高三化学复习专题非金属及其化合物二.docx
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高三化学复习专题非金属及其化合物二
专题七非金属及其化合物
(二)
氮及其化合物
1.将24mLNO、NO2的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的量筒内,然后再向其中通入12mLO2,充分反应后,量筒中剩余气体3mL,求在相同状况下,原混合气体中NO和NO2的体积各是多少毫升?
2.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。
若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是()
A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL
3.喷泉是一种常见的自然现象,其产生原因是存在压强差。
(1)图甲中,为化学教学中所用的喷泉实验装置。
在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中盛有液体。
下列组合中不可能形成喷泉的是()
A.HCl和H2OB.O2和H2O
C.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液
(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法,并设计了如图乙所示的装置。
①在图乙的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是()
A.Cu与稀盐酸B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸D.NH4HCO3与稀盐酸
这种方法产生喷泉的原理是:
。
②在图乙锥形瓶外放一水槽,瓶中加入酒精,水槽中加入水后,再加入足量的下列物质,结果也产生喷泉。
水槽中加入的物质可以是()
A.浓硫酸B.食盐C.硝酸钾D.硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是:
。
③比较图甲和图乙两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图甲上部烧瓶内气体压强;
图乙下部锥形瓶内气体压强。
(填“增大”或“减小”)
(3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述(填“图甲”或“图乙”)装置的原理相似。
4.下列装置能达到实验目的的是()
①实验室制取并收集NH3②吸收NH3③检查装置气密性④利用排空气法收集CO2
A.①④B.②④C.②③D.①③
5.(2011天津)7.(14分)图中X、Y、Z为单质,其他为化学物,它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。
其中,A俗称磁性氧化铁:
E是不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应。
回答下列问题:
(1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是;M中存在的化学键类型为;R的化学式是。
(2)一定条件下,Z与H2反应生成ZH4,ZH4的电子式为。
(3)已知A与1molAl反应转化为X时(所有物质均为固体)。
放出aKJ热量。
写出该反应的热化学方程式:
。
(4)写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式:
。
(5)问含4molD的稀溶液中,逐渐加入X粉末至过量。
假设生成的气体只有一种,请在坐标系中画出n(X2+)随n(X)变化的示意图,并标出n(X2+)的最大值。
6.(2011重庆,27)(15分)固态化合物A由两种短周期元素组成,可与水放生复分解反应,甲组同学用题27图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。
(1)仪器B的名称是____________。
(2)试验中,Ⅱ中的试纸变蓝,Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成,则Ⅲ中的试剂为____________;Ⅳ发生反应的化学方程式为;Ⅴ中的试剂为_____________。
(3)乙组同学进行同样实验,但装置连接顺序为Ⅰ—Ⅲ——Ⅳ—II—Ⅴ——Ⅵ,此时Ⅱ 中现象为,原因是。
(4)经上述反应,2.5g化合物A理论上可得0.56L(标准状况)M;则A的化学式为________________.
