2012年高考一輪化學復習-1-第四章非金屬及其化合物

第四節氮及其化合物1.掌握氮的單質及其重要化合物的主要性質，了解其應用。2．了解氮氧化物對環境質量的影響。3.預計2012年將考查①氮氧化物的性質及對環境的影響；②氨氣及銨鹽的重要化學性質及有關反應；③硝酸的性質及有關實驗探究。-1-高考走向一、氮及氮的氧化物1．氮氣 自然界中N元素大部分以

態存在于空氣中，也有一部分以

態存在于動、植物體內，土壤及無機鹽中。

N2是一種無色無味的氣體，不溶于水，常溫下性質

，但在放電條件下N2與O2可發生反應，化學方程式為：

。

-1-游離化合穩定基礎知識梳理2.氮元素有

等五種正價態，五種正價對應六種氧化物：N2O、NO、N2O3

、NO2

、N2O4

、N2O5

。其中

和

分別是HNO2

和HNO3的酸酐。NO是一種

色還原性較強的氣體，易被O2氧化生成

，NO2是一種

色的易溶于水且與水反應的氣體，氧化性強，能氧化SO2，能使濕潤的KI－淀粉試紙變

。3.NO、NO2都是大氣污染物，空氣中NO、NO2主要來自石油產品和煤燃燒、汽車尾氣以及制硝酸工廠的廢氣。其中空氣中的NO2是造成

的主要因素。-1-基礎知識梳理＋1、＋2、＋3、＋４、＋5N2O3N2O5無NO2紅棕

藍光化學煙霧4．NO、NO2的制法（1）NO的實驗室制法①原理

。

②裝置：鐵架臺、鐵夾、鐵圈、燒瓶、分液漏斗、膠塞、導管、酒精燈等③收集

。

④檢驗：無色氣體和空氣接觸立即變紅棕色（2）NO2的實驗室制法①原理：

。

②裝置：錐形瓶(或燒瓶)、分液漏斗、帶導管膠塞③收集：

。-1-基礎知識梳理

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O排水集氣法

Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O向上排空氣集氣法

二、氨1．氨的物理性質

氨氣為

色、有

氣味的氣體，比空氣輕，易液化，

溶于水，氨水的密度小于水的密度，氨水的濃度

，密度

。2．氨的化學性質；（1）與水反應，溶液呈堿性：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-氨水中所含有微粒：

，氨水中溶質通常看作為NH3，而不是NH3·H2O。-1-基礎知識梳理無刺激性極易

越大

越小

NH3

、H2O、NH3·H2O、NH4+

、OH、H+

（2）與酸反應

NH3+HNO3=NH4NO3

HCl+NH3=NH4ClH2SO4+2NH3=(NH4)2SO4

氨氣與氯化氫相遇便產生

，可用于NH3

與HCl的相互檢驗。（3）還原性NH3

分子中氮元素呈－3價，具有還原性，能在一定條件下與O2

、Cl2

、CuO等反應，被它們氧化：2NH3

＋3Cl2=

。2NH3

＋3CuO=

。-1-基礎知識梳理白煙N2

＋6HCl

3Cu＋N2

＋3H2O

3．氨氣的實驗室制法（1）原理：

。（2）發生裝置：固+固+加熱型，與制備

氣體相似；（3）收集：

。（4）干燥：在干燥管中盛放

作干燥劑。不能用濃硫酸、P2O5

、無水氯化鈣作干燥劑，因CaCl2

吸收氨氣生成CaCl2·8NH3。（5）驗滿：a．用濕潤的紅色石蕊試紙放在瓶口，若變藍，則滿；b．蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近瓶口，若產生白煙，則滿。-1-基礎知識梳理

