氮及其化合物教師版

1、 氮及其化合物【考綱要求】 1.了解氮?dú)饧捌渲匾衔锏闹饕再|(zhì)及應(yīng)用2.了解某些含氮化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響3.能綜合應(yīng)用氮及氮的化合物知識(shí)【知識(shí)結(jié)構(gòu)】1、本考點(diǎn)知識(shí)結(jié)構(gòu)：2、氮的循環(huán)：3、氮及其化合物的衍變關(guān)系：NH3 N2 NONO2HNO3NH4NO3NH3 NH3·H2ONH4+、OH【知識(shí)梳理】1、單質(zhì)氮?dú)猓捍嬖冢何锢硇再|(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：2、氮氧化物：各種價(jià)態(tài)氮氧化物：（N2O）、（NO）、（N2O3）、（NO2、N2O4）、（N2O5），其中N2O3和N2O5分別是HNO2和HNO3的酸酐。氣態(tài)的氮氧化物幾乎都是劇毒性物質(zhì)，在太陽(yáng)輻射下還會(huì)與碳?xì)浠锓磻?yīng)形成光化學(xué)煙霧。

2、NO：物理性質(zhì)：一種無(wú)色氣體，難溶于水，不成鹽氧化物。有毒，毒性與CO類似。化學(xué)性質(zhì)：常溫下，極易被氧化為NO2：2NO+O2=2NO2NO2：物理性質(zhì)：一種有刺激性氣味的紅棕色氣體,有毒?；瘜W(xué)性質(zhì)：溶于水后與水反應(yīng)：3NO2+H2O=2HNO3+NO3、硝酸：濃、稀硝酸在與活潑或不活潑金屬發(fā)生反應(yīng)時(shí)，硝酸中被還原，一般不產(chǎn)生氫氣?；瘜W(xué)性質(zhì)：與金屬單質(zhì)的反應(yīng)：濃、稀硝酸與金屬銅的反應(yīng)：Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。以上反應(yīng)中，硝酸表現(xiàn)出氧化性同時(shí)還表現(xiàn)出酸性。其他不活潑金屬類似于銅與濃、稀硝酸反應(yīng)。

3、冷的濃硝酸在常溫下使鐵、鋁等活潑金屬發(fā)生鈍化(在其表面因氧化生成一層致密的氧化膜)。常溫時(shí)，常把濃硝酸存放在鐵質(zhì)、鋁質(zhì)密閉容器里。但若加熱，則會(huì)劇烈反應(yīng)。與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)：濃硝酸與碳的反應(yīng)：C+4HNO3（濃）CO 2+NO2+2H2O。硝酸只表現(xiàn)出氧化性。4、氨：物理性質(zhì)：無(wú)色有刺激性氣味的氣體，比空氣輕。極易溶于水，易液化。液氨是氨氣液化的產(chǎn)物，化學(xué)性質(zhì)：與水反應(yīng)： NH3+H2ONH3·H2O。與酸反應(yīng)：實(shí)驗(yàn)室制法：5、銨鹽凡是含NH4+的鹽叫銨鹽，銨鹽易溶于水。銨鹽不穩(wěn)定，加熱易分解。易與堿反應(yīng)。6、NH4+的檢驗(yàn)方法：8、光化學(xué)煙霧：氮氧化物（NOx）和碳?xì)浠衔铮℉C）

4、在大氣環(huán)境中受到強(qiáng)烈的太陽(yáng)紫外線照射后，發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，主要生成光化學(xué)氧化劑（主在是O3）及其他多種復(fù)雜的化合物，這是一種新的二次污染物，統(tǒng)稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽(yáng)光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)。例題：【例1】（14分）洗車安全氣囊是德國(guó)安全的重要保障。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞的瞬間，安全裝置通電點(diǎn)火使其中的粉末分解釋放出大量的氮?dú)庑纬蓺饽遥瑥亩Ｗo(hù)司機(jī)及乘客免受傷害。為研究安全氣囊工作的化學(xué)原理，取安全裝置中的粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)組成分析，確定該粉末僅Na、Fe、N、O四種元素。水溶性試驗(yàn)表明，固體粉末部分溶解。經(jīng)檢測(cè)，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸。取13.0g化合物甲，加熱使其