〖实验探究铜与硝酸反应的实验设计〗
铜与稀硝酸反应产生NO,NO又被氧化成NO2,对实验观察无色NO有干扰,过多的
NO、NO2又会污染环境。
改进实验的设计符合绿色化学的思想。
7.某兴趣小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸的反应”实验,以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是。
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是。
再由a向c中加2mL蒸馏水,c中的实验现象是。
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理
念的最佳方案是,理由是。
方案
反应物
甲
Cu、浓HNO3
乙
Cu、稀HNO3
丙
Cu、O2、稀HNO3
(4)该小组还用上述装置进行实验,证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2。
操作步骤为,实验现象为。
但此实验的不足之处是。
8.某课外小组对污染大气的部分非金属氧化物进行探究。
查资料得知,利用催化剂可使汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物大部分发生反应转化为二氧化碳和氮气。
该小组在实验室模拟汽车尾气处理,设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。
①实验前关闭旋塞K,先通氮气排净装置中的空气,其目的是。
②装置Ⅲ的主要作用是。
③加热停止后,打开旋塞K,放入适量氧气时,装置Ⅱ中可观察到的现象是。
④该套装置中有不完善之处,还应在装置Ⅳ后补充。
⑤工业上通常用氢氧化钠溶液吸收一氧化氮、二氧化氮的混合气体。
相关反应为:
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O、NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O。
将体积之比为2∶3的NO和NO2的混合气体通入足量的氢氧化钠溶液中,气体完全反应后,所得溶液中
=。
专题七非金属及其化合物
(二)
氮及其化合物
复习目标:
1、掌握氮及其化合物(NH3、NO、NO2、HNO3等)的物理化学性质
2、了解氨的实验室及工业制法。
3、掌握HNO3的强氧化性及相关的计算。
基础知识:
一、氮气及氮的氧化物
1.氮气
(1)氮的固定
①含义:
使空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程。
②方法:
自然固氮、人工固氮
(2)氮气的性质
①物理性质
纯净的N2是一种无色无味的气体,难溶于水,在空气中约占总体积的78%。
②结构:
电子式为结构式为N≡N,氮氮三键的键能大,分子结构稳定,化学性质不活泼。
③化学性质
通常情况下,N2化学性质很稳定,只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。
A.与H2反应:
N2+3H2
2NH3。
B.与O2反应:
N2+O2=2NO。
C.与Mg反应:
N2+3Mg
Mg3N2。
2.氮的氧化物
NO
NO2
物理性质
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶
能溶(反应)
化学性质
与O2反应
2NO+O2=2NO2
与H2O反应
3NO2+H2O=2HNO3+NO
实验室制法
(填化学方程式)
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
与人体环境的关系
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
【注意】①氮的氧化物都是大气污染物。
②空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。
③空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。
④NO2:
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:
2NO2+2KI=2KNO2+I2。
⑤NO、NO2均能与NH3发生归中反应生成N2。
NOx+NH3→N2+H2O。
★☆氮的氧化物的有关计算
1.有关化学反应方程式
3NO2+H2O=2HNO3+NO①
4NO2+O2+2H2O=4HNO3②
4NO+3O2+2H2O=4HNO3③
2NO+O2=2NO2④
2.不同情况及剩余气体的体积
序号
气体
反应
剩余气体
剩余气体的量
Ⅰ
NO2
①
NO
V(NO2)
Ⅱ
NO2+NO
①
NO
V(NO)原+
V(NO2)
Ⅲ
NO2+O2
=4∶1
②
无
0
<4∶1
②
O2
V(O2)原-
V(NO2)
>4∶1
①②
NO
[V(NO2)-
V(O2)]
Ⅳ
NO+O2
=4∶3
③
无
0
>4∶3
③
NO
V(NO)原-
V(O2)
<4∶3
③
O2
V(O2)原-
V(NO)
3.NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水
(1)先按①反应后,再据表Ⅳ进行计算。
(2)先按④反应后,再据表Ⅲ进行计算。
【注意】
①因为水溶液中发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO,所以无论何种情况下水溶液中不会剩余NO2。
②当NO2和N2O4的混合气体作用于H2O时,不要忽视由于NO2的消耗,N2O4会转化为NO2。
二、硝酸
1.硝酸的物理性质
色味态:
无色有刺激性气味的液体;
挥发性:
易挥发;
水溶性:
与水以任意比互溶;
发烟硝酸:
质量分数大于98%的硝酸。
2.硝酸的化学性质
(1)具有酸的通性,但考虑其酸性时需首先考虑到其强氧化性。
【注意】①浓、稀HNO3对紫色石蕊试液作用,前者使之先变红后褪色,后者只使之变红。
②金属与HNO3反应不产生H2。
③比较HNO3与Na2CO3和Na2SO3的反应。
(前者为复分解反应,后者为氧化还原反应。
)
(2)不稳定性:
浓硝酸显黄色,是因为HNO3分解产生的NO2溶解在硝酸中,说明浓硝酸具有不稳定性,化学方程式为4HNO3(浓)=O2↑+4NO2↑+2H2O(加热、光照)。
(3)强氧化性
①与金属的反应
A.除Pt、Au外,大部分金属均能与HNO3反应。
B.Cu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
C.Fe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生钝化,故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。
②与非金属反应
与浓HNO3反应时,非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸,如碳与浓HNO3反应的化学方程式为:
C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2O。
