第六讲 氮及其重要化合物课件_2027届高三化学一轮复习

氮及其重要化合物 知识点1 氮元素的基本信息 1.元素周期表的位置：①_________________。 第二周期第ⅤA族 2.原子结构示意图为②_ _______；基态原子的电子排布式为③___________，最外层 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，故氮原子一般通过共用 电子对与其他原子结合形成共价键。常见的化合价有−3、0、+1、+2、+3、+4 和 +5 等。 1s22s22p3 课时1 氮及其氧化物 硝酸 2 化合价 NH3 NO N2 HNO2 NO2- 0 -3 物质分类 NO3- +3 +5 HNO3 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 NO2 +4 +2 +1 N2O (N2O4) NH4+ N2O5 N2O3 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 -3 +5 +5 N2 N2 【问题思考】 [1] 氮元素是活泼的非金属元素，但通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他 物质发生化学反应，在高温、高压、放电等一定条件下才能反应，为什么？ 氮分子中存在氮氮三键，键能很大（941 KJ/mol）所以，N2性质很稳定. N≡N 保护气！ 制冷剂！ N2的用途： 沸点低，易汽化，且汽化时吸收热量 一场春雨一场肥！ 思考：氮气在工业上经常作为保护气体，但是为什么不能用作熔融镁冷却时的保护气？ 【问题思考】 思考：NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？ × N2→化合物！ （2）通过灼热的镁粉可除去N2 中的少量氧气。( ) 工业合成氨 不考虑其他因素，仅根据平衡移动原理，你认为合成氨气应该选择的条件是 。 A、低温低压 B、低温高压 C、高温低压 D、高温高压 而实际生产中采用的反应条件是 ；这是出于怎样的考虑？ B 高温高压 速率，生产效率 工业上通常采用铁触媒、在450~500 ℃和10 MPa~30 MPa的条件下合成氨。 【问题思考】 [3]实验室和工业上获取氮气的方法分别是怎样的？ 工业获取氮气：液态空气分馏 实验室获取氮气： 空气 氮的化合价             氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 1、氮能形成多种氧化物， （1）在氧化物中 和 是酸性氧化物，分别是HNO2和HNO3的 酸酐。 （2）N2O俗称笑气，曾用作麻醉剂；液态N2O4是火箭推进系统的有效氧化剂；NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列化学反应，产生一种有毒的烟雾，称之为 。 +2 +1 +4 +3 +5 +4 N2O3 N2O5 光化学烟雾 氮的氧化物 判断正误：（5）NO2 是酸性氧化物。( ) 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO和NO2的对比 氧化物 NO NO2 物理性质     化学性质 与O2反应     与水反应     与水、O2反应     实验室制法       收集方法     尾气处理   危害   2NO + 2 O2 = 2NO2 3NO2 + H2O =2HNO3 +NO 无色无味，难溶于水，有毒 红棕色刺激性气味，易液化，能溶于水有毒， NO和NO2的对比 氧化物 NO NO2 物理性质     化学性质 与O2反应     与水反应     与水、O2反应     实验室制法       收集方法     尾气处理   危害   无色无味，难溶于水，有毒 红棕色刺激性气味，易液化，能溶于水有毒， 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O =2HNO3 +NO 4NO+3O2 +2H2O =4HNO3 4NO2+O2 +2H2O =4HNO3 3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓) =Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 排水法 向上排空法 碱液吸收 ①与血红蛋白结合使人中毒 ②→NO2→ 酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞 酸雨、 光化学烟雾 臭氧空洞 能力2 氮氧化物与水反应的分析 3.（链接人教必修第二册P13）利用如图所示装置进行实验，在注射器里吸入 20 mL NO（标准状况），然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气（标准状况，按O2 占1/5 计算），夹住弹簧夹，让内、外大气压相同。下列叙述错误的是( ) A. 可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色 B. 可观察到注射器的活塞缓缓向右移动 C. 最终剩余气体的体积约为36 mL D. 所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol·L−1 新考案P92 课时1 氮及其氧化物 硝酸 11 12 上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ 工业生产硝酸，往尾气(NO)中通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，有利于保护环境。 3NO2+H2O=2HNO3+NO 工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。 ①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式： 。 ②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是 。 NaNO2 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O 工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。 NO不能被单独吸收！ 【问题思考】 [5]判断下列说法是否正确 ①标况下，11.2L O2和22.4L NO混合并充分反应后得到的 分子数为NA ②常温常压下，46 g 的NO2和N2O4混合气体含有的分子 数为NA ③46 g 的NO2和N2O4混合气体中含有原子总数为3NA X X √ 2NO2(红棕色) N2O4(无色) 不存在纯的NO2或N2O4！ 【问题思考】 [6]NO如何检验？ 无色气体遇空气变为红棕色则证明气体是NO 【问题思考】 [8] 如何鉴别NO2与Br2？ (1)加水； (2)加CCl4； (3)加AgNO3溶液； (4)冷却，观察颜色 NO2：红棕色褪去，水溶液无色，有无色气体生成 Br2：气体颜色变浅，溶液呈橙黄色（溴水） Br2：CCl4层变为橙红色（溴易溶于有机溶剂 NO2：不溶于CCl4，有机层无色 Br2：产生淡黄色沉淀 AgBr NO2：无沉淀，只有硝酸溶液，无沉淀 -恒容体系升温：NO₂颜色显著加深；降温：颜色明显变浅 -溴蒸气：温度改变，颜色变化很小（不存在这个平衡） 2NO2(红棕色) N2O4(无色) H<0 △ (5)加压，观察颜色 【问题思考】 [9] 如何除去NO中NO2？NO和NO2如何分离？ NO 熔点： -163.6℃ 沸点： -151℃ NO2 熔点： -11℃ 沸点： 21℃ NO2标况下为液体 3NO2+H2O=2HNO3+NO 降温液化分离 NO 极易被O2氧化，整套装置必须隔绝空气 用水 [10] 铜与浓硝酸反应生成NO2，有同学认为可能混有NO， 为检验反应产物，该同学利用下图所示的一些装置进行实验。 K1 K2 N2 O2 A B C D E 实验开始前先打开A装置中的活塞K1，持续通入一段时间氮气再关闭K1，其目的是_____________________________________________。 排出装置中的空气，防止NO被氧化为NO2 【问题思考】 冰 盐 水 ？ [10]铜与浓硝酸反应生成NO2，有同学认为可能混有NO，为检验反应产物，该同学利用下图所示的一些装置进行实验。 【问题思考】 停止反应后，打开D装置中的活塞K2并通入O2，若有NO生成， 则D中出现的现象是： 。 实验发现，通入O2的温度高低对实验现象有较大影响，为了便于观察， 应该通入____的O2（填“热”“冷”） 有红棕色出现 热 2NO2(红棕色) N2O4(无色) 4.亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图： (2) 吸收时，采用气—液逆流接触吸收(尾气从塔底进入，石灰乳从塔顶喷淋)，其目的是　 　　　　　　。 使与石灰乳充分接触，提高吸收效率 (3)该工艺需控制NO和NO2的物质的量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2) <1∶1，则会导致　　　 　　；若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致　　 　　。 产品中含有Ca(NO3)2 NO不能完全吸收，污染空气 NO不能被单独吸收！ 一、SO2和NOx 产生的环境污染 1. 硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展的意义重大，但硫氧化物和 氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( ) A. NO2和SO2 均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B. 汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5 C. 植物直接吸收利用空气中的NO和NO2 作为肥料，实现氮的固定 D. 工业废气中的SO2 可采用石灰法进行脱除 新考案P95 NOx、CO、碳氢化合物、PM2.5 课时1 氮及其氧化物 硝酸 21 8.下列措施中对促进碳中和最直接有效的是( ) D A.将煤气化或液化再作燃料 B.开发利用生物质能作能源 C.利用沼气作燃料 D.研发催化剂将CO2 还原为甲醇 解析 A、B、C项的能源或燃料仍能产生CO2，不会使CO2 的排放量减少。 五、碳达峰与碳中和 1.碳达峰是指CO2 的排放量达到一个峰值不再增长，之后开始减少。 2.碳中和是指通过植树造林、节能减排、转化CO2等形式，以抵消自身产生的CO2 排 放量，实现CO2 的相对“零排放”。 课时1 氮及其氧化物 硝酸 22 硝酸 浓硝酸为何显浅黄色？ 硝酸应该保存在棕色细口瓶 分解生成的NO2溶于硝酸，显黄色 判断（6）浓硝酸和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同。( ) 玻璃粉的作用是？ 蓄热及保温 以便于加快分解反应 4.(2017·北京，12)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是 1 2 3 4       ① ② ③ A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体 B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应 C.由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物 D.