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1、第二单元生产生活中的含氮化合物 1. 了解氮元素的存在和自然界中的氮循环，了解氮气的分子结构和性质。2. 认识氮氧化物、氨和铵盐、硝酸等含氮化合物的性质和用途，掌握氨的分子结构和实验室制法，掌握硝酸的性质，知道含氮化合物的应用对社会生产的作用和对自然环境的影响。3. 了解硝酸的工业制法。通过NH3、HNO3、氮的氧化物等的有关计算，培养计算能力。1命题特点氮族元素的有关知识是近几年高考命题的热点。常以氮、磷及其化合物知识为载体与化学基本概念、基本理论、化学实验及化学计算有机结合，来考查学生的综合分析问题的能力。考查的知识点有：NH3的分子结构与性质；NH4的检验及铵盐的性质；HNO3的酸性、不
2、稳定性、强氧化性；氨气的实验室制法、硝酸的工业制法；NH3溶于水的质量分数和物质的量浓度的计算；NO、NO2的混合气体溶于水、溶于碱的有关计算；环境保护的相关知识。由于氮及其化合物知识内容丰富，涉及面广且形成多价态的化合物，所以一直作为命题的热点内容，尤其是综合推断题以及信息题。新课标强调知识的综合运用及与现实生产、生活的密切联系。所以，预计2012年高考试题以氮及其化合物为知识背景，考查化学基本理论、基本概念、实验操作及化学计算，将是新高考的一大特色。另外，结合现实生活和环境保护问题，培养学生爱护环境、保护环境的意识，也将是新高考的重要方向。2. 预测展望硝酸的强氧化性一直是高考命题的热点，
3、具有“隐形杀手”之称，一定要引起高度的注意；另外，氨气的其他制法、氨气的检验一直也是命题的热点内容，还有硝酸与金属的反应都可以是设计探究性实验的载体。 一、氮的单质及其氧化物1氮气(1)物理性质颜色：无色，气味：无味，状态：气态，溶解性：难溶于水，密度比空气略小。(2)化学性质：由于分子内的共价键非常牢固，通常情况下N2的化学性质很稳定。在一定条件下可与下列物质反应：2. 氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中N2O3、N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。(1)一氧化氮物理性质颜色：无色，状态：气体，溶解性：不溶于水，密度比空气稍大，有
4、毒，在生物学方面有独特的作用。化学性质易与O2化合，化学方程式为：2NOO2=2NO2。(2)二氧化氮物理性质颜色：红棕色，气味：有刺激性气味，状态：气态，密度比空气大，有毒。化学性质与水反应的化学方程式为：3NO2H2O=2HNO3NO。二、氨和铵盐1氨(1)结构与物理性质2. 铵盐(1)常见铵盐及氮肥(2)物理性质：都是白色或无色晶体，都易溶于水。俗名硫铵氯铵碳铵硝铵尿素化学式(NH4)2SO4NH4ClNH4HCO3NH4NO3CO(NH2)23. 自然界氮的循环三、硝酸的性质1硝酸的物理性质纯硝酸是无色，有刺激性气味的液体，具有挥发性，工业硝酸常因溶有少量NO2而略带黄色。工业硝酸的质
5、量分数约为69%，质量分数在98%以上硝酸称为发烟硝酸。2. 硝酸的化学性质HNO3的化学性质主要表现为“三性”：(3)强氧化性与金属(除Pt、Au外)的反应Cu与浓、稀HNO3反应的化学方程式分别为：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O；3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。铁、铝遇冷的浓HNO3能发生钝化，故可用铁、铝的容器贮存或运输冷的浓HNO3。一、氮的氧化物溶于水的有关计算方法(1)NO、NO2的混合气体溶于水时涉及反应：3NO2H2O=2HNO3NO，可利用气体体积变化差值进行计算，可求得混合气体中各气体的体积。(2)NO2和O2的混合气体溶于
6、水时涉及反应：3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO2总反应式为4NO2O22H2O=4HNO3，其计算如下表：分别根据上述不同情况，再与V(NO2)V(O2)V总联立起来，即可求得混合气体中各气体的体积。(3)NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应：2NOO2=2NO2H2O3NO2=2HNO3NO总反应式为4NO3O22H2O=4HNO3，其计算如下表：分别根据上述不同情况，再与V(NO)V(O2)V总联立起来，即可分别求得混合前NO和O2的体积。(4)NO、NO2、O2三种混合气体溶于水中，可先由反应3NO2H2O=2HNO3NO求出其生成NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体
