2024届高中化学一轮复习课件：氮及其化合物 课件(共47张PPT)

(共47张PPT)
氮及其化合物
1.氮元素及在自然界中的存在形式
(1)氮元素在周期表中的位置及性质
二
ⅤA
5
3
共用电子对
(2)氮元素在自然界中的存在形式
人工固氮
2.氮气与氮的固定
(1)物理性质
(2)从氮分子结构角度认识其化学性质
氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合,断开该化学键需要
　　　　较多能量,故氮气的化学性质很稳定,通常情况下难以与其他物质发生化学反应,无法被大多数生物体直接吸收。
颜色、状态 气味 密度 溶解性
　　　 气体 无味 密度比空气略　　 　　　溶于水
无色
小
难
吸收
写出有关的化学方程式:
①　 。
②　 。
③　 。
[微点拨1] 氮的固定是指将大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程,可简单表示为N2→含氮化合物。
3Mg+N2 Mg3N2
N2+3H2 2NH3
N2+O2 2NO
物质 NO NO2
色、态、味 　　　　　　 　　　　　　　　　　　
溶解性 　　溶于水 　　　溶于水
且与水反应
毒性 　　 　　
3.氮的氧化物及对环境的污染
(1)氮有多种价态的氧化物,如　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、N2O3、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是　　　　、　　　　。
(2)NO和NO2的比较
N2O
NO
NO2
N2O4
N2O3
N2O5
无色无味气体
红棕色有刺激性气味的气体
不
易
有毒
有毒
[微点拨2] ①NO2与N2O4存在下列平衡:2NO2 N2O4,在阿伏伽德罗常数问题中,凡是涉及NO2的分子数目都要考虑该平衡的存在,故1 mol NO2中分子数小于NA。
②验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色。
物质 NO NO2
与水反应 不反应 　　　　　　　　　　　　　　
与氧气反应 　　　　　　　 不反应
收集方法 　只能用　　 　收集 　只能用　　　　　　　　收集
3NO2+H2O =2HNO3+NO
2NO+O2 =2NO2
排水法
向上排空气法
(3)氮氧化物对环境的污染
光化学烟雾
4.NOx尾气的处理
(1)碱液吸收法
2NO2+2NaOH =NaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH =2NaNO2+H2O
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)。一般适合工业尾气中NOx的处理。
(2)催化转化法
在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。反应方程式为
①　 。
②　 。
③　 。
④　 。
4NH3+6NO 5N2+6H2O
8NH3+6NO2 7N2+12H2O
2NO+2CO N2+2CO2
2NO2+4CO N2+4CO2
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)空气中N2和O2在放电条件下直接化合生成NO2 (　 )
(2)实验室可用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO(　 )
×
[解析] NO能与空气中的O2反应生成NO2,收集NO应采用排水法。
×
(3)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物 (　　)
×
[解析]二氧化氮不是酸性氧化物,氮的氧化物中只有N2O3、N2O5为酸性氧化物。
(4) 除去NO中的NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去再干燥(　 )
(5)实验室从海带提取单质碘的方法:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取 (　　)
√
×
[解析]二氧化氮溶于水发生反应3NO2+H2O =2HNO3+NO,NO2可转化为NO,干燥即可得NO。
2.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质,这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。
(1)汽车尾气中的CO来自　 , NO来自　 。汽车尾气对环境的危害主要有
(至少填两种)。
(2)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式:　 。
[解析] (1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应,当空气不足时,汽油燃烧不完全,会产生CO;当空气过量时,N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大,可以形成硝酸型酸雨,导致光化学烟雾,产生温室效应。
(2)NO、CO反应后生成的无毒气体为CO2和N2。
汽油的不完全燃烧
N2与O2在汽车汽缸内的
高温环境下的反应
形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)
2CO+2NO N2+2CO2
1.下列关于N2的说法错误的是 (　 )
A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可在电焊时作保护气
B.反应N2+O2 2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C.N2的质量约占空气总质量的
D.在反应3Mg+N2 Mg3N2中,N2作氧化剂
题组一　氮气及氮氧化物的性质
C
[解析] N2可在电焊时作保护气,利用的是氮气的稳定性,A正确;
汽车尾气造成污染的主要原因之一是N2+O2 2NO,B正确;
