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江苏省兴化中学高三化学备课组 第14讲 氮及氮的化合物 氮族元素

14 讲 氮及氮的化合物 氮族元素

考纲点拨

1.了解氨气与水、与酸的反应,了解氨水的成分以及氨水的不稳定性。了解铵盐易溶于水、受热易分解、与碱反应等性质。了解硝酸的强氧化性,了解硝酸分别与Cu、C的反应。了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。认识工业上生产硝酸的反应原理。

2.认识非金属及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。了解氮循环对生态平衡的重要作用。了解氮氧化物的来源、性质和危害,体会化学对环境保护的重要意义,逐步形成可持续发展的思想。

课前自主复习

一  氮的氧化物

1.氮元素有+1、+2、+3、+4、+5等五种正价态,五种正价对应六种氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。NO是一种   色还原性较强的气体,易被O2氧化生成    ,NO2是一种    色的易溶于水且与水反应的气体,氧化性强,能氧化SO2,能使湿润的KI-淀粉试纸变   。

2.NO、NO2都是大气污染物,空气中NO、NO2主要来自石油产品和煤燃烧、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气。其中空气中的NO2是造成          的主要因素。

3.NO、NO2的制法

(1)NO的实验室制法

①原理:                              

②装置:铁架台、铁夹、铁圈、烧瓶、分液漏斗、胶塞、导管、酒精灯等

③收集:               

④检验:无色气体和空气接触立即变红棕色

(2)NO2的实验室制法

①原理:                                  

②装置:锥形瓶(或烧瓶)、分液漏斗、带导管胶塞

③收集:                 

    [特别提醒]:通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯,因为在常温、常压下能发生2NO2

N2O4反应。由于此可逆反应的发生,通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值,或在相同条件下,比相同物质的量的气体体积要小。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。因而可逆反应2NO2N2O4在解化学题中有很重要的应用。

  氨的性质

1.氨的物理性质 

氨气为   色、有      气味的气体,比空气轻,易液化,    溶于水,氨水的密度小于水的密度,氨水的浓度    ,密度    。

2.氨的化学性质;

(1)与水反应,溶液呈碱性:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-

氨水中所含有微粒:                    ,氨水中溶质通常看作为NH3,而不是NH3·H2O。

(2)与酸反应
    NH3+HNO3NH4NO3   HCl+NH3NH4Cl   H2SO4+2NH3(NH4)2SO4
    氨气与氯化氢相遇便产生    ,可用于NH3与HCl的相互检验。

(3)还原性  

NH3分子中氮元素呈-3价,具有还原性,能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应,被它们氧化:2NH3+3Cl2             2NH3+3CuO          

3.氨气的实验室制法

(1)原理:固态铵盐与碱加热反应:                                

(2)发生装置:固+固+加热型,与制备    气体相似;

(3)收集:                   。

(4)干燥:在干燥管中盛放      作干燥剂。不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂,因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3

(5)验满:a.用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口,若变蓝,则满;b.蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口,若产生白烟,则满。

    [特别提醒]:①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应,发生危险;而碳铵受热极易分解产生CO2,使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。②消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因是:a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块,不利于产生NH3;b、在高温下能腐蚀大试管。③因氨气比空气轻,易与空气发生对流,所以收集时,导气管应插入收集气体的试管底部附近,管口塞一团干燥的棉花团,来防止NH3与空气对流,确保收集到纯净的氨气。④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法,利用NH3·H2ONH3↑+H2O原理制备。也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备,原理:烧碱溶于水为放热反应,促进NH3·H2O的分解,增大c(OH-)使上述可逆反应向左移动,而产生NH3

  硝酸的强氧化性

硝酸不论浓稀都具有强氧化性,主要有以下几个方面体现:

1.金属与硝酸反应,不论金属活泼与否,也不论硝酸的浓度大小,一般   氢气放出。这是因为:                                                 。

2.金属活动顺序表中,较不活泼的金属(如铜、银等)都能和硝酸反应,一般浓硝酸被还原为    , 稀硝酸被还原为      ,金属则变为相应的      。这类反应中硝酸只有一部分体现       被还原,另一部分体现    生成硝酸盐。

