考前提分小知识点：氮及氮的化合物_氮族元素

考前提分小知识点：氮及氮的化合物_氮族元素

氮及氮的化合物 氮族元素 考点1 氮的氧化物 ‎1.氮元素有＋1、＋2、＋3、＋４、＋5等五种正价态，五种正价对应六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。NO是一种 色还原性较强的气体，易被O2氧化生成 ，NO2是一种 色的易溶于水且与水反应的气体，氧化性强，能氧化SO2，能使湿润的KI－淀粉试纸变 。‎ ‎2.NO、NO2都是大气污染物，空气中NO、NO2主要来自石油产品和煤燃烧、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气。其中空气中的NO2是造成 的主要因素。‎ ‎3．NO、NO2的制法 ‎（1）NO的实验室制法 ‎①原理： ‎ ‎②装置：铁架台、铁夹、铁圈、烧瓶、分液漏斗、胶塞、导管、酒精灯等 ‎③收集： ‎ ‎④检验：无色气体和空气接触立即变红棕色 ‎（2）NO2的实验室制法 ‎①原理： ‎ ‎②装置：锥形瓶(或烧瓶)、分液漏斗、带导管胶塞 ‎③收集： ‎ ‎[特别提醒]：通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生2NO2‎ N2O4反应。由于此可逆反应的发生，通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要小。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。因而可逆反应2NO2N2O4在解化学题中有很重要的应用。‎ ‎[例1] 最新研究表明：NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是 （ ）‎ ‎ A．NO是一种红棕色的气体 B．常温常压下，NO不能与空气中氧气直接化合 ‎ C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等 ‎ D．NO易溶于水，不能用排水法收集 ‎ [解析]NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集。常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。‎ ‎【答案】C 考点2 氨的性质 ‎1．氨的物理性质 ‎ 氨气为 色、有 气味的气体，比空气轻，易液化， 溶于水，氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度 ，密度 。 ‎ ‎2．氨的化学性质；‎ ‎（1）与水反应，溶液呈碱性：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH- 氨水中所含有微粒： ，氨水中溶质通常看作为NH3，而不是NH3·H2O。‎ ‎（2）与酸反应 NH3+HNO3NH4NO3 HCl+NH3NH4Cl H2SO4+2NH3(NH4)2SO4 氨气与氯化氢相遇便产生 ，可用于NH3与HCl的相互检验。‎ ‎（3）还原性 ‎ NH3分子中氮元素呈－3价，具有还原性，能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应，被它们氧化：2NH3＋3Cl2 2NH3＋3CuO ‎ ‎3．氨气的实验室制法 ‎（1）原理：固态铵盐与碱加热反应： ‎ ‎（2）发生装置：固+固+加热型，与制备 气体相似；‎ ‎（3）收集： 。‎ ‎（4）干燥：在干燥管中盛放 作干燥剂。不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂，因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3。‎ ‎（5）验满：a．用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则满；b．蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若产生白烟，则满。‎ ‎[特别提醒]：①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。②消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是：a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块，不利于产生NH3；b、在高温下能腐蚀大试管。③因氨气比空气轻，易与空气发生对流，所以收集时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法，利用NH3·H2ONH3↑+H2O原理制备。也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备，原理：烧碱溶于水为放热反应，促进NH3·H2O的分解，增大c(OH-)使上述可逆反应向左移动，而产生NH3。‎ ‎[例2]都能用右图所示装置进行喷泉实验的一组气体是（注：烧杯内为NaOH溶液） （ ）‎ A．HCl和CO2 B．NH3和CH4 ‎ C．SO2和CO D．NO2和NO ‎[解析]在上述气体中，CH4、NO、CO不溶于NaOH溶液，也不与NaOH溶液反应，所以不能做喷泉实验，而HCl、SO2、CO2不仅可溶于NaOH溶液而且还可与NaOH溶液反应，所以能形成喷泉。‎ ‎【答案】A ‎【规律总结】喷泉实验成功的关键：①烧瓶、预先吸水的滴管及直玻璃管都要干燥；②气体要充满圆底烧瓶；瓶塞要严密，不漏气，止水夹要夹紧。‎ 注意：满足下列条件时，均能形成美丽的喷泉：①液体为水时，NH3、HBr、HCl、HI、SO2等易溶于水的气体或是NO2、NO2＋O2、NO＋O2、NO2＋NO＋O2等易与水反应的气体。‎ ‎②液体是NaOH、KOH等强碱性溶液时，CO2、SO2、NO2、H2S等酸性气体。‎ ‎③液体是盐酸或硫酸时，NH3等碱性气体。‎ 考点3 硝酸的强氧化性 硝酸不论浓稀都具有强氧化性，主要有以下几个方面体现：‎ ‎1．金属与硝酸反应，不论金属活泼与否，也不论硝酸的浓度大小，一般 氢气放出。这是因为： 。‎ ‎2．金属活动顺序表中，较不活泼的金属（如铜、银等）都能和硝酸反应，一般浓硝酸被还原为 , 稀硝酸被还原为 ，金属则变为相应的 。这类反应中硝酸只有一部分体现 被还原，另一部分体现 生成硝酸盐。‎ Ag+2HNO3(浓) 3Ag+4HNO3(稀) ‎ ‎3．铁、铝常温下遇浓硝酸，由于浓硝酸具有 ，所以在金属的表面形成一层 ，阻止反应继续进行，这个过程叫 ‎ ‎。