分子分解生成新的物质。 (2)酸性指酸中H+表现出的性质;氧化性有时 是H+表现出的性质,有时指酸根离子表现出的,即 其中心原子被还原,此时不生成H2。 (3)浓、稀硝酸均具有酸的通性,所以都可以 使紫色石蕊试液变红,但二者又都具有氧化性, 且浓硝酸氧化性强于稀硝酸,所以浓硝酸中红色 迅速褪去,且产生红棕色气体NO2,对稀硝酸加 热可出现类似现象。,(4)不对。在跟金属反应时,浓硝酸一般被还原为 NO2而稀硝酸一般被还原为NO的原因,可作如下简
5、 单解释:硝酸越浓,氧化性越强,反应中即使生成 了氮的低价化合物,也会被浓HNO3氧化为氮的较 高价氧化物NO2;硝酸较稀时,氧化能力较 弱,生成氮的较低价氧化物NO,NO不会被稀 HNO3进一步氧化。,基础回归 1.硝酸的物理性质 色味态: ;挥发性: ;水溶性: ;发烟硝酸: 。 2.硝酸的化学性质 (1)具有酸的通性,但考虑其酸性时需首先考虑到 其强氧化性。,无色有刺激性气味的液体,易挥发,与水以任意比互溶,质量分数大于98%的硝酸,注意 浓、稀HNO3对紫色石蕊试液作用,前者使 之先变红后褪色,后者只使之变红。 金属与HNO3反应不产生H2。 比较HNO3与Na2CO3和Na2SO3的
6、反应。(前者为复 分解反应,后者为氧化还原反应。) (2)不稳定性:浓硝酸显黄色,是因为 ,说明浓硝酸具有 性,化学方程式为 。,解产生的NO2溶解在硝酸中,HNO3分,不稳定,4HNO3,4NO2+O2+2H2O,(3)强氧化性 与金属的反应 a.除Pt、Au外,大部分金属均能与HNO3反应。 b.Cu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为: , 。 c.Fe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生 , 故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。,Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,钝化
7、,与非金属反应 与浓HNO3反应时,非金属单质一般被氧化为最高 价氧化物或最高价含氧酸,如碳与浓HNO3反应的 化学方程式为: 。 与某些还原性化合物或离子的反应,例如:H2S、 SO2、HBr、HI、FeCl2等。 王水 王水由 与 按体积比13混合所得, 具有更强的氧化性,能使Au、Pt溶解。,C+4HNO3(浓) CO2+,4NO2+2H2O,浓硝酸,浓盐酸,(4)与有机物的反应 硝化反应(如与苯反应); 酯化反应(如与纤维素反应); 颜色反应(如与蛋白质反应)。,要点一 氮的氧化物与O2、H2O混合的计算方法 1.加合式法 (1)NO2和O2混合气体溶于水的计算 由4NO2+O2+2H
8、2O 4HNO3可知,当体积比:,V(NO2):V(O2),41 NO2过量,剩余气体为NO,要点精讲,(2)NO与O2同时通入水中: 2NO+O2 2NO2,3NO2+H2O 2HNO3+NO 总反应方程式为:4NO+3O2+2HO2 4HNO3 当体积比:,V(NO2):V(O2),43 余NO,(3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中 可先将NO和O2转化为NO2,再按上述各种情况 分别处理。 也可先将NO2和H2O反应转化为NO,按4NO+3O2 +2H2O 4HNO3情况处理。 还可以利用混合气体中N、O原子个数比进行分 析判断:,n(N):n(O),25 剩余NO,2.原子守恒
9、法 4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组 成,都与N2O5+H2O 2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气溶于水时利用混合气体中N、O原子 个数比进行分析判断。,n(N):n(O),25 剩余NO,3.得失电子守恒法 当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述 两种气体与O2混合,O2得电子,且得失电子数 必然相等,这是得失电子守恒法解答此类题目的 依据。 NO、NO2混合气与NaOH溶液的反应 发生如下反应:3NO2+H2O 2HNO3+NO,NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O,将以上两个 反应合并得:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO
10、2+ H2O。 (1)当V(NO)V(NO2)时,反应后剩余NO,体 积为V(NO)原-V(NO2)。 (2)当V(NO2)V(NO)时,最后无气体剩余。,【典例导析1】将容积为50 mL的量筒内充满二氧化 氮和氧气的混合气体,倒置量筒在盛满水的水槽 里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5 mL。 则原混合气体中NO2和O2体积比可能是 或 。 解析 NO或NO2与O2混合气体与水的反应计算关 系式可由下列化学方程式推导出来。 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO 由2+得 4NO2+O2+2H2O 4HNO3 由+ 4NO+3O2+2H2O 4HNO3 ,、两式就是平时
11、计算经常用到的关系式。 设剩余的5 mL为O2,则参加反应的NO2和O2的总 体积为:50 mL-5 mL=45 mL 则原混合气体里,NO2的体积为:45 mL4/5=36 mL O2的体积为:50 mL-36 mL=14 mL 即NO2与O2的体积比为:3614=187。 设剩余的5 mL为NO,由式得过量的NO2体积为 15 mL,则发生反应的NO2和O2的总体积为50 mL -15 mL=35 mL 则原混合气体里,O2的体积为:35 mL1/5=7 mL, NO2的体积为:50 mL-7 mL=43 mL 即NO2与O2的体积为:437。 答案 187 437,迁移应用1 将盛有12
12、 mL NO2和O2的混合气体的量 筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气 体,则原混合气体中O2的体积是 ( ) 1.2 mL 2.4 mL 3.6 mL 4 mL A. B. C. D. 解析 解题依据的化学反应原理为 4NO2+O2+2H2 O 4HNO3 3NO2+H2O 2HNO3+NO 设O2的体积为x mL,剩余的气体有两种可能: (1)若剩O2,则V剩=x- (12-x)=2 得x=4,正确。 (2)若剩NO,则V剩= (12-x)-4x=2, 得x=1.2,正确。,A,要点二 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
13、+H2O (2)金属+稀硝酸 金属硝酸盐+NO+H2O 2.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。,3.计算方法 (1)原子守恒法 HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用, 以NO 的形式存在于溶液中;一部分作为氧化 剂转化为还原产物,这两部分中氮
14、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)得失电子守恒法 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。,(3)电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)则有: c(NO )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。 (4)离子方程式计算法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸 盐中NO 在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属 反应,因此此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+或NO 进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。,【典例导析2】足量
15、铜与一定量浓硝酸反应,得到硝 酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体 与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体 完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加 入5 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗 NaOH溶液的体积是 ( ) A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL 解析 O2为氧化剂,Cu为还原剂,HNO3仅仅发生 了复分解反应,则n(Cu)=2n(O2)=0.15 mol,n(NaOH)=2n(Cu)=0.3 mol,V(NaOH)= =0.06 L=60 mL,故选A。,A,迁移应用2 将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸 反应,铜完全溶解产生的NO