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氮及其化合物
氮及其化合物
(一)
课标要求
学习目标
1.通过自然界中氮的循环,了解氮气及氮的氧化物的主要性质
2.认识其在生产中的应用
1.了解氮的固定,掌握氮气的性质
掌握NO、NO2的重要性质及其与环境的关系
一、氮在自然界中的循环
游离态(单质):
_______,
______态:
存在于动植物体、土壤和水体中。
1、存在
氮元素有 四种常见化合价,-3价的氮对应的化合物有
等,具有 性,+2价的氮对应的化合物是 、 有 性,+4价的氮对应的化合物有 、有 性。
+5价的氮对应的化合物有 、 等,具有 性。
2、氮的固定
自然固氮
人工固氮
二、氮气的结构和性质
1、氮气的电子式________,两个氮原子间通过_______个共用电子对形成共价键,故破坏这种_________,需要_________,因此氮气化学性质不活泼很难和其他物质发生化学反应。
2、氮气的化学性质
(1)氮气和氢气反应________________________。
(2)氮气和氧气反应_________________________________。
三、氮的氧化物及其性质
1、氮的氧化物简介
种类
物理性质
稳定性
NO
____色气体,____溶于水
中等活泼
NO2
____色气体,____溶于水,有毒
较活泼,易发生二聚反应
N2O4
____色气体
较活泼,受热___分解
N2O
无色气体
较不活泼
N2O3
(亚硝酸的酸酐)
蓝色气体(—20°C)
常温不易分解为NO、NO2
N2O5
(硝酸酸酐)
无色固体
气态不稳定,常温易分解
2、NO、NO2的性质、制法
(1)完成下列化学方程式
NO和氧气的反应:
_____________________________。
NO2和N2O4的相互转化:
____________________________。
因此反应在______下进行,故通常“纯净”的NO2或N2O4并___纯。
NO2和水反应:
______________________。
硝酸工业用NaOH吸收尾气:
________________________。
(2)NO2具有较强的氧化性,能______SO2;能使湿润的淀粉KI试纸_。
(3)氮的氧化物溶于水计算的有关化学方程式
原理:
2NO+O2=2NO2………
3NO2+H2O=2HNO3+NO………
x3+
x2可得反应方程式_______________________。
+
x2可得反应方程式_________________________。
+
可得反应方程式__________________________。
(4)NO、NO2的制取
实验室制取NO的化学方程式为__________________________;用______法收集。
实验室制取NO2的化学方程式为_________________;用______法收集。
【例1】氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义,有些氮的转化是从氮气到氮的化合物。
有的转化是从氮的化合物到氮的化合物。
下列过程中,以游离态的氮为原料,最终产生氮的化合物的是()
A.工业合成氨B.硝化细菌的硝化过程
C.动物尸体腐烂D.豆科植物的根瘤菌固氮
E.盛夏时节,雷雨肥田,植物茂盛
【例2】发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体从火箭尾部喷出。
引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟,产生红烟的原因是()
A、高温下N2遇空气生成NO2B、NO遇空气生成NO2
C、CO2与NO反应生成CO和NO2D、NO和H2O反应生成H2和NO2
【例3】将盛有12mlNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2ml无色气体,则原混合气体中O2的体积是()
A.1.2mlB.2.4mlC.3.6mlD.4ml
【解析】氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况:
(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时可依据:
3NO2+H2O3HNO3+NO,利用气体体积差值进行计算。
(2)NO2和O2的混合气体溶于水时,由4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,当体积比V(NO2):