氮气的体积约占空气总体积的,C错误;
在反应3Mg+N2 Mg3N2中,N元素的化合价降低,得电子发生还原反应,则N2作氧化剂,D正确。
2.选用如图所示仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO(N2和O2的用量可自由控制)。
已知:
①NO+NO2+2OH- =2N+H2O;
②气体液化的温度:NO2为21 ℃,NO为-152 ℃。
试回答:
(1)仪器的连接顺序(按从左→右连接,填各接口
的编号)为　　　　　　 　　　　　。
(2)反应前应通入N2,目的是 　 。
1,5,4,10,11,6,7,2(10和11顺序可以颠倒)
排尽装置中空气,防止反应产生的NO被氧化
已知:
①NO+NO2+2OH- =2N+H2O;
②气体液化的温度:NO2为21 ℃,NO为-152 ℃。
(3)装置F的作用是　 。
(4)确认气体中含NO的现象是
　。
(5)若通入O2过量则B中发生反应的化学方程
式为　 。
分离NO和NO2(或使NO2液化)
通入O2后装置D中有红棕色气体生成
4NO2+O2+4NaOH =4NaNO3+2H2O
[归纳总结] 氮氧化物的特殊性质
(1)氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4存在下列平衡:2NO2 N2O4,因此实验测得NO2的平均相对分子质量大于46。
(2)NO只能用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2只能用向上排空气法收集,不能用排水法收集。
(3)验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色。
(4)NO2既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。
题组二　NO、NO2对环境的污染和治理
1.光化学烟雾是汽车尾气在紫外线作用下生成的有害浅蓝色烟雾,由氮的氧化物和烃类等一次污染物与它们发生一系列光化学反应生成的臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物组成。光化学烟雾导致眼睛及黏膜受刺激,引发呼吸道疾病,严重时使人头痛、呕吐,甚至死亡。
下列叙述中错误的是 ( 　)
A.光化学烟雾的分散剂为空气
B.NO2为酸性氧化物
C.O2转化成O3的反应为非氧化还原反应
D.汽车节能减排措施可以缓解光化学烟雾带来的污染
B
[解析]光化学烟雾的分散剂为空气,分散质为各种污染物,故A正确;
NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮,不属于酸性氧化物,故B错误;
O2转化成O3的反应中没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,故C正确;
汽车节能减排措施可以减少空气污染物的排放,缓解光化学烟雾带来的污染,故D正确。
2. N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为
　 。
2NH3+2O2 N2O+3H2O
[解析] NH3与O2反应生成N2O和H2O。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应如下:
NO+NO2+2OH- =2N+H2O、
2NO2+2OH- =N+N+H2O。
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有　　　　(填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
BC
[解析]加速通入尾气导致尾气吸收不完全,去除率降低,A错误;
气、液逆流的目的是将气体与液体充分接触,提高尾气的去除率,B正确;
定期补加适量NaOH溶液,吸收更多的尾气,C正确。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应如下:
NO+NO2+2OH- =2N+H2O、
2NO2+2OH- =N+N+H2O。
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是
　　　　(填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是　 (填化学式)。
NaNO3
[解析] NO2与NaOH反应生成NaNO2和NaNO3,则主要杂质为NaNO3;根据题给方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1时,可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1时,多余的NO不能被NaOH溶液吸收,所以尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
NO
色态 密度 气味 水溶性 (常温常压) 沸点
无色 气体 　比空气的　　 　有　　　性气味 　极易溶于水(1∶700) 　沸点相对较高,易液化
一、氨(NH3)
1.氨的物理性质
[注意] 液氨汽化时要吸收大量的热,使周围温度急剧降低,因此,液氨可用作
制冷剂。
小
刺激
2.氨的化学性质
(1)氨与水的反应
NH3+H2O NH3·H2O N+OH-,
氨溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有
　 。
一水合氨为可溶性一元弱碱,易挥发,不稳定,易分解:NH3·H2O
　 。
NH3·H2O、NH3、H2O、N、OH-、H+
NH3↑+H2O
(2)氨与酸的反应
蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为　　　　　　　　　　,将浓盐酸改为　　　　,也会出现相同的现象。
化学方程式:HCl+NH3 =　　　　、NH3+HNO3 =　　　　。
(3)与盐溶液的反应
