氮-磷及其化合物.ppt

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磷及其化合物,第四单元,非金属元素及化合物,考纲导学,考纲要求,命题预测,1.,了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。,2.,了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。,1.,氮的氧化物及其对环境的污染。该部分知识的考查通常是作为选择支出现，若在非选择题中则是热化学反应、化学平衡等的命题着力点，难度较大。,2.,硝酸的强氧化性。考查的角度较多，是离子共存题中的隐含条件、技巧计算以及硝酸与金属反应设计探究性实验的载体，难度较大。,4,氮及其化合物,一、氮气：,（,2,）化学性质,N=N,（,1,）物理性质：,在常温下是一种无色的无体的气,体；密度比空气,略小,；不溶于水；,通常情况下，很不活泼。,在放电时与,O,2,反应：,与,H,2,反应：,与,Mg,等,A,族元素的反应：,N,2,+O,2,=2NO,放电,N,2,+3H,2,=,=,2NH,3,催化剂,高温高压,N,2,+3Mg=Mg,3,N,2,(,点燃,),N,2,的用途：,合成氨、硝酸的主要原料；焊接金属，罐头食品的保护气；液氮作冷冻剂，麻醉；创造低温环境,要点探究,一氮气与氮的氧化物,【知识梳理】,1,氮气,(1),物理性质,纯净的,N,2,是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占,_,。,(2),结构：电子式为,_,，结构式为,_,，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。,78%,N,N,NN,(3),化学性质,常温下，,N,2,的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。,(4),氮的固定,氮的固定是指使空气中,_,转化为,_,的方法。,2,氮的氧化物,(1),物理性质,游离态的氮,氮的化合物,颜色,气味,毒性,密度,水溶性,NO,无味,比空气略大,NO,2,有刺激性气味,比空气大,与水反应,(2),化学性质,无色,有毒难溶于水,红棕色,有毒,2,、,NO,：,氮元素的常见,正价,有,+1,、,+2,、,+3,、,+4,、,+5,所以,氮的氧化物,种类较多，如,N,2,O,、,NO,、,N,2,O,3,、,NO,2,、,N,2,O,5,1,、,N,2,O,：（仅作了解：俗称,笑气,，,M=44g/mol,，,常见与其,M,相同的气体有,CO,2,等电子体,）,二、氮的氧化物,（,a,）物理性质：,NO,在常温下是一种无色的无体的气体；密度比空气,略小,；不溶于水；,（,b,）化学性质：,NO,在常温下,很容易,与空气中的,O,2,反应：,2NO+O,2,=2NO,2,4NH,3,+5O,2,=,4NO+,6H,2,O,高温高压,催化剂,3,、,NO,2,：,（,）物理性质：,NO,2,在常温下是一种红棕色，,有刺激,性气味的气体；密度,大于,空气；易溶于水。,3Cu+8HNO,3,(,稀,)=3Cu(NO,3,),2,+2NO +4H,2,O,(c),制法,工业,上以,氨,为原料,催化氧化,可制得,NO,实验室,用,Cu,和稀,HNO,3,反应制,NO,b.,强氧化性,：能将,SO,2,氧化，其反应方程式为,a.,与水的反应：,氧化剂是,NO,2,，,还原剂,是,NO,2,两者的物质的量之比为：,1,：,2,3NO,2,+H,2,O=2HNO,3,+NO,NO,2,+SO,2,=NO+SO,3,化学性质：,实验室,用,Cu,和浓,HNO,3,反应制,NO,2,Cu+4HNO,3,(,浓,)=Cu(NO,3,),2,+2NO,2,+2H,2,O,（,）制法,问题,：,实验室怎么制取,NO,和,NO,2,的？