Ag+2HNO3(浓)                3Ag+4HNO3(稀)                

3.铁、铝常温下遇浓硝酸,由于浓硝酸具有       ,所以在金属的表面形成一层          ,阻止反应继续进行,这个过程叫    。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸(或浓硫酸)。

4.非金属(如碳、硫等)也可以和浓硝酸发生反应,非金属被    ,硝酸完全被还原成     。这和金属与硝酸的反应不同,在有关判断及计算题中应该注意。

C+4HNO3                 S+6HNO3(浓)               

5.浓硝酸和浓盐酸按1:3的    比组成的混合物叫    ,它能溶解惰性金属铂、金,这也是硝酸强氧化性的体现。

此外,硝酸还可以氧化很多还原性化合物,如:S2-、SO32-、I-、Fe2+

    [特别提醒]:有硝酸参与的氧化还原反应的计算:(1)单质与硝酸的反应,分析讨论是金属还是非金属,若为金属参加的反应硝酸分为两部分,一部分作氧化剂,另一部分起酸性生成硝酸盐,应先确定未被还原的硝酸,再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时,硝酸全部被还原。(2)Cu与HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小,产物由NO2变成NO,最终为混合气体。可以这样理解并分析:反应的硝酸在产物中共三部分:

Cu(NO3)2HNO3

可以看出:被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系,即:被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐〔如Cu (NO3)2〕,一个金属离子与金属离子最高价数个HNO3成比例关系,即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态数相等。

 14讲 氮及氮的化合物氮族元素

考纲点拨

1.了解氨气与水、与酸的反应,了解氨水的成分以及氨水的不稳定性。了解铵盐易溶于水、受热易分解、与碱反应等性质。了解硝酸的强氧化性,了解硝酸分别与Cu、C的反应。了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。认识工业上生产硝酸的反应原理。

2.认识非金属及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。了解氮循环对生态平衡的重要作用。了解氮氧化物的来源、性质和危害,体会化学对环境保护的重要意义,逐步形成可持续发展的思想。

课前自主复习

一  氮的氧化物

1.氮元素有+1、+2、+3、+4、+5等五种正价态,五种正价对应六种氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。NO是一种   色还原性较强的气体,易被O2氧化生成    ,NO2是一种    色的易溶于水且与水反应的气体,氧化性强,能氧化SO2,能使湿润的KI-淀粉试纸变   。

2.NO、NO2都是大气污染物,空气中NO、NO2主要来自石油产品和煤燃烧、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气。其中空气中的NO2是造成          的主要因素。

3.NO、NO2的制法

(1)NO的实验室制法

①原理:                              

②装置:铁架台、铁夹、铁圈、烧瓶、分液漏斗、胶塞、导管、酒精灯等

③收集:               

④检验:无色气体和空气接触立即变红棕色

(2)NO2的实验室制法

①原理:                                  

②装置:锥形瓶(或烧瓶)、分液漏斗、带导管胶塞

③收集:                 

    [特别提醒]:通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯,因为在常温、常压下能发生2NO2

N2O4反应。由于此可逆反应的发生,通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值,或在相同条件下,比相同物质的量的气体体积要小。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。因而可逆反应2NO2N2O4在解化学题中有很重要的应用。

  氨的性质

1.氨的物理性质 

氨气为   色、有      气味的气体,比空气轻,易液化,    溶于水,氨水的密度小于水的密度,氨水的浓度    ,密度    。

2.氨的化学性质;

(1)与水反应,溶液呈碱性:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-

氨水中所含有微粒:                    ,氨水中溶质通常看作为NH3,而不是NH3·H2O。

(2)与酸反应
    NH3+HNO3NH4NO3   HCl+NH3NH4Cl   H2SO4+2NH3(NH4)2SO4
    氨气与氯化氢相遇便产生    ,可用于NH3与HCl的相互检验。

(3)还原性  

NH3分子中氮元素呈-3价,具有还原性,能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应,被它们氧化:2NH3+3Cl2             2NH3+3CuO          

3.氨气的实验室制法

(1)原理:固态铵盐与碱加热反应:                                

(2)发生装置:固+固+加热型,与制备    气体相似;