7、积即为NO的总体积，再按(3)的方法进行计算。二、喷泉实验的原理和溶液浓度的计算方法中学教材中喷泉实验图如下图所示。实验操作是：打开橡皮管上的夹子，挤压滴管的胶头，则烧杯中的水由玻璃进入烧瓶，形成喷泉。(1)喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。(2)能形成喷泉的条件从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。注意：以上叙述中的“水”也可以是NaOH溶液、盐酸等其他液体。(3)哪些组合可以形成喷泉液体是水时，NH3、HCl、SO2、
8、NO2等气体可以；液体是NaOH溶液时，Cl2、CO2、H2S、SO2等气体可以。(4)分类负压型(即接纳喷起液体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HClNH3CO2、Cl2、H2S、SO2NO2O2CH2=CH2吸收剂水或NaOH溶液水、盐酸NaOH溶液水溴水装置如图(夹持装置略)：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。装置如图：三、氨水知识小结氨水
9、是氨溶于水得到的水溶液，它是一种重要的化工原料，也是中学化学实验中常用的试剂，涉及氨水知识归纳如下： 1.探索成因当氨溶于水时，由于氮原子的电负性较大而原子半径较小，能够跟水分子里的一个氢原子形成氢键。结合成一水合氨。故氨极易溶于水形成氨水。在通常状况下，1体积水能溶解700体积氨。(5)沉淀性：氨水是很好的沉淀剂，它能与多种金属离子反应，生成难溶性弱碱或两性氢氧化物。(6)络合性：氨水和Ag能发生络合反应，当氨水少量时，产生不溶性弱碱或两性氢氧化物，当氨水过量时，不溶性物质又转化成络离子而溶解。AgNH3H2O=AgOHNH4AgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2H2O实验室中用此反
10、应配制银氨溶液。4. 重视特殊(1)常见无机物水溶液其密度都大于纯水，但氨水的密度小于纯水，且溶质的质量分数越大，密度越小。一般市售浓氨水的质量分数为28%，密度()为0.91 gcm3。(2)氨水是弱电解质溶液，但电解质是NH3H2O，不是NH3。 (4)验满将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，若有白烟产生，证明集满气体。将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝，则证明集满NH3。(5)干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)，不用浓H2SO4。(6)尾气处理：实验室用稀硫酸吸收多余的氨(或在管口塞一团用稀硫酸浸湿的棉花)。五、金属与硝酸的反应及有关计算1. 反应规律(1)Fe与稀HNO
11、3反应有如下关系 (2)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。2.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NO3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)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)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NO3在H2SO4提供H的条件下
12、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NO3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。考点1氮气及其氧化物【典例1】下列说法中正确的是()A. 氮气化学性质不如磷活泼，故氮元素非金属性弱于磷B. 氮族元素的单质与卤素单质类似，随核电荷数递增，熔、沸点升高C. “雷雨发庄稼”所包含的化学变化有：N2NONO2HNO3硝酸盐D. 因为N N键键能大，所以N2分子间作用力大，其熔沸点比红磷高【解析】N N键键能大是N2不活泼的原因，但N2分子间的作用力(范德华力)很弱，故其熔、沸点很低。N原子半径小、得电子能力强，非金属性比磷强(这可以从NH3比P
