2027届高三化学一轮复习课件：专题15 氮及其重要化合物

第四章　非金属及其化合物 第15讲　氮及其重要化合物 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 高考题型与复习目标 高考题型 以选择题和非选择题呈现，侧重从具体物质、实验分析、流程转化考查氮元素重要化合物的性质、能从物质类别和元素价态变化的视角认识不同价态氮元素转化路径；通过氮氧化物对环境影响的考查，树立绿色化学观念和可持续发展意识。 从命题思路上看 1、注重基础知识的考查（如氮循环、氨气制备、氮氧化物性质），同时强化综合应用能力（如工业流程分析、定量计算）。 2、紧扣环保主题，高频出现氮氧化物处理技术（如SCR脱硝、尾气吸收）、资源回收（如废水中的铵盐转化）等真实工业场景。 3、多考点融合题增多（如硫氮氧化物综合、硝酸盐与亚硝酸盐转化），常结合氧化还原滴定、守恒计算等定量分析。 1、了解N2、NO、NO2的性质。 2、掌握硝酸的性质和用途，结合金属与HNO3的反应，掌握守恒法的计算。 3、了解氨气、铵盐的性质及用途；掌握氨气的实验室制法。 4、掌握铵根离子的检验；了解氮的化合物对环境的影响。　 复习目标 考点1 氮族元素 VA: 氮族元素 非金属性减弱 金属性增强 7N氮 15P磷 33As砷 51Sb锑 83Bi铋 115Mc镆 随原子序数递增，得能力e- ，失e-能力 。 1.原子结构特点: 2.元素的性质： 下降 增强 N > P > As Sb < Bi 最外层都是5e- 价层电子排布式：ns2np3(有三个未成对电子） 3. 主要化合价： 氮N 磷P 砷As 锑Sb 铋Bi -3 +3 +5 -3 0 +1 +2 +3 +4 +5 +3 +5 金属无负价 P 考点1 氮族元素 4.气态氢化物 RH3：NH3 PH3 AsH3 NH3 PH3 AsH3 > > NH3 PH3 AsH3 < < PH3 AsH3 NH3 < < 分子间存在氢键 ①稳定性 ②还原性 ③沸点 对NH3、PH3、AsH3三种气态氢化物进行比较 5.最高价氧化物 通式为 （用R表示第VA族元素的符号）。 R2O5 【练】写出氮、磷、砷、锑、铋最高价氧化物的化学式。 氮N 磷P 砷As 锑Sb 铋Bi N2O5 P2O5 As2O5 Sb2O5 Bi2O5 对应水化物 HBiO3 HNO3 H3PO4 H3AsO4 H3SbO4 分子晶体 考点1 氮族元素+考点2 氮气 酸性由强到弱为 。 HBiO3 铋酸 HNO3 硝酸 > > > > H3PO4 磷酸 H3AsO4 砷酸 H3SbO4 锑酸 注意：HNO3、HBiO3都具有强氧化性 +3价氧化物 N2O3 P2O3 As2O3 砒霜 HNO2 H3PO3 H3AsO3 亚硝酸 亚磷酸 亚砷酸 1.自然界中氮的存在及固定 游离 人工 化合 大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,或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨,从而实现自然固氮 自然固氮：雷电作用，生物固氮；人工固氮：工业合成氨 考点2 氮气 2.物理性质 颜色、状态 气味 密度 溶解性 无色、气体 密度比空气略小 难溶于水 无味 N2分子结构： 3.氮元素的位-构-性 基态电子排布式：1s22s22p3 第二周期ⅤA族 N原子结构示意图： N2化学性质：弱氧化性、还原性、在空气中稳定 4.化学性质 1） 常温下，氮气化学性质 ，所以氮气常用作 。 非常稳定 保护气 【思考】氮气的电子式为 ，结构式为 ，1 mol N2中含有 mol σ 键和 mol π 键。常温下，氮气化学性质稳定的原因是 。 ‥ ‥ ‥ N N ‥ ‥ N≡ ≡ N 1 2 N≡ ≡ N键能大 考点2 氮气 2)常见反应 4.化学性质 N2+O2 2NO ===== 放电/高温 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温、高压 N2+3Mg ==== Mg3N2 点燃 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑ 考点2 氮气 :N :: N: ‥ N≡N 两个N原子通过三键结合（1个σ键+2个π键），为直线形分子 （1）电子式 结构式 氮气的结构特点 （3）M(N2)=28g/mol =M(CO)=M(CH2=CH2) 同温同压，质量相同的一氧化碳和氮气原子数相同 （2）N2电子总数为14，与CO为等电子体。 等电子体“结构相似、化学性质相近” CO₂是直线形，推等电子体CS₂、N₂O也是直线形 N₂和CO均含三键，化学性质均较稳定 Na₃N + 3H₂O = 3NaOH + NH₃↑ -3 △H<0，△S<0， 低温高压平衡正向移动 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温、高压 考点2 氮气 5.氮气的制法 工业制法 1)分离液态空气： 空气 降温、加压 液化空气 逐渐升温 N2 2)耗氧法： &6 & 空气 碳燃烧 混合气体 通过NaOH 溶液 N2 实验室制法 高温 2NH3+3CuO 3Cu+N2+ 3H2O Δ NaNO2+NH4Cl NaCl+N2+ 2H2O 工业常使用分馏液态空气的方法来获得大量N2 考点2 氮气 6. 氮气的用途 ① 工业上合成氨、制硝酸 ③ N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量。 医学上液氮用于冷冻麻醉，高科技上用于制造低温环境 ② 作保护气(焊接金属、填充灯泡、保鲜食品等) 下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？ ①文物馆将贵重文物保存在氮气中____________。 ②氮气是合成氨工业的重要原料____________。 ③雷电是自然界重要的固氮方式____________。