,排水法 向上排空气法,制法：,原理：,药品：,装置：,收集：,尾气吸收：,HNO,3,+Cu-Cu(NO,3,),2,+NO,x,+H,2,O,浓稀硝酸、铜,固液,(,加热,),NaOH,、,NO,2,与N,2,O,4,之间的平衡：,如果将NO,2,与N,2,O,4,的平衡体系,加压,，则可以观察到,_；,如果将NO,2,与N,2,O,4,的平衡体系,升温,，则可以观察到,_重点注意：,2NO,2,=N,2,O,4,颜色,先变深,后变浅,颜色变,深,2,、,NO,与,NO,2,的比较,NO,NO,2,色态,毒性,与水反应,与,O,2,反应,与水、,O,2,其它反应,制法,收集,尾气处理,无色气体,红棕色气体,有毒,有毒,3NO,2,+H,2,O=2HNO,3,+NO,4NO+3O,2,+2H,2,O=4HNO,3,4NO,2,+O,2,+2H,2,O=4HNO,3,2NO,2,N,2,O,4,3Cu+8HNO,3,(,稀,)=,3Cu(NO,3,),2,+2NO+4H,2,O,Cu+4HNO,3,(,浓,)=,Cu(NO,3,),2,+2NO,2,+2H,2,O,排水法 向上排气法,NO+NO,2,+2NaOH=2NaNO,2,+H,2,O,2NO+O,2,=2NO,2,想想看：,二氧化氮和溴蒸气的鉴别,NO,2,和溴蒸气在性质上的,相似之处：,均有氧化性,溶于水后溶液呈酸性，能与碱溶液反应,鉴别两者不能用淀粉,KI,试纸、碱溶液等。,NO,2,和溴蒸气在性质上的,差异之处：,A,通入水中，,NO,2,溶于水发生反应后溶液无色,而溴蒸气溶于水溶液呈橙色,B,通入,AgNO,3,溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气,C,通入,CCl,4,有机溶剂中，溶于,CCl,4,而且,CCl,4,溶液呈,橙红色的为,Br,2,(,气,),D,将盛有溴蒸气和,NO,2气体试管放入冷水中冷却，,气体颜色变浅的为,NO,2,写出以上转化的化学方程式：,_,；,_,；,_,。,2NO,O,2,=2NO,2,3NO,2,H,2,O=2HNO,3,NO,Cu,4HNO,3,(,浓,)=Cu(NO,3,),2,2NO,2,2H,2,O,【要点深化】,氮的氧化物溶于水的计算,氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：,(1)NO,2,或,NO,2,与,N,2,(,非,O,2,),的混合气体溶于水时可依据：,3NO,2,H,2,O=2HNO,3,NO,，利用气体体积差值进行计算。,第,13,讲,要点探究,【,典例精析,】,例,1,如图,13,1,所示，试管中盛装的是红棕色气体,(,可能是混合物,),，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体不可能是,(,),A,可能是,N,2,与,NO,2,的混合气体,B,可能是,O,2,与,NO,2,的混合气体,C,可能是,NO,与,NO,2,的混合气体,D,可能是,NO,2,一种气体,图,13,1,例,1 A,根据方程式,4NO,2,2H,2,O,O,2,=4HNO,3,和,4NO,2H,2,O,3O,2,=4HNO,3,可以看出一氧化氮与氧气按体积比,43,可以完全充满，二氧化氮与氧气按体积比,41可以完全充满。但若有氮气，则水一定不会充满试管。,点评,本题的关键是熟悉两个综合方程式,4NO,2,2H,2,O,O,2,=4HNO,3,和,4NO,2H,2,O,3O,2,=4HNO,3,，若对这点掌握的较为熟练，则本题即可快速地选出,A,项，因为无论通入什么气体，化学性质稳定的,N,2,都不会参加反应进入溶液中。下面的变式题则从定量的角度对这两个反应进行了考查。