5、完全分解，生成氮?dú)夂蛦钨|(zhì)乙，生成的氮?dú)庹酆铣蓸?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L。單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另和一種單質(zhì)?；衔锉c空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽。請(qǐng)回答下列問題：（1）甲的化學(xué)式為 ，丙的電子式為 。（2）若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。（3）單質(zhì)乙與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ，安全氣囊中紅棕色粉末的作用是 。（4）以下物質(zhì)中，有可能作為安全氣囊中紅棕色粉末替代品的是 。A. KCl B. KNO3 C. Na2S D. CuO（5）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，探究化合物丙與空氣接觸后生成可溶性鹽的成分（不考慮結(jié)晶水合物） ?！窘馕觥?/p>

6、本題知識(shí)載體很新鮮，很生活，很化學(xué)。簡(jiǎn)答式的題目首先要進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)的物質(zhì)及反應(yīng)才能完成各小題的內(nèi)容。題目關(guān)鍵詞：粉末分解釋放氮?dú)?，粉末僅含Na、Fe、N、O，水溶性試驗(yàn)部分溶解，可溶部分為化合物甲，不溶物紅棕色可溶于鹽酸。13.0g甲完全分解為N2和單質(zhì)乙，N26.72L，單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另和一種單質(zhì)?；衔锉c空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽。解題分析：1、粉末由兩種物質(zhì)混合而成。2、紅棕色物質(zhì)可能為Fe2O3Fe(OH)3等,根據(jù)題意只能是Fe2O3。3、甲只有兩種元素，且含N，必含Na。3、計(jì)算：N(6.72/22.4)*2*14=8.4g，

7、則Na的物質(zhì)的量為：（13-8.4）/23=0.2mol，N與Na的物質(zhì)的量之比為：0.6:0.2=3:1，則化合物甲為Na3N。4、在高溫下Na與Fe2O3反應(yīng)的產(chǎn)物為Na2O2和Fe?！敬鸢浮浚?）Na3N，(2)2N2O2+4CO2+2H2O=4NaHCO3+O2(3)6Na+2Fe2O3=3Na2O2+4Fe ,紅色粉末的作用是充當(dāng)氧化劑，除去氮化鈉分解產(chǎn)生的金屬鈉（金屬鈉溶于水產(chǎn)生大量的熱和堿性有害物質(zhì)），提供大量的熱量用于氮化鈉的迅速分解。（4）從氧化性角度分析KNO3、CuO均可，但KNO3本身受熱分解，產(chǎn)生氧氣與氮?dú)夥磻?yīng)。故選擇D. CuO。（5）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)Na2O2在空氣

8、中與水或二氧化碳反應(yīng)的產(chǎn)物，即檢驗(yàn)NaOH和Na2CO3或NaHCO3。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一：實(shí)驗(yàn)原理：定量分析法。步驟：1、稱量混合固體的質(zhì)量。2、將混合物加熱，并將氣體通入澄清石灰水，無(wú)氣體則無(wú)NaHCO3，石灰水變渾濁則有NaHCO3無(wú)NaOH，稱量石灰水質(zhì)量變化量mg。3、加入過量鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，稱量石灰水質(zhì)量增加量ng。4、通過m與n的計(jì)算獲得最終結(jié)果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)二：實(shí)驗(yàn)原理：測(cè)定鹽酸用量與產(chǎn)生二氧化碳的量的關(guān)系確定混合物成分。1、不產(chǎn)生二氧化碳則混合物只有NaOH。2、開始產(chǎn)生二氧化碳前，與開始產(chǎn)生二氧化碳直到最大量消耗的鹽酸的體積比為1:1則只有Na2CO3。大于1:1則為

9、NaOH與Na2CO3的混合物。小于1:1則為Na2CO3和NaHCO3的混合物。即比較圖中a,b的大小。 教與學(xué)提示： 題型的難點(diǎn)1是通過定性和定量?jī)煞N方式確定物質(zhì)的化學(xué)成分，其中Na3N又是學(xué)生很不熟悉的。難點(diǎn)2是氧化還原方程式的書寫與配平，及氧化還原原理的應(yīng)用。難點(diǎn)3是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過定量來(lái)定性。但，題目設(shè)計(jì)與問題設(shè)計(jì)都在平時(shí)的練習(xí)與討論中必然會(huì)涉及。比如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分，在省市多次統(tǒng)考中均有有關(guān)碳酸鹽與酸反應(yīng)定量問題出現(xiàn)過，或反復(fù)練習(xí)過。但，在簡(jiǎn)答的環(huán)境中也還是有難度的。解題中要?jiǎng)佑玫狡綍r(shí)知識(shí)的積累，決定成敗還是在平時(shí)【例2】某興趣小組用題27圖裝置探究氨的催化氧化。（1）氨催化氧化的化學(xué)方