V(O2)
=4:
1,恰好完全反应
>4:
1,NO2过量,剩余气体为NO
<4:
1,O2过量,剩余气体为O2
(3)NO和O2同时通入水中时,其反应是:
2NO+O22NO2,4NO2+O2+2H2O4HNO3,
总式为:
4NO+3O2+2H2O4HNO3
当体积比V(NO):
V(O2)
=4:
3恰好完全反应
>4:
3剩余NO
<4:
3剩余O2
(4)NO、NO2、O2三种混合气体通入水中,可先按
(1)求出NO2与H2O反应生成的NO的体积,再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积,再按(3)方法进行计算。
值得注意的是:
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于N2O5的组成。
即
(2)(3)二式的方法,也为上述问题的解法提供了新的思路。
即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断:
<2:
5O2剩余
N:
O=2:
5完全反应
>2:
5剩余NO
本题依据的化学反应原理为:
4NO2+O2+2H2O4HNO3
3NO2+H2O2HNO3+NO
设O2的体积为x,剩余的气体有两种可能:
若剩余O2,则V剩=
,得x=4。
若剩NO,则V剩=
,得x=1.2。
氮及其化合物作业一
1.实验室制备下列气体,只能用排水法收集的是
A.NO2B.NOC.H2D.Cl2
2.下列气体能造成空气中光化学烟雾污染的是
A.COB.SO2C.NO2D.Cl2
3.关于氮气的性质的说法中,错误的是
A.通常情况下,氮气性质很不活泼
B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮
C.在水中溶解度小(通常情况下)
D.跟氢所在一定条件下发生反应,氮气是氧化剂
4.盛满等体积NO和NO2的混合气体的试管,倒置在盛有足量水的水槽中,充分反应完毕后,液面上升的高度大约是试管高度的
A.1/2B.1/3C.2/3D.5/6
5.据估计,高空大气中的O2吸收紫外线可生成臭氧,臭氧可分解:
O3O2+O。
臭氧与大气污染物之一的NO发生反应:
NO+O3=NO2+O2,NO2+O=NO+O2,纵观这些反应可以看出NO是作()
A.氧化剂B.还原剂C.催化剂D.干燥剂
6.空气中含有大量的氮气,工业上就是利用分离空气的方法得到大量氮气的。
查阅物质的沸点表,得到空气中各主要成分的沸点如下:
N2(—196°C)O2(—183°C)Ar(—186°C)CO2(—78°C)
(1)若将空气深度冷却液化,然后缓慢升温,沸腾分离,则最先分离出来的气体
A.氮气B.氧气C.氩气D.二氧化碳
(2)若实验室中需制备少量的氮气,应该用氧化剂氧化下列哪种物质得到?
A.氨气B.一氧化氮C.二氧化氮D.硝酸
7.将充有20mlN2和NO2气体的试管倒立在水槽中,充分反应后,试管残留气体10ml,则原混合气体中N2和NO2的体积比是
A.1:
1B.1:
2C.1:
3D.2:
3
8.关于氮族元素(用R代表)的下列叙述正确的是
A.最高化合价是+5B.氢化物的通式为RH5
C.非金属性由上到下递增D.其含氧酸均为一元强酸
9.将12LCO2和NO的混合气体通过足量的Na2O2固体,充分反应后,气体体积减少到8L(相同状况),则原混合气体中CO2和NO的体积比可能为
1:
2
2:
1
2:
3
3:
2
A.
B.
C.
D.
10.同温同压下,在三支相同体积的试管里分别充有等体积混合的两种气体,它们是
NO和NO2,
NO2和O2,
NH3和N2。
现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系中正确的是
A.V1>V2>V3B.V1>V3>V2C.V2>V3>V1D.V3>V1>V2
11.1.92g铜和一定量浓HNO3反应,随着铜的不断减少,反应生成的气体颜色也逐渐变浅;当铜全部反应时,共收集到标准状况下的气体1.12L,则反应中消耗HNO3的物质的量是
A.0.12molB.0.1molC.0.11molD.0.2mol
12.火箭起飞时看到一级火箭的中部会冒出红棕色的气体,这是为了保证贮箱安全,由保险门自动开启所排出的部分氧化剂变化而来的。
用你学过的知识推测以下反应可能发生的是
A.N2+O2=2NO2NO+O2=2NO2B.N2O42NO2
C.N2+4CO2=2NO2+4COD.N2+4H2O=4H2+2NO2
13.将amLNO、bmLNO2、xmLO2混合于同一试管里,将试管口倒插入水中,充分反应后试管内气体可全部消失,则x对a、b的函数关系式
是
A.
