第14讲 氮及其重要化合物-备战2024年高考化学精准一轮复习讲义

第14讲 氮及其重要化合物（原卷板） 知识主线：H32OOO2HO3 一、氮气及氮的氧化物 1．氮元素存在形态及氮的固定 (1)氮元素的位置、结构 氮的原子结构示意图为___________，位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质 (2)氮元素的存在 既有游离态，又有化合态。氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中(N2约占空气总体积的78%、总质量的75%)，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中 (3)氮的固定 ①概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，叫做氮的固定 ②氮的固定有三种途径 a．自然固氮：自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物 b．生物固氮：豆科植物根瘤菌将N2转化成氨 c．人工固氮：人类通过控制条件，将氮气转化为氮的化合物，最重要的人工固氮途径是工业合成氨 2．氮气 (1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水 (2)分子结构：电子式：，结构式：N≡N；氮氮键很难断裂，通常情况下，氮气的化学性很质稳定、不活泼，不易与其他物质反应 (3)化学性质：常温下氮气很稳定，N2的化学性质很不活泼，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：H2、O2、Mg等)发生反应 ①与氢气反应生成NH3：N2＋3H22NH3 ②与氧气在放电或高温条件下生成NO：N2＋O22NO ③与活泼金属(Mg、Li)反应：3Mg＋N2Mg3N2 6Li＋N22Li3N 氮化镁与水的反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ (金属氮化物易水解，生成氨气和相应的碱) (4)氮气的制法 ①实验室制法：加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物：NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O ②工业制法：工业上从液态空气中，利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气 (5)氮气的用途 ①工业上合成氨，制硝酸 ②在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发 ③保存粮食、水果等食品，以防止腐烂 ④医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术 ⑤代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化 ⑥高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能 3．氮的氧化物 氮元素有+1、+2、+3、+4、+5价，五种正价对应六种氧化物：(N2O)、(NO)、(N2O3)、(NO2、N2O4)、(N2O5)，其中N2O3和N2O5为酸性氧化物，分别是HNO2和HNO3的酸酐 (1)一氧化二氮(N2O)：俗称笑气，常作麻醉剂 (2)一氧化氮(NO) ①物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水 ②实验室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集 ③化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主 a．易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO＋O2===2NO2 (收集NO气体必须用排水集气法) b．NO与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O c．NO与酸性K2Cr2O7反应：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O ④对人体、环境的影响：①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 (3)三氧化二氮(N2O3)：亚硝酸的酸酐，可与水作用生成亚硝酸，N2O3＋H2O===2HNO2 (4)二氧化氮(NO2) ①物理性质：红棕色有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应 ②实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空气法收集 ③化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI等物质 a．与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO b．与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2 (NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝) c．与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO d．与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O e．与N2O4相互转化：2NO2N2O4 ④对人体、环境的影响：形成酸雨、光化学烟雾 【注意】 a．在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑2NO2