,颜色,气味,毒性,密度,(,比,空气,),溶解性,用途,N,2,_,_,_,_,_,合成氨，制硝酸；,保护气,NO,_,_,_,_,_,工业制硝酸,NO,2,_,_,_,_,_,与水反应,一,氮气及其氮的氧化物,1,物,理性质,无色,无味,无毒,大,小,无色,红棕色,无味,有刺,激性,有毒,难溶于水,难溶于水,有毒,大,N,2,NO,NO,2,与,H,2,反应,_,与,O,2,反应,_,_,_,与,H,2,O,反应,_,_,2.,化学性质,2NO O,2,2NO,2,3NO,2,H,2,O,2HNO,3,NO,1,什么是氮的固定？,答：,游离态的氮转变为化合态氮的过程,。,2,NO,为什,么不能用,排空气法收集？,3,N,O,和,NO,2,是否为酸性氧化物？,答：,都不是，,NO,与碱,(,如,NaOH),不反应，,NO,2,与碱,(,如,NaOH),发生氧化还原反应。,答：,因反应 2NO,O,2,2NO,2,极易进行，所以只能用排水,法收集。,4,N,O,和,O,2,、,NO,2,和,O,2,混合气体分别通入水中，溶质仅,为硝酸，写出反应的方程式。,5,人,类社会生产生活产生氮氧化物的途径有哪些？会造成,什么环境污染？据此提出改善措施。,答：,产生氮氧化物的途径：化石燃料燃烧；汽车尾气；工,业废气等。引起的环境问题：酸雨、光化学烟雾、臭氧层被破,坏。改善措施：植树造林；工厂废气、汽车尾气通过净化处理,后排放、推广使用新能源等。,答：,4NO,3O,2,2H,2,O,4H,NO,3,，,4NO,2,O,2,2H,2,O,4HN,O,3,。,二硝酸,【,知识梳理,】,无,1,硝酸的物理性质,纯硝酸,_,色挥发、有,_,气味，与水以任意比例混溶。,2,硝酸的化学性质,(1),酸的通性，但与活泼金属反应时,_,生成,H,2,。,(2),不稳定性,化学方程式为：,_,。,易,刺激性,不能,(3),强氧化性,能与除,_,以外的所有金属反应，如,Cu,与浓、稀,HNO,3,均可反应，化学方程式分别为：,_,，,_,。,有些金属,(,如,Fe,、,Al,等,),在冷的浓,HNO,3,中发生钝化。,与不活泼的木炭反应的化学方程式为：,_,。,硝酸的氧化性不同于硫酸的是：硝酸不论浓度大小，均具有强氧化性，且硝酸的氧化性随其浓度的增大而,_,，但其还原产物却随着其浓度的变化而不同，一般说来，浓硝酸的还原产物为,_,，而稀硝酸的还原产物为,_,。,浓硝酸和浓盐酸的混合物称为王水,(,王水中浓硝酸与浓盐酸的体积比为,_,),，其氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属，如金、铂等溶解。,金、铂,Cu,4HNO,3,(,浓,)=Cu(NO,3,),2,2NO,2,2H,2,O,3Cu,8HNO,3,(,稀,)=3Cu(NO,3,),2,2NO,4H,2,O,C,4HNO,3,(,浓,)=4NO,2,CO,2,2H,2,O,增强,二氧化氮,一氧化氮,1:3,“,恰好完全反应,”,铁与,HNO,3,作用时经常见到,“,恰好完全反应,”,这一说法，对,“,恰好完全反应,”,的理解是铁和硝酸都不剩余。假定硝酸的量一定，则与铁完全反应时铁的物质的量为一个范围，即生成,Fe,3,，或,Fe,2,，或,Fe,3,和,Fe,2,的混合物，而涉及该问题的试题往往要用极端假设法解决。,Fe,的氧化物与硝酸反应时，生成,Fe,3,。如,FeO,、,Fe,3,O,4,分别与稀硝酸反应：,3FeO,10HNO,3,(,稀,)=3Fe(NO,3,),3,NO,5H,2,O,3Fe,3,O,4,28HNO,3,(,稀,)=9Fe(NO,3,),3,NO,14H,2,O,反应中，硝酸既表现了强氧化性，又表现了酸性。而,Fe,2,O,3,与稀硝酸反应时稀硝酸只表现酸性，,Fe,2,O,3,6HNO,3,=2Fe(NO,3),3,3H,2,O,。,(3),硝酸与金属反应的相关计算规律,硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被还原为低价氮的化合物。所遵循的规律必须符合三个守恒：,电子得失守恒。