(3)收集:                   。

(4)干燥:在干燥管中盛放      作干燥剂。不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂,因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3

(5)验满:a.用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口,若变蓝,则满;b.蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口,若产生白烟,则满。

    [特别提醒]:①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应,发生危险;而碳铵受热极易分解产生CO2,使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。②消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因是:a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块,不利于产生NH3;b、在高温下能腐蚀大试管。③因氨气比空气轻,易与空气发生对流,所以收集时,导气管应插入收集气体的试管底部附近,管口塞一团干燥的棉花团,来防止NH3与空气对流,确保收集到纯净的氨气。④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法,利用NH3·H2ONH3↑+H2O原理制备。也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备,原理:烧碱溶于水为放热反应,促进NH3·H2O的分解,增大c(OH-)使上述可逆反应向左移动,而产生NH3

  硝酸的强氧化性

硝酸不论浓稀都具有强氧化性,主要有以下几个方面体现:

1.金属与硝酸反应,不论金属活泼与否,也不论硝酸的浓度大小,一般   氢气放出。这是因为:                                                 。

2.金属活动顺序表中,较不活泼的金属(如铜、银等)都能和硝酸反应,一般浓硝酸被还原为    , 稀硝酸被还原为      ,金属则变为相应的      。这类反应中硝酸只有一部分体现       被还原,另一部分体现    生成硝酸盐。

Ag+2HNO3(浓)                3Ag+4HNO3(稀)                

3.铁、铝常温下遇浓硝酸,由于浓硝酸具有       ,所以在金属的表面形成一层          ,阻止反应继续进行,这个过程叫    。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸(或浓硫酸)。

4.非金属(如碳、硫等)也可以和浓硝酸发生反应,非金属被    ,硝酸完全被还原成     。这和金属与硝酸的反应不同,在有关判断及计算题中应该注意。

C+4HNO3                 S+6HNO3(浓)               

5.浓硝酸和浓盐酸按1:3的    比组成的混合物叫    ,它能溶解惰性金属铂、金,这也是硝酸强氧化性的体现。

此外,硝酸还可以氧化很多还原性化合物,如:S2-、SO32-、I-、Fe2+

    [特别提醒]:有硝酸参与的氧化还原反应的计算:(1)单质与硝酸的反应,分析讨论是金属还是非金属,若为金属参加的反应硝酸分为两部分,一部分作氧化剂,另一部分起酸性生成硝酸盐,应先确定未被还原的硝酸,再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时,硝酸全部被还原。(2)Cu与HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小,产物由NO2变成NO,最终为混合气体。可以这样理解并分析:反应的硝酸在产物中共三部分:

Cu(NO3)2HNO3

可以看出:被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系,即:被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐〔如Cu (NO3)2〕,一个金属离子与金属离子最高价数个HNO3成比例关系,即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态数相等。

 14讲 氮及氮的化合物氮族元素

考纲点拨

1.了解氨气与水、与酸的反应,了解氨水的成分以及氨水的不稳定性。了解铵盐易溶于水、受热易分解、与碱反应等性质。了解硝酸的强氧化性,了解硝酸分别与Cu、C的反应。了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。认识工业上生产硝酸的反应原理。

2.认识非金属及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。了解氮循环对生态平衡的重要作用。了解氮氧化物的来源、性质和危害,体会化学对环境保护的重要意义,逐步形成可持续发展的思想。

课前自主复习

一  氮的氧化物

1.氮元素有+1、+2、+3、+4、+5等五种正价态,五种正价对应六种氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。NO是一种   色还原性较强的气体,易被O2氧化生成    ,NO2是一种    色的易溶于水且与水反应的气体,氧化性强,能氧化SO2,能使湿润的KI-淀粉试纸变   。

2.NO、NO2都是大气污染物,空气中NO、NO2主要来自石油产品和煤燃烧、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气。其中空气中的NO2是造成          的主要因素。

3.NO、NO2的制法

(1)NO的实验室制法

①原理:                              

②装置:铁架台、铁夹、铁圈、烧瓶、分液漏斗、胶塞、导管、酒精灯等

③收集:               

④检验:无色气体和空气接触立即变红棕色

(2)NO2的实验室制法

①原理:                                  

