1、【 精品教育资源文库 】 第 15讲 氮及其重要的化合物 考纲要求 1.掌握 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，掌握守恒法的计算技巧。 3.了解氮的氧化物对环境及人类健康的影响。 4.掌握氨气、铵盐的性质及用途；了解氨气的实验室制法。 5.掌握铵根离子的检验。 考点一 氮气和氮的氧化物 1自然界中氮的存在和氮的固定 2氮的性质 (1)物理性质：无色无味气体，密度略 小于 空气，难溶于水。 (2)化学性质 (写出化学方程式 ) N 2与 O2的反应： N2 O2=放电2NO； N 2与 H2的反应： N2 3H2高温、高压催化剂2NH3； N 2与
2、Mg 的反应： 3Mg N2=点燃Mg3N2。 3氮的氧化物 (1)氮的氧化物有多种，氮元素从 1 5价都有对应的氧化物， 4价氧化物有 NO2、N2O4，且只有 N2O3和 N2O5属于 酸性 氧化物。 (2)一氧化氮与二氧化氮 NO NO2 物理性质 通常为 无 色气体， 不溶于水 通常为 红棕 色、 有刺激性气 味的气体 【 精品教育资源文库 】 化学性质 与 O2反应 2NO O2=2NO2 与 H2O反应 不反应 3NO2 H2O= 2HNO3 NO 与人体、环境的关系 NO 与人体血红蛋白结合，使人中毒； NO 转化成 NO2，形成酸雨，光化学烟雾，破坏臭氧层 【多维思考】 1氮
3、的非金属性很强，但 N2的化学性质很不活泼，原因是什么？ 提示： N2分子中的 NN 键键能很大，分子结构很稳定。 2写出能鉴别 NO2与溴蒸气的 3种试剂。 提示 ： (1)AgNO3溶液 (2)CCl4 (3)H2O 1 NO、 NO2的性质 NO和 NO2是环境污染气体，能形成光化学烟雾、酸雨，还能破坏臭氧层，但它们又是工业制硝酸的中间产物，也是冶金工业在使用硝酸过程中的产物，因此在化工产业既需要利用它，又需要处理它。 (1)NO 是无色有毒的难溶于水的气体。雷电能使 N2和 O2反应生成少量的 NO，汽车尾气中也含有少量的 NO。由于 NO 为不成盐氧化物，在处理它时必须让其与 O2化
4、合生成 NO 后再用碱液吸收，也可利用它的氧化性，在催化剂作用下与 NH3反应使之转化为 N2。 (2)NO2是红棕色的有毒气体，工业上利用它与 H2O 反生成 HNO3，同时又生成 NO，再让NO与 O2反应生 NO2，循环使用，直到全部转化为 HNO3。 2氮的氧化物溶于水的计算 (1)NO2或 NO2与 N2(非 O2且不溶于水 )或 NO的混合气体溶于水 可依据： 3NO2 H2O=2HNO3 NO，利用气体体积差值进行计算， V(NO2) 32V(V 表示体积差 ) (2)NO2和 O2混合气体溶于水的计算 由 4NO2 O2 2H2O=4HNO3可知，当体积比： V?NO2?V ?
5、O2? 41 NO2过量，剩余气体为 NO 当 O2过量时， V(NO2) 45V ， V(O2) V 总 V(NO2) 【 精品教育资源文库 】 当 NO2过量时， 剩余 NO 的体积为 V 余 ，相当于剩余 NO2体积为 3V 余 ，则 V(O2) 15(V 总 3V 余 )， V(NO2) 45(V 总 3V 余 ) 3V 余 (3)NO与 O2同时通入水中 发生反应为： 2NO O2=2NO2 3NO2 H2O=2HNO3 NO 总反应方程式为： 4NO 3O2 2H2O=4HNO3 当体积比： V(NO)V(O 2)? 43 余 NO(4)NO2、 NO、 O2三种混合气体通入水中
6、 可先将 NO 和 O2转化为 NO2，再按 4NO2 O2 2H2O=4HNO3处理。 也可先将 NO2和 H2O反应转化为 NO，按 4NO 3O2 2H2O=4HNO3情况处理。 还可以利用混合气体中 N、 O原子个数比进行分析判断。 N(N)N(O)? 25 O2剩余 25 完全溶于水25 剩余 NO考向一 N2的性质与应用 1将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下列能实现人工固氮的是 ( ) A闪电 B.电解食盐水 C植物根瘤菌 D合成氨 解析： 选项 A、 C 为自然固氮，合成氨为人工固氮。 答案： D 2下列有关氮气用途的说法不正确的是 ( ) A作焊接金属的保护气 B制
7、硝酸和化肥的原料 C食品袋中充氮气来防腐 D工业上与氧气反应 制 NO 从而制硝酸 解析： 工业上一般用氨气和氧气反应来制取 NO。 答案： D 【 精品教育资源文库 】 考向二 NO、 NO2的性质与计算 3已知化学反应： 2NO 2CO =催化剂N2 2CO2， NO 2 SO2 NO SO3。下列说法正确的是 ( ) A反应 可用于汽车尾气处理， NO是还原剂， CO2是氧化产物 B反应 是非氧化还原反应，反应前后气体分子总数不变 C反应 中， NO2的氧化性比 SO2的氧化性强 D利用上述两反应处理尾气，能达到保护环境要求 解析： 反应 中 N元素的化合价由 2价降为 0，被还原作氧
8、化剂， A错误；反应 中，N、 S元素的化合价均发生了变化，为氧化还原反应， B错误；反应 中的产物 NO、 SO3均是污染物， D错误。 答案： C 4相同条件下，等体积的 NO2、 NO 分别与一定体积的氧气混合，恰好能被水完全吸收转化成硝酸。消耗氧气的体积比为 ( ) A 11 B 12 C 13 D 31 解析： 根据电子守恒知，最终生成硝酸； 1 mol NO2失去 1 mol电子， 1 mol NO失去 3 mol电子，则消耗氧气的体积之比为 14 34 13 。 答案： C 【技法归纳】 NOx与 O2、 H2O混合的计算方法 (1)电子守恒法 n(NOx)(5 2x) n(O2
