第14讲 氮及其化合物（课件）-2024年高考化学一轮复习（新教材新高考）

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1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉，透彻理解概念的内涵外延，让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界：一是“解”，解决问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。     4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
第14讲 氮及其化合物
知识梳理 题型归纳
考点要求考题统计考情分析物质的组成、性质、分类2023**卷**题，**分2022**卷**题，**分2021**卷**题，**分……传统文化中的性质与变化2023**卷**题，**分2022**卷**题，**分2021**卷**题，**分
（1）自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）
（2）人工固氮：合成氨工业
(2)物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略小，在水中溶解度很小（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在—195.8℃时变成无色液体，氮气分子在—209.9℃时变成雪花状固体，N2空气中N2的体积分数约为0.78。
1）通常状况下很难与其它物质发生化学反应
2）在一定条件下，能与一些物质发生化学反应
①文物馆将贵重文物保存在氮气中，粮食种子保存在氮气中。
②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。
③雷电是自然界重要的固氮方式。
④医疗上，液氮是常见的冷冻剂。
1.氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中N2O5、N2O3分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。
2.NO和NO2的比较
②验证某无色气体为NO的方法是向该无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。
3.氮的氧化物溶于水的几种情况分析
1）NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O=2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。
2）NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O=2HNO3+NO及2NO+O2=2NO2，得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 ，可知，
3）NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2=2NO2 ①，3NO2+H2O=2HNO3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3。
4.氮氧化物对环境的污染及防治
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，产生了一种有毒的烟雾。
4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况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，再按情况3）进行计算。
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，形成酸雨pH＜5.6，酸雨的主要危害是能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
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NOx的处理。
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。
考向1 考查氮气的性质及氮的固定
考向2 考查氮的氧化物与环境污染
通常状况下，氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（常温常压下，体积比为1∶700），氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度急剧降低，工业上可使用液氨作制冷剂。
b.NH3·H2O为可溶性一元弱碱，具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。
a.氨溶于水得氨水，氨水是混合物，溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－及少量的H+。
【特别提醒】①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。
②氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
(2)氨与酸的反应：氨气与酸反应生成铵盐
注：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。
(3)与盐溶液的反应：一般生成难溶的碱，如氯化铁溶液与氨水反应：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ ;又如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4+ 。
注：与Cu2+、Zn2+、 Ag+反应先生成沉淀Cu(OH)2、Zn(OH)2、 Ag2O，继续加入NH3·H2O或通入NH3，沉淀溶解，分别生成Cu(NH3)42+、Zn(NH3)42+、 Ag(NH3)2+。
c．与氯气反应：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏)。
①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下：
②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃仪器腐蚀性较强。
(3)装置：固－固反应加热装置（同制O2）
（4）干燥：碱石灰（或固体NaOH、固体CaO）
①发生装置的试管口略向下倾斜；
②加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。
【特别提醒】不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3= CaCl2·8 NH3。
（5）收集：向下排空气法收集。
①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。
收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入接近试管的底部。
②用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。
（7）尾气吸收：多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：
（8）氨气的其它实验室制法
5.喷泉实验及拓展应用
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吸收剂。
3）喷泉实验的发散装置和实验操作
装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。
装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨溶于水)。
装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温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(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。
装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。
装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。
4）喷泉实验产物的浓度计算
关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度：
(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时：所得溶液的物质的量浓度为(1/22.4) ml·L－1。
(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c(HNO3)＝(1/28) ml·L－1。
知识点2　铵盐 NH4+的检验
(1)铵盐的物理性质：铵盐都是离子化合物，都是白色固体，均易溶于水。
c.硝酸铵的分解有四种情况：
①110 ℃时分解：NH4NO3＝HNO3＋NH3↑
