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①与血红蛋白结合使人中毒;
②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
注:
氮的氧化物都是大气污染物,其中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。
鉴别NO2与溴蒸气的方法:
提示:
由于NO2和Br2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KI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溶液;
③水洗法。
氮氧化物对环境的污染及防治
1.常见的污染类型
(1)光化学烟雾:
NOx在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生的一种有毒的烟雾。
(2)酸雨:
NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨雪降到地面。
(3)破坏臭氧层:
NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。
2.常见的NOx尾气处理方法
(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的NOx的处理。
(2)催化转化:
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。
二、氨和铵盐
1.氨的分子结构和性质
(1)物理性质
氨气是无色有刺激性气味的气体,易液化可作制冷剂,常温、常压下,1体积的水可溶解700体积的氨气。
(2)分子结构
电子式:
(3)化学性质
①还原性
与氧气反应:
4NH3+5O2
4NO+6H2O。
②与酸反应
与氯化氢反应:
NH3+HCl===NH4Cl。
现象:
产生白烟。
应用:
用于NH3与挥发性酸的互相检验。
③与水反应:
NH3+H2O
NH3·
H2O,
H2O
NH
+OH-,氨的水溶液叫氨水,呈弱碱性。
(4)实验室制法:
Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(5)工业制法
N2+3H2
2NH3
(6)用途:
化工原料,用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素,用作制冷剂。
2.铵盐
(1)物理性质:
都是无色或白色晶体,易溶于水。
(2)化学性质
①不稳定性
a.NH4Cl受热分解:
NH4Cl
NH3↑+HCl↑。
b.NH4HCO3受热分解:
NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O。
②与碱反应
铵盐与碱溶液反应的离子方程式
a.在稀溶液中不加热:
+OH-===NH3·
H2O。
b.加热时或浓溶液:
+OH-
NH3↑+H2O。
(3)NH
的检验
(4)液氨和氨水的区别
液氨
氨水
形成
氨气液化
氨气溶于水
物质分类
纯净物
混合物
微粒种类
NH3
NH3、NH3·
H2O、H+、H2O、NH
、OH-
存在条件
常温常压下不能存在
常温常压下可存在
三、喷泉实验
1.喷泉实验成功的关键
(1)盛气体的烧瓶必须干燥;
(2)气体要充满烧瓶;
(3)烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性);
(4)所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。
2.常见的喷泉实验装置
喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷,为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等)来使喷泉产生。
装置Ⅱ:
挤压气球,即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶中,导致大量的NH3溶解,烧瓶内形成负压而产生喷泉。
装置Ⅲ:
去掉了胶头滴管。
打开止水夹,用手(或热毛巾等)捂热烧瓶,氨气受热膨胀,使氨气通过导管与水接触,即产生喷泉。
(开放性问题,或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使水进入烧瓶,烧瓶内氨气溶于水)
装置Ⅳ:
在锥形瓶中加入能产生气体的物质,使锥形瓶内气体的压强明显增大,将液体压入烧瓶而产生喷泉。
装置Ⅴ:
在水槽中加入使水温度升高的物质,致使锥形瓶内酒精因升温而挥发,锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。
装置Ⅵ:
烧瓶中通入H2S(或SO2),然后通入SO2(或H2S),现象为有淡黄色粉末状物质生成,瓶内壁附有水珠,NaOH溶液喷到烧瓶内。
装置Ⅶ:
打开①处的止水夹并向烧瓶中通入少量HCl气体后关闭止水夹,再打开②处的止水夹。
观察到先产生白烟,生成固体NH4Cl,瓶内气压降低形成喷泉。
装置Ⅷ:
先挤压胶头滴管,再打开a、c活塞,然后打开b活塞,可产生双喷泉现象。
4、氨气的制备
1.NH3制备的思维流程
2.实验室制取氨气的简易方法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3↑+H2O
浓氨水+固体NaOH
NaOH溶于水放热,促使氨水分解,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,促使氨水分解。
化学方程式为
H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
5、硝酸
1.物理性质
硝酸是无色易挥发的液体,有刺激性气味。
2.化学性质
(1)不稳定性
反应:
4HNO3(浓)
4NO2↑+O2↑+2H2O。
(2)强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大氧化性越强。
①与金属反应:
稀硝酸与铜反应:
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
浓硝酸与铜反应:
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
②与非金属反应:
浓硝酸与C的反应为:
C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O。
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。
如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为:
3Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O。
(3)与有机物反应
①硝化反应(与C6H6反应):
C6H6+HNO3
C6H5NO2+H2O。
②颜色反应:
蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
久置的浓硝酸呈黄色,如何除去?
怎样保存浓硝酸?
