第20讲 氮及其化合物(学业水平层级)（课件PPT）-【名师导航】2025年高考化学一轮微考点分层突破（通用版）

第20讲　氮及其化合物 第二部分 元素及其化合物 第四章 非金属及其化合物 1s22s22p3或[He]2s22p3 2s22p3 氮的最外层电子数为5，易得电子，常见化合价为－3、＋2、＋4、 ＋5价 氮原子结构及晶胞类型 基态N排布式： 价电子排布： 价电子排布图 知识点1　从微观角度认识氮元素 2 氮位于长式周期表的左起第15列，属ⅤA族，属p区 氮在周期表中的位置、半径、电离能、电负性 原子半径逐渐增大 元素金属性逐渐增强 单质还原性逐渐增强 第一电离能逐渐减弱 电负性逐渐减弱 因氮的电负性较大，可形成离子化合物Mg3N2；还有形成氢键的倾向，H－N…H键的强度比H－O…H键要弱。 ⅤA的价层电子结构：ns2 np3。相比氧族、卤族，若获得三个电子而形成的－3价离子较困难，只有电负性较大的N、P能形成极少数的－3价离子化合物。 助力思考 知识点1　从微观角度认识氮元素 3 氮气在通常状况下是一种无色无味的气体，沸点为－196℃，密度比空气小，难液化。1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。在生产中，通常采用黑色钢瓶盛放氮气。 1.1氮气的物理性质 1.2氮气的化学性质 氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应，所以常被用来制作防腐剂。但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。 N≡N 共价键牢固 性质稳定 强烈水解 工业合成氨 雷雨发庄稼 氮的固定 知识点2　氮气 4 N2O “笑气”，称氧化亚氮，曾作为麻醉药物使用 NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5 信使分子 亚硝酸的酸酐 火箭燃料中用作氧化剂 硝酸的酸酐 NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题，也是高考考查的背景之一。 氮的氧化物 知识点2　氮的氧化物 5 物质 NO NO2 物理 性质 无色气体,不溶于水 红棕色、有刺激性气味的气体,密度比空气的大,易溶于水,易液化 毒性 有毒,易与血红蛋白结合使人中毒 有毒 化学 性质 易与O2化合:2NO+O2══2NO2 与水反应:3NO2+H2O══ 2HNO3+NO 制取 方法 3Cu+8HNO3(稀)══ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓) ══ Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 一氧化氮与二氧化氮的比较 知识点2　氮的氧化物 氨分子中氮原子采取不等性sp3杂化，其中三个杂化轨道与氢原子形成σ键，另一杂化轨道为未键合的孤对电子占据，分子形状为三角锥形。这样的结构使NH3分子有很强的极性，容易形成氢键。 1.氨的分子结构 知识点3　氨 7 2. 氨的物理性质 颜色 状态 气味 密度 特性 溶解性 气体 气味 空气 溶于水，1体积水能溶解 体积的氨气 无色 刺激性 小于 易液化 （-33.5℃） 极易 700 1、收集氨气用什么方法？有哪些注意事项？ 【思考】 2、若用水吸收氨气应该注意什么？ 3、氨气可以用于制冷剂，为什么？ 知识点3　氨 3.喷泉实验 【实验5-6】在干燥的圆底烧瓶里充满NH3，用带有玻璃管和胶头滴管（预先吸入水）的橡胶塞塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯中（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开弹簧夹，挤压胶头滴管，使水进入烧瓶。观察并描述现象，分析出现这些现象的可能原因。 烧杯中的酚酞溶液由玻璃管进入烧瓶，形成红色喷泉。 现象： 结论： ①氨极易溶于水 ②氨水显碱性 引发操作 知识点3　氨 （1）与水反应 助力思考 氨的水溶液称氨水，氨溶于水，大部分与水结合成一水合氨。 请从化学平衡及弱电解质的电离特点分析氨水中存在哪些微粒（三分子三离子）？ 分子： 离子： NH3、H2O、NH3·H2O NH4＋、OH－、H＋（少） 4.氨的化学性质 知识点3　氨 10 （2）认识氨与酸的反应 现象： 氨气与氯化氢反应产生白烟 原理： NH3+HCl NH4Cl (白烟） 氨与氯化氢相遇迅速反应生成固体小颗粒 思考：浓氨水遇浓硫酸、浓硝酸也会产生白烟吗？ 浓硫酸没有挥发性，浓硝酸有挥发性，挥发性酸（HCl、HNO3等）遇氨气均有白烟生成；难挥发性酸H2SO4、H3PO4无此现象。 知识点3　氨 与纯氧反应： 与氯气反应： 2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl 8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl 与氧化铜反应： 与氮氧化物NOx反应： 制备硝酸的基础 浓氨水检验氯气管道是否泄漏 （3）认识氨的还原性 知识点3　氨 12 因为NH3有一对孤电子，是一个配体，如银氨溶液，银离子与氨气形成配位键，类似的还有铜离子与氨气形成配位键。 