根据这个守恒，可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应物；,物质守恒，即溶液的,NO,和释放出的,NO(,或,NO,2,),中,N,的物质的量之和等于原,HNO,3,的物质的量；,溶液中要符合电荷守恒，,M,n,和,H,所带正电荷总数应等于,NO,所带负电荷总数。,(,因为这种溶液中,OH,浓度很小，可被忽略,),二,硝酸,钝化,3Cu,8HNO,3,Cu,4HNO,3,玻璃,棕,细,续表,金属与硝酸的反应,1,金属与,HN,O,3,反应的一般通式,(1),金属浓硝酸金属硝酸盐,NO,2,H,2,O,(2),金属稀硝酸金属硝酸盐,NO,H,2,O,2,反应规律,(1),金属与硝酸反应一般不生成,H,2,。浓,HNO,3,一般被还原为,NO,2,，稀,HNO,3,一般被还原为,NO,。铁与稀硝酸反应，先生成,Fe(NO,3,),3,，若,Fe,过量，,Fe(NO,3,),3,再和,Fe,反应生成,Fe(NO,3,),2,。,(2),铜与浓,HNO,3,反应，若,Cu,过量，开始时硝酸的还原产物,为,NO,2,，随着反应的进行，浓,HNO,3,变稀，硝酸的还原产物为,NO,，最终应得到,NO,2,和,NO,的混合气体。,3,计,算方法,(1),原子守恒法,式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，两部分,中氮原子的总物质的量等于反应消耗的,HNO,3,中氮原子的物质,的量。,(2),电子守恒法,HNO,3,与金属的反应属于氧化还原反应，,HNO,3,中氮原子得,电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。,HNO,3,与金属反应时，一部分,HNO,3,起酸的作用，以,NO,3,形,(3),离子方程式计算法,【,典例,2,】,把,22.4 g,铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反,应只,收集到,0.3 mol NO,2,和,0.2 molNO,，下,列,说法正确的是,(),A,反应后生成的盐只有,Fe(NO,3,),3,B,反应后生成的盐只有,Fe(NO,3,),2,C,反应后生成的盐为,Fe(NO,3,),3,和,Fe(NO,3,),2,，其物质的量,之比为,13,D,反应后生成的盐为,Fe(NO,3,),3,和,Fe(NO,3,),2,，其物质的量,之比为,31,而铁的物质的量为,0.4 mol,，所以产物中既有,Fe,2+,又有,Fe,3+,，由,解析：,因产生,0.3,mol NO,2,和,0.2 mol NO,时硝酸得到电子的,物质的量为,0.9 mol,，所以铁失去电子的物质的量也为,0.9 mol,，,n,(Fe,2+,),n,(Fe,3+,),0.4 mol,2,n,(Fe,2+,),3,n,(Fe,3+,),0.9 mol,，可得,n,(Fe,3+,),0.1 mol,，,n,(Fe,2+,),0.3 mol,，,n,(Fe,3+,),n,(Fe,2+,),13,。,答案：,C,2,铜和镁的合金,4.6 g,完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被,还原只产生,4 480 mL,的,NO,2,气体和,336 mL,的,N,2,O,4,气体,(,都已,折算成标准状况,),，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶,液，生成沉淀的质量为,(,),A,0.02 g,B,8.51 g,C,8.26 g,D,7.04 g,解析：,因两种金属都是,2,价金属，可推知,1 mol,金属被氧,化得,2 mol NO,2,。所以两金属总的物质的量为：,(4 480,3362)/44,800,0.115 mol,，两种氢氧化物总质量可用金属离子,质量加氢氧根离子质量来计算：,4.6 g,0.115 mol217 g mol,1,8.51 g,。,答案：,B,