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂____________________________________。 N2的稳定性 N2的氧化性 N2的还原性 N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量 氮元素是一种活泼非金属元素，但N2稳定，原因是氮气分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。 考点2 氮气 化合价 化合物 -3 NH3 中学阶段唯一溶于水显碱性气体 ①NOx均有毒 ②N2O3、N2O5 属于酸性氧化物， 其余均为不成盐氧化物。 -2 N2H4 肼，火箭燃料 0 N2 +1 N2O 俗名笑气, 一种麻醉剂 +2 NO 无色无味气体 +3 N2O3 +4 NO2 红棕色气体 N2O4 无色气体 +5 N2O5 常温下，白色固体 分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐 【注意】氮的氧化物都有毒，是大气污染物。 2NO2 N2O4（放热，高温色深，低温色浅） 高频考点:标准状况下46gNO2 的体积小于22.4L NO2:酸性气体，不是酸性氧化物 【注意】“纯净”的NO2或N2O4都不是纯净物，涉及计算时，应考虑该平衡存在对有关量的影响。 考点3 氮的氧化物 氮的氧化物 NO NO2 物理性质 化学性质 与O2反应 不反应 与H2O反应 不反应 实验室制法 试剂 Cu与稀硝酸反应 Cu与浓硝酸反应 收集 通常用排水法收集 通常用向上排空气法收集 对环境影响 1、两种重要氧化物的比较 无色、不溶于水的气体 红棕色、有刺激性气味的气体,易液化，易溶于水 2NO+O2===2NO2 不能用排空气法收集NO 3NO2+H2O===2HNO3+NO NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层 验证某无色气体为NO的方法：向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色 考点3 氮的氧化物 2.NO的化学性质 既有氧化性又有还原性 【预测】从价态规律预测NO的化学性质有 。 2NO + O2 = 2NO2 表现 性 还原 NO与NH3发生归中反应，表现氧化性 催化剂 6NO + 4NH3 === 5N2 + 6H2O 3.NO2的化学性质 既有氧化性又有还原性 【预测】从价态规律预测NO2的化学性质有 。 强氧化性为主 ①与水的反应 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 氧化剂 ：还原剂= 1 : 2 NO2可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 ②NO2的氧化性 6NO2 + 8NH3 ==== 7N2 + 12H2O 催化剂 ③双聚反应： 2NO2 N2O4 ＋4 ＋4 △H < 0 考点3 氮的氧化物 （1）若将图示活塞用力迅速下压至一定体积， 可看到什么现象？为什么？ 气体颜色先加深，随后变浅，但比原来深 【思考】如图为装有活塞的密闭容器，内盛一定量的NO2气体。 2NO2 N2O4 原因：迅速下压至一定体积，NO2气体浓度变大，所以气体颜色先加深。压强增大 平衡正向移动颜色又变浅，但平衡移动是微弱的，所以最终颜色比原来还是深 （2）若固定活塞，将容器置于热水中， 可看到什么现象？为什么？ 气体颜色加深 是放热反应，升温平衡逆向移动，NO2浓度 2NO2 N2O4 变大，气体颜色加深 考点3 氮的氧化物 【教材实验5-5】 装置   操作 在一支50 mL注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。 振荡注射器，静置后再观察现象。 现象     ① ② 对应化学方程式       结论 无明显现象 无色气体变为红棕色 红棕色气体变为无色，注射器活塞左移 —— 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO NO难溶于水 在一定条件下，NO和NO2可以相互转化。 考点3 氮的氧化物 4.NO、NO2的检验 NO的检验方法： 将其通入水中，若看到红棕色褪去，而在瓶口又可以重新出现红棕色，则该气体为NO2。 向气体中通入少量O2或空气，气体由无色变为红棕色，则该气体为NO； NO2的检验方法： ①光化学烟雾： 5.氮氧化物对环境的污染及防治 1）常见的污染类型 ④使人中毒： ③破坏臭氧层： ②硝酸型酸雨： NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了有毒的烟雾。 NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 NO与血红蛋白结合使人中毒。 考点3 氮的氧化物 2）常见的NOx废气的处理方法 （1）碱液吸收法 2NO2＋2NaOH = NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH = 2NaNO2＋H2O ①写出NO2与NaOH溶液反应的化学方程式。 ②写出NO、NO2的混合气体与NaOH溶液反应的化学方程式。 （2）氨气吸收法 （3）催化转化法 6NO + 4NH3 = 5N2 + 6H2O 6NO2+8NH3=7N2+12H2O 【练】分别写出NO、NO2与氨气反应的化学方程式。 【练】汽车尾气催化转化器中发生反应的化学方程式为 。 ==== 催化剂 2CO＋2NO 2CO2＋N2 【思考】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) 5.氮氧化物对环境的污染及防治 考点3 氮的氧化物 6.NO2和Br2的鉴别 Br2蒸汽和NO2都是红棕色气体，将Br2蒸汽和NO2分别通入下列物质中，写出实验现象。 