13、H3稳定、HNO3是强酸而H3PO4是弱酸来说明)。氮族元素中Sb、Bi是金属，其熔沸点变化趋势与非金属单质不同。【答案】C答案：B考点2氮的氧化物溶于水的计算【典例2】在容积为672 mL的烧瓶里充满NO、NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧气，反应恰好完成，且水充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况，并假定烧瓶中的溶液不扩散)。下列有关叙述中正确的是()A总反应为NONO2O2H2O=2HNO3B总反应为4NO8NO25O26H2O=12HNO3C生成HNO3的浓度接近0.3 molL1D生成HNO3的浓度约为0.45 molL1【答案】B针对训练2室温时，在容积为
14、a mL的试管中充满NO2气体，然后倒置在水中到管内水面不再上升时为止；再通入b mL O2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为c mL，且该气体不能支持燃烧。则a、b的关系是()A. a4b3cB a4bcC. a:b4:1D a:b4:3答案：A考点3氮气的性质和制备【典例3】短周期元素的单质X、Y、Z在通常状况下均为气态，并有下列转化关系(反应条件略去)：已知：a. 常见双原子单质分子中，X分子含共价键最多。b. 甲分子含10个电子，乙分子含18个电子。(1)X的电子式是_。(2)实验室可用下图所示装置(缺少收集装置，夹持固定装置略去)制备并收集甲。在图中方框内绘出用烧瓶收集
15、甲的仪器装置简图。试管中的试剂是(填写化学式)_。烧杯中溶液由无色变为红色，其原因是(用电离方程式表示)_。(3)磷在Z中燃烧可生成两种产物，其中一种产物丁分子中各原子最 外 层 不 全 是 8电 子 结 构 ， 丁 的 化 学 式 是_ (4)n mol丁与n mol丙在一定条件下反应，生成4n mol乙和另一化合物，该化合物蒸气的密度是相同状况下氢气的174倍，其化学式是_ (4)由“化学方程式中各物质的化学计量数之比等于物质的量之比”及质量守恒定律共同得出。n mol PCl5与n mol NH4Cl反应生成4n mol HCl，由质量守恒定律知所求物质分子中P、N、Cl的原子个数比为N
16、(P):N(N):N(Cl)1:1:2，所求物质的相对分子质量为1742，二者结合得此化合物的化学式为P3N3Cl6。针对训练3(2009全国理综)已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。回答下列问题：(1)A中加入的物质是_，发生反应的化学方程式是_；(2)B中加入的物质是_，其作用是_；(3)实验时在C中观察到的现象是_，发生反应的化学方程式是_；(4)实验时在D中观察到的现象是_，D中收集到的物质是_，检验该物质的方法和现象是_ 解析：本题考查化学实验和有关化学反应方程式，答题时注意实验现象的描述和实验试剂的选择，根据实验目的及要求，反应物为NH3和
17、CuO，故可判断A试管中应加入制NH3的药品，可选择NH4Cl和Ca(OH)2，NH3应用碱石灰或CaO干燥，反应过程中氧化铜被还原为铜，固体的颜色发生了变化，生成的水和氨生成氨水留在D中，而氮气用排水法收集，检验氨气，可利用NH3溶于水显碱性来检验，可用无水CuSO4检验水的存在。答案： 考点4有关硝酸的计算【典例4】38.4 mg Cu跟适量的浓HNO3反应，Cu全部作用后，在标准状况下收集到气体22.4 mL(不考虑NO2部分聚合成N2O4)，则消耗HNO3的物质的量是()A. 1.0103molB 1.6103molC. 2.2103molD 2.4103mol【解析】本题主要涉及两个
18、化学反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O那么我们可以根据反应确定不论是生成NO还是NO2，总是1 mol气体对应1 mol被还原的硝酸，而1 mol Cu对应2 mol没有被还原但是参与反应的硝酸。所以参与反应的硝酸可以分成两部分来求解。解法一：极限法(1)从极限的观点分析，38.4 mg Cu若与浓HNO3完全反应生成26.88 mL NO2；若与稀硝酸反应放出8.96 mL NO，而实际收集到22.4 mL气体，说明Cu和适量浓硝酸反应过程中开始浓度较大，后来浓度逐渐减小，所以收集到的气体为NO2和NO的混合气