如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式:
　 。
有白烟生成
Al3++3NH3·H2O =Al(OH)3↓+3N
浓硝酸
NH4Cl
NH4NO3
(4)氨的催化氧化
从化合价角度看,NH3中N元素显-3价,处于最低价,具有　　　　性,在加热和有催化剂(如铂)的条件下,能被O2氧化生成NO和H2O,化学方程式
为 (工业制硝酸的基础)。
还原
4NH3+5O2 4NO+6H2O
二、铵盐及氨的实验室制取
1.铵盐
(1)物理性质
绝大多数铵盐都是无色或白色晶体,易溶于水。
(2)化学性质
(3)N的检验
未知液 呈碱性 湿润的红色石蕊试纸变　　色,则证明溶液中含有N。
NH4Cl NH3↑+HCl↑
NH4HCO3 NH3↑+CO2↑+H2O
N+OH- NH3↑+H2O
蓝
2. 氨的实验室制法
(1)反应原理
一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物,化学方程式为
　 。
(2)装置(如图)
“固体+固体 气体”(与用KClO3和MnO2或KMnO4制O2的发生装置相同)。
2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O
(3)过程分析
碱石灰
向下排空气法
蓝
白烟
(3)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐(　 )
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)除去氨中的水蒸气,可将混合气体通过盛有P2O5的干燥管 (　 )
(2)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化(　 )
×
[解析]氯化铵气化实质是其分解的反应。
×
×
(4) 检验溶液中的N,所用试剂是NaOH溶液和湿润的蓝色石蕊试纸 (　 )
(5)NH3、O2、HNO3三种物质中,不满足任意两种物质在一定条件下均能发生反应 (　 )
(6)实验室可用Ba(OH)2溶液鉴别NH4Cl、(NH4)2SO4和K2SO4溶液(　 )
×
√
[解析] Ba(OH)2溶液与K2SO4溶液反应生成BaSO4沉淀;与NH4Cl溶液混合加热,产生刺激性气味的气体NH3;与(NH4)2SO4溶液混合,产生白色沉淀,加热时产生刺激性气味的气体NH3,可以鉴别。
√
2. 称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24 g,加入足量的NaOH溶液并加热,完全反应,生成NH3 1792 mL(标准状况下),则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为 (　 )
A.1∶1 B.1∶2 C.1.87∶1 D.3.65∶1
B
[解析]设7.24 g (NH4)2SO4和NH4HSO4混合物的样品中含(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量分别为a、b,则列式可得①132 g·mol-1×a+115 g·mol-1 b=7.24 g;放出NH3的物质的量为=0.08 mol;根据氮元素守恒得②2a+b=0.08 mol;联立①②,解得a=0.02 mol、b=0.04 mol,则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量之比为1∶2,故选B。
1.为探究氨及铵盐性质,将NH4Cl晶体装入如图所示T形三通管两端,进行微型实验。下列说法错误的是 (　 )
A.轻轻挤压任一乳胶头,若蒸馏水中有气泡冒出,则装置气密性良好
B.同时点燃两个酒精灯后,两端湿润的pH试纸均变蓝
C.实验过程中竖直支管上方会出现白烟
D.停止加热后可以交替挤压两边乳胶头,使气体更充分吸收,减少污染
B
[解析]整套装置是密闭体系,若装置气密性
良好,轻轻挤压任一乳胶头,则蒸馏水中有
气泡冒出,故A正确;
pH试纸遇酸变红,遇碱变蓝,氯化铵受热分解生成NH3和HCl,左边氯化钙会吸收NH3,右边NaOH会吸收HCl,因此同时点燃两个酒精灯后,左端pH试纸变红,右端pH试纸变蓝,故B错误;
竖直支管上方同时有NH3和HCl,两者相遇化合变为氯化铵,因此实验过程中竖直支管上方会出现白烟,故C正确;
停止加热后,不断交替挤压两边乳胶头,增大压强,将残余的气体全部赶到蒸馏水中被吸收,减少污染,故D正确。
2. NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示),下列说法正确的是 (　 )
A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B.NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C.NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D.图中所涉及的反应均为氧化还原反应
C
[解析]化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质,NaHCO3不是化肥,A错误;
Na2CO3受热不易分解,B错误;
NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应,如生成氮气,C正确;
NH3+HCl =NH4Cl、NH3+CO2+NaCl+H2O =NH4Cl+NaHCO3↓、2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑均不是氧化还原反应,D错误。
题组二　氨的实验室制法
1.用如图所示装置(夹持装置已略去)进行NH3的制备及性质实验。下列说法不正确的是 (　 )
A.甲中制备NH3利用了NH3·H2O的分解反应
B.乙中的集气瓶内a导管短、b导管长
C.若将丙中的CCl4换成苯,仍能防止倒吸
D.向收集好的NH3中通入少量Cl2,可能观察到白烟
C
[解析]将浓氨水滴入碱石灰中,CaO与水反应
生成Ca(OH)2,同时放出热量,促使NH3·H2O分