Br2蒸汽 NO2 湿润淀粉KI试纸 湿润pH试纸 NaOH溶液 蒸馏水 CCl4 AgNO3 变蓝 pH试纸先变红，后褪色 红棕色退去，溶液无明显变化 红棕色退去，无色溶液 橙黄色溶液 橙红色溶液 红棕色气体，无色液体 产生淡黄色沉淀 红棕色退去，无色溶液 由于NO2和溴蒸气在性质上有不少相似性:①均具有氧化性、②溶于水均有酸生成、③均可与碱反应、④均为红棕色等,所以不能用淀粉碘化钾试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别;但二者性质又有差别,可以用下列方法鉴别:①AgNO3溶液、②CCl4、③水洗法。 考点3 氮的氧化物 7.氮氧化物(NOx)与O2、H2O反应的计算 类型 反应分析 分析结果 ①NO和O2的混合气体通入水中 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 ②NO2和O2的混合气体通入水中 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ③NO、NO2和O2的混合气体通入水中 （1）关系式法 先按3NO2+H2O===2HNO3+NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO的体积,再按①计算 考点3 氮的氧化物 7.氮氧化物(NOx)与O2、H2O反应的计算 氮氧化物(NOx)转化为HNO3时失去电子，若为NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 （2）电子守恒法 【思考1】将容积为20mL的收集满 NO 气体的试管，倒置于盛水的水槽中，再向试管中通入一定量的O2 ，充分反应后，试管中的水刚好是试管的一半，问通入的O2体积可能为多少？ 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 1)若余10ml为NO： 则V(O2)= 3 4 4 3 (20-10) × =7.5mL 2)若余10ml为O2, 则V(O2)= 3 4 20 × +10 =25mL 考点3 氮的氧化物 【思考2】将容积为12mL的试管收集满 NO2 和O2混合气体，倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中余2ml气体，则O2体积 。 4mL 1.2mL 【思考3】向盛有15 mL NO气体、倒立于水槽的试管中通入O2，充分反应后，试管中还剩余气体3 mL，则通入的O2体积可能是(　 ) 9 mL或者14.25 mL 例题：下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(　　) [A] 制取NO2 [B] 净化NO2 [C] 收集NO2 [D] 尾气处理 B 考点3 氮的氧化物 【思考】将标况下，一支充满HCl(g)的试管倒置于水槽中，瓶内液面上升，假设溶质不扩散，则最终溶质的物质的量浓度为 mol/L （1） 若试管中HCl、空气各占一半，最终所得溶液浓度为 mol/L （2） （3） （4） 若试管中NH3、空气各占一半，最终所得溶液浓度为 mol/L 若试管中充满NO2气体，最终所得溶液浓度为 mol/L 若试管中V(NO2):V(O2)=4:1，最终所得溶液浓度为 mol/L 若试管中V(NO):V(O2)=4:3，最终所得溶液浓度为 mol/L （5） 1/22.4 1/22.4 1/22.4 5 4 × 1 22.4 7 4 × 1 22.4 1/22.4 随堂检测 C B 随堂检测 A 随堂检测 D B 随堂检测 D A 考点4 氨 1. 氨的分子结构和物理性质 电子式 密度 气味 水溶性   比空气的___ 性气味 极易溶于水(1∶700) _____________ 小 刺激 易液化，液氨（制冷剂）汽化时要 大量热，致使周围温度下降 吸收 收集氨气： 向下排气法 sp3 NH3分子中氮原子为 杂化,N—H间的夹角为107°。 无色有刺激性气味气体，熔沸点低，分子晶体 考点4 氨 【思考1】试从结构和性质上解释NH3极易溶于水的原因。 NH3、H2O均为极性分子，NH3与H2O可形成分子间氢键，NH3和H2O反应。 【思考2】NH3中的氮原子已经达到8电子稳定结构，为什么NH3能与H+反应生成NH4+ ？（从结构的角度去理解氨气呈碱性，能与H+反应） H+中有空轨道， NH3分子中的氮原子能提供孤电子对， H+与NH3能形成配位键。 NH3 + H2O ⇌ NH3·H2O ⇌ NH4 ++ OH⁻ 【思考3】联氨结构式：（ ）有碱性吗？ 苯胺( ) ，甲胺( CH3NH2) 是否有碱性？ 考点4 氨 2. 氨的化学性质 NH3 -3 N2、NO 0 -2 与水反应 还原性 与酸反应 氨水（显碱性） NH4+ NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH- 问题：氨水中存在哪些分子、哪些离子？ 分子：NH3、H2O、NH3·H2O(主要) 离子：NH4+、OH-、H+ (1) 氨与水的反应 NH3·H2O == NH3↑+H2O △ 一水合氨不稳定，浓度较大或受热易分解: NH3是碱性气体，氨水是碱性溶液，NH3·H2O才是弱碱 考点4 氨 特别提醒： 1. NH3·H2O是弱电解质， NH3是非电解质 2. 计算氨水浓度时，溶质指最初溶解的NH3的量 3. a mol/L的氨水中的守恒关系： c(NH3)+c(NH3·H2O)+c(NH4+)= a mol/L c(H+)+ c(NH4+)= c(OH-) (N元素守恒) (电荷守恒) 4. 氨水溶液的特点：浓度越大，密度越小，且密度小于1g/cm3 氨水对许多金属有腐蚀作用，故一般不使用金属容器盛装，一般盛装在玻璃容器或橡胶袋或陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里 5. 