③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 √ 真题演练 1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强 (2021·河北，10D)(　　) (2)向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓HNO3反应生成NO2(2021·山东，5C)(　　) 1 2 3 4 × × 真题演练 [11]小结金属与硝酸反应的特点。 通常情况下，我们认为浓硝酸与金属反应后主要被还原为NO2， 稀硝酸与金属反应后主要被还原为NO。 事实上，硝酸与金属反应后的还原产物绝不是单一的，因此我们通常在 表达方程式时，只是表达出最主要的还原产物罢了。 右图反映出了铁与不同浓度硝酸反应后各种还原产物的相对量： 一般来说， 硝酸越稀， 反应后主要还原产物中氮元素的化合价越低。 3.（实验创新题）某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象： ① 铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色； ② 铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深； ③ 一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色； ④ 锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝 与液面脱离接触，反应停止。下列说法正确的是( ) A. 开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化 B. 锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀硝酸反应生成了NO2 C. 红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+​H2O = 2HNO3+​NO D. 铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸被消耗完全 新考案P96 生成的NO无法排出，导致锥形瓶内压强增大，长颈漏斗液面上升 课时1 氮及其氧化物 硝酸 28 （3）与有机物反应 硝化反应 显色反应 请分别写出生成硝基苯和TNT的反应方程式： 含苯基的蛋白质遇浓硝酸变黄。 鉴别蛋白质！ （10）浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄。( ) 1.王水——链接人教必修第二册P15“资料卡片” 黄金(Au,197 g·mol−1) 可溶于王水，反应的化学方程式为 3HNO3+​4HCl+​Au === 3NO2↑+​H[AuCl4]+​3H2O 。下列叙述正确的是( ) C A.王水是浓硝酸和浓盐酸(物质的量之比为3:4) 的混合物 B.反应中HNO3、HCl 表现出强氧化性 C.反应中转移0.3 mol电子，可溶解19.7 g Au D.H[AuCl4] 既是氧化产物，又是还原产物 3HNO3+4HCl+Au = 3NO2+ H[AuCl4]+3H2O 浓盐酸和浓硝酸按体积比3 : 1 混合混合 混合 浓盐酸：提供Cl-作配位剂，形成稳定的[AuCl4]-，降低Au3+浓度，促使反应持续进行。 课时1 氮及其氧化物 硝酸 30 主要原理： 硝酸的制备 工业生产： 尾气处理: 2NO2+2NaOH = NaNO3+NaNO2+H2O 2NO +O2 = 2NO2 3NO2 +H2O = 2HNO3 +NO Pt △ 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O NO+NO2+2NaOH = 2NaNO2+H2O 实验室制备： N2+​3H2 2NH3 31 31 1.（2025·江西）铜与足量浓硝酸反应的装置如图所示。下列说法错误的是 A. 具支试管A中会出现红棕色气体，溶液呈绿色 B. 装置B的作用是缓冲气流并收集NO2 C. 该反应体现了浓硝酸的强氧化性和酸性 D. 烧杯中反应的离子方程式为 2NO2+​2OH− = NO3−+​NO2−+​H2O 新考案P93 课时1 氮及其氧化物 硝酸 32 （7）在酸性条件下，NO3−与I−、Fe2+、SO32− 等离子均不能大量共存。( ) √ （8）Cu在KNO3 溶液和稀硫酸中均不溶解，但能溶解在其混合液中。( ) √ （11）铜、碳分别与浓硝酸反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。( ) × 新考案P90 课时1 氮及其氧化物 硝酸 33 氨气 氨是没有颜色、有刺激性气味的气体，极易溶于水且溶解得快。 在常温下，1体积水大约可溶解700体积氨。 思考　试从结构和性质上解释NH3极易溶于水的原因。 联氨的电子式为 ①引发“喷泉”的方法是_______________________________________。 ②简述产生喷泉的原理：_______________________________________。 热敷！ 或冰敷！ 打开止水夹，挤出胶头滴管中的水 氨极易溶于水，使烧瓶内外形成压强差 氨气 气体 HCl、HBr、HI NH3 CO2、H2S、SO2、NO2、 吸收剂 水、NaOH 水 NaOH （链接人教必修第二册P13图5-11）氨溶于水的喷泉实验装置如图所示，下列说法不 正确的是( ) C A.该实验证明氨气极易溶于水和氨水呈碱性 B.烧杯中的水换成其他液体也可形成喷泉，如稀盐酸 C.若将氨气换成氯气，打开弹簧夹，挤压胶头滴管，使水进入 烧瓶，也可以形成喷泉 D.标准状况下，此实验后烧瓶中溶液不扩散，其浓度约为 0.045 mol·L−1 氨气是中学化学唯一能使湿润的 石蕊试纸变蓝的碱性气体 红 课时2 氨 铵盐 37 氨气的化学性质 NH3+HCl = NH4Cl NH3+HNO3 = NH4NO3 2NH3+H2SO4 = (NH4)2SO4 碱性 魔棒生烟 NH3与挥发性酸有白烟！ (白烟) (白烟) 【问题思考】 （1）联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似。联氨的第一步电离方 程式：_____________________。联氨与硫酸形成的酸式盐为_____________。 N2H4+​H2O⇌N2H5++​OH− N2H6(HSO4)2 （2）从分子结构的角度分析，N2H4 不如氨气稳定的原因是_______________ _______________________________________________________。 N2H4中含有N-N， 由于N上的孤电子对的排斥使得N—N键能变小，稳定性比NH3差 形成配位化合物 [Cu(NH3)4]2+ [Zn(NH3)4]2+ [Co(NH3)6]2+ [Ag(NH3)2]+ [Ni(NH3)6]2+ 判断：（9）试管内壁上的银镜可用稀硝酸除去，也可用氨水除去。( ) 能力1 氨的性质 1.工业上常利用反应3Cl2+​2NH3 === N2+​6HCl 检查氯气管道是否漏气。下列说法错 误的是( ) C A.若管道漏气，遇氨就会产生白烟 B.该反应利用了NH3 的还原性 C.该反应属于复分解反应 D.生成1 mol N2有6 mol 电子转移 使用NH3催化还原法可以消除NOX ! 必修第二册 第28页 还原性 课时2 氨 铵盐 40 氨气的化学性质 （3）查阅资料得知金属钠与液氨反应置换出氢气,根据以上信息请写出钠与液氨反应的化学方程式： 氧化性 N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量 液氨，汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，氨常用作制冷剂。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂_______________________________。 氨气的实验室制法 NH3·H2O + CaO NH3↑+Ca(OH)2 （2）干燥剂的选择：□浓硫酸 □碱石灰 □CaCl2 □P2O5 （1） √ （3）尾气吸收装置: 2.（2023·广东卷）1827年，英国科学家法拉第进行了NH3 喷泉实验。在此启发 下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是( ) A.喷泉实验 B.干燥NH3 C.收集NH3 D.制备NH3 新考案P96 课时2 氨 铵盐 44 ②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。 dcfei 3 1 2 真题演练 氨气的实验室制法 （4）如何检验氨气 ①将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变 ； ②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生 蓝 NH4+的检验： 2.下列有关实验室制取并收集氨气的装置和选用的试剂中，正确的是 ( ) A.（2023·天津） B.（2025·四川） C.（2024·贵州） D.（2023·浙江) 新考案P100 不用铵盐分解制NH3！ 课时2 氨 铵盐 47 3.（2025·湖南长沙模拟）某学习小组探究NH3 的催化氧化，实验装置如图所示。 ③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后， ④中产生白烟。下列分析正确的是( ) A. ②中NH4Cl能用NH4NO3 替代 B. ③④中的现象说明③中的反应是 4NH3+​5O2  4NO+​6H2O C. ④中白烟的主要成分是NH4Cl D. 反应结束后若⑤中溶液变蓝，则溶液中一定含有Cu(NO3)2 新考案P100 课时2 氨 铵盐 48 1. 氮肥及复合化肥——链接鲁科必修第一册P118“身边的化学” 下列关于化肥的说法错误的是( ) A. 尿素是目前含氮量最高的化肥，其属于复合化肥 B. 草木灰与铵态氮肥不能混合施用 C. 大量施用氮肥会导致大气中二氧化氮含量增多，对环境有不良影响 D. 长期施用铵态氮肥会使土壤酸化，导致土壤板结 尿素[CO(NH2)2] 新考案P101 NH4Cl + NaAlO2 NaAlO2+NH4Cl+H2O=Al(OH)3 ↓+NH3↑+NaCl 课时2 氨 铵盐 49 4.（2024·湖北卷）碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]− 是强 还原剂。锂与液氨反应的装置如图所示（夹持装置略）。下列说法错误的是( ) A. 碱石灰有利于NH3 逸出 B. 锂片必须打磨出新鲜的表面 C. 干燥管中均可选用P2O5 D. 双口烧瓶中发生的变化是Li+​nNH3 = Li++​[e(NH3)n]− 新考案P101 课时2 氨 铵盐 50 5.（实验创新题）磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4] 易溶于水，受热易分解，常应用于 食品加工等领域。某学习小组用如图所示装置制备(NH4)2HPO4 （夹持和搅拌 装置已省略），当溶液pH为8.0～9.0时，停止通入NH3，即可制得(NH4)2HPO4 溶液。下列说法正确的是( ) A. 装置甲中固体可以是生石灰或无水氯化钙 B. 先打开K1、K3，关闭K2，待装置乙中溶液pH 为8.0～9.0时，立即关闭K3，打开K2 C. 装置丁中盛放的是碱石灰，吸收尾气 D. 直接蒸发结晶(NH4)2HPO4 溶液得到产品 新考案P101 课时2 氨 铵盐 51 铵盐 X 辨析易错：1.NH4Cl和NaCl固体可用升华法分离(　　) 2.铵盐加热均易分解产生NH3(　　) X X 硝酸铵在不同温度下受热分解产物不同：N2，NO2，N2O等 4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑ 　2NH4NO32N2↑＋O2↑＋4H2O $