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1、第第 四四 节节 氮及其重氮及其重要化合物要化合物知知 识识 研研 读读(对应学生用书对应学生用书P54)课程解读课程解读课程标准1.了解氮元素单质及其化合物的主要性质及应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.氮元素单质及其化合物知识的综合应用。考点展示1.氮气的重要工业用途、氮气稳定性的应用。2.重要的工业合成：工业制硝酸和合成氨对氮单质及化合物知识应用。3.NO、NO2对大气影响及治理措施。知识梳理知识梳理一、氮元素的存在及氮的固定1氮元素的存在氮元素在自然界中以和两种形式存在。2氮的固定(1)定义：将的方法。(2)分类：和。二、氮气1物理性质纯净的氮气是一种、的气体，
2、密度比空气稍小。游离态化合态无味自然固氮游离态的氮转变为氮的化合物人工固氮难溶于水无色2化学性质由于氮分子中两个氮原子之间共价键很牢固，所以氮分子的结构很稳定，化学性质较稳定，但是在一定条件下也可以发生以下反应：(1)氮气与氢气反应，化学方程式为(2)氮气与氧气反应，化学方程式为。(3)氮气与镁反应，化学方程式为。三、氮的氧化物1一氧化氮(1)物理性质一氧化氮是无色、无味、有毒的气体，不溶于水，密度比空气略大。(2)化学性质一氧化氮与氧气反应，化学方程式为，现象是。2二氧化氮(1)物理性质二氧化氮是色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大。2NOO2=2NO2生成红棕色气体红棕(2)化学性质二
3、氧化氮与水反应，化学方程式为：，现象是红棕色气体消失。二氧化氮自身发生化合反应，化学方程式为：四、氨与铵盐1氨气(1)物理性质氨气是色、有气味的气体，密度比空气，易，极易溶于水。在常温常压下，1体积水能溶解体积氨气。3NO2H2O=2HNO3NO挥发刺激性700小无想一想1液氨和氨水在组成上有哪些区别？提示：液氨是由氨气液化而得到的纯净物，所含微粒只有NH3分子；氨水是由NH3溶于水而形成的混合物，所含微粒有三种分子：NH3、NH3H2O、H2O；三种离子：NH、OH、H。(2)化学性质氨气与水反应，化学方程式为。氨气与酸反应(氨气与HCl气体相遇会产生)NH3HNO3=NH4NO3NH3HC
4、l=NH4Cl2NH3H2SO4=(NH4)2SO4白烟与盐反应向AlCl3溶液中滴加氨水，反应的离子方程式为。氨气的还原性氨气与氧气反应的化学方程式为。(3)用途：生产、等。2铵盐(1)物理性质铵盐于水，是色离子晶体。化肥制HNO3制铵盐易溶白2)化学性质受热易分解NH4HCO3受热分解的化学方程式为，现象是有刺激性气味的气体产生，最后无固体残渣。NH4Cl受热分解的化学方程式为，现象是产生白烟，受热部位白色晶体，在冷却部位又为白色晶体。凝结逐渐消失与碱反应在干态下，如NH4Cl晶体与熟石灰反应，化学方程式为。在水溶液中，如NH4Cl溶液与NaOH溶液反应，离子方程式分别为：不加热时；加热时
5、。想一想2固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？提示：不相同，NH4Cl固体受热分解成NH3和HCl，发生了化学变化；固态碘受热升华的是碘的蒸气，是物理变化。(3)铵根离子(铵盐)的检验取样品与碱共热，用试纸检验，若试纸，说明样品含NH(或为铵盐)。五、硝酸1物理性质纯硝酸是、的液体，与水，质量分数在98%以上的硝酸叫做发烟硝酸。蓝色石蕊有刺激性气味任意比互溶无色易挥发变红2化学性质(1)强酸性硝酸具有酸的通性，稀硝酸仅使紫色石蕊溶液，浓硝酸可使紫色石蕊溶液。(2)不稳定性硝酸不稳定，见光或受热易分解，其反
6、应的化学方程式为。(3)强氧化性与金属的反应(除金、铂外，硝酸能与大部分金属反应)变红先变红后褪色a浓、稀硝酸与铜均能发生反应，其反应的化学方程式分别为：。b铁、铝遇冷的浓硝酸能发生，故可用铁、铝容器运输冷的浓硝酸。 与非金属的反应浓硝酸与碳反应的化学方程式为。钝化。想一想3浓HNO3被还原为NO2，稀HNO3被还原为NO，是否稀HNO3的氧化性比浓HNO3强？提示：不是。比较物质氧化性强弱的依据是物质失电子能力强弱，不能用被还原的价态比较。3制法(1)实验室制法反应原理为：(2)工业制法反应原理为：。4王水浓硝酸和浓盐酸按体积比混合即配制成王水，它的氧化性比硝酸更强，能溶解金、铂等金属。13
7、六、人类活动对氮循环和环境的影响1与氮循环有关的生态环境问题主要有、和等。2氮氧化物的来源及危害(1)来源大气中的氮氧化物主要来源于、以及。(2)危害氮氧化物与发生反应形成，与空气中的水反应生成硝酸和亚硝酸，形成。大气污染汽车尾气水体富营养化酸雨闪电使空气中的N2与O2反应工厂排放气碳氢化合物光化学烟雾酸雨考点一考点一氮的氧化物溶于水的计算1NO和NO2的混合气体NO和NO2的混合气体溶于水时仅涉及反映3NO2H2O=2HNO3NO可利用气体体积变化的差值进行计算。2NO2和O2的混合气体4HNO3，其计算如下表：考点整合考点整合(即时巩固解析为教师用书独有即时巩固解析为教师用书独有)3NO和