氨水易分解，保存时应密封于阴凉处 实验室中，一般装棕色瓶、用橡胶塞，阴暗处保存 考点4 氨 【归纳总结】 氨水、液氨和一水合氨的区别 氨水 液氨 一水合氨 化学式 分类 混合物，多成分物，非电解质 纯净物，氢化物 一元弱碱 成分 、 极少) 联系 氨溶于水形成氨水，氨水中含有和 考点4 氨 2. 氨的化学性质 (2) 氨与酸的反应 NH3 + HCl = NH4Cl 常用硫酸作为氨气的吸收剂，不能用浓硫酸干燥NH3 NH3 + HNO3 = NH4NO3 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 （白烟） （白烟） 反应的实质： 可用于检验氨气的存在 HCl、HNO3、H2SO4 、HBr、HI、CH3COOH等 (3) 氨与盐的反应 一般生成难溶的碱， FeCl3溶液与氨水反应 Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 过量氨水与AlCl3反应的离子方程式 Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4+ 考点4 氨 (4)较强的配位能力 Cu(OH)2溶于氨水： 。 Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH－ (5) 氨的还原性 1) 氨的催化氧化： 4NH3 + 3O2 点燃 2N2 + 6H2O (反应条件不同，产物也不一样) 若将NH3在纯O2中燃烧, 则产物为N2 现象？ 红棕色气体，冒白烟 2)氨气和氯气的反应 8NH3 + 3Cl2 = N2 + 6NH4Cl 用浓氨水检查输送氯气的管道是否漏气 4)氨气与CuO反应： 2NH3 + 3CuO N2 + 3Cu + 3H2O 黑色粉末变为红色 3)氨气与NO、NO2反应： 4NH3 + 6NO 5N2 + 6H2O 8NH3 + 6NO2 7N2 + 12H2O 催化剂 催化剂 注：与Cu2+、Zn2+、 Ag+反应先生成沉淀Cu(OH)2、Zn(OH)2、 AgOH，继续加入NH3·H2O或通入NH3，沉淀溶解，分别生成[Cu(NH3)4]2+、[Zn(NH3)4]2+、 [Ag(NH3)2]+。 注意：NH3具有弱还原性，但遇到浓硫酸、硝酸都不发生氧化还原反应，而是生成对应的铵盐 Zn(OH)2溶于氨水？AgCl溶于氨水化学方程式？ 考点4 氨 3. 喷泉实验 验证NH3极易溶于水且溶解速率很快，溶液呈碱性 思考: (1)引发喷泉的操作? 喷泉实验的原理？ 引发喷泉的操作：打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。 喷泉实验的原理： 氨气极易溶解于水，使烧瓶内气体压强迅速减小， 使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差 (2)喷泉实验成功的关键是什么？ 有哪些途径可以实现喷泉实验？ ①减小“上瓶”的压强 ②增加“下瓶”的压强 引发溶液 关键：形成”压强差” ①盛放气体的烧瓶必须干燥； ②烧瓶不能漏气（实验前检查气密性）； ③气体要充满整个烧瓶； ④所有气体能溶于所用液体或气体与液体快速反应。 酚酞 溶液 烧杯内的液体由玻璃管进入烧瓶，形成红色的喷泉 考点4 氨 3. 喷泉实验 验证NH3极易溶于水且溶解速率很快，溶液呈碱性 【思考】右图装置也可以实验喷泉实验，在不改右图装置的前提下如何引发喷泉？ 法一：打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热。 原理：氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。 法二：打开夹子，用冰水(或冷毛巾等)浇注烧瓶 原理：降低氨气的温度，使烧瓶内气压减小，水上升与氨气接触进一步减小压强形成喷泉。 装置Ⅰ ①打开止水夹，水不能倒吸入烧瓶的原因是 . 。 玻璃管中有空气，氨与水不接触，不能被水吸收，烧瓶内压强不减小，故不能产生倒吸现象 考点4 氨 3. 喷泉实验 验证NH3极易溶于水且溶解速率很快，溶液呈碱性 常见喷泉的形成有以下两类 ： ①极易溶于水的气体（NH3、HCl、SO2等）与水可形成喷泉； ②酸性气体（HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等）与NaOH溶液可形成喷泉。 思考：常见还有哪些组合（气体和液体）较易做成喷泉实验？ 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、 SO2、H2S NO2 NO、O2 (4∶3) NO2、O2 (4∶1) 吸收剂 水、___________ ____ __________ ____ ____ ____ NaOH溶液 水 NaOH溶液 水 水 水 考点4 氨 4. 氨气的实验室制法 1.原理： 2.装置：“固体固体气体” 3.收集：只能用向下排空气法。 4.验满方法：A. 将湿润的__________试纸置于试管口，试纸变____色； B. 将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，现象是有白烟产生。 红色石蕊 蓝 5.尾气处理：收集时，一般在管口塞一团蘸有水或稀硫酸的棉花球，可减 小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。 Q、装置存在的缺点是什么？ 没有干燥装置 排四氯化碳 考点4 氨 实验室制备氨气的几个问题 1. 原料：NH4Cl可以换成NH4NO3 ？Ca(OH)2可以换用NaOH吗？ 不可以，NH4NO3受热发生爆炸 ②NaOH高温时易与SiO2反应，腐蚀试管 2. 干燥氨气为什么不可以用中性干燥剂无水CaCl2、浓硫酸或P2O5干燥NH3？ CaCl2 + 8NH3 = CaCl2·8NH3 （络合反应） 3. 收集装置中试管口棉花的作用是什么？ ①NaOH吸湿性强，易结块，不利于NH3逸出 1)实验时，防止NH3与空气对流 2)实验结束，在棉花上滴少量水或稀硫酸，吸收多余NH3，防止污染空气 不可以 CaCl2能与NH3反应生成络合物,浓硫酸、P2O5分别是酸和酸性氧化物,都能与NH3反应 4. 