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸（或浓硫酸）。‎ ‎4．非金属（如碳、硫等）也可以和浓硝酸发生反应，非金属被 ，硝酸完全被还原成 。这和金属与硝酸的反应不同，在有关判断及计算题中应该注意。‎ C+4HNO3 S+6HNO3(浓) ‎ ‎5．浓硝酸和浓盐酸按1:3的 比组成的混合物叫 ，它能溶解惰性金属铂、金，这也是硝酸强氧化性的体现。‎ 此外，硝酸还可以氧化很多还原性化合物，如：S2-、SO32-、I-、Fe2+等 特别提醒]：有硝酸参与的氧化还原反应的计算：（1）单质与硝酸的反应，分析讨论是金属还是非金属，若为金属参加的反应硝酸分为两部分，一部分作氧化剂，另一部分起酸性生成硝酸盐，应先确定未被还原的硝酸，再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时，硝酸全部被还原。（2）Cu与HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小，产物由NO2变成NO，最终为混合气体。可以这样理解并分析：反应的硝酸在产物中共三部分：‎ Cu(NO3)2 HNO3—‎ 可以看出：被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系，即：被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐〔如Cu (NO3)2〕，一个金属离子与金属离子最高价数个HNO3成比例关系，即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态数相等。‎ ‎[例3] （2007年重庆）某兴趣小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。‎ ‎（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c。其目的是 。‎ ‎（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是 ‎ ‎ 。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是 。‎ 方案 反应物 甲 Cu、浓HNO3‎ 乙 Cu、稀HNO3‎ 丙 Cu、O2、稀HNO3‎ ‎（3）右表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是 。理由是_____________。‎ ‎（4）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2。操作步骤为 ，实验现象为 ；但此实验的不足之处是 。‎ ‎[解析]（1）根据题目的叙述可以知道，这样操作的目的是检验装置的气密性，按题目所述若d试管内有气泡，且冷却后导管中有一段水柱，说明气密性良好。‎ ‎（2）c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸时发生反应为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；若再由a向c中加2 mL蒸馏水，浓硝酸的浓度变小，所以反应变得缓慢、产生的气体颜色变浅。‎ ‎（3）甲方案制取硝酸铜的反应方程式为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，乙方案制取硝酸铜的反应方程式为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，丙制取硝酸铜的反应方程式为2Cu＋O2＋2HNO32Cu(NO3)2。比较这三种方案的化学方程式可以发现均制取1molCu(NO3)2时消耗硝酸的量分别为4mol 、mol 、1mol ，丙方案消耗的硝酸的量最少且不产生污染。‎ ‎（4）若用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2，根据氧化还原反应的规律可以得出应先用KMnO4制Cl2，再用Cl2制Br2。所以实验的操作步骤为向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4‎ ‎，由a向c中加入浓盐酸；其中实验的现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色。但是由于Cl2和Br2均为有毒的气体，所以需要尾气处理。‎ ‎[答案]（1）检查装置气密性。‎ ‎（2）Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 反应变缓，气体颜色变淡。‎ ‎（3）丙；耗酸量最少，无污染。‎ ‎（4）向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸；c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色；没有处理尾气。‎ ‎[规律总结]对铜与硝酸反应实验装置的改进设计有如下的几个要点：①反应开始前装置怎样避免装置内的空气；②怎样使铜与稀硝酸反应能自动停止，防止NO过多；③反应后，能有效的通入空气，证明NO；同时还要防止NO及生成的NO2逸散到空气中。‎ 参考答案 考点1 氮的氧化物 ‎1. 无 NO2 红棕 蓝 2.光化学烟雾 ‎ ‎3．（1）3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 排水集气法 ‎（2）Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 向上排空气集气法 考点2 氨的性质 ‎ 1．无 刺激性 极易 越大 越小 ‎2．（1）NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH-、H+ （2）白烟 ‎ ‎（3）N2＋6HCl 3Cu＋N2＋3H2O ‎3．（1）2NH4Cl＋Ca(OH) 2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O （2）O2 ‎ ‎（3）向下排空气法 （4）碱石灰 考点3 硝酸的强氧化性 ‎ 1．无 H+得电子的能力不及硝酸中+5价的氮元素得电子的能力 ‎ 2．NO2 NO 硝酸盐 氧化性 酸性 AgNO3+NO2↑+H2O 3AgNO3+NO↑+2H2O ‎3．很强的氧化性 致密的氧化膜 钝化 ‎4．氧化 NO2 4NO2↑+CO2↑+2H2O H2SO4+6NO2↑+2H2O ‎5．体积 王水