8、O2的混合气体NO和O2的混合气体溶于水时仅涉及反映 4NO3O22H2O=4HNO3其计算如下表：4.NO、NO2、O2的混合气体2HNO3NO求出其生成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3的方法进行计算。灵犀一点： 上述各种情形中水均是足量的。 不会出现最后的残余气体是NO2的情况。【案例1】将盛有a mol NO2和 b mol NO混合气体的试管倒立于水槽中，再通入b mol O2，充分反应后试管里剩余气体的成分及物质的量决定于a与b的关系，请填写表格：a与b的关系剩余气体的成分剩余气体物质的量若ab若ab若abNO若ab剩余O2【规律技巧】氮的氧化物溶于
9、水的计算的解题思路为：(1)要明确试题要求，如反应后容器内是否有剩余气体？剩余气体可能是什么？注意剩余气体不可能是NO2，也不可能是NO与O2的混合气体。(2)计算中可能用到的化学反应3NO2H2O=2HNO3NO4NO2O22H2O=4HNO34NO3O22H2O=4HNO3(3)要对试题中产生的结果进行可能情况的讨论，如NO2与O2混合气体溶于水时，剩余的气体是NO，还是O2，要进行讨论。【即时巩固1】向盛有15 mL NO气体、倒立于水槽的试管中通入O2，充分反应后，试管中还剩余气体3 mL，则通入的O2体积可能是()9 mL12.25 mL14.25 mL15.0 mLABCD【解析解
10、析】此题属于混合气体与水反应的计算，应分析讨论试管中剩余的3 mL气体为何物，依据有关反应方程式进行计算。(1)若剩余气体是NO，则反应的NO为15 mL3 mL12 mL。据总反应式：4NO3O22H2O=4HNO3 4 3 12 mL V(O2)V(O2)9 mL(2)若剩余的气体为O2，则反应的NO为15 mL。4NO3O22H2O=4HNO34 315 mL V(O2)V(O2)11.25 mL则通入O2的总体积为11.25 mL3 mL14.25 mL。【答案答案】C考点二考点二NH3的实验室制法1加热固态铵盐和碱的混合物(1)原理：一般加热NH4Cl和Ca(OH)2混合物：(2)装
11、置：(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。(3)收集：只能用向下排空气法。(4)干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。(5)检验：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝色，说明氨已收集满了；将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，若有白烟产生，说明已收集满了。(6)环保措施：收集时，一般在管口塞一团用水或稀H2SO4浸湿的棉药球可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可，避免污染空气。2加热浓氨水(1)反应原理：(2)装置：3浓氨水中加固态碱性物质(1)反应原理：浓氨水中存在以下平衡：加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，使平衡逆向移动，同时反应放热
12、，促进NH3H2O的分解。(2)装置：【案例2】某同学用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气制取的实验探究。回答下列问题：(1)若用装置制取NH3，其反应的化学方程式为_；若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是_(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是_。(2)若用装置制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂是_，分液漏斗中装的试剂是_，收集装置应选择_(填装置序号)。【解析解析】(1)装置适用于固固加热制取气体，制取NH3时试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与NH3反应，也不溶解NH
13、3才行。(2)装置是固液反应，不需加热的装置，制取NH3时，可用浓氨水和碱石灰作用。【答案答案】(1)氨气难溶于该试剂，该试剂不易挥发，不与氨气反应(2)CaO(或NaOH或碱石灰)浓氨水(或浓NH4Cl溶液)【即时巩固2】下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()【解析解析】A项，NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，冷却后二者又化合生成NH4Cl；B项，CaOH2O=Ca(OH)2，同时放热，使平衡NH3H2ONH3H2O向逆反应方向移动，有利于NH3的产生和逸出；C项，反应原理正确；D项，浓氨水受热挥发出NH3。【答案答案】A考点三考点三有关氨水的几个问题1液氨、氨、氨水、
