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1、 氮 磷及其化合物第四单元非金属元素及化合物考纲导学考考纲要求要求命命题预测1.了解氮元素了解氮元素单质及其重要化及其重要化合物的主要性合物的主要性质及及应用。用。2.了解氮元素了解氮元素单质及其重要化及其重要化合物合物对环境的影响。境的影响。1.氮的氧化物及其氮的氧化物及其对环境的境的污染。染。该部分知部分知识的考的考查通常是作通常是作为选择支出支出现，若在非，若在非选择题中中则是是热化学反化学反应、化学平衡等的、化学平衡等的命命题着力点，着力点，难度度较大。大。2.硝酸的硝酸的强强氧化性。考氧化性。考查的角度的角度较多，是离子共存多，是离子共存题中的中的隐含条含条件、技巧件、技巧计算以及硝
2、酸与金属反算以及硝酸与金属反应设计探究性探究性实验的的载体，体，难度度较大。大。4氮及其化合物氮及其化合物一、氮气：一、氮气：（2）化学性质）化学性质N=N（1）物理性质：）物理性质：在常温下是一种无色的无体的气在常温下是一种无色的无体的气 体；密度比空气体；密度比空气略小略小；不溶于水；不溶于水；通常情况下，很不活泼。通常情况下，很不活泼。在放电时与在放电时与O2反应：反应：与与H2反应：反应： 与与Mg等等A族元素的反应：族元素的反应：N2+O2=2NO放电放电N2+3H2=2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压N2+3Mg=Mg3N2(点燃点燃)N N2 2的用途：的用途：合成氨、硝酸的主
3、要原料；焊接合成氨、硝酸的主要原料；焊接金属，罐头食品的保护气；液氮金属，罐头食品的保护气；液氮作冷冻剂，麻醉；创造低温环境作冷冻剂，麻醉；创造低温环境要点探究一氮气与氮的氧化物一氮气与氮的氧化物【知识梳理】【知识梳理】 1氮气氮气(1)物理性质物理性质纯净的纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占_。(2)结构：电子式为结构：电子式为_，结构式为，结构式为_，氮氮，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。78%NNNN(3)化学性化学性质常温下，常温下，N2的化学性的化学性质不活不活
4、泼，可代替稀有气体作保，可代替稀有气体作保护气体。气体。(4)氮的固定氮的固定氮的固定是指使空气中氮的固定是指使空气中_转化化为_的的方法。方法。2氮的氧化物氮的氧化物(1)物理性物理性质游离态的氮游离态的氮氮的化合物氮的化合物颜色色气味气味毒性毒性密度密度水溶性水溶性NO无味无味比空气略比空气略大大NO2有刺激有刺激性气味性气味比空气大比空气大与水反与水反应(2)化学性化学性质无色无色有毒有毒难溶于水难溶于水红棕色红棕色有毒有毒2、NO：氮元素的常见氮元素的常见正价正价有有+1、+2、+3、+4、+5所以所以氮的氧化物氮的氧化物种类较多种类较多 ，如，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O
5、51、N2O：（仅作了解：俗称：（仅作了解：俗称笑气笑气，M=44g/mol，常见与其常见与其M相同的气体有相同的气体有CO2 等电子体等电子体）二、氮的氧化物二、氮的氧化物（a）物理性质：）物理性质：NO在常温下是一种无色的无在常温下是一种无色的无体的气体；密度比空气体的气体；密度比空气略小略小；不溶于水；不溶于水；（b）化学性质：）化学性质：NO在常温下在常温下很容易很容易与空气中的与空气中的O2反应：反应： 2NO+O2=2NO24NH3+5O2=4NO+6H2O高温高压高温高压 催化剂催化剂3、NO2：（）物理性质：）物理性质：NO2在常温下是一种红棕色，在常温下是一种红棕色，有刺激有
6、刺激性气味的气体；密度性气味的气体；密度大于大于空气；易溶于水。空气；易溶于水。 3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO +4H2O(c)制法制法工业工业上以上以氨氨为原料为原料催化氧化催化氧化可制得可制得NO 实验室实验室用用Cu和稀和稀HNO3反应制反应制NO b. 强氧化性强氧化性：能将：能将SO2氧化，其反应方程式为氧化，其反应方程式为 a. 与水的反应：与水的反应：氧化剂是氧化剂是NO2，还原剂还原剂是是NO2两者的物质的量之比为：两者的物质的量之比为：1：23NO2+H2O=2HNO3+NONO2+SO2=NO+SO3（）化学性质：）化学性质：实验室实验室用用Cu和