氨气的实验室制法 NH4HCO3 分解产生CO2 考点4 氨 4. 氨气的实验室制法 【思考】判断下列装置能否防倒吸。 NH3 水 NH3 水 NH3 水 NH3 水 不能 能 能 能 多孔 球泡 NH3 水 能 NH3 水 CCl4 NH3 水 苯 能 不能 考点4 氨 4. 氨气的实验室制法 实验室制取氨的其他方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 _________________ 浓氨水固体NaOH ___________________ 浓氨水固体CaO NH3·H2O H2O＋NH3↑ NaOH溶于水放热，促使氨水分解。 且 浓度的增大有利于的生成 NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 CaO与水反应，使溶剂(水)减少； 反应放热，促使氨水分解。 考点4 氨 【思考1】已知：N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH1=－92.2kJ/mol ΔS=－198.2 J/mol.K N2(g)+O2(g) ⇌2NO(g) ΔH2=+180.5kJ/mol ΔS=+8.35 J/mol.K, 分析选用合成氨的原因： 合成氨的反应低温自发，合成NO的反应高温自发 合成氨的反应条件更易达成。 【思考2】已知催化合成氨的过程，反应物与催化剂的作用分为：扩散→吸附→表面反应→脱附→扩散。其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 【问题1】N2的吸附分解反应活化能高、速率慢的原因是 【问题2】实际生产中，原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。分析说明原料气中N2过量的理由 氮氮三键的键能大，N2分子稳定 ①N2过量，有助于增加高成本原料H2的转化率 ②N2的分解是决速步骤，增大c(N2)，有助于提高决速步骤的速率 （但浓度过大也不可以，会影响后续脱附） 考点4 氨 5. 氨气的工业制备 ΔH <0 N2+3H2 2NH3 铁触媒，500℃ 10-30MPa 【思考】写出工业合成氨的化学方程式。 研究表明，合成氨反应是一个自发反应，常温常压下，把N2、H2置于密闭容器中，经过三年才生成极少量的氨。为什么在常温常压下N2和H2的反应很缓慢？ 合成氨的反应原理 N≡N( 946KJ/mol )的键能很大，分子结构稳定，化学性质稳定，不易反应。 考点4 氨 5. 氨气的工业制备 【思考】从化学平衡和化学反应速率两个角度分析合成氨条件的选择： 对合成氨反应 的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨 的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 升高温度 降低温度 增大压强 增大压强 使用催化剂 无影响 ΔH <0 N2+3H2 2NH3 铁触媒，500℃ 10-30MPa 考点4 氨 5. 氨气的工业制备 N2+H2 干燥 净化 防止催化剂中毒 N2+H2 压缩机加压 10MPa-30MPa N2+H2 热交换 N2+H2 铁触媒 400～500℃ N2+H2+NH3 冷却 液态NH3 N2+H2+NH3 N2+H2 增大压强 分离出液态NH3促使化学平衡向生成氨气的方向移动 原料气循环利用， 提高原料利用率 合成氨的生产流程 考点4 氨 5. 氨气的工业制备 【归纳总结】工业合成氨的最佳条件 1)浓度： 2)温度： 3)压强: 4)催化剂： 使用过量的N2并及时分离出平衡混合气体中的氨。 400-500℃左右 （500℃，催化剂活性最强） 铁触媒 (能加快化学反应速率，但对平衡无影响) 10~30MPa 【注意】在上述条件下，合成氨的产率仍然不高。 N2+3H2 2NH3 铁触媒，500℃ 10-30MPa [n(N2)∶n(H2)＝ ] 1∶2.8 考点5 铵盐 铵盐：NH4+和酸根离子构成的化合物 sp3杂化 N H H H H ● ● ● ● ● ● ● ● ＋ 正四面体形 1. 物理性质： 都是无色或白色晶体。 铵盐是农业上常用的化肥，绝大多数易溶于水。 且铵盐溶于水时，一般都吸热，使溶液温度下降 2. 化学性质： 三解: 水解、碱解、受热分解 （1） 受热易分解 NH4Cl NH3↑+ HCl↑ 2NH4NO3 ========= O2 ↑ + 2N2 ↑ + 4H2O 受热或撞击 ② 中学化学里，受热易分解的盐，一般为铵盐或碳酸氢盐或碳酸盐（除Na2CO3、K2CO3）。 【注意】① 铵盐分解不一定都产生氨气 3(NH4)2SO4=3SO2↑+6H2O+N2↑+4NH3↑ NH4HCO3 = NH3↑+ H2O↑+ CO2↑ 考点5 铵盐 （2） 与碱反应 【注意】 ① 固体反应不写离子方程式。 ② 浓溶液或加热：NH4++ OH－== NH3↑+H2O ③ 稀溶液：NH4++ OH－= NH3·H2O （3）水解反应 NH4+ + H2O NH3·H2O + H+ 判断：铵盐的水溶液一定呈酸性 ( ) CH3COONH4溶液呈中性 2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑ 实验室制氨气 能放出氨气的最低条件 考点5 铵盐 3. NH4+的检验 待测液 NaOH溶液、 湿润的红色石蕊试纸靠近试管口 或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口 产生的气体使试纸变蓝 【易错提醒】向某盐中加入强碱溶液，用湿润的红色石蕊试纸进行检验，若试纸没有变蓝，则不能说明盐中不含有NH4+。盐中含有NH4+，加入强碱溶液后，需要加热才能产生NH3。 △ 稳定放出氨气用于检验的必要条件 考点5 铵盐 【思考】用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，为什么？ 