14、铵根的比较2.氨水的组成和性质(1)氨水中的微粒分子：H2O、NH3、NH3H2O。离子：NH、OH、H。(2)容易挥发：NH3H2ONH3H2O，利用此性质可以鉴别挥发性酸的存在。(3)显弱碱性：NH3H2ONHOH。(4)氨水质量分数越大，其密度越小，因此质量分数为x%的氨水与质量分数为3x%的氨水等体积混合后，所得氨水的质量分数小于2x%。灵犀一点：计算氨水的物质的量浓度时，溶液的体积是氨水的体积，应根据密度和质量换算，不能按水的体积计算。溶质的物质的量按起始通入的NH3计算，包括氨水中的NH3 、NH3 、 H2O、 三种粒子的物质的量之和。【案例3】对于1 molL1的氨水，下列叙述
15、正确的是(忽略溶液混合时的体积变化)()将标准状况下22.4 L氨气溶于水配成1 L溶液，即可得到1 molL1的氨水1 molL1的氨水的质量分数小于1.7%1 molL1的氨水与水等质量混合后，所得氨水的物质的量浓度大于0.5 molL1将1 molL1的氨水与3 molL1的氨水等质量混合后，所得氨水的物质的量浓度为2 molL1ABCD【解析解析】本题考查的是有关氨水的知识。由于氨水中的溶质即为溶入的氨气，而标准状况下22.4 L氨气为1 mol，因此，将1 mol氨溶于水配成1 L溶液的物质的量浓度为1 molL1。因为氨水的密度小于1 gcm3，故质量分数应大于1.7%。若将1 m
16、olL1的氨水与水等体积混合，所得氨水的浓度为0.5 molL1，由于氨水的密度比水小，因此相同质量的水的体积比氨水小，故等质量混合后所得氨水的物质的量浓度大于0.5 molL1。因氨水的浓度越大，其密度越小，则等质量混合时，3 molL1的氨水所占体积比1 molL1的氨水大，故所得氨水的物质的量浓度大于2 molL1。【答案答案】B【规律技巧】(1)浓度与密度的变化关系若溶液的密度大于1 gcm3，溶液的质量分数越大，则其密度就越大。若溶液的密度小于1 gcm3，溶液的质量分数越大，则其密度就越小。常见溶液中，氨水、酒精等溶液的密度比水小，氯化钠溶液、硝酸、硫酸等溶液的密度比水大。(2)等
17、体积或等质量溶液混合后的质量分数的变化规律一定质量分数的溶液加等体积水稀释后，质量分数一般不会恰好是原来的一半。原因在于溶液密度与水的密度不同，溶液、水体积相等，但质量并不相等。两种不同质量分数的溶液等体积混合，若溶液的密度大于1 gcm3，则混合溶液的质量分数大于它们和的一半，若溶液的密度小于1 gcm3，则混合溶液的质量分数小于它们和的一半。无论溶液的密度是大于1 gcm3，还是小于1 gcm3，等质量混合时，所得混合溶液的质量分数都等于它们和的一半。【即时巩固3】下列事实可以证明氨水是弱碱的是()氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁实验室用Al2(SO4)3溶液和氨水制Al(OH)30
18、.1 mol/L氨水可以使酚酞试液变红0.1 mol/L氯化铵溶液的pH约为5A B C D【解析解析】选项、中氨水若为强碱也能产生相同实验现象。中若氨水为强碱，则Al(OH)3可溶于过量氨水，不能用于实验室制备Al(OH)3。中溶液pH约为5，说明NH4Cl能水解，NH4Cl为强酸弱碱盐，因此能证明氨水为弱碱。【答案答案】C考点四考点四喷泉的形成原理容器内外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。灵犀一点： （1）喷泉是一种宏观的液体喷涌现象，其成因有4个要素；有待喷的液体；有接纳喷起液体的空间；待喷的液体与喷起的液体之间有顺畅的通道；待喷
19、的液体与接纳喷起液体的空间之间有足够大的压强差（前者压强大于后者压强）。 （2）据此原理可解释化学实验中的倒吸现象。【案例4】(2008上海化学)如图所示的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是()ACO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉BNH3(H2O含酚酞)/红色喷泉CH2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉DHCl(AgNO3溶液)/白色喷泉【解析解析】选项A中NaHCO3与CO2不反应，烧瓶内的压强不变，不能形成喷泉；选项B中NH3易溶于水，形成NH3H2O，NH3H2ONHOH，溶液呈碱性，能形成红色喷泉；选项C中H2SCuSO4=
20、H2SO4CuS，CuS为黑色沉淀，能形成黑色喷泉；选项D中HClAgNO3=HNO3AgCl，AgCl为白色沉淀，能形成白色喷泉。【答案答案】A【规律技巧】(1)喷泉的形成关键是有压强差。(2)喷泉的形成从原理上分析有如下两种情形：让烧瓶中收集的气体大量溶于水或让气体与接触到的溶液中的溶质发生反应，引起烧瓶内气体的压强急剧降低。在外界大气压作用下，烧杯中的液体迅速通过带有尖嘴的玻璃管流入烧杯，形成喷泉。将烧杯设计成一个密闭容器，通过该密闭容器中液体的挥发或发生化学反应产生大量气体，使该密闭容器中气压迅速升高，将密闭容器中的液体压入烧瓶形成喷泉。像人造喷泉、喷雾器喷雾均是利用了这种原理。【即时