7、浓和浓HNO3反应制反应制NO2Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O（）制法）制法问题问题：实验室怎么制取实验室怎么制取NO和和NO2的？的？排水法排水法 向上排空气法向上排空气法制法：制法：原理：原理：药品：药品：装置：装置：收集：收集：尾气吸收：尾气吸收：HNO3+Cu-Cu(NO3)2+NOx+H2O浓稀硝酸、铜浓稀硝酸、铜固液固液(加热加热)NaOH、NO2与与N2O4之间的平衡：之间的平衡： 如果将如果将NO2与与N2O4的平衡体系的平衡体系加压加压，则可以观，则可以观察到察到_；如果将如果将NO2与与N2O4的平衡体系的平衡体系升温升温，则可以观，则可以
8、观察到察到_。 重点注意：重点注意：2NO2=N2O4颜色颜色先变深先变深后变浅后变浅颜色变颜色变深深2、NO与与NO2的比较的比较NONO2色态色态毒性毒性与水反应与水反应与与O2反应反应与水、与水、O2其它反应其它反应 制法制法收集收集尾气处理尾气处理无色气体无色气体红棕色气体红棕色气体有毒有毒有毒有毒3NO3NO2 2 + H + H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3 + NO + NO 4NO+3O4NO+3O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 34NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 32NO2NO2 2 N N2 2O
9、 O4 43Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3( (稀稀)=)= 3Cu(NO 3Cu(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O Cu+4HNOCu+4HNO3 3( (浓浓)=)= Cu(NO Cu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O排水法排水法 向上排气法向上排气法NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO + O2 = 2NO2想想看：想想看：二氧化氮和溴蒸气的鉴别二氧化氮和溴蒸气的鉴别 NO2和溴蒸气在性质上的和溴蒸气在性质上的相似之处：相似之处：均有氧化性均有氧化性 溶于水后溶液呈酸性溶于水后溶液呈酸性 ，能与碱溶液
10、反应，能与碱溶液反应鉴别两者不能用淀粉鉴别两者不能用淀粉KI试纸、碱溶液等。试纸、碱溶液等。NO2和溴蒸气在性质上的和溴蒸气在性质上的差异之处：差异之处： A通入水中，通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色溶于水发生反应后溶液无色 而溴蒸气溶于水溶液呈橙色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色B通入通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气 C通入通入CCl4有机溶剂中，有机溶剂中， 溶于溶于CCl4而且而且CCl4溶液呈溶液呈 橙红色的为橙红色的为Br2(气气) D将盛有溴蒸气和将盛有溴蒸气和NO2气体试管放入冷水中冷却，气体试管放入冷水中冷却， 气体颜色变浅的为气体
11、颜色变浅的为NO2 写出以上写出以上转化的化学方程式：化的化学方程式：_；_；_。2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NOCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O【要点深化】【要点深化】氮的氧化物溶于水的计算氮的氧化物溶于水的计算氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：(1)NO2或或NO2与与N2(非非O2)的混合气体溶于水时可依据：的混合气体溶于水时可依据：3NO2H2O=2HNO3NO，利用气体体积差值进行计算。，利用气体体积差值进行计算。第第1313讲讲 要点探究要点探究【典例精析典例精析】例例1 1如如图131所示，所示，试