B.
C.
D.
14.在标准状况下,将O2与NO按3:
4体积比充满一干燥烧瓶,将烧瓶倒置于水中,瓶中液面逐渐上升后,最终烧瓶内溶液的物质的量浓度最接近于
A.0.045mol•L-1B.0.036mol•L-1C.0.026mol•L-1D.0.030mol•L-1
15.氮气是空气中的主要成分,且含量很大,现已有科学家设计出了液氮蒸汽机,即利用液氮的蒸发来驱动机车,从而达到保护环境的目的。
其主要依据是
A.液氮的沸点为-195.8°C,远低于常温B.氮气与氧气反应放热
C.氮气在空气中燃烧放热D.氮气在空气中约78%(体积分数)
16.汽车尾气(含烃类、一氧化碳、无色气体与二氧化硫等)是城市主要污染源之一,治理的一种方法是在汽车排气管上装催化转化器,它使一氧化氮与一氧化碳反应生成参与大气循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及二氧化硫的转化,下列说法中错误的是
A.一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式为2CO+2NO=N2+2CO2
B.此方法的缺点是:
由于二氧化碳的增多,会大大提高空气的酸度
C.为减少污染应开发新能源
D.汽车尾气中有两种气体会遇血红蛋白结合使人中毒
17.一氧化氮气体因污染空气而臭名昭著。
近年来,发现少量的一氧化氮在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,成为当前生命科学的研究热点,一氧化氮亦被称为“明星分子”。
请回答下列问题:
(1)一氧化氮对环境的危害在于()
A.破坏臭氧层B.高温下能使一些金属被氧化
C.产生酸雨D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+的酶的活化中心,NO
可转化为一氧化氮,写出Cu+和NO
在酸性水溶液中反应的离子方程式:
____________________________。
(3)在常温下,把一氧化氮气体压缩到100atm,在一个体积固定的容器里加热到50°C,发现气体的压力迅速下降,压力降到略小于原压力2/3就不再改变,已知其中一种产物为N2O,写出上述变化的化学方程式:
_________________________。
(4)解释变化(3)中为什么最后的气体压力小于原压力的2/3?
__________________________________________。
18.一无色气体可能是由CO2、HCl、NH3、NO2、NO、H2中的一种或几种组成。
将此无色气体通过装有浓硫酸的洗气瓶,发现气体体积减少一部分,继续通过装有固体Na2O2的干燥管,发现从干燥管出气口一端出来的气体颜色显红棕色,再将该气体通入盛满水、倒立于水槽中的试管内,最后试管里仍然充满液体。
由此可知:
(1)原气体中一定含有_________,一定不含有__________。
(2)由最终结果可知,原气体中______气体的体积比为________。
19.甲、乙两同学分别做实验制取A、B两种气体。
由于两人都用错了收集气体的方法,结果甲同学收集到气体B,乙同学收集到气体A。
试推断这两种气体各是什么物质,写出有关的化学方程式。
20.用仪器A、B和胶管组成装置收集NO气体(①仪器A已经气密性检查;②除水外不能选用其他试剂)。
正确的操作步骤是:
氮及其化合物
(二)
课标要求
学习目标
了解氨及铵盐的主要性质,认识其在生产中的应用。
1.了解氨的物理性质,掌握氨的化学性质;
2.了解铵盐的性质;
3.掌握铵根离子的检验方法。
1.氨分子的结构
写出氨的分子式、电子式和结构式_________________________。
氨分子中氮的化合价为____,分子中含有________(极性、非极性)键,键角为_____,分子构型为______,氨分子为_________(极性、非极性)分子。
2.氨的物理性质
氨是没有颜色、有______气味的气体;密度比空气____;______溶于水且能快速溶解,在常温、常压下1体积水能溶解____体积氨。
证明氨极易溶于水的实验是___________。
氨气很容易液化,液化时热。
3.氮的喷泉实验
(1)实验操作:
(2)实验观察到的现象:
(3)为什么【实验1】能形成喷泉?