浓硝酸显黄色是由于浓硝酸见光或受热发生分解,生成的NO2溶于浓硝酸所致,所以消除的方法是通入O2(或空气),使其发生反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
保存时应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处。
六、金属与硝酸反应的思维模型
1.思维模型
2.计算中的守恒思想的应用
(1)原子守恒法
HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO
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)得失电子守恒法
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。
(3)电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有:
c(NO
)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。
(4)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NO
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NO
进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。
七、和硝酸有关的综合实验探究
1.浓、稀HNO3均具有强氧化性,为了证明其强氧化性,要对其还原产物进行检验,金属与HNO3的反应一直是高考的热点,主要考查方式有现象的描述、装置的选择、实验的设计是否符合环保、化学计算等。
特别提醒的是:
(1)硝酸既有酸性又有强氧化性。
当生成硝酸盐时表现出酸性,当化合价发生变化时表现出氧化性。
(2)硝酸有强氧化性,硝酸浓度越大氧化性越强,硝酸浓度越小氧化性越弱,但还原产物中氮的化合价越低,这是因为浓HNO3氧化性很强,在反应过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在,继续被氧化成高价的氮的氧化物,所以产物为NO2;
在稀硝酸中生成的NO2继续被还原为低价产物。
2.化学现象的正确描述。
(1)全面描述现象的程序——“海、陆、空”
“海”——溶液有什么变化;
“陆”——固体有什么变化;
“空”——气体有什么变化。
(2)规范描述现象的答题模板如①颜色:
……由……(具体颜色)变为……(具体颜色)
②气体:
溶液中产生……(颜色)的气泡,(或)在固体表面产生……(颜色)气泡。
③沉淀:
在……(颜色)溶液中产生……(颜色)的沉淀(浑浊)。
如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。
Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验
将铜片置于具支试管的底部,在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸,往具支试管中放入约2mL浓硝酸,用排水法收集产生的气体。
(1)具支试管中发生反应的化学方程式:
。
(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象
Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验
(3)上述反应完成后,欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性,紧接的简便、合理的实验操作是。
(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是(填写序号)。
A.c中收集到无色气体
B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色
C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色
Ⅲ.实验反思
(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应,再进行铜与稀硝酸反应的实验,其好处是。
Ⅳ.问题讨论
用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时,发现反应后所得溶液前者呈绿色,后者呈蓝色。
对此有两种看法:
①两者颜色不同的原因是因为Cu2+浓度差异引起的。
②前者溶液呈绿色,是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。
(6)你认为上述看法(填“①”或“②”)合理。
若是①合理,说明理由,若是②合理,设计一个简单实验证明:
解析:
Ⅰ.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,实验中具支试管中溶液变蓝,且有红棕色气体产生。
Ⅱ.向试管中加水将浓硝酸稀释后,可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验,这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气,有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。
Ⅳ.由于硝酸均过量,铜的质量相同,溶液的体积相同,所以铜无论是与稀硝酸反应,还是与浓硝酸反应,生成的Cu2+的浓度是相同的,看法①是不合理的,可通过向蓝色溶液中通入NO2看溶液是否变绿,或加热绿色溶液看是否有红棕色气体产生来证明。
答案:
(1)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(2)铜片逐渐溶解,溶液变蓝,放出红棕色气体
(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸,打开活塞,放入稀硝酸
(4)B
(5)利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气,有利于观察Cu与稀硝酸的反应产物
(6)② 往蓝色溶液中通入NO2,溶液变成绿色(或加热绿色溶液,有红棕色气体产生,溶液变成蓝色)
八、硝酸盐的分解规律
1.活泼金属的硝酸盐(K、Ca、Na)加热分解生成亚硝酸盐和O2如:
2KNO3
2KNO2+O2↑。
2.中等活泼金属的硝酸盐(Mg~Cu)加热分解生成金属氧化物、NO2和O2如:
2Cu(NO3)2
2CuO+4NO2↑+O2↑。
3.不活泼金属的硝酸盐(Ag、Hg)加热分解生成金属单质、NO2和O2如:
2AgNO3
2Ag+2NO2↑+O2↑。
九、含氮物质的转化
1.含氮物质的化合价变化及规律
(1)氮元素间的歧化和归中
歧化——同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
归中——同一元素高价态和低价态生成中间价态。
歧化:
3NO2+H2O===2HNO3+NO。
归中:
6NO+4NH3===5N2+6H2O。
(2)含氮物质的连续氧化
HNO3;
N2
HNO3。
2.含氮物质间转化网络构建
3.含氮物质间转化突破口判断
有关氮及其重要化合物的推断题常以产生白烟、红棕色气体、无色气体在空气中变为红棕色、能使湿润的红色石蕊试纸变为蓝色等特殊现象为突破口。
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- 及其 化合物