②装置:锥形瓶(或烧瓶)、分液漏斗、带导管胶塞

③收集:                 

    [特别提醒]:通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯,因为在常温、常压下能发生2NO2

N2O4反应。由于此可逆反应的发生,通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值,或在相同条件下,比相同物质的量的气体体积要小。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。因而可逆反应2NO2N2O4在解化学题中有很重要的应用。

  氨的性质

1.氨的物理性质 

氨气为   色、有      气味的气体,比空气轻,易液化,    溶于水,氨水的密度小于水的密度,氨水的浓度    ,密度    。

2.氨的化学性质;

(1)与水反应,溶液呈碱性:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-

氨水中所含有微粒:                    ,氨水中溶质通常看作为NH3,而不是NH3·H2O。

(2)与酸反应
    NH3+HNO3NH4NO3   HCl+NH3NH4Cl   H2SO4+2NH3(NH4)2SO4
    氨气与氯化氢相遇便产生    ,可用于NH3与HCl的相互检验。

(3)还原性  

NH3分子中氮元素呈-3价,具有还原性,能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应,被它们氧化:2NH3+3Cl2             2NH3+3CuO          

3.氨气的实验室制法

(1)原理:固态铵盐与碱加热反应:                                

(2)发生装置:固+固+加热型,与制备    气体相似;

(3)收集:                   。

(4)干燥:在干燥管中盛放      作干燥剂。不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂,因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3

(5)验满:a.用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口,若变蓝,则满;b.蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口,若产生白烟,则满。

    [特别提醒]:①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应,发生危险;而碳铵受热极易分解产生CO2,使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。②消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因是:a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块,不利于产生NH3;b、在高温下能腐蚀大试管。③因氨气比空气轻,易与空气发生对流,所以收集时,导气管应插入收集气体的试管底部附近,管口塞一团干燥的棉花团,来防止NH3与空气对流,确保收集到纯净的氨气。④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法,利用NH3·H2ONH3↑+H2O原理制备。也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备,原理:烧碱溶于水为放热反应,促进NH3·H2O的分解,增大c(OH-)使上述可逆反应向左移动,而产生NH3

  硝酸的强氧化性

硝酸不论浓稀都具有强氧化性,主要有以下几个方面体现:

1.金属与硝酸反应,不论金属活泼与否,也不论硝酸的浓度大小,一般   氢气放出。这是因为:                                                 。

2.金属活动顺序表中,较不活泼的金属(如铜、银等)都能和硝酸反应,一般浓硝酸被还原为    , 稀硝酸被还原为      ,金属则变为相应的      。这类反应中硝酸只有一部分体现       被还原,另一部分体现    生成硝酸盐。

Ag+2HNO3(浓)                3Ag+4HNO3(稀)                

3.铁、铝常温下遇浓硝酸,由于浓硝酸具有       ,所以在金属的表面形成一层          ,阻止反应继续进行,这个过程叫    。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸(或浓硫酸)。

4.非金属(如碳、硫等)也可以和浓硝酸发生反应,非金属被    ,硝酸完全被还原成     。这和金属与硝酸的反应不同,在有关判断及计算题中应该注意。

C+4HNO3                 S+6HNO3(浓)               

5.浓硝酸和浓盐酸按1:3的    比组成的混合物叫    ,它能溶解惰性金属铂、金,这也是硝酸强氧化性的体现。

此外,硝酸还可以氧化很多还原性化合物,如:S2-、SO32-、I-、Fe2+

    [特别提醒]:有硝酸参与的氧化还原反应的计算:(1)单质与硝酸的反应,分析讨论是金属还是非金属,若为金属参加的反应硝酸分为两部分,一部分作氧化剂,另一部分起酸性生成硝酸盐,应先确定未被还原的硝酸,再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时,硝酸全部被还原。(2)Cu与HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小,产物由NO2变成NO,最终为混合气体。可以这样理解并分析:反应的硝酸在产物中共三部分:

Cu(NO3)2HNO3

可以看出:被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系,即:被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐〔如Cu (NO3)2〕,一个金属离子与金属离子最高价数个HNO3成比例关系,即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态数相等。

 


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