高考化學(xué)總復(fù)習(xí)：人教版高中化學(xué)《非金屬及其化合物：氮及其氧化物、硝酸》專題講解課件

第一課時氮及其氧化物、硝酸1．氮氣(1)氮元素的存在氮元素在自然界中既有

、又有 ．它以雙原子分子(N2)存在于大氣中，約占空氣總體積的78%或總質(zhì)量的75%.氮是生物物質(zhì)中的重要組成元素，是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸不可缺少的元素，是農(nóng)作物生成所必需的元素．游離態(tài)化合態(tài)③化學(xué)性質(zhì)在高溫、放電、點燃等條件下，N2能與O2、H2等發(fā)生反應(yīng)．A．與H2反應(yīng)：

(工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理)B．與O2反應(yīng)：

(標(biāo)明反應(yīng)條件)④用途合成氨；制硝酸；作保護(hù)氣；液氮可作制冷劑．N2＋3H2 2NH3N2＋O2 2NO2．氮的氧化物(1)物理性質(zhì)①NO：A.色態(tài)：

，B.毒性：

，C.水溶性： ．②NO2：A.色態(tài)：

，B.氣味：

，C.毒性：

，D.水溶性：

，E.

液化．(2)化學(xué)性質(zhì)①NO：2NO＋O2===2NO2(不能用

收集NO)②NO2：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(不能用

收集NO2)無色氣體有毒不溶于水紅棕色氣體有刺激性氣味有毒易溶于水易排空氣法排水法(3)空氣中氮氧化物的來源化石燃料的燃燒、硝酸廠的尾氣、金屬的冶煉和汽車尾氣、火山噴發(fā)、電閃雷鳴也能產(chǎn)生氮氧化物．(4)氮氧化物對環(huán)境的污染①形成硝酸型酸雨；②形成

；③形成“ ”．光化學(xué)煙霧臭氧空洞3．硝酸(1)物理性質(zhì)①色態(tài)：

；②揮發(fā)性：

；③氣味：

；④溶解性：與

．無色液體易揮發(fā)有刺激性氣味水以任意比混溶(3)強氧化性①與金屬反應(yīng)A．常溫下，

在濃HNO3中發(fā)生鈍化，但加熱時能發(fā)生反應(yīng)．B．能與除

以外的所有金屬發(fā)生反應(yīng)．C．濃、稀HNO3與銅發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為