21、巩固4】在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶中，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体d呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b不可能是()a(干燥气体)b(液体)ANO2水BCO24 mol/L NaOH溶液CCl22 mol/L NaOH溶液DNH31 mol/L盐酸【解析解析】喷泉的成因是：烧瓶内的气体迅速大量溶于挤入的液体，使烧瓶内气压骤减，大气压作用于烧杯中液面，将烧杯中试液压入烧瓶，形成喷泉。形成喷泉的根本原因是压强差。NO2虽易溶于水，但溶于水后发生反应：3NO2H2O=2HNO3NO，NO极难溶于水，不可能使水最终几乎充满烧瓶。CO2是酸性氧化物，
22、极易溶于NaOH，Cl2易与NaOH发生反应，NH3在盐酸中溶解的比在水中更多，故B、C、D均符合题意。【答案答案】A考点五硝酸与金属、非金属反应的一般规律1硝酸与金属反应的一般规律(1)金属与HNO3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，极稀的HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3。(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。(3)金属与HNO3反应的一般通式为：金属浓硝酸金属硝酸盐NO2H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占；表现酸性的HNO3生成硝酸盐占金属稀硝酸金属硝酸盐NOH2O反应中，表现氧化性(被还原
23、)的HNO3占；表现酸性的HNO3生成硝酸盐占2硝酸与非金属反应的规律(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。(2)与非金属反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。3硝酸与金属反应产物的确定(1)足量浓硝酸作氧化剂时，其还原产物是NO2；稀硝酸作氧化剂时，其还原产物通常为NO。(2)一定量浓硝酸参加反应，其还原产物可能是NO2、NO的混合物。若硝酸很稀且与活泼金属反应，则还原产物较复杂，可能是NO、N2O、N2、NH3等，且硝酸越稀，还原产物的价态越低。【案例5】在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有
24、剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_。(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，原因是_。(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是_。【解析解析】(1)在浓硝酸中放入铜片，开始反应的化学方程式为：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)铜跟浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应最后阶段发生的是铜与稀HNO3的反应。(3)反应停止后，反应体系中有：Cu、Cu2、，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H，又“生成了HNO3”，故又会有Cu溶解。(4)产生的5.
25、6 L气体是NO2和NO的混合气体。根据N原子守恒可算出被还原的HNO3的物质的量，再根据Cu的量可算出显酸性的HNO3的物质的量Cu反应后转化为Cu(NO3)2，故显酸性的HNO3的物质的量应为Cu的物质的量的2倍。消耗HNO3的总物质的量起酸作用的HNO3物质的量被还原(起氧化剂作用)的HNO3的物质的量。铜的物质的量为：酸作用的HNO3的物质的量为：0.2 mol20.4 mol，NO2和NO的总物质的量为：则起氧化剂作用的HNO3(即被还原的HNO3)总物质的量为0.25 mol，故总共所消耗的硝酸的物质的量为：0.4 mol0.25 mol0.65 mol。【答案】(1)Cu4HNO
26、3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体产生(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)加入稀H2SO4后，H2SO4电离出H，与原溶液中的构成强氧化性条件(即相当于溶液中又“生成了稀硝酸”)，因此Cu又会溶解，铜片上产生气泡(4)0.65 mol【即时巩固5】某金属单质与一定浓度的HNO3反应，假定只生成单一还原产物。当参加反应的单质与被还原HNO3的物质的量之比为21时，还原产物是()ANO2BNOCN2ODN2【解析解析】假设反应后金属化合价为n价，还原产物中N的化合价为x，根据得失电子守恒得：2n1(5x)，x52n 。当 n1时 ，x3，还原产物为N2O3，无此对应选项；当n2时，x1，还原产物为N2O 。【答案答案】C