2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2

＋2NH3↑＋2H2O

O2

向下排空氣法

堿石灰三、硝酸硝酸不論濃稀都具有強氧化性，主要有以下幾個方面體現：1．金屬與硝酸反應，不論金屬活潑與否，也不論硝酸的濃度大小，一般

氫氣放出。2．金屬活動順序表中，較不活潑的金屬（如銅、銀等）都能和硝酸反應，一般濃硝酸被還原為

,稀硝酸被還原為

，金屬則變為相應的

。這類反應中硝酸只有一部分體現

被還原，另一部分體現

生成硝酸鹽。Ag+2HNO3(濃)=

。

3Ag+4HNO3(稀)=

。-1-基礎知識梳理無NO2

NO硝酸鹽氧化性酸性

AgNO3+NO2↑+H2O

3AgNO3+NO↑+2H2O

3．鐵、鋁常溫下遇濃硝酸，由于濃硝酸具有

，所以在金屬的表面形成一層

，阻止反應繼續進行，這個過程叫

。所以可用鐵、鋁容器裝運濃硝酸（或濃硫酸）。4．非金屬（如碳、硫等）也可以和濃硝酸發生反應，非金屬被

，硝酸完全被還原成

。這和金屬與硝酸的反應不同，在有關判斷及計算題中應該注意。C+4HNO3=

。

S+6HNO3(濃)=

。

5．濃硝酸和濃鹽酸按1:3的

比組成的混合物叫

，它能溶解惰性金屬鉑、金，這也是硝酸強氧化性的體現。-1-基礎知識梳理強氧化性致密的氧化膜

鈍化氧化

NO2

4NO2↑+CO2↑+2H2OH2SO4+6NO2↑+2H2O體積王水-1-1、研究表明：NO吸收治療法可快速改善SARS重癥患者的缺氧狀況，緩解病情。病毒學研究同時證實，NO對SARS病毒有直接抑制作用。下列關于NO的敘述正確的是()A．NO是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，NO不能與空氣中氧氣直接化合C．含等質量的氧元素的NO和CO的物質的量相等D．NO易溶于水，不能用排水法收集C小試牛刀-1-2、起固定氮作用的化學反應是()A．氮氣與氫氣在一定條件下反應生成氨氣B．一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮C．由氨氣制備碳酸銨和碳酸氫銨D．氨氣經催化氧化生成一氧化氮A小試牛刀-1-3、將aLNH3通過灼熱的裝有鐵觸媒的硬質玻璃管后，氣體體積變為bL(氣體體積均在同溫同壓下測定)。該bL氣體中NH3的體積分數是()A.B.C.D.C小試牛刀-1-4、下列對于硝酸的認識，不正確的是()A．濃HNO3和稀HNO3都具有氧化性B．銅與HNO3的反應屬于置換反應C．金屬與HNO3反應不產生氫氣D．可用鐵和鋁制容器盛裝濃HNO3B小試牛刀

利用多步反應方程式的加減處理此類問題很麻煩。而利用電子轉移守恒法解決此類問題就簡單得多。例如NO與O2混合通入水中，發生反應：2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在這當中，存在著NO向NO2轉化，

NO2向HNO3轉化的同時又生成NO的循環反應。但總體來講，NO→HNO3，

N的化合價升高是由于被O2氧化，因此我們可寫出-1-核心知識講解一、氮的氧化物溶于水的計算4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3①

就是NO、O2、H2O之間的綜合反應方程式。同法可得NO2在足量的O2、H2O存在下完全轉化為HNO3的綜合反應方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3②由此可歸結一下：-1-核心知識講解1、NO2

和O2

的混合氣體溶于水時，由4NO2

＋O2

＋2H2O=4HNO3

可知，當體積比-1-核心知識講解2、NO和O2

同時通入水中時，總方程式為

4NO＋3O2

＋2H2O=4HNO3

，當體積比-1-核心知識講解

1、將盛有12mLNO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，還剩余2mL無色氣體，則原混合氣體中O2的體積是________。

-1-典例解析解析：若NO2

過量，剩余為NO氣體，則由3NO2

＋H2O=2HNO3

＋NO，得過量的NO2

為6mL，發生4NO2

＋O2

＋2H2O=4HNO3

反應的氣體為12mL－6mL＝6mL。其中O2

為6mL×0.2＝1.2mL。若O2

過量，則無色氣體為過量O22mL。發生4NO2

＋O2

＋2H2O=4HNO3

反應的NO2

和O2

共12mL－2mL＝10mL，其中O2

為10mL×0.2＝2mL，所以原有O2

共2mL＋2mL＝4mL。答案：1.2mL或4mL-1-典例解析

值得注意的是4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上均相當于2N2O5的組成，即①②兩種情況中的總反應方程式都與N2O5＋H2O===2HNO3等效。這不僅是記憶①②二式的方法，也為上述問題的解法提供了新的思路。即利用混合氣體中的N、O原子個數比進行分析判斷。-1-規律總結1．一支容積為12mL的試管內充滿O2和NO2的混合氣體，將試管倒置于水中，充分反應后若無氣體剩余，原混合氣體中NO2和O2的體積各為多少？