、

.鐵、鋁金、鉑Cu＋4HNO3(濃) Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O1．某集氣瓶內(nèi)氣體呈紅棕色，加入足量水后蓋上玻璃片振蕩，得棕色溶液，氣體顏色消失，再打開玻璃片后，瓶中氣體又變?yōu)榧t棕色，該氣體可能是下列氣體中的()A．N2NOBr2(g)B．NO2NON2C．NO2NOO2D．N2O2Br2(g)2．室溫時，在容積為amL的試管中充滿NO2氣體，然后倒置在水中到管內(nèi)水面不再上升時為止；再通入bmLO2，則管內(nèi)液面又繼續(xù)上升，測得試管內(nèi)最后剩余氣體為cmL，且該氣體不能支持燃燒．則a、b的關(guān)系是()A．a(chǎn)＝4b＋3c B．a(chǎn)＝4b＋cC．a(chǎn)∶b＝4∶1 D．a(chǎn)∶b＝4∶3答案：A3．下列對于硝酸的認(rèn)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(yīng)屬于置換反應(yīng)C．金屬與HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣D．可用鐵和鋁制品盛裝濃HNO3解析：硝酸是氧化性酸，且濃硝酸的氧化性強于稀硝酸，A正確；銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物分別是NO2和NO，沒有單質(zhì)生成，故不屬于置換反應(yīng)，B錯誤；硝酸是氧化性酸，金屬與HNO3反應(yīng)均不產(chǎn)生H2，而生成水，C正確；鐵與鋁遇冷濃硝酸鈍化，故可用鐵或鋁制品盛裝濃HNO3，D正確．答案：B1．氮的氧化物的性質(zhì)(1)氮元素有＋1、＋2、＋3、＋4、＋5等五種正價態(tài)，五種正價對應(yīng)六種氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5.其中N2O3和N2O5分別是HNO2和HNO3的酸酐．2．氮氧化物溶于水的計算(1)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式A．3NO2＋H2O===2HNO3＋NOB．4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3C．4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(2)情況分析①NO2或NO2與N2或NO2與NO的混合氣體通入水中發(fā)生反應(yīng)為A，據(jù)差量法計算．②NO2與O2通入水中V(NO2)∶V(O2)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)剩余氣體＜4∶1BO2＝4∶1B無＞4∶1先B后ANO[例題1]如圖所示，將甲、乙兩個裝有不同物質(zhì)的針筒用導(dǎo)管連接起來，將乙針筒內(nèi)的物質(zhì)壓到甲針筒內(nèi)，進(jìn)行下表所列的不同實驗(氣體在同溫同壓下測定)．實驗序號甲針筒內(nèi)物質(zhì)乙針筒內(nèi)物質(zhì)甲針筒的現(xiàn)象110mLFeSO4溶液10mLNH3生成白色沉淀，后變色220mLH2S10mLSO2330mLNO2(主要)10mLH2O(l)剩有無色氣體，活塞自動向內(nèi)壓縮415mLCl240mLNH3(3)實驗3中，甲中的30mL氣體是NO2和N2O4的混合氣體，那么甲中最后剩余的無色氣體是________，寫出NO2與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________．(4)實驗4中，已知：3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl.甲針筒除活塞有移動，針筒內(nèi)有白煙產(chǎn)生外，氣體的顏色變化為________，最后針筒內(nèi)剩余氣體的體積約為________mL.點撥：解答該題需牢固掌握并靈活應(yīng)用典型元素化合物的典型性質(zhì)，同時結(jié)合活塞的移動考查了反應(yīng)前后氣體體積的變化．解析：實驗2發(fā)生的反應(yīng)為：2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，有單質(zhì)硫生成，同時氣體幾乎完全消失．在3中隨著NO2與水不斷反應(yīng)，N2O4會逐漸轉(zhuǎn)化為NO2并最終完全與水反應(yīng)生成HNO3和NO.在4中有白煙產(chǎn)生是因為過量的NH3與HCl反應(yīng)生成了NH4Cl，總反應(yīng)為3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl.所以15mL氯氣消耗40mL氨氣，產(chǎn)生5mL氮氣，最終針筒里剩余氣體體積為5mL.1．下列鑒別NO2和溴蒸氣的方法中，不正確的是()A．用蒸餾水B．用濕潤的碘化鉀淀粉試紙C．用AgNO3溶液D．用NaOH溶液解析：NO2與水反應(yīng)得到無色溶液(和無色氣體)，Br2和微溶于水形成橙色的溴水，A項可鑒別；NO2溶于AgNO3溶液中得無色溶液，Br2通入AgNO3溶液中生成淺黃色(AgBr)沉淀，C項也可鑒別．NO2和Br2都能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)，都能與NaOH溶液反應(yīng)形成無色溶液，B、D兩項不能鑒別．答案：BD2．如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來試管中盛裝的可能是 ()A．NO與NO2的混合氣體B．H2與NO2的混合氣體C．N2與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體解析：由于試管內(nèi)氣體呈紅棕色，所以試管內(nèi)一定有NO2，又向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，所以氣體可能是NO2或NO2與NO的混合氣體．