2NH3＋Ag＋＝[Ag(NH3)2]＋ 4NH3＋Cu2＋＝[Cu(NH3)4]2＋ （4）认识氨的配位性 知识点3　氨 13 1.认识铵盐及其物理性质 铵盐是农业上常用的化肥，是由铵根离子(NH4+)和酸根离子组成的化合物。 绝大多数铵盐是白色或无色晶体，都易溶于水，且溶于水时吸热。 如(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。 知识点4　铵盐 2. 化学性质 （1）不稳定性：——受热易分解 (NH4)2CO3 === 2NH3↑+ CO2↑+ H2O △ 【注意】 铵态氮肥要避光保存在阴凉处 NH4HCO3＝＝NH3 ↑＋CO2 ↑ ＋H2O NH4Cl＝＝NH3↑＋HCl ↑ 知识点4　铵盐 2. 化学性质 （1）不稳定性：——受热易分解 注意：并不是所有的铵盐都会分解生成氨气和相应的酸，受热也可以发生氧化还原反应。 △ 2NH4NO3 2N2↑＋O2↑＋4H2O 高温或 猛烈撞击 【原因】 氨气具有还原性，硝酸具有氧化性，加热时会发生氧化还原反应 知识点4　铵盐 2.化学性质 （2）与强碱的反应 【实验5-7】向盛有少量NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液的三支试管中分别加入NaOH溶液并加热（注意通风），用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口。观察现象，分析现象产生的原因，写出反应的离子方程式。 OH－＋NH4+ === H2O＋NH3↑ 【注意】 铵态氮肥不能与碱性肥料（如草木灰）混合施用， 否则会生成氨气，降低肥效。 知识点4　铵盐 NH4+的检验 操作： (1)取少许样品与碱混合于试管中共热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝，则证明样品中含有NH4+ 。 (2)取少许样品于试管中，放入浓碱后加热，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟产生，则证明样品中含有NH4+ 。 知识点4　铵盐 原理： 实验室制备 原料： 净化： 收集： 验满： 氯化铵固体和消石灰 碱石灰 向下排空气法 将湿润的红色石蕊试纸置于试管口（试纸变蓝） 1.实验室制备氨气 知识点5　实验室制备氨气 19 发生装置试管口略向下倾斜 不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气。硝酸铵受撞击、加热易爆炸，且产物与温度有关，可能产生NH3、N2、N2O、NO。 NH3分子直径小，易与空气发生对流，收集时在管口塞一团棉花球，可减少NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3。 NH3需要用碱石灰干燥，而不能采用浓硫酸和固体CaCl2 不能直接加热氯化铵分解制备氨气 2.实验室制备氨气的注意事项 知识点5　实验室制备氨气 20 加热浓氨水 浓氨水中加固态碱性物质 消耗水且使c(OH－)增大，使平衡移动，同时反应放热，促使NH3·H2O的分解。 3.实验室制备氨气的其他常用制备方法 知识点5　实验室制备氨气 21 1.认识硝酸的物理性质 颜色 气味 溶解性 挥发性 无色液体 有刺激性气味 易挥发（沸点是83℃） 与水以任意比互溶,质量分数为95%以上的硝酸叫发烟硝酸 【注意】 硝酸具有强腐蚀性和挥发性，使用时须注意防护和通风 【思考】 硝酸是无色液体，但久置的浓硝酸为什么会显黄色？ 瓶口有白雾 知识点6　硝酸 从物质分类和化合价的角度预测硝酸的性质 物质分类 化合价 氢化物 单质 氧化物 酸 碱 盐 +5 +4 +3 +2 0 -3 NH3 NH4+ N2 N2O3 N2O4/NO2 N2O5 NO HNO3 HNO2 NH3∙H2O NO-3 NO-2 知识点6　硝酸 2.认识硝酸的化学性质 （1）不稳定性 4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O 或光照 ∆ 【思考】 硝酸该如何保存？ 一般将浓硝酸保存在棕色细口瓶中，并放置于阴凉处 知识点6　硝酸 2.认识硝酸的化学性质 （2）酸性 硝酸是一元强酸 HNO3 == H++NO3- 稀硝酸使石蕊溶液由紫色变为红色,浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红(酸性)后褪色(强氧化性) ②与碱反应: Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O ③与碱性氧化物反应: CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O ④与弱酸盐反应: CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O ①与指示剂反应: 浓硫酸，硝酸能与与活泼金属反应生成氢气吗？ 