解释放出NH3,A正确;
集气瓶乙用于收集NH3,由于NH3的密度小于空气,采用向下排空气法收集,故集气瓶内a导管短、b导管长,B正确;
苯的密度小于水,将CCl4换成苯,苯在水的上层,导管直接插入水中,不能防止倒吸,C错误;
向收集好的NH3中通入少量Cl2,发生反应:3Cl2+8NH3 =N2+6NH4Cl,生成NH4Cl,可观察到有白烟生成,D正确。
2.某化学兴趣小组为了制取氨并探究其性质,按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
(1)若氨的发生装置选择a,则其化学方程式为
　 。
2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O
[解析]装置a适用于固体(或固体混合物)加热制气体,选择装置a制取NH3,使用Ca(OH)2和NH4Cl的混合物共热制NH3,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)若氨的发生装置选择b,则所用的试剂为　 　　　　　　和　　　　。
(3)B装置中的干燥剂可选用　　　　。
生石灰(或固体NaOH)
[解析] (2)装置b适用于固体与液体常温下制取气体,选择装置b制取NH3,所用试剂为生石灰(或固体NaOH)和浓氨水。
(3)干燥NH3选用碱石灰作干燥剂。
浓氨水
碱石灰
(4)实验中观察到C装置中的现象是　 。
(5)当实验进行一段时间后,挤压D装置中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到的现象是　　　　　　。
试纸变蓝
[解析] (4)NH3的水溶液呈碱性,可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(5)浓盐酸具有挥发性,NH3与HCl化合生成白色固体NH4Cl,挤压D装置中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到的现象是产生白烟,反应的化学方程式为NH3+HCl =NH4Cl。
产生白烟
(6)E中倒扣漏斗的作用是　　　　　　。
(7)写出证明b装置的气密性良好的操作与现象: 　。
防止倒吸
[解析] (6)NH3极易溶于水,为防止产生倒吸,使用倒扣的漏斗。
用止水夹夹住b中橡胶管,
向分液漏斗里加足量水,再打开分液漏斗活塞,过一会儿水不再滴下,则证明
气密性良好
[归纳提升] 实验室制取少量NH3的简易方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2O NH3↑+H2O
浓氨水+固 体NaOH 　NaOH溶于水放热,促使NH3·H2O分解,且OH-浓度的增大有利于NH3的生成
浓氨水+固 体CaO 　CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,且OH-浓度增大,促使NH3生成。化学方程式为NH3·H2O+CaO =NH3↑+Ca(OH)2
1.利用如图所示的装置,可以验证NH3和HCl的有关性质。
实验前a、b、c活塞均关闭。
(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象,烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象,
其操作方法是
　。
(2)若先打开a、c活塞,再挤压胶头滴管,在烧瓶中可观察到的现象是
　 。
先打开a、b活塞,再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管,再打开a、b活塞)
[解析] (1)打开a、b活塞,再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中,由于NH3极易溶于水,使烧瓶内气体压强迅速减小,烧杯中的水迅速进入烧瓶Ⅱ中,形成喷泉。
(2)先打开a、c活塞,再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中,烧瓶Ⅱ中的气压迅速减小,烧瓶Ⅰ中的HCl气体会流向烧瓶Ⅱ中,与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。
烧瓶Ⅱ中导管口处 产生白烟
题组三　喷泉实验
(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关,在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象,烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象,其操作方法是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　
。若要在该装置中
产生双喷泉现象,其操作方法是　
。
先打开a、c活塞,再挤压胶头滴管(或先打开a活塞,挤压胶头滴管,再打开c活塞),片刻后,关闭a活塞,然后打开b活塞　
[解析]在(2)的基础上,若关闭a活塞,打开b活塞,烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中,形成喷泉;若打开b活塞,不关闭a活塞,烧杯中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中,形成双喷泉。
先打开a、c活塞,再挤压
胶头滴管(或先打开a活塞,挤压胶头滴管,再打开c活塞),片刻后,打开b活塞
[规律小结 ] 喷泉实验的原理及应用
(1)喷泉实验的原理
使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。
(2)形成喷泉的类型
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。
(3)喷泉实验的引发
加入某种试剂;采取一定操作使烧瓶内的气体与烧杯中的液体接触。
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