当挤压滴管的胶头,胶头滴管中的水进入烧瓶,氨迅速溶解,使烧瓶内______减小,在______作用下,烧杯内的水迅速进入烧瓶形成喷泉。
4.氨的化学性质
(1)氨与水反应
氨溶于水时,大部分NH3与H2O结合形成NH3•H2O,NH3•H2O可以部分电离生成______和______,所以氨水显碱性,它能使酚酞试液变红。
请写出有关方程式:
______________。
(2)氨与酸反应
挥发性的强酸与氨气在空气中相遇便产生_________的现象,如HCl,HBr,HI、HNO3等遇氨气均有该现象产生,而H2SO4、H3PO4等酸则无此现象,反应的实质是。
(3)氨的还原性
工业上利用氨在催化剂(如铂等)存在的情况下跟氧气反应来制取硝酸。
写出有关化学方程式,并指出反应的氧化剂、还原剂。
__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
5.常见的铵盐有:
______、______、______。
铵盐是____溶于水的____色晶体。
(1)铵盐的受热分解
氯化铵、碳酸氢铵等铵盐受热容易发生分解反应,写出有关化学方程式。
__________________________________________________________
__________________________________________________________
(2)铵盐与碱易反应会产生________________
写出下列反应的化学方程式:
.硫酸铵与氢氧化钠溶液反应;
___________________________________________________________
.硝酸铵与热的氢氧化钠溶液反应
___________________________________________________________
(3)NH3的实验室制法
实验室一般用_____与_____混合加热来制取氨气,不用NaOH,KOH的原因是________________________。
氨气的收集与验满:
用_______收集,并用_________检验氨所是否收集满。
6.化学氮肥
(1)化学氮肥主要包括铵态氮肥(主要成分为______)、硝态氮肥(主要成分为_______)和有机态氮肥→尿素_______。
(2)铵态氮肥
常见的铵态氮肥如______________________。
如何科学储存和施用铵态氮肥?
___________________________________。
铵盐受热易______,在储存铵盐时,应密封包装并放在____通风处。
施肥时,应将其埋在土下以保持肥效,且不能跟______物质如______、______等混合施用。
尿素和复合化肥
尿素的分子式________,它的含氮量高达______,是目前含氮量最高的氮肥。
尿素作为氮肥有什么优点?
______________________________。
复合化肥:
目前使用较多的主要是含氮和磷的一类复合化肥。
如磷酸一铵(NH4H2PO4)和磷酸二铵[(NH4)2HPO4]等。
【例1】如图,实验形成的“喷泉”的颜色为红色。
请回答下列问题:
烧杯内装的是什么气体?
为什么会产生此种现象?
在实验中即使每一步都无误,喷泉停止后,烧瓶也不能被水充满,为什么?
【例2】某同学学习了氨的催化氧化反应后,想自己设计并做一个探究实验,探究氨在催化剂的作用下被空气中的氧气氧化的情况。
经过仔细考虑,他设计了如下实验,请你认真分析他设计的实验,然后回答问题:
实验方法:
在锥形瓶中加入浓氨水,然后将铂丝加热到红热状态,将红热的铂丝插入锥开瓶中,观察现象。
(1)该同学想探究氨的催化氧化,他为什么选择浓氨水?
若想快速看到实验现象,应向浓氨水中加入什么物质或进行什么操作?
(2)你推测他会看到什么现象?
为什么?
【答案】
(1)浓氨水具有挥发性,可以挥发出氨气,进行氨的催化氧化实验;该同学可向浓氨水中加入氢氧化钠或加热来加快浓氨水的挥发。
(2)该同学会看到有红棕色气体出现,随后又消失,然后出现白烟;原因是氨在催化剂的加热的共同作用下被氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸(具有挥发性),硝酸遇到氨气产生大量的白烟。
【例3】某同学在实验室里发现了一瓶白色固体,加入水中迅速溶解,加入CaCl2溶液中无任何现象,加入澄清石灰水中有白色沉淀生成;加热时有刺激性气味的气体产生,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;加热固体粉末,发现有气体和水滴生成,最后不留任何残渣。
该同学发现的白色固体是什么?