③与某些还原性化合物或离子的反应,例如:
H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。
④王水
王水由浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合所得,具有更强的氧化性,能使Au、Pt溶解。
(4)与有机物的反应
①硝化反应(如与苯反应);
②酯化反应(如与纤维素反应);
③颜色反应(如与蛋白质反应)。
★☆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
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-)则有:
c(NO3-)=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NO进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。
三、氨和铵盐
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。
★☆液氨与氨水的区别
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、NH4+、OH-
存在条件
常温常压下不能存在
常温常压下可存在
★☆喷泉实验
1.喷泉形成的原理
容器内外存在较大的压强差,在这种压强差的作用下,液体迅速流动,通过带有尖嘴的导管喷出来,即形成喷泉。
2.使容器内外产生较大的压强差的方法
(1)减小容器内压强
①容器内气体极易溶于水;
②容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收。
当外部的水或溶液接触容器内气体时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收,从而使容器内气压迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入容器,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。
(2)增大容器内压强
容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应,容器内产生大量气体。
使容器内压强迅速增大,促使容器内液体迅速向外流动,也能形成喷泉。
例如喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理。
3.中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、H2S、SO2
NO2和O2
CH2=CH2
吸收剂
水、NaOH溶液
水、盐酸
NaOH溶液
H2O
溴水
4.喷泉实验成败的关键
(1)装置气密性要好;
(2)烧瓶要干燥;
(3)气体的纯度要高。
2.分子结构
电子式:
三角锥形。
3.氨的化学性质
(1)与水的反应
,氨气溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有:
NH3·H2O、NH3、H2O、NH
、OH-、H+。
氨水为可溶性一元弱碱,易挥发,不稳定,易分解。
(2)氨气与酸反应
①蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为有白烟生成,将浓盐酸改为浓硝酸,也会出现相同的现象。
化学方程式为:
。
②与CO2等酸性氧化物反应:
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3或2NH3+CO2+H2O=(NH4)2CO3
(3)NH3的还原性
①氨的催化氧化
化学方程式:
4NH3+5O2
4NO+6H2O
②与其他氧化剂反应
4NH3+3O2(纯氧)=2N2+6H2O
4xNH3+6NOx=(2x+3)N2+6xH2O
2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O
8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl(白烟)
(4)与盐溶液反应
将氨水加入下列溶液
被滴试剂
现象
离子方程式
FeCl3溶液
生成红褐色沉淀
Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
AlCl3溶液
生成白色沉淀
Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
AgNO3溶液
先生成白色
沉淀后消失
Ag++NH3·H2O=AgOH↓+NH4+
AgOH+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O
4.制法
(1)实验室制法
2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O
★☆氨气的三种实验室制法
1.加热固态铵盐和碱的混合物
一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物:
2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3↑+CaCl2+2H2O。
(1)装置:
“固体+固体→气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。
(2)收集:
只能用向下排空气法。
(3)干燥:
用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。
(4)验满方法:
①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。
(5)环保措施:
收集时,一般在管口塞一团用水或稀H2SO4浸湿的棉花球,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。
2.加热浓氨水
(1)反应原理:
NH3·H2O=NH3↑+H2O。
(2)装置如图1
3.浓氨水中加固态碱性物质
(1)反应原理:
浓氨水中存在以下平衡:
,加入固态碱性物质,(如CaO、
NaOH、碱石灰等),使平衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3·H2O的分解。
(2)装置如图2
(2)工业制法
四、铵盐及NH
的检验
1.铵盐的概念
铵根离子与酸根离子构成的化合物。
2.铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体,均易溶于水。
3.铵盐的化学性质
(1)受热易分解
NH4Cl
NH3↑+HCl
(2)与碱反应
①
②在稀溶液中不加热:
③在浓溶液中不加热:
(3)水解反应:
4.NH
的检验
未知液
呈碱性
湿润红色石蕊试纸变蓝色,则证明含NH
。
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- 化学 复习 专题 非金属 及其 化合物