-1-

答案：V(NO2)＝9.6mL，V(O2)＝2.4mL思維變式二、金屬與硝酸的反應1.金屬與硝酸反應的一般規律(1)金屬與硝酸反應一般不生成H2，濃硝酸一般被還原為NO2，稀硝酸一般被還原為NO，極稀硝酸可能被還原成NH3，生成NH4NO3。(2)足量金屬與一定量濃硝酸反應時，隨著硝酸濃度的降低，產物也發生改變。-1-核心知識講解-1-(3)金屬與硝酸反應的一般通式為：金屬＋濃硝酸―→金屬硝酸鹽＋NO2↑＋H2O

金屬＋稀硝酸―→金屬硝酸鹽＋NO↑＋H2O(4)反應中硝酸部分作氧化劑被還原，部分起酸的作用生成硝酸鹽。核心知識講解2．Cu與稀HNO3的反應(1)原理：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2)現象：固體不斷溶解，溶液逐漸變藍，先產生無色氣體，然后氣體逐漸變為紅棕色(2NO＋O2===2NO2)，最后紅棕色又變淺(3NO2＋H2O===2HNO3＋NO)。-1-核心知識講解-1-3．Fe與稀HNO3的反應

(1)原理：Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O3Fe(足量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2)特點：不管生成硝酸鹽的成分如何，被還原的HNO3物質的量一定是參加反應HNO3的物質的量的1/4。核心知識講解2、將3.2gCu跟30.0mL10.0mol·L－1的HNO3充分反應，還原產物有NO和NO2，若反應后溶液中有amolH＋，則此時溶液中含的物質的量為(

)

A．0.5amolB．(0.1＋a)molC．0.1amolD．2amol

-1-典例解析

解析：首先判斷Cu與硝酸誰過量，經判斷知HNO3

過量，Cu全部反應，根據溶液中的電荷守恒，n()＝n(H

＋

)＋2n(Cu2＋

)，則n(Cu2＋

)＝＝0.05mol所以n()＝amol＋0.05mol×2＝(a＋0.1)mol。 答案：B-1-典例解析2、某金屬單質跟一定濃度的硝酸反應，假定只產生單一的還原產物，當參加反應的單質與被還原硝酸的物質的量之比為2∶1時，還原產物是(

) A．NO2B．NOC．N2OD．N2-1-C思維變式三、氨、液氨、氨水、銨根之間的關系

1．氨和液氨都是氨分子構成的純凈物，屬于非電解質，前者是氣態，后者是液態。氨易液化，液化過程中放出大量的熱，液氨易汽化，汽化過程中吸收大量的熱，使周圍物質的溫度急劇下降，所以液氨可作致冷劑。-1-核心知識講解2．氨水是氨的水溶液，是復雜的混合物。由于氨與水發生反應生成NH3·H2O，NH3·H2O是弱電解質，部分發生電離，有如下平衡NH3＋H2ONH3·H2O＋OH－，故氨水中有三種分子和三種離子，有NH3、NH3·H2O、、OH－，考慮水的電離還有H＋，考慮溶劑還有H2O分子，所以各種微粒濃度依次為c(H2O)>c(NH3·H2O)>c(NH3)>c(OH－)>c()>c(H＋)。氨水能導電，而液氨是氨經液化得到的液態氨。液氨為純凈物，又由于液氨中只有分子而無自由移動的離子，故液氨不導電。-1-核心知識講解3．銨根指，空間構型為正四面體，它只能與陰離子形成銨鹽(不單獨存在)或存在于氨水中，它與H2O作用，發生水解。4、氨氣或液氨溶于水得氨水，氨水的密度都比水小，并且氨水濃度越大密度越小。計算氨水濃度時，溶質是NH3而不是NH3·H2O。氨氣是唯一能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體。-1-核心知識講解3、有關氨的性質的敘述中，正確的是(