答案：A方法歸納：1.NO、NO2、O2、H2O之間的反應(yīng)可以利用方程式2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO的加和得到總反應(yīng)：①4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3；②4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，然后利用總反應(yīng)進(jìn)行有關(guān)的計算．2．在分析有關(guān)問題時不要忽視“2NO2N2O4”平衡的存在等．4．鐵與稀硝酸反應(yīng)，先生成Fe(NO3)3，若Fe過量，F(xiàn)e(NO3)3再和Fe反應(yīng)生成Fe(NO3)2；5．濃HNO3的還原產(chǎn)物一般為NO2，稀HNO3的還原產(chǎn)物一般為NO；6．解答金屬與硝酸的有關(guān)計算時，通常利用三個守恒：(1)得失電子守恒，據(jù)此可求氮元素被還原后的價態(tài)，根據(jù)價態(tài)確定反應(yīng)產(chǎn)物．[例題2]某興趣小組設(shè)計出如圖所示裝置(固定裝置已略去)來改進(jìn)教材中“銅與硝酸反應(yīng)”實驗，以探究化學(xué)實驗的綠色化．(1)實驗前，關(guān)閉活塞b，試管d中加水至浸沒長導(dǎo)管口，塞緊試管c和d的膠塞，加熱c.其目的是____________________________________．(2)在d中加適量NaOH溶液，c中放一小塊銅片，由分液漏斗a向c中加入2mL的濃硝酸．c中反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________．再由a向c中加2mL蒸餾水，c中的實驗現(xiàn)象是______________________________________．(3)下表是制取硝酸銅的三種方案，能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的最佳方案是________，理由是__________________________________________________________.(4)該小組還用上述裝置進(jìn)行實驗證明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2.操作步驟為______________________，實驗現(xiàn)象為____________________________________，但此實驗的不足之處是____________________________________________________________．方案反應(yīng)物甲Cu、濃HNO3乙Cu、稀HNO3丙Cu、O2、稀HNO3點撥：解答該題時要把握“綠色化學(xué)”的含義，既不能產(chǎn)生大氣污染物，又要節(jié)省原料，同時注意濃、稀HNO3與Cu反應(yīng)的差異．解析：(1)連接好一整套裝置，關(guān)閉分液漏斗活塞，把出氣導(dǎo)管液封，加熱發(fā)生裝置，目的是檢驗裝置的氣密性．(2)銅片與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，再加入蒸餾水，硝酸濃度變小，使反應(yīng)減慢，同時產(chǎn)物氣體由NO2變成NO，故裝置中氣體顏色變淺．(3)從表中制取硝酸銅的三種方案可以看出，丙方案消耗反應(yīng)物硝酸少，且不產(chǎn)生污染性氣體NO、NO2等，是體現(xiàn)綠色化學(xué)的最佳方案．(4)要證明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2，可以通過2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O、2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2兩個氧化還原反應(yīng)證明之．具體的操作步驟可以是向d中加KBr(或NaBr)溶液，C中加入KMnO4固體，由a向c中加入濃鹽酸；C中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液會變?yōu)辄S棕色甚至紅棕色，但氣體和溶液反應(yīng)，Cl2不一定完全被吸收，故還需要尾氣吸收裝置．答案：(1)檢查裝置氣密性(2)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O反應(yīng)變緩，氣體顏色變淡(3)丙耗酸量最少，無污染(4)向d中加入KBr溶液，c中加入固體KMnO4，由a向c中加入濃鹽酸c中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)樽攸S色沒有處理尾氣1．對下列事實的解釋錯誤的是 ()A．在蔗糖中加入濃硫酸后出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象，說明濃硫酸具有脫水性B．濃硝酸在光照下顏色變黃，說明濃硝酸不穩(wěn)定C．常溫下，濃硝酸可以用鋁罐貯存，說明鋁與濃硝酸不反應(yīng)D．反應(yīng)CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4能進(jìn)行，說明硫化銅既不溶于水，也不溶于稀硫酸解析：濃硝酸可用鋁罐貯存是由于常溫下，鋁被濃硝酸鈍化，而并非不反應(yīng)．答案：C2．下列反應(yīng)中，濃硝酸既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是()A．濃硝酸中滴入石蕊試液并微熱B．氧化亞鐵與濃硝酸反應(yīng)C．氫氧化鋁與濃硝酸反應(yīng)D．炭與濃硝酸解析：濃硝酸中滴入石蕊試液時先變紅色，后褪為無色，變紅色是由于硝酸具有酸性，紅色褪為無色是由濃硝酸的強氧化性所致；FeO與濃硝酸反應(yīng)時可得Fe(NO3)3，其中Fe2＋被氧化為Fe3＋表現(xiàn)出硝酸的氧化性，F(xiàn)e3＋與HNO3反應(yīng)生成Fe(NO3)3，表現(xiàn)出硝酸的酸性；Al(OH)3與硝酸只發(fā)生中和反應(yīng)，表現(xiàn)出硝酸的酸性；炭與濃硝酸反應(yīng)生成CO2，只體現(xiàn)HNO3的氧化性．答案：AB3．