12、管中盛装的是管中盛装的是红棕色气体棕色气体(可能是可能是混合物混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但管内水面上升，但不能充不能充满试管，当向管，当向试管内鼓入氧气后，可以管内鼓入氧气后，可以观察到察到试管中管中水柱水柱继续上升，上升，经过多次重复后，多次重复后，试管内完全被水充管内完全被水充满，原，原来来试管中盛装的气体不可能是管中盛装的气体不可能是()A可能是可能是N2与与NO2的混合气体的混合气体B可能是可能是O2与与NO2的混合气体的混合气体C可能是可能是NO与与NO2的混合气体的混合气体D可能是可能是NO2一种气体一种气体图131例例 1 A根据
13、方程式根据方程式4NO22H2OO2=4HNO3和和4NO2H2O3O2=4HNO3可以看出一氧化氮与氧气按体可以看出一氧化氮与氧气按体积比比4 3可可以完全充以完全充满，二氧化氮与氧气按体，二氧化氮与氧气按体积比比4 1可以完全充可以完全充满。但若。但若有氮气，有氮气，则水一定不会充水一定不会充满试管。管。点评点评本本题的关的关键是熟悉两个是熟悉两个综合方程式合方程式4NO22H2OO2=4HNO3和和4NO2H2O3O2=4HNO3，若，若对这点掌握的点掌握的较为熟熟练，则本本题即可快速地即可快速地选出出A项，因，因为无无论通入什么气体，化学性通入什么气体，化学性质稳定的定的N2都不会参加
14、反都不会参加反应进入入溶液中。下面的溶液中。下面的变式式题则从定量的角度从定量的角度对这两个反两个反应进行行了考了考查。颜色气味毒性密度(比空气)溶解性用途N2_ 合成氨，制硝酸； 保护气NO_工业制硝酸NO2_与水反应一一氮气及其氮的氧化物氮气及其氮的氧化物1物理性质无色无味无毒大小无色红棕色无味有刺激性有毒难溶于水难溶于水有毒大N2NONO2与 H2反应_与 O2反应_与 H2O反应_2.化学性质2NO O2 2NO23NO2H2O2HNO3NO1什么是氮的固定？答：游离态的氮转变为化合态氮的过程。2NO 为什么不能用排空气法收集？3NO 和 NO2 是否为酸性氧化物？答：都不是，NO 与
15、碱(如 NaOH)不反应，NO2 与碱(如 NaOH)发生氧化还原反应。答：因反应 2NOO2 2NO2 极易进行，所以只能用排水法收集。4NO 和 O2、 NO2 和 O2 混合气体分别通入水中，溶质仅为硝酸，写出反应的方程式。5人类社会生产生活产生氮氧化物的途径有哪些？会造成什么环境污染？据此提出改善措施。答：产生氮氧化物的途径：化石燃料燃烧；汽车尾气；工业废气等。引起的环境问题：酸雨、光化学烟雾、臭氧层被破坏。改善措施：植树造林；工厂废气、汽车尾气通过净化处理后排放、推广使用新能源等。答：4NO3O22H2O 4HNO3，4NO2O22H2O 4HNO3。二硝酸二硝酸【知识梳理】 无无1
16、硝酸的物理性硝酸的物理性质纯硝酸硝酸_色、色、_挥发、有、有_气味，与水以任气味，与水以任意比例混溶。意比例混溶。2硝酸的化学性硝酸的化学性质(1)酸的通性，但与活酸的通性，但与活泼金属反金属反应时_生成生成H2。(2)不不稳定性定性化学方程式化学方程式为：_。易易刺激性刺激性不能不能(3)强强氧化性氧化性能与除能与除_以外的所有金属反以外的所有金属反应，如，如Cu与与浓、稀、稀HNO3均可反均可反应，化学方程式分，化学方程式分别为：_，_。有些金属有些金属(如如Fe、Al等等)在冷的在冷的浓HNO3中中发生生钝化。化。与不活与不活泼的木炭反的木炭反应的化学方程式的化学方程式为：_。 硝酸的氧
17、化性不同于硫酸的是：硝酸不硝酸的氧化性不同于硫酸的是：硝酸不论浓度大小，均具度大小，均具有有强强氧化性，且硝酸的氧化性随其氧化性，且硝酸的氧化性随其浓度的增大而度的增大而_，但其，但其还原原产物却随着其物却随着其浓度的度的变化而不同，一般化而不同，一般说来，来，浓硝酸的硝酸的还原原产物物为_，而稀硝酸的，而稀硝酸的还原原产物物为_。浓硝酸和硝酸和浓盐酸的混合物称酸的混合物称为王水王水(王水中王水中浓硝酸与硝酸与浓盐酸酸的体的体积比比为_)，其氧化能力更，其氧化能力更强强，能使一些不溶于硝，能使一些不溶于硝酸的金属，如金、酸的金属，如金、铂等溶解。等溶解。金、铂金、铂Cu4HNO3(浓)=Cu(
18、NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OC4HNO3(浓)=4NO2CO22H2O增强增强二氧化氮二氧化氮一氧化氮一氧化氮1:3“恰好完全反恰好完全反应”铁与与HNO3作用作用时经常常见到到“恰好完全反恰好完全反应”这一一说法，法，对“恰好完全反恰好完全反应”的理解是的理解是铁和硝酸都不剩余。假和硝酸都不剩余。假定硝酸的量一定，定硝酸的量一定，则与与铁完全反完全反应时铁的物的物质的量的量为一个范一个范围，即生成即生成Fe3，或，或Fe2，或，或Fe3和和Fe2的混合物，而涉及的混合物，而涉及该问题的的试题往往要用极端假往往要用极端假设法解决。法解决。
