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第18講氮及其化合物 考點一氮的單質(zhì) 氧化物和硝酸 知識清單 一氮氣氮氣在空氣中約占總體積的 78 通常情況下 N2不與O2反應(yīng) 在一定條件下 N2能跟O2反應(yīng)生成無色 無味的一氧化氮 N2 O2 2NO 二NO和NO2一氧化氮在常溫下很容易與空氣中的氧氣反應(yīng) 化學方程式為 2NO O22NO2 比較NO與NO2的性質(zhì) 三硝酸1 物理性質(zhì)純硝酸是無色 易揮發(fā) 有刺激性氣味的液體 能跟水以任意比互溶 常用濃硝酸的質(zhì)量分數(shù)約為69 常因溶有少量NO2而略顯黃色 2 化學性質(zhì) 1 具有酸的通性 但與活潑金屬反應(yīng)時不能生成H2 2 不穩(wěn)定性 化學方程式為 4HNO34NO2 O2 2H2O 久置的濃硝酸呈 黃色 因為溶解了NO2 實驗室保存濃HNO3時應(yīng)注意 低溫 避光 密封 3 強氧化性 a 能與除 Au Pt以外的所有金屬反應(yīng) 如Cu與濃 稀HNO3均可反應(yīng) 化學方程式分別為 Cu 4HNO3 濃 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 有些金屬 如 Fe Al等 在冷的濃HNO3中發(fā)生鈍化 b 與不活潑的木炭反應(yīng)的化學方程式為 C 4HNO3 濃 CO2 4NO2 2H2O c 與某些還原性化合物 如FeO 反應(yīng)的化學方程式為 3FeO 10HNO33Fe NO3 3 NO 5H2O 3 用途制化肥 炸藥 染料等 四人類活動對自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響1 固氮及影響 1 活化氮N N是自然界中活化氮的主要存在形態(tài) 2 影響 3 NOx的污染1 氮氧化物 主要有NO N2O NO2 N2O3 N2O4 N2O5等 其中NO和NO2是最主要的空氣污染物 2 污染源 石油產(chǎn)品和煤的燃燒 工業(yè)廢氣的排放 農(nóng)田土壤及動物排泄 物中含氮化合物的轉(zhuǎn)化 3 污染光化學煙霧 氮氧化物在紫外線作用下 與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應(yīng) 產(chǎn)生一種有毒的煙霧 酸雨 NOx排入大氣中后 與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2 隨雨水降到地面 pH 5 6 2 對生產(chǎn)中氮氧化物污染的防治 1 控制進入自然界的有害物質(zhì)的量 2 增強生態(tài)系統(tǒng)對有害物質(zhì)的吸收能力 考點二氨及銨鹽 一氨的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1 結(jié)構(gòu) 電子式為 分子空間構(gòu)型為三角錐形 2 物理性質(zhì) 無色 有刺激性氣味的氣體 密度比空氣小 易液化 極易溶于水 3 化學性質(zhì) 1 與水反應(yīng)NH3 H2ONH3 H2ON OH NH3是唯一能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙 變藍的氣體 高中階段 常 用此性質(zhì)檢驗NH3 2 與酸反應(yīng)NH3 HClNH4Cl 生成白煙 NH3 HNO3NH4NO3 生成白煙 3 與氧氣反應(yīng) 氨的催化氧化 4NH3 5O24NO 6H2O二銨鹽的性質(zhì)和檢驗1 性質(zhì)a 易溶于水的晶體b 與堿反應(yīng) N OH NH3 H2Oc 受熱分解如NH4ClNH3 HCl d 水解反應(yīng)N H2ONH3 H2O H 2 檢驗a 取樣品與堿共熱 用濕潤的 紅色石蕊試紙檢驗 觀察試紙是否變藍 b 取樣品與堿共熱 用蘸有 濃鹽酸的玻璃棒檢驗 觀察是否有白煙 三氨氣的制法1 實驗室制法 1 原理 銨鹽與堿共熱 產(chǎn)生氨氣 2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O 2 制取裝置 如下圖所示 2 驗滿 用濕潤的紅色石蕊試紙或蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近管口 現(xiàn)象分別為試紙變藍 產(chǎn)生白煙 3 棉花團的作用 在收集NH3的試管口放置一團松軟的干棉花 是為了防止試管內(nèi)的NH3與試管外的空氣形成對流 以便在較短時間內(nèi)收集到較為純凈的氨氣 注意a 制取NH3宜用NH4Cl 不宜用 NH4 2SO4 NH4HCO3 NH4NO3等 b 消石灰不能用KOH或NaOH代替 因后兩者易吸濕 易結(jié)塊 不利于產(chǎn)生NH3 且高溫下腐蝕試管 c 干燥氨氣不能用P2O5和濃H2SO4 也不能用無水CaCl2 8NH3 CaCl2CaCl2 8NH3 通常用堿石灰 1 收集 由于氨氣易溶于水 密度比空氣小 所以只能用向下排空氣法 d 欲快速制NH3可將濃氨水滴到NaOH固體或生石灰上 其裝置如下圖所示 2 工業(yè)制法N2 3H22NH3 氨水的組成及性質(zhì)1 組分三種分子 NH3 NH3 H2O H2O 三種離子 N OH H 粒子濃度大小順序為 c NH3 H2O c OH c N c H 2 性質(zhì) 1 容易揮發(fā) 盛濃氨水的試劑瓶瓶口常有白霧產(chǎn)生 敞口久置溶液質(zhì)量減輕 濃度變小 2 氨水溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)越大 其密度越小 因此溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為x 的氨水與溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為3x 的氨水等體積混合后 所得氨水的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)小于2x 方法硝酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)計算硝酸與金屬反應(yīng)時 金屬被氧化生成金屬陽離子 硝酸中 5價N得電子被還原為較低價的N 一般所遵循的規(guī)律符合三個守恒 一是得失電子守恒 由此可求出氮元素被還原后的價態(tài) 根據(jù)價態(tài)確定反應(yīng)產(chǎn)物 二是物料守恒 三是溶液中符合電荷守恒 另外 如果變價金屬與硝酸反應(yīng) 例如Fe與硝酸反應(yīng) 當Fe不足時生成Fe3 Fe過量時生成Fe2 方法技巧 例 2017山東棗莊二模 13 在100mL的混合液中 硝酸和硫酸的物質(zhì)的量濃度分別是0 3mol L 0 15mol L 向該混合液中加入2 56g銅粉 加熱 待充分反應(yīng)后 所得溶液中銅離子的物質(zhì)的量濃度是 A 0 15mol LB 0 225mol LC 0 30mol LD 0 45mol L 解題導引由于Cu與HNO3反應(yīng)生成Cu NO3 2 Cu NO3 2電離產(chǎn)生的N可以在H2SO4電離產(chǎn)生的H 作用下繼續(xù)氧化單質(zhì)Cu 因此利用銅與硝酸反應(yīng)的化學方程式計算 還要注意過量問題 解析溶液中n H 0 15mol L 2 0 1L 0 3mol L 0 1L 0 06mol 相關(guān)計算如下 3Cu 8H 2N3Cu2 2NO 4H2O3 64g8mol2mol3mol2 56g0 06mol0 03moln Cu2 因為 所以N過量 因此用H 的量進行計算 n Cu2 0 0225mol 則c Cu2 0 0225mol 0 1L 0 225mol L 答案B