9、)4 (2)总反应式法 NO 和 O2与 H2O反应，用 4NO 3O2 2H2O=4HNO3计算。 NO 2和 O2与 H2O反应，用 4NO2 O2 2H2O=4HNO3计算。 (3)原子守恒法 4NO2 O2和 4NO 3O2从组成上均相当于 2N2O5的组成，都与 N2O5 H2O=2HNO3等效。当混合气体溶于水时利用混合气体中 N、 O原子个数比进行分析判断。 N(N)N( O)? 25 剩余 NO考点二 硝酸的性质和应用 【 精品教育资源文库 】 1硝酸的性质 (1)物理性质 气味 颜色 挥发性 溶解性 刺激性 无色，久置呈黄色 易挥发 与水互溶 (2)化学性质 (写出离子方程
10、式或化学方程式 ) 见光分解： 4HNO3=光4NO2 O2 2H2O； Cu 与浓硝酸的反应： Cu 4H 2NO3 =Cu2 2NO2 2H2O； Cu 与稀硝酸的反应： 3Cu 8H 2NO3 =3Cu2 2NO 4H2O； C 与浓硝酸的反应： C 4HNO3(浓 )=CO2 4NO2 2H2O； Fe 2 与稀硝酸的反应： 3Fe2 NO3 4H =3Fe3 NO 2H2O。 【多维思考】 1久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？ 提示： 通入 O2(或空气 )，使其发生反应 4NO2 O2 2H2O=4HNO3。 2与浓硝酸反应时， 1 mol Cu 或 C 均消耗 4 mol HNO3，
11、而反应后 Cu 和 C 的化合价为什么不同？ 提示： 与 Cu 反应时 1 mol Cu被 2 mol HNO3氧化 (另 2 mol HNO3表现酸性 )失去 2 mol e ，呈 2价，与 C反应时 HNO3只表现氧化性， 1 mol C 失去 4 mol e ，呈 4价。 金属与硝酸的反应 1金属与 HNO3反应的一般通式 (1)金属浓硝酸 金属硝酸盐 NO2 H2O (2)金属稀硝酸 金属硝酸盐 NO H2O 2反应规律 (1)金属与硝酸反应 一般不生成 H2，浓 HNO3一般被还原为 NO2，稀 HNO3一般被还原为 NO。 (2)铁与稀硝酸反应，先生成 Fe(NO3)3，若 Fe过
12、量， Fe(NO3)3再和 Fe 反应生成 Fe(NO3)2。 (3)铜与浓 HNO3反应，若 Cu 过量，开始时硝酸的还原产物为 NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原产物为 NO，最终应得到 NO2和 NO的混合气体。 3计算方法 (1)原子守恒法 【 精品教育资源文库 】 HNO3与金属反应时，一部分 HNO3起酸的作用，以 NO3 的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物， 这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的 HNO3 中氮原子的物质的量。 (2)电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应， HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量
13、。 (3)离子方程式计算法 金属与 H2SO4、 HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中 NO3 在 H2SO4提供 H 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 H 或 NO3 进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 考 向一 硝酸的酸性和强氧化性 1下列对于硝酸的认识，不正确的是 ( ) A浓硝酸的氧化性强于稀硝酸 B铜与 HNO3的反应属于置换反应 C金属与 HNO3反应不产生氢气 D可用铁和铝制容器盛装浓硝酸 解析： 硝酸是氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸；铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别是 NO2和 NO，没有单质生成，故不
14、属于置换反应；硝酸是氧化性酸，金属与 HNO3反应均不产生 H2；铁与铝遇冷浓硝酸钝化，故可用铁或铝制容器盛装浓 HNO3。 答案： B 2下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是 ( ) 选项 实验操作 现象 解释或结论 过量的 Fe粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入 KSCN溶液 溶液呈红色 稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3 浓硝酸久置或光照 变黄色 HNO3不稳定易分解 Al箔插入稀硝酸中 无现象 Al箔表面被 HNO3氧化，形成致密的氧化膜 用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓硝酸具有酸性和强氧化性 A. B 【 精品教育资源文库 】 C D. 解析： 中过量
15、的 Fe与 HNO3反应生成 Fe2 ，滴入 KSCN溶液不呈红色； 中 Al 在常温下遇浓硝 酸钝化，而遇稀硝酸反应。 答案： D 【题后悟道】 涉及硝酸的几个易错点 (1)认为活泼金属与稀硝酸反应会产生 H2。 (2)在书写离子方程式时，忽视 HNO3(或 NO3 H )的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。 考向二 硝酸与金属反应的计算 3 38.4 g铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体 22.4 L(标准状况 )，反应消耗的硝酸可能是 ( ) A 1.0 mol B.1.6 mol C 2.2 mol D.2.4 mol 解析 ： 浓 HNO3 适量 ， 在反应过程中变稀 ， 实际上发生了两个反应 ：