②185 ℃～200 ℃分解：NH4NO3＝N2O↑＋2H2O
③230°C以上，同时有弱光：2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O
④在400°C以上时，剧烈分解发生爆炸：4NH4NO3=3N2↑+2NO2↑+8H2O
d.硫酸铵分解两种情况
①硫酸铵在280℃就开始分解,分解产物放出氨气而生成硫酸氢铵（酸式硫酸铵）：(NH4)2SO4=NH3+NH4HSO4；
②513℃时则硫酸铵完全分解,分解放出氨气、氮气、二氧化硫及水：3(NH4)2SO4=3SO2↑+6H2O+N2↑+4NH3↑
a．在稀溶液中不加热：NH4+＋OH－=NH3·H2O。
【易错提醒】向某盐中加入强碱溶液，用湿润的红色石蕊试纸进行检验，若试纸没有变蓝，则不能说明盐中不含有NH4+，因为盐中含有NH4+，加入强碱溶液后，需要加热才能产生NH3。
考向1 考查氨、铵盐的性质及实验
考向2 考查喷泉实验原理及应用
考向3 考查氨的实验室制法及创新
1．物理性质:无色，易挥发，具有刺激性气味的液体，易溶于水。浓硝酸常因为溶解有NO2而呈黄色。质量分数为69%的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为发烟硝酸。
（1）硝酸具有酸的通性
①与金属反应：一般不生成氢气②与碱性氧化物反应：如CuO、Na2O、Fe2O3等③与碱反应：Cu(OH)2、NaOH等④与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等⑤与指示剂反应：浓硝酸可使石蕊先变红后褪色
【特别提醒】在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是：3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O，而不是FeO+2HNO3 (稀)=Fe(NO3)2+H2O。
硝酸是不稳定性酸，受热或者光照易分解，所以实验室中常用棕色瓶储存硝酸。
由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。硝酸的强氧化性规律：①温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。
①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。
②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物。如：
③金属与HNO3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，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3等。
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
④钝化：常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫钝化。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。
浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。
⑤硝酸与铁反应时，产物符合以下规律
⑥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：3Fe2＋＋4H＋＋NO3-=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
②显色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
【易错提醒】(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
(2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。
①忽视NO3-在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO3-不能与Fe2＋、I－、SO32-、S2－等还原性较强的离子大量共存。
（1）在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等；
（2）在有机化学中，浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。
4.硝酸工业制法的反应原理
②NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2=2NO2。
③用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。
①保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。
②存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3＋而呈黄色易混。
【特别提醒】(1)硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO，HNO3(极稀)→N2O或NH4+。
(2)“钝化”并非不反应。
(3)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。
1.概念：硝酸盐，是硝酸HNO3与金属反应形成的盐类。由金属离子（或铵离子）和硝酸根离子组成。常见的硝酸盐有硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈等。
2.物理性质：硝酸盐几乎全部易溶于水，只有硝酸脲微溶于水，碱式硝酸铋难溶于水，所以溶液中硝酸根不能被其他绝大多数阳离子沉淀。
（1）不稳定性：固体的硝酸盐加热时能分解放出氧，其中最活泼的金属的硝酸盐仅放出一部分氧而变成亚硝酸盐，其余大部分金属的硝酸盐，分解为金属的氧化物、氧气和二氧化氮。
（2）硝酸盐在高温或酸性水溶液中是强氧化剂，但在碱性或中性的水溶液几乎没有氧化作用。
考向1 考查硝酸的性质及实验探究
考向2 考查金属与硝酸反应的多角度计算
【答案】(1)1.5(2)250
1.氮气及其化合物的价类二维图
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。
知识点1 不同价态含氮物质的转化
1）横向转化为物质类别变化，非氧化还原反应，如
(1)氨气转化为铵盐：HCl＋NH3=NH4Cl
(2)硝酸转化为硝酸盐：NaOH＋HNO3=NaNO3＋H2O
2）纵向转化为化合价变化反应，是氧化还原反应，如
(1)NH3转化为N2：3Cl2＋8NH3= N2＋6NH4Cl
3)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低,如：
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO 2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O
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4)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢,如：
2.构建氮气及其化合物转化网络
3．氮在自然界中的循环
知识点2 氮族元素的其它知识归纳
①水合肼在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属单质，如2N2H4·H2O＋2Ag＋=2Ag↓＋2NH4+＋N2↑＋2H2O；
②能被氧气、H2O2等氧化，可用作喷气式发动机推进剂、火箭燃料等。
2．As2O3、As2O5和As2S3
(1)As2O3俗称砒霜，微溶于水生成亚砷酸(H3AsO3)，可被过氧化氢氧化成砷酸(H3AsO4)，属于两性氧化物：As2O3＋6NaOH=2Na3AsO3＋3H2O，As2O3＋6HCl=2AsCl3＋3H2O。
(2)As2O5遇热不稳定，在熔点(300℃)附近即失去O变成As2O3。
(3)As2S3俗称雌黄，可溶于碱性硫化物或碱溶液中：As2S3＋3Na2S=2Na3AsS3，As2S3＋6NaOH=Na3AsS3＋Na3AsO3＋3H2O。也可以与SnCl2、发烟盐酸反应转化为雄黄(As4S4)：2As2S3＋2SnCl2＋4HCl=As4S4＋2SnCl4＋2H2S↑。雄黄和雌黄均可以与氧气反应生成As2O3。
考向1 考查不同价态含氮物质的转化关系
【变式训练1】（2023·上海宝山·统考二模）在下列变化 ①工业固氮，②大气固氮，③碳铵分解，按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列，正确的是A．②①③B．③②①C．①②③D．③①②
【变式训练2】（2023·浙江宁波·镇海中学校考模拟预测）氮及其化合物的转化具有重要应用，下列说法不正确的是A．工业上模拟自然界“雷雨发庄稼”的过程生产HNO3B．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为含氮化合物C．氨气是重要的工业原料，可用于制备化肥和纯碱等大宗化学品D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
考向2 考查不同价态含硫物质转化的实验探究
考向3 考查氮族元素的其他相关知识