【思考】 知识点6　硝酸 （3）氧化性 金属抛光：将生锈的铜币放入硝酸的过程中都发生了哪些反应？体现了硝酸的什么性质？ 变光亮 生成红棕色气体 Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O 酸性 酸性、氧化性 【注意】 硝酸的浓度不同，氧化性强弱不同，与金属反应的产物也不同。 CuO+2HNO3 === Cu(NO3)2+H2O 2.认识硝酸的化学性质 知识点6　硝酸 【实验5-8】 探究稀硝酸和浓硝酸氧化性强弱 在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。 稀硝酸 浓硝酸 实验 现象 实验 结论 反应缓慢，有少量气泡产生，溶液变蓝，试管口有红棕色气体产生 反应剧烈，有大量气泡产生，溶液变绿，液面上有红棕色气体产生 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体 2.认识硝酸的化学性质 知识点6　硝酸 （3）氧化性:与金属的反应 铜与稀硝酸反应： 3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O （实验室制备NO ) 尾气处理 4NO+3O2+4NaOH === 4NaNO3 + 2H2O 铜与浓硝酸反应： Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O （实验室制备NO2 ) 尾气处理 4NO2+O2+4NaOH === 4NaNO3 + 2H2O 2.认识硝酸的化学性质 知识点6　硝酸 2.认识硝酸的化学性质 （3）氧化性 大多数金属能与硝酸反应，但在常温下，铁和铝会被冷的浓硝酸、浓硫酸钝化，生成一层致密的氧化膜，阻止了酸与内层金属的反应，故可以用铁（铝）槽车运输浓硝酸、浓硫酸。 【注意】 加热时，和浓硝酸可以发生反应。 知识点6　硝酸 （3）氧化性:与非金属的反应 C＋4HNO3 (浓)＝＝2H2O＋4NO2↑＋CO2↑ ∆ S＋6HNO3(浓) ==H2SO4＋6NO2↑＋2H2O △ 2.认识硝酸的化学性质 知识点6　硝酸 1.无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种,将一定量的甲气体经过如图实验的处理,结果得到酸性溶液,且无气体剩余,则甲气体的组成为(　　) A.NO2、N2 　 B.NO、CO2 C.NO2、CO2 D.NO、CO2、N2 B 当堂检测 2.下列装置用于进行指定实验时,能达到实验目的的是(　　) A.用装置甲制备氨 B.用装置乙除去氨中的少量水 C.用装置丙收集氨 D.用装置丁吸收多余的氨 D 当堂检测 3.一定温度下，探究铜与稀HNO3反应过程如下： 下列说法不正确的是(　　) A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是 3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 B 当堂检测 4.氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。 (1)氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物: ①NO2+NO+2NaOH══2NaNO2+H2O　 ②2NO2+2NaOH══NaNO2+NaNO3+H2O 当堂检测 反应②中的氧化剂和还原剂的物质的量之比为______;结合上面的反应,判断二氧化氮是否属于酸性氧化物并说明理由:_______________________ ________________________________________。  (2)另一种治理方法是在一定条件下用氨将氮氧化物(如NO2)转化为无污染的物质,写出该反应的化学方程式:______________________________。  (3)现有NO2和NO的混合气体3 L,通入3 L NH3 (同温同压下)恰好使其完全转化为N2。则混合气体中NO2和NO的物质的量之比为_________。  1∶1 不是,二氧化氮与碱反应 生成两种盐,且氮元素化合价发生了变化 1∶1 当堂检测 3Mg＋N2Mg3N2 N2＋O22NO Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O 8NH3＋6NO27N2＋12H2O 4NH3＋5O24NO＋6H2O NH4NO3 N2O↑＋2H2O Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 NH3·H2ONH3↑＋H2O Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 6NO2+8NH37N2+12H2O $$