10、程式為_（2）加熱玻璃管2一段時(shí)間后，擠壓1中打氣球鼓入空氣，觀察到2中物質(zhì)呈紅熱狀態(tài)；停止加熱后仍能保持紅熱，該反應(yīng)是_反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）（3）為保證在裝置4中觀察到紅棕色氣體，裝置3應(yīng)裝入_；若取消3，在4中僅觀察到大量白煙，原因是_（4）為實(shí)現(xiàn)氨催化氧化，也可用裝置5替換裝置_（填裝置代號(hào)）；化合物X為_（只寫一種），Na2O2的作用是_【解析】本題考查氨的催化氧化。（1）NH3和O2氧化生成NO。（2）該反應(yīng)為放熱，故不加熱后仍能保持紅熱狀態(tài)。（3）產(chǎn)物中有NO和NH3，NO會(huì)被O2氧化生成NO2，在于空氣中的水蒸氣反應(yīng)生成HNO3,而HNO3與NH3會(huì)產(chǎn)生白煙。（4）裝置5

11、與1均產(chǎn)生科產(chǎn)生NH3。NH4Cl加熱分解可得NH3和HCl而HCl與Na2O2可生成O2。【答案】（1）4NH3+5O24NO+6H2O；（2）放熱（3）濃H2SO4；生成的NO與O2反應(yīng)生成NO2,NO2與水反應(yīng)生成HNO3，NH3與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3。 (4)I;NH4Cl與HCl反應(yīng)生成氧氣（合理答案均給分）【一課一練】一、選擇題(本題包括12小題，每小題4分，共48分)1.區(qū)別NO2和溴蒸氣應(yīng)當(dāng)選用的試劑是（）A淀粉碘化鉀試B硝酸銀溶液C石蕊試液D酚酞試液【答案】B2.三氟化氮（NF3）是一種新型電子材料，它在潮濕的空氣中與水蒸氣能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)的產(chǎn)物有： HF、

12、 NO 和 HNO3 。則下列說(shuō)法正確的是：A.反應(yīng)過程中，被氧化與被還原的元素的物質(zhì)的量之比為2：1 B.NF3在空氣中泄漏時(shí)不易被察覺C.若NF3泄漏，可以用NaOH溶液噴淋的方法減少污染D.若反應(yīng)中生成1.0mol HNO3，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6.02×1023【答案】C3. 14.2g 69%的濃HNO3（密度為1.42g/cm3）與10mL 15.5 mol·L-1 HNO3的濃度相比（）A.是同一濃度的不同表示方法 B.數(shù)值不同，也能換算為相同值C.不同濃度的兩種硝酸溶液 D.無(wú)法比較其大小【答案】AB4.已知?dú)怏w的摩爾質(zhì)量越小，擴(kuò)散速度越快.如圖所示為氣體 擴(kuò)散

13、速度的實(shí)驗(yàn)，兩種氣體擴(kuò)散相遇時(shí)形成白色煙環(huán).下列關(guān)于物質(zhì)甲、乙的判斷正確的是 ()A甲是濃氨水，乙是濃硫酸B甲是濃鹽酸，乙是濃氨水C甲是濃氨水，乙是濃鹽酸D甲是濃硝酸，乙是濃氨水【解析】A項(xiàng)中濃H2SO4不是揮發(fā)性酸，不會(huì)產(chǎn)生白色煙環(huán)；B、C、D三項(xiàng)中由于NH3的摩爾質(zhì)量小，擴(kuò)散速度快，所以離白色煙環(huán)遠(yuǎn)的甲為濃氨水，故C正確.【答案】C5氫化銨(NH4H)與氯化銨的結(jié)構(gòu)相似，又知NH4H與水反應(yīng)有H2生成.則下列敘述不正確的是 ()ANH4H是離子化合物BNH4H固體投入少量的水中，有兩種氣體生成CNH4H與水反應(yīng)時(shí)，NH4H是還原劑DNH4H溶于水，所形成的溶液顯酸性【解析】氫化銨(NH4H

14、)與氯化銨的結(jié)構(gòu)相似，所以NH4H是離子化合物，A正確；根據(jù)題目所給信息，寫出NH4H與水反應(yīng)的方程式：NH4HH2O=NH3·H2OH2，如果投入少量的水中，則生成濃氨水，會(huì)有氨氣放出，所以有氫氣和氨氣兩種氣體放出，B正確；形成的溶液呈堿性，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；NH4H與水反應(yīng)時(shí)，NH4H中的1價(jià)氫被氧化到0價(jià)，即NH4H作還原劑，C項(xiàng)正確.【答案】D6下面是實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置和選用的試劑，其中錯(cuò)誤的是 ()A B C D【解析】NH4Cl受熱可產(chǎn)生NH3和HCl，但兩者遇冷會(huì)重新反應(yīng)生成NH4Cl，在此過程中還有可能出現(xiàn)堵塞導(dǎo)管的情況，因此不能用的方法制取氨氣，中試管口未向下傾斜，會(huì)導(dǎo)