氯化铵分解吸收热量，降低了温度；氯化铵分解产生的气体隔绝了空气。 【规律】酸式铵盐与碱反应时只有当碱过量才能产生氨气。 【应用】氯化铵溶液呈酸性，氯化铵可用作 。 除锈剂 【思考】如何检验某固体中是否含有NH4＋ ？ 方法一： 方法二： 方法三： 取少量样品放入研钵中，加入熟石灰研磨，闻到刺激性气味，说明样品中含有NH4＋。 取少量样品与熟石灰混合于试管中加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，证明该溶液中含有NH4＋。 取少量样品与熟石灰混合于试管中加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，产生白烟证明该溶液中含有NH4＋。 随堂检测 1. 某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化 (2) 加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是 反应(填“吸热”或“放热”) (3) 为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入；若取消 3，在 4 中仅观察到大量白烟，原因是 。 (4) 为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置(填装置代号)；化合物X 为 (只写一种)，Na2O2的作用是 。 (1) 氨催化氧化的化学方程式为： 。 NH4HCO3 与H2O 和CO2生成O2 放热 NO2与O2、H2O、NH3生成NH4NO3 浓硫酸 随堂检测 2.相同条件下,四个等容积的干燥圆底烧瓶中分别充满气体进行喷泉实验,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度关系正确的是(　　) A.①=②=③=④ B.①>③>②>④ C.①=②>③=④ D.①>②>③=④ C 随堂检测 3. 在如图所示的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头 滴管内盛放某种液体。挤压胶头滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是 ( ) A 选项 气体 液体 喷泉颜色 A 饱和食盐水 黄绿色喷泉 B 含有酚酞的 红色喷泉 C HCl 溶液 白色喷泉 D 含有酚酞的NaOH溶液 红色喷泉 随堂检测 4. 某学生积极思考喷泉原理的应用，设计了如图3所示的装置。 ①如果关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管。则可能出现的现象为___________________________________。 ②在①操作的基础上，若要在该装置中产生 双喷泉现象，其操作方法是____________。 盛有NH3的烧瓶内产生大量的白烟　 打开活塞c ③通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ（HCl）中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ（NH3）中不产生“喷泉”现象，其操作方是 。 先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管，片刻后，关闭b活塞，然后打开c活塞 随堂检测 B C 随堂检测 D 随堂检测 C B 随堂检测 B A 随堂检测 C 随堂检测 A 拓展提升 问题2：请比较下列含氮物质分子与H+配位能力的大小 碱性： 问题1:通过上面反应判断水与氨气的配位能力，并从结构上进行解释？ 配位能力：NH3＞H2O；因为N原子的电负性小于O，给电子的能力强，配位能力越强，配合物越稳定 [Cu(H2O)4]2+ Cu(OH)2 [Cu(NH3)4]2+ Cu2++NH4+ 【小结】1.当中心离子相同，配位原子不同时，配位原子的电负性越小，配位能力越强。 2.当配位原子相同时，配位原子的电子云密度越大，配位能力越强。 ＞ ＞ 问题3：NH3与H+和Cu2+的配位能力大小 H+ Cu2+ ＞ ＞ ＞ NH3·H2O（碱性） NH3·H2O（配位性） 稀硫酸 [Cu(H2O)4]2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4++4H2O Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O [Cu(NH3)4]2++4H+=Cu2++4NH4+ 实验【3-3】：向硫酸铜溶液中加入适量氨水，首先形成蓝色沉淀。继续添加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液。加硫酸后，溶液又变蓝。 考点6 硝酸 1. 物理性质 硝酸是 色、 挥发、有 气味的液体，市售浓硝酸呈黄色的原因是 ，质量分数为69%的硝酸称为 硝酸，质量分数98%以上的硝酸称为 硝酸。 无 易 刺激性 硝酸分解产生的NO2溶解在其中 浓 发烟 能与水以任意比互溶，沸点为83 ℃，密度为1.42 g·cm-3。硝酸为氧化性强酸，且氧化性随浓度减小而降低。硝酸易挥发，在空气中遇水蒸气形成白雾。 2. 化学性质 （1）硝酸具有 的通性 ①与指示剂反应：滴入石蕊试液的现象： ； ②与 反应：如CuO、Na2O、Fe2O3 ③与 反应：Cu(OH)2、NaOH ④与 反应：NaHCO3、Na2CO3 ⑤与金属反应：一般不生成氢气 酸 变红（一般认为低浓度不能使其褪色） 碱性氧化物 碱 盐 消除方法: 向变色浓硝酸中通O2。 向浓硝酸溶液中滴加几滴紫色石蕊试液，有什么现象？ 先变红后褪色 考点6 硝酸 2. 化学性质 （2） 性 反应： （保存在 试剂瓶中，放置在阴凉处）。 