19、体。(2)按平衡计算，设和稀硝酸反应的Cu为3x，和浓硝酸反应的Cu为y，则：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O3x 8x 2xCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2Oy 4y 2y【答案】C针对训练4(2009全国理综)物质的量之比为2:5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是()A1:4B1:5C2:3D2:5解析：设锌是2a mol，HNO3是5a mol，则未被还原的HNO3生成了Zn(NO3)2，其物质的量为2n(Zn2)4a mol；可得被还原的HNO3为a mo
20、l，则被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1:4，故选A。答案：A1. 下列说法中不正确的是()A. 氨水中的分子和离子共有6种B. NH3在铂存在下与O2反应生成NO2C. 凡是铵盐都能与苛性钠固体共热产生NH3D. 碳铵受热分解产生的气体经碱石灰干燥后可得纯净的NH3解析：氨水中有3种分子(NH3、H2O、NH3H2O)和3种离子(H、NH4、OH)，NH3在铂催化加热条件下被O2氧化生成NO，B项错误。答案：B2. (2011江西抚州测控题)常温下，某1L氨水中含有NH3:amol；NH3H2O:bmol；NH4:cmol。下列有关判断中不正确的是()A. 该氨水的物质的量浓度为
21、amolL1B. 若该氨水中水电离出的c(OH)dmolL1，则溶液中c(OH)为(cd)molL1C. 若该氨水中溶质的质量分数为2m%，则加等体积水稀释后所得溶液中溶质的质量分数小于m%D. 若向该氨水中通入(abc)mol HCl气体，则所得溶液中c(NH4)c(Cl)解析：由物料守恒(N原子守恒)可知氨水的物质的量浓度为(abc)molL1；c(OH)水dmolL1，则c(H)dmolL1，由c(OH)c(NH4)c(H)(电荷守恒)可知B项正确。等体积的水的质量比氨水的质量大(氨水的密度小于1 gcm3)，C项正确，D项中恰好完全反应生成NH4Cl，而NH4Cl溶液呈酸性，所以c(N
22、H4)c(Cl)。答案：A3. 把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是()A氧气B二氧化氮C二氧化氮和氧气D二氧化氮和一氧化氮答案：C4. 下列关于氨气的说法正确的是()A氨气的检验方法为：将沾有浓盐酸的玻璃棒(或者用沾有湿润的蓝色石蕊试纸的玻璃棒)靠近容器口B氨水能导电，所以NH3是电解质C制取氨气可以使用NH4Cl受热分解D用水吸收NH3用如图装置可防止倒吸答案：D答案：D6. 下图所示是实验室制取氨的装置和选用的试剂，其中错误的是()答案：AC7. 将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A. 反
23、应速率：两者相同B. 消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C. 反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D. 反应中转移的电子总数：前者多，后者少解析：一要仔细审题，“相同质量”“过量”等很重要，二要准确掌握反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O硝酸越浓，反应速率越快。浓HNO3消耗HNO3的量多。由于参加反应的Cu的质量相同，转移电子总数相同。答案：B8. (2010重庆)某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化。(1)氨催化氧化的化学方程式为_。(2)加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；
24、停止加热后仍能保持红热，该反应是_反应(填“吸热”或“放热”)。(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入_； 若 取 消 3， 在 4中 仅 观 察 到 大 量 白 烟 ， 原 因 是_。(4)为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置_(填装置代号)；化合物X为_(只写一种)，Na2O2的作用是_ 解析：本题是一道综合性较强的实验题。氨的催化氧化，首先要制备NH3和O2，可得出装置1的作用：制备NH3和O2。在装置2中NH3和O2在催化剂、加热条件下，反应生成NO和H2O。(3)利用装置3除去H2O，在装置4中NO被氧化为NO2。若取消装置3，在装置4中生成的NO与O2反应生成NO2