你能帮助他分析产生这些实验现象的原因吗?
并写出有关的化学方程式。
【例4】在标准状况下,用以下气体做喷泉实验,请根据情况,填写烧瓶中溶液的物质的量浓度(假设烧瓶中溶质不能扩散出来)。
(1)用氯化氢气体做喷泉实验,喷泉结束后,水充满烧瓶,则溶液的物质的量浓度为_______;
(2)用NH3做喷泉实验,喷泉结束后,水充满烧瓶,则溶液的物质的量浓度为____;
(3)用NO2气体做喷泉实验,喷泉结束后,水充至烧瓶容积的2/3处,则溶液的物质的量浓度为________;
(4)用NO2和O2按4:
1体积比混合,喷泉结束后,水充满烧瓶,则溶液的物质的量浓度为________;
氮及其化合物作业二
1.下列叙述中,正确的是
A.氨气不易在空气中燃烧B.氨水显碱性
C.氨气与氯化氢气体相遇产生白色烟雾
D.在反应NH3+H+=NH4+中,NH3失去电子被氧化
2.当氨气与氧气一起通过灼热的铂丝网时,在导出的产物中,不可能出现的物质是
A.NH4NO3B.H2OC.N2D.NO2
3.在如图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶中,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体d呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。
则a和b分别是
a(干燥气体)
b(液体)
A
NO2
水
B
CO2
4mol•L-1NaOH溶液
C
Cl2
饱和NaCl溶液
D
NH3
1mol•L-1盐酸
4.任何铵盐都具有的性质是
A.都易溶于水B.加热都放出氨气
C.只有与碱作用才产生氨气D.都不能与其它盐反应
5.在1L1mol•L-1的氨水中
A.含有1molNH3B.含NH3和NH4+之和为1mol
C.含NH3•H2O1molD.含NH3、HN3•H2O、NH4+之和为1mol
6.已知25%的氨水的密度为0.91g•cm-3,5%的氨水的密度为0.98g•cm-3。
若将上述两溶液等体积混合,所得氨水的质量分数是
A.等于15%B.大于15%C.小于15%D.无法估算
7.下列各组物质的空间构型完全不同的是()
A.NH3和H3O+B.NH4+和CH4C.CO2和SiO2D.金刚石和晶体硅
8.下列事实可证明氨水是弱碱的是()
A.氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁
B.铵盐受热易分解
C.0.1mol•L-1氨水可以使酚酞试液变红
D.0.1mol•L-1氯化铵溶液的PH约为5
9.下列各组气体中,在通常条件下能稳定共存的是
A.NH3、O2、HClB.N2、H2、HClC.CO2、NO、O2D.N2、O2、CO2
10.如图,锥形瓶内盛有气体X,滴管内盛有液体Y,若挤压滴管,使Y滴入瓶中,振荡,过一会可见小气球a鼓起,气体X和液体Y不可能是
A.X是NH3,Y是水
B.X是SO2,Y是NaOH浓溶液
C.X是CO2,Y是稀硫酸D.X是HCl,Y是NaOH稀溶液
11.相同状况下,在体积相同的三个烧瓶中分别充满NH3、HCl、NO2三种气体,将其倒置于水槽中,充分反应,用塞子塞好烧瓶的瓶口(设烧瓶内液体未扩散),则所得三种溶液的物质的量浓度之比为
A.1:
1:
1B.3:
3:
2C.2:
2:
3D.5:
5:
4
12.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是
13.把盛有48mLNO和NO2的混合气体倒立于水中(保持同温同压),液面稳定后,容器内气体体积变为24mL,则:
(1)原混合气体中,NO是_____mL,NO2是_____mL。
(2)若在剩余的24mL气体中通入6mLO2,液面稳定后,容器内剩余气体是_____,体积为____mL。
(3)若在剩余的24mL气体中通入24mLO2,液面稳定后,容器内剩余气体是______,体积为_____mL。
(4)若在剩余的24mL气体中通入_____mLO2,充分反应后,容器内剩余4mL气体。
14.A、B、C、D为中学化学中常
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