)A．氨氣溶于水顯弱堿性

B．氨氣能在空氣中燃燒

C．氨氣和酸相遇都能產生白煙

D．在反應3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl中NH3作氧化劑-1-典例解析解析：氨溶于水生成的一水合氨能部分電離出和OH－，使氨水顯弱堿性，選項A說法正確；氨在空氣中氧化需高溫和催化劑條件，也就是說氨在空氣中不能燃燒，選項B說法不正確；氨只能與揮發性酸反應才能生成白煙，與難揮發性酸反應時并不產生白煙，選項C說法不正確；在反應3Cl2＋8NH3==N2＋6NH4Cl中，氮元素失去電子，作還原劑，選項D說法也不正確。答案：A-1-典例解析3、下列不屬于銨鹽的共同性質的是(

)A．都是晶體 B．都易溶于水C．與堿共熱都產生氨氣

D．受熱分解都產生氨氣-1-D思維變式四、噴泉實驗1．噴泉形成的原理容器內外存在較大的壓強差。在這種壓強差的作用下，液體迅速流動，通過帶有尖嘴的導管噴出來，即形成噴泉。2．使容器內外產生較大的壓強差的方法(1)減小容器內壓強①容器內氣體極易溶于水；②容器內氣體易與溶液中的某種成分發生化學反應而被吸收。-1-核心知識講解

當外部的水或溶液接觸容器內氣體時，由于氣體大量溶解或與溶液中的某種成分發生化學反應而被吸收，從而使容器內氣壓迅速降低，在外界大氣壓作用下，外部液體迅速進入容器，通過尖嘴導管噴出，形成噴泉。(2)增大容器內壓強容器內的液體由于受熱揮發(如濃鹽酸、濃氨水、酒精等)或由于發生化學反應，容器內產生大量氣體。使容器內壓強迅速增大，促使容器內液體迅速向外流動，也能形成噴泉。例如噴霧器、人造噴泉等均是利用了此原理。-1-核心知識講解3．噴泉實驗成敗的關鍵

(1)裝置氣密性要好；

(2)燒瓶要干燥；

(3)氣體的純度要大。-1-核心知識講解4、大氣壓強對許多物理實驗和化學實驗有著重要影響，制取氨氣并完成噴泉實驗(圖中夾持裝置已略去)。-1-典例解析(1)寫出實驗室制取氨氣的化學方程式：____________________________。(2)收集氨氣應使用______法，要得到干燥的氨氣可選用______作干燥劑。(3)用如圖1裝置進行噴泉實驗，上部燒瓶已裝滿干燥氨氣，引發水上噴的操作是______________________________。該實驗的原理是______________________________________。(4)如果只提供如圖2的裝置，請說明引發噴泉的方法。________________________________________________。-1-典例解析解析：前兩問根據已學知識可以作答。后兩問噴泉實驗的原理主要是使盛有氨氣的燒瓶內壓強降低，利用內外壓強差形成噴泉，無論圖1、圖2要引發噴泉，想辦法使得氨氣溶解于水即可。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O

(2)向下排空氣堿石灰(3)打開止水夾，擠出膠頭滴管中的水氨氣極易溶解于水，致使燒瓶內氣體壓強迅速減小(4)打開止水夾子，用手(或熱毛巾等)將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，氨氣與水接觸，即發生噴泉。-1-典例解析4、都能用右圖所示裝置進行噴泉實驗的一組氣體是（注：燒杯內為NaOH溶液）（）A．HCl和CO2B．NH3

和CH4

C．SO2

和COD．NO2

和NO-1-思維變式A-1-1、Cu2S與一定濃度的HNO3反應，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，當NO2和NO的物質的量之比為2∶1時，實際參加反應的Cu2S與HNO3的物質的量之比為()A．1∶10B．1∶8C．1∶6D．1∶5B課堂測評-1-2、一定量的鐵與一定量的濃