19、Fe的氧化物与硝酸反的氧化物与硝酸反应时，生成，生成Fe3。如。如FeO、Fe3O4分分别与与稀硝酸反稀硝酸反应：3FeO10HNO3(稀稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O,3Fe3O428HNO3(稀稀)=9Fe(NO3)3NO14H2O反反应中，中，硝酸既表硝酸既表现了了强强氧化性，又表氧化性，又表现了酸性。而了酸性。而Fe2O3与稀硝酸反与稀硝酸反应时稀硝酸只表稀硝酸只表现酸性，酸性，Fe2O36HNO3=2Fe(NO3)33H2O。 (3)硝酸与金属反硝酸与金属反应的相关的相关计算算规律律硝酸与金属反硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被
20、还原原为低价氮的化合物。所遵循的低价氮的化合物。所遵循的规律必律必须符合三个守恒：符合三个守恒：电子得失守恒。根据子得失守恒。根据这个守恒，可求出氮元素被个守恒，可求出氮元素被还原后的价原后的价态，根据价根据价态确定反确定反应物；物；物物质守恒，即溶液的守恒，即溶液的NO和和释放出的放出的NO(或或NO2)中中N的物的物质的量之和等于原的量之和等于原HNO3的物的物质的量；的量；溶溶液中要符合液中要符合电荷守恒，荷守恒，Mn和和H所所带正正电荷荷总数数应等于等于NO所所带负电荷荷总数。数。(因因为这种溶液中种溶液中OH浓度很小，可被忽略度很小，可被忽略)二二硝酸硝酸钝化 3Cu8HNO3 Cu
21、4HNO3 玻璃棕细 续表金属与硝酸的反应金属与硝酸的反应1金属与HNO3 反应的一般通式(1)金属浓硝酸金属硝酸盐NO2H2O(2)金属稀硝酸金属硝酸盐NOH2O2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。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。(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。3计算方法(1)原子守恒
22、法式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，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。HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3形(3)离子方程式计算法【典例典例 2】把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 molNO ，下列说法正确的是( )A反应后生成的盐只有 Fe(NO3)3B反应后生成的盐只有 Fe(NO3)2C反应后生成的盐为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2，其物
23、质的量之比为 13D反应后生成的盐为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2，其物质的量之比为 31而铁的物质的量为0.4 mol，所以产物中既有Fe2+又有Fe3+， 由解析：因产生 0.3 mol NO2 和 0.2 mol NO 时硝酸得到电子的物质的量为 0.9 mol，所以铁失去电子的物质的量也为 0.9 mol，n(Fe2+) n(Fe3+) 0.4 mol, 2n(Fe2+) 3n(Fe3+) 0.9 mol ，可得n(Fe3+)0.1 mol，n(Fe2+)0.3 mol，n(Fe3+)n(Fe2+)13。答案：C2铜和镁的合金 4.6 g 完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生 4 480 mL 的 NO2 气体和 336 mL 的 N2O4 气体(都已折算成标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为()A0.02 gB8.51 gC8.26 gD7.04 g解析：因两种金属都是2 价金属，可推知 1 mol 金属被氧化得 2 mol NO2。所以两金属总的物质的量为：(4 4803362)/44 8000.115 mol，两种氢氧化物总质量可用金属离子质量加氢氧根离子质量来计算：4.6 g0.115 mol217 g mol18.51 g。 答案：B