不稳定 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 4HNO3 光照或 棕色 保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。 (3)强氧化性 硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应：___________________________________ 浓硝酸与铜反应：___________________________ 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O HNO3的浓度不同可得NO、N2O、 N2、NH4NO3等不同产物，一般硝酸浓度越低，还原产物中的N的价态越低。如： 4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O ↑ +5H2O 4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O 钝化：常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫钝化。d. Mg、Zn、Fe等较活泼的金属与稀HNO3反应根据稀HNO3的浓度不同，可得NO、N2O、 N2、NH4NO3等不同产物。 考点7 含氮物质之间的转化 V(浓HNO3)：V(浓HCl)=1:3 的混合溶液. 硝酸虽具有强氧化性，但不能氧化金、铂。 王水可以氧化金、铂。 【资料卡片】王 水 【注意】王水具有强氧化性，氧化性强于硝酸、浓硫酸 王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解 【例题】Rh（铑）是一种贵金属，可溶于王水生成H3[RhCl6]，写出反应的化学方程式。 考点6 硝酸 2. 化学性质 ②与非金属反应 浓硝酸与C反应的化学方程式： ③与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式： C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O 3Fe2++4H++N===3Fe3++NO↑+2H2O C S P + HNO3（浓） CO2 H2SO4 H3PO4 + NO2+H2O 非金属单质+浓硝酸→NO2↑+对应的最高价含氧酸+H2O a一般氧化非金属均用浓硝酸且加热 b浓硝酸只起氧化性作用 考点6 硝酸 (4)与有机物反应 2. 化学性质 ①硝化反应： 硝基苯、三硝基甲苯 △ +HNO3 浓硫酸 －NO2 +H2O ②酯化反应： 硝酸乙酯、硝化甘油、硝化纤维 CH3CH2OH+HNO3 浓硫酸 △ CH3CH2ONO2+H2O 与含有苯环结构的蛋白质作用，呈黄色。 ③颜色反应： 思考：万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应如何处理? 应立即用大量的水冲洗，再用小苏打或肥皂洗涤。 考点6 硝酸 3. 硝酸的工业制法 ① ② ③ ④ 【思考】已知：N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH1=－92.2kJ/mol ΔS=－198.2 J/mol.K N2(g)+O2(g) ⇌2NO(g) ΔH2=+180.5kJ/mol ΔS=+8.35 J/mol.K, 分析选用合成氨的原因： 合成氨的反应低温自发，合成NO的反应高温自发 合成氨的反应条件更易达成。 考点6 硝酸 4.硝酸盐的相关知识 （1）物理性质：硝酸盐几乎全部易溶于水，所以溶液中N不能被绝大多数阳 离子沉淀。 （2）化学性质 ①不稳定性：固体硝酸盐加热时能分解放出氧气，其中非常活泼的金属的硝酸盐仅 放出一部分氧气而变成亚硝酸盐，其余大部分金属的硝酸盐分解为金属氧化物、氧 气和二氧化氮。 按金属活动性顺序，金属硝酸盐的分解规律: . 钾到钠的硝酸盐受热分解生成亚硝酸盐和氧气。例如， 。 . 镁到铜的硝酸盐受热分解生成金属氧化物、氧气和二氧化氮。例如， 。 . 铜以后的硝酸盐受热分解生成金属单质、氧气和二氧化氮。例如， 。 ②硝酸盐在高温或酸性水溶液中是强氧化剂，但在碱性或中性的水溶液中几乎没有氧化作用。 考点6 硝酸 NO3-离子的检验 操作、现象和结论：取样——操作——现象——结论 最好用有明显现象的还原剂，如铜单质。 取样——酸化——还原性物质——无色气体遇到空气变红棕色 原理：NO3-离子在酸性条件下有强氧化性 3Cu＋8H++NO3-=3Cu2+＋2NO↑＋4H2O 现象：红色固体溶解，溶液变蓝，产生的无色气体在空气中变红棕色 HNO3 (浓) HNO3 (稀) 考点7 含氮物质之间的转化 1. 氮在自然界中的循环 考点7 含氮物质之间的转化 2. 氮元素的“价—类”二维图 考点7 含氮物质之间的转化 3．含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如：2NO2＋2NaOH = NaNO3＋NaNO2＋H2O。 (2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如： 6NO＋4NH35N2＋6H2O。 (3)工业制硝酸的化学过程：NH3NO NO2HNO3。 随堂检测 　1、下列事实体现了硝酸的什么性质？ A.强氧化性 B.酸性 C.不稳定性 D.挥发性 （1）硝酸存放在棕色瓶中密封保存 ( 　　 ) （2）浓硝酸可以和铜反应 ( 　　 ) （3）木炭和浓硝酸反应 ( 　　 ) （4）锌和硝酸不产生H2 ( 　 ) （5）氧化铜溶于硝酸 ( 　　 ) （6）不用硝酸制SO2气体 ( 　 ) （7）用铁槽存放浓硝酸 ( 　 ) （8）检验SO42-时不能先用硝酸酸化 ( 　　 ) C D AB A A A A A B 随堂检测 1、某学习小组采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。 下列说法中不正确的是 (　 ) A.