15、致液體倒流入試管而使試管炸裂，不可行.濃氨水滴入氧化鈣固體中，會(huì)發(fā)生CaO2NH3·H2O=Ca(OH)22NH3，故可用的方法制取氨氣.濃氨水受熱產(chǎn)生氨氣，通過堿石灰吸收水蒸氣后即得干燥的NH3，所以符合要求.【答案】D7下列對(duì)反應(yīng)3NO2H2O=2HNO3NO的說(shuō)法中正確的是()A氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為12B氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12CNO2是氧化劑，H2O是還原劑D若有6 mol NO2參與反應(yīng)時(shí)，有3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移【解析】該反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移情況為：3NO2H2O=2HN失2eO3N得2eO.氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為12，A正確；氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之

16、比為21，B正確；NO2既是氧化劑又是還原劑，C錯(cuò)誤；若有6 mol NO2參與反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子4 mol，D錯(cuò)誤.【答案】A8為了社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，化工生產(chǎn)過程應(yīng)盡量減少對(duì)環(huán)境的副作用.“綠色化學(xué)”是當(dāng)今社會(huì)提出的一個(gè)新概念，它要求從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和技術(shù)上設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng)，據(jù)此，由單質(zhì)銅制取硝酸銅的下列衍變關(guān)系可行且符合“綠色化學(xué)”的是 ()ACuCu(NO3)2BCuCuOCu(NO3)2CCuCuOCu(OH)2Cu(NO3)2DCuCuSO4Cu(NO3)2【解析】A項(xiàng)中產(chǎn)生氮氧化物，污染環(huán)境；C項(xiàng)中CuO與H2O不反應(yīng)；D項(xiàng)中產(chǎn)生SO2，污染環(huán)境；只有B項(xiàng)，既不產(chǎn)生大氣污染物， 又節(jié)省H

17、NO3，故選B.【答案】B9、某實(shí)驗(yàn)過程如圖所示：則圖的試管中的現(xiàn)象是 ()A無(wú)明顯現(xiàn)象，因稀H2SO4不與銅反應(yīng)B銅片溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體，該氣體遇到空氣不變色C銅片溶解，放出紅棕色有刺激性氣味的氣體D銅片溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體，該氣體在試管口變?yōu)榧t棕色【解析】生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性條件上相當(dāng)于又有了HNO3，銅片會(huì)繼續(xù)溶解生成NO.【答案】D二、非選擇題(本題包括4小題，共52分)10(14分)已知：A是一種正鹽，D的相對(duì)分子質(zhì)量比C的大16，E是酸；當(dāng)X無(wú)論是強(qiáng)堿還是強(qiáng)酸時(shí)都有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí)，A、B、C、D、E均含同一種元素；當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí)，A、B、C、D、E均同時(shí)

18、含有另一種元素.回答下列問題：(1)A是_，Y是_，Z是_.(2)當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí)，B是_，C是_，D是_，E是_.(3)當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí)，B是_，C是_，D是_，E是_.【解析】該題的突破口為“D的相對(duì)分子質(zhì)量比C的大16”，所以Y為O2，B能連續(xù)被氧化.因E是酸，A是一種正鹽，且既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，所以A是弱酸弱堿鹽，綜合分析得出A為(NH4)2S，Z為H2O.當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí)，(NH4)2SNH3NONO2 HNO3；當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí)，(NH4)2SH2SSO2SO3H2SO4.【答案】 (1)(NH4)2SO2H2O(2)NH3NONO2HNO3(3)H2SSO2SO3H2SO411(10分)亞硝酸(HNO2)是一種比醋酸略強(qiáng)的弱酸，很不穩(wěn)定，易發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)而分解.(1)低溫下，將等物質(zhì)的量的NO和NO2通入水中，可制得HNO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_.(2)NO既有氧化性又有還原性，其氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物與溶液的pH的關(guān)系如下表所示：pH范圍大于7小于7產(chǎn)物NONO、N2O、N2中的一種在堿性條件下，NaNO2溶液與NaClO溶液反應(yīng)的離子方程式為_.若HNO2與