25、，NO2与水反应生成HNO3，NH3与HNO3反应生成了NH4NO3。(5)装置5是制备NH3和O2。9. (1)在如下图()所示的装置中，烧瓶中充满干燥气体A，将滴管中的液体B挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹，尖嘴管有液体呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶，下列情况满足题意的是_。NH3H2O； HClH2O； CO24mol/L NaOH溶 液 ；Cl2饱和NaCl水溶液；HClAgNO3溶液；Cl2淀粉碘化钾溶液；Cl2溴化钠溶液；NH3汽油；NO2H2O；NH3酚酞溶液(2)某学生利用氨气和水做喷泉实验(氨气为该学生制备和收集)，结果未能形成喷泉，请你替他分析实验不成功的可能原因。
26、(3)在图()的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应可能产生喷泉的是()ACaCO3和稀H2SO4BNH4HCO3和稀盐酸CAl和浓硝酸DNaHCO3与NaOH溶液锥形瓶中加入酒精，水槽中加入冷水，再往水槽中加入足量下列物质，结果也产生喷泉的是()A浓硫酸B食盐C硝酸铵D硫酸铜城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述_填“图()”或“图()”装置的原理是相同的。(4)如果只提供如图()的装置，请说明引发喷泉的方法：_ 解析：(1)喷泉实验的原理是造成压强差，若烧杯内的气体能溶于滴管B中的液体或与滴管B中的液体反应，使烧瓶内气压降低，均可产生喷泉，答案为。(2)该学生实验不成功的原因可能有：
27、收集氨气时空气未排尽，烧瓶可能潮湿，烧瓶漏气，挤入烧瓶内的水可能太少，导管可能太长等。(3)由于NH4HCO3与盐酸反应产生大量的CO2气体，使锥形瓶内有足够压力，产生喷泉，而其他情况均不可能产生足够的压力，不可能产生喷泉。答案为B。 由于浓硫酸稀释时产生大量的热，加速酒精挥发，瓶内压强增大，产生喷泉。答案为A。图()(4)打开夹子，用手(或热毛巾)将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出导管内的空气，氨气与水接触，产生喷泉。答案：见解析。10. 下列是中学化学中常见物质间的反应转化关系图，其中部分产物已略去。常温下，G为固体单质，B、I为液体，其余都为气体。A为化合物，I的浓溶液与G在加热条件下生成F
28、、B和C。H可用作工业上冶炼金属的还原剂。请按要求填空：(1)写 出 下 列 物 质 的 化 学 式 ： A_； B_；C_。(2)写出FBI的化学方程式_。(3)写出G和I的浓溶液反应的化学方程式_。解析：液体B能被电解说明B是H2O，则E是H2或O2，又根据气体A与E反应条件是催化剂加热、反应产物D又和E反应生成F可确定E是O2，A是NH3，从而确定D是NO，F是NO2，F与B反应生成的I是HNO3。固体单质G能与I(HNO3)在加热条件下反应生成F(NO2)、B(H2O)和C，C是一种气体，猜测G是C(碳)，C是CO2；CO2与C在高温下反应生成H(CO)，G(C)与E(O2)反应也可生
29、成H(CO)，而CO可用作还原剂在工业上冶炼铁等金属，可以确定G是C(碳)。11. (1)一定温度、压强下，一盛满NO2的试管倒置于盛足量水的水槽里，试管中水的体积占试管容积的_。(2)相同状况下，30 mL N2和NO2的混合气体通入倒立于水槽里盛满水的量筒中，剩余气体16 mL，则原混合气体中N2与NO2的体积比是_。(3)将盛满NO和NO2的一试管倒置于盛足量水的水槽里，气体体积缩小为原来的3/5，则NO和NO2的体积比是_。(4)一定条件下，将等体积的NO和NO2混合气体充满试管，倒置于盛足量水的水槽里，充分反应后，剩余气体的体积为原来体积的_。(5)一定条件下，将等体积的O2和NO混合气体充满试管，倒置于盛足量水的水槽里，充分反应后，剩余气体的体积为原总体积的_。(6)一定条件下，将等体积的O2和NO2混合气体充满试管，倒置于盛足量水的水槽里，充分反应后，剩余气体的体积为原总体积的_。