證明濃HNO3的氧化性比濃H2SO4的氧化性強的事實是 ()A．濃硝酸加熱能放出氧氣B．濃HNO3跟濃鹽酸可配制成王水C．HNO3跟金屬反應(yīng)可生成價態(tài)不同的氧化物D．濃HNO3跟硫反應(yīng)生成H2SO4解析：D項中濃HNO3是氧化劑，H2SO4是氧化產(chǎn)物，因為在同一氧化還原反應(yīng)中氧化性：氧化劑＞氧化產(chǎn)物．答案：D方法歸納：1.硝酸是三大強酸之一，不管濃硝酸還是稀硝酸都具有強氧化性，屬氧化性酸.硝酸具有酸的通性、不穩(wěn)定性和強氧化性，其中強氧化性是最重要的化學(xué)性質(zhì).2.硝酸在與不同物質(zhì)反應(yīng)時可顯示不同的性質(zhì)硝酸遇還原性物質(zhì)時顯氧化性，與非還原性物質(zhì)反應(yīng)時可顯酸性．硝酸遇FeO先發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)(硝酸顯酸性)生成Fe(NO3)2，F(xiàn)e2＋再被HNO3氧化為Fe3＋(硝酸顯氧化性)，即與FeO反應(yīng)時，硝酸既顯氧化性又顯酸性．與金屬(Pt、Au不反應(yīng)，Al、Fe鈍化)反應(yīng)時，硝酸也既顯氧化性又顯酸性，如在Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O中每4mol濃硝酸中，有2molHNO3被還原為NO2，顯氧化性，另2molHNO3生成鹽Cu(NO3)2，顯酸性．3.解答金屬與HNO3反應(yīng)計算題的常用方法：（1）原子守恒法HNO3與金屬反應(yīng)時，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作氧化劑，轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量.（2）電子守恒法HNO3與金屬的反應(yīng)屬氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量.（3）離子方程式計算法金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H+或NO進(jìn)行相關(guān)計算.某研究性學(xué)習(xí)小組的一個課題是“NO2能否支持木條的燃燒？”由于實驗室中沒有現(xiàn)成的NO2氣體，該小組的同學(xué)設(shè)計了兩個方案，方案一如圖一所示，方案二如圖二所示．請回答下列問題(本題不考慮N2O4存在產(chǎn)生的影響)：(1)濃硝酸受熱分解的化學(xué)方程式是__________________________________________________________________．(2)方案一實驗開始后木條上的火星逐漸熄滅，有的同學(xué)得出“NO2不能支持木條的燃燒”的結(jié)論．你認(rèn)為這一結(jié)論是否正確？________(填“正確”或“不正確”)，理由是__________________________________________________________．(3)硝酸銅固體加熱分解的產(chǎn)物有氧化銅、二氧化氮和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________________．(4)方案二實驗當(dāng)集氣瓶中充滿紅棕色氣體時，木條復(fù)燃了，有的同學(xué)得出“NO2能支持木條的燃燒”的結(jié)論．你認(rèn)為這一結(jié)論是否正確？________(填“正確”或“不正確”)，理由是____________________________________________．(5)為了更直接地說明“NO2能否支持木條的燃燒”這一問題，請你重新設(shè)計一個簡單的實驗方案，簡述實驗原理和主要操作：________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)濃HNO3受熱分解的化學(xué)方程式為4HNO3(濃)4NO2↑＋O2↑＋2H2O(2)該結(jié)論不正確，因為在加熱時產(chǎn)生了大量的水蒸氣，也可能導(dǎo)致木條熄滅．(3)根據(jù)信息可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cu(NO3)2 2CuO＋4NO2↑＋O2↑.(4)該結(jié)論是正確的，因為Cu(NO3)2受熱分解所得的混合氣體中O2的體積分?jǐn)?shù)與空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)是基本相同的，而木條復(fù)燃了，說明NO2支持燃燒．(5)可利用Cu與濃HNO3反應(yīng)制取NO2，并干燥NO2，此時將帶火星的木條伸入NO2中觀察到木條復(fù)燃，證明NO2能支持燃燒．答案：(1)4HNO3(濃)4NO2↑＋O2↑＋2H2O(2)不正確帶火星的木條熄滅可能是由于加熱濃硝酸時產(chǎn)生了大量水蒸氣(3)2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑(4)正確硝酸銅分解產(chǎn)生的混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)與空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)基本相同，若NO2不支持燃燒，則木條不會復(fù)燃(5)用金屬銅與濃硝酸反應(yīng)制取NO2氣體，并用濃硫酸或無水氯化鈣進(jìn)行干燥，再將帶火星的木條伸入二氧化氮中觀察現(xiàn)象1．鋅與很稀的硝酸反應(yīng)生成硝酸鋅、硝酸銨和水．當(dāng)生成1mol硝酸鋅時，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為()A．2mol B．1molC．0.5mol D．0.25mol解析：鋅在反應(yīng)時失去2mole－，而1molHNO3轉(zhuǎn)化為NH時得到8mole－，故被還原的硝酸是0.25mol.解答該題時要注意參加反應(yīng)的硝酸與被還原的硝酸二者間的區(qū)別．答案：D2．(2009·臺灣高考)某氮氧化合物的一分子中含有38個電子．試問該氮氧化合物是下列