反应开始后,装置A中充满红棕色气体 B.装置B的作用是安全瓶,防止倒吸 C.装置C中溶液变蓝,一定是A中生成的NO2将KI氧化为I2 D.将带火星的木条放入装置D收集到的无色气体中,可确认该气体是NO还是O2 C 淀粉-KI溶液 问题： 若装置C中溶液换成饱和的NaHCO3溶液，C中发生的主要反应的总化学方程式？ 2NaHCO3+3NO2 = 2NaNO3+NO+H2O+2CO2 随堂检测 A 随堂检测 【思维建模】 1.硝酸与金属反应的计算模型 HNO3 金属 M(NO3)x NO、 NO2等 得失电子守恒 N原子守恒 全部电离，可以参加其他反应 起酸性作用的HNO3的物质的量等于生成的硝酸盐中NO3-的物质的量 利用离子方程式快速找出各种量的相互关系 体现 酸性 两个守恒 一个关系 一个技巧 体现氧化性 参加反应 未参加反应 离子方程式计算法：金属与的混合酸反应时，由于硝酸盐中在 提供的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算， 先作过量判断，然后根据完全反应的金属或或进行相关计算。 随堂检测 C 随堂检测 B 随堂检测 D 随堂检测 B A 随堂检测 B 随堂检测 C 考点8 氮族元素的其他知识归纳 分子式 电子式 结构式 结构简式 1.肼(联氨) 碱性 在水中的电离方式与氨相似，分两步进行： 二元弱碱，碱性比NH3弱 联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为____________。 N2H6(HSO4)2 推进剂 火箭燃料 强还原性 ①水合肼在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属单质 ②能被氧气、H2O2等氧化，可用作喷气式发动机________、__________等。 无色液体是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料；sp3杂化，6个原子不共面 考点8 氮族元素的其他知识归纳 1.肼(联氨) (3)实验室制备联氨：可用NaClO溶液与NH3反应____________________。 已知2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 048.9 kJ·mol－1，分析联氨和N2O4 可作为火箭推进剂的主要原因：____________________________。 2NH3＋NaClO =N2H4＋NaCl＋H2O 热且产生大量对环境友好的气体 联氨和N2O4反应放出大量 2.亚硝酸及其盐 (1)亚硝酸(HNO2) 亚硝酸是弱酸。向亚硝酸钠溶液中加酸，生成亚硝酸(HNO2)。 亚硝酸不稳定，仅存在于冷的稀溶液中，微热甚至常温下也会分解， 歧化产生红棕色的二氧化氮气体和无色的一氧化氮气体。 NaNO2＋H2SO4(稀)===NaHSO4＋HNO2， 2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O。 考点8 氮族元素的其他知识归纳 2.亚硝酸及其盐 (2)亚硝酸盐 亚硝酸钠还是一种食品添加剂，用作食品防腐剂和肉类食品的发色剂。 ①氧化性(可以氧化Fe2+、I－等) ＋2I－＋4H＋= 2NO↑＋I2＋2H2O。 ②还原性(被强氧化剂、等氧化) ＋2Cr3+＋4H2O。 3.磷单质 考点8 氮族元素的其他知识归纳 3.磷单质 考点8 氮族元素的其他知识归纳 (1)五氧化二磷：磷酸的酸酐，有很强的吸水性，是一种干燥剂。 (2)磷化氢 4.五氧化二磷和磷化氢 考点8 氮族元素的其他知识归纳 5.四种磷的含氧酸 考点8 氮族元素的其他知识归纳 5.四种磷的含氧酸 3）亚磷酸(H3PO3)的性质和结构 纯净的亚磷酸是一种无色固体，在水中有较大的溶解度；亚磷酸是二元中强酸， 它的电离常数K1＝1.6×10-2，K2＝7×10-7；其结构式为 具有还原性。 4）次磷酸(H3PO2)的性质与结构 次磷酸是一种无色的晶体，熔点26.5 ℃，易溶解，它是一元中强酸，电离方程 式：。其结构式为 ，具有还原性。 考点8 氮族元素的其他知识归纳 6.和 俗称砒霜，微溶于水生成亚砷酸 ， 可被过氧化氢氧化成砷酸 遇热不稳定，在熔点（300℃）附近即失去O2变成。 As2O3 属于两性氧化物： As2O5 也可以与SnCl2、发烟盐酸反应转化为雄黄（As4S4）： As2S3 俗称雌黄，可溶于碱性硫化物或碱溶液中： 雄黄和雌黄均可以与氧气反应生成As2O3。 题型1 氮气的性质及应用 C B B 题型2 氮的化合物的性质及应用 C A 题型2 氮的化合物的性质及应用 C 题型3 氨气的性质及应用 C A 题型3 氨气的性质及应用 B 题型4 氨水的性质及计算 A 题型4 氨水的性质及计算 A D 题型5 硝酸及硝酸盐的性质及应用 D 题型5 硝酸及硝酸盐的性质及应用 B B 题型6 硝酸的制备 题型7 铵盐的性质及铵根的检验 C 题型7 铵盐的性质及铵根的检验 C C 题型8 含氮化合物之间的转化 D C 4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O 同素 异形体 白磷不溶于水，易溶于CS2，分子式为P4，为正四面体结构()，与红磷(赤磷)互为同素异形体 化学 性质 ①与氧气反应：P4＋5O22P2O5(五氧化二磷)。 ②与卤素单质反应：P4＋6Cl24PCl3(白雾)，P4＋10Cl24PCl5(白烟)。 ③与稀硝酸反应：3P＋5HNO3＋2H2O3H3PO4＋5NO↑ 分子结构 PH3的电子式为，结构式为，与NH3的结构类似，呈三角锥形 化学 性质 弱碱性 碱性比氨气弱得多，PH3与HI反应的化学方程式：PH3＋HI===PH4I 较强的 还原性 PH3能还原某些金属盐(如Cu2+、Ag＋等)得到金属单质，如4CuSO4＋PH3＋4H2O===H3PO4＋4Cu＋4H2SO4 含氧酸 化学式 结构简式 酸性 磷酸 H3PO4 三元中强酸 偏磷酸 HPO3 一元弱酸 $