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    高三化学复习知识清单(通用版) 知识清单13 氮及其重要化合物
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    高三化学复习知识清单(通用版) 知识清单13 氮及其重要化合物

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    这是一份高三化学复习知识清单(通用版) 知识清单13 氮及其重要化合物,共9页。学案主要包含了知识网络,知识归纳等内容,欢迎下载使用。


    【知识归纳】
    一、氮气的性质和应用
    1.原子结构
    (1)原子结构示意图:
    (2)在周期表中位置:第二周期第VA族
    (3)原子的轨道表示式:,单电子数:3
    (4)第一电离能:I1(N)>I1(O)
    2.氮气的结构
    (1)结构式N≡N,电子式
    ①化学键:1个键2个键
    ②稳定性:键<键
    (2)分子极性:非极性分子
    3.氮元素的自然存在
    4.自然界中氮的循环
    二、氮气的性质
    1.物理性质
    (1)色味态:无色无味气体
    (2)密度:在标准状况下ρ(N2)==1.25g•L-1,比空气的小(极为接近)
    (3)溶解性:难溶于水
    (4)收集方法:只能用排水法(密度与空气接近,不能用排空气法)
    2.化学性质
    (1)稳定性:N≡N键能很大,通常情况下很难发生反应
    (2)氧化性:N2+3H22NH3(工业固氮反应)
    (3)还原性
    ①除去中H2的N2:3Mg+N2Mg3N2
    ②高能固氮反应:N2+O22NO
    3.氮化镁
    (1)电子式:
    (2)与水反应:Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑
    (3)与过量盐酸反应:Mg3N2+8HCl3MgCl2+2NH4Cl
    二、氮的氧化物的性质及应用
    1.氮元素的六种氧化物
    2.NO的性质
    (1)色味态:无色无味气体
    (2)溶解性:难溶于水
    (3)强还原性
    ①与O2反应:2NO+O22NO2
    ②与酸性H2O2反应:2NO+3H2O22H++2NO3-+2H2O
    ③酸性KMnO4溶液:5NO+3MnO4-+4H+5NO3-+3Mn2++2H2O
    ④除去NO2中的NO:NO+2HNO3(浓)3NO2↑+H2O
    3.NO2的性质
    (1)色味态:红棕色有刺激性气味气体
    (2)溶解性:易溶于水,不溶于四氯化碳
    (3)与H2O反应:3NO2+H2O2HNO3+NO
    (4)双聚反应:2NO2N2O4;△H<0
    ①加热:红棕色变深
    ②加压:颜色先变深后变浅,比加压前深
    (5)强氧化性:能够将某些还原性微粒氧化,自身被还原成NO
    ①2NO2+2KI=2KNO2+I2(湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,可用于检验NO2)
    ②NO2+SO2SO3+NO
    ③H2S+NO2S+NO+H2O
    ④2Fe2++4H++NO22Fe3++2H2O+NO↑
    (6)鉴别NO2和溴蒸气
    4.氮氧化物的危害
    (1)形成硝酸型酸雨
    含氮物质NONO2HNO3
    (2)形成光化学烟雾
    NO2和O2O3有毒烟雾
    (3)破坏臭氧层:NO催化O3分解为O2
    NO+O3=NO2+O,NO2+O=NO+O2
    (4)水体富营养化:水中含氮化合物引起水体污染
    5.常见的处理氮氧化物的方法
    (1)NaOH溶液吸收法
    ①2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
    ②NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
    (2)纯碱溶液吸收法
    ①2NO2+Na2CO3NaNO3+NaNO2+CO2↑
    ②NO2+NO+Na2CO32NaNO2+CO2↑
    (3)CH4还原法
    ①2CH4+2NO2N2+2CO2+4H2O
    ②CH4+4NO2N2+CO2+2H2O
    (4)NH3还原法
    ①6NO2+8NH37N2+12H2O
    ②6NO+4NH35N2+6H2O
    (5)H2还原法
    ①4H2+2NO2N2+4H2O
    ②2H2+2NON2+2H2O
    (6)CO还原法
    ①4CO+2NO24CO2+N2
    ②2CO+2NO2CO2+N2
    三、氨气的性质
    1.物理性质
    (1)色味态:无色、有刺激性气味的气体
    (2)密度:比空气的小
    (3)溶解性:极易溶于水,1∶700,难溶于CCl4
    (4)物理特性:易液化(沸点-33.5℃)
    2.碱性气体
    (1)水:NH3+H2ONH3·H2O
    (2)指示剂:能够使紫色石蕊试液变蓝,酚酞试液变红
    (3)与酸化合成铵盐
    ①HCl:HClNH4Cl,产生白烟
    ②HNO3:HNO3NH4NO3,产生白烟,同浓硝酸
    ③H2SO4:H2SO4(浓)(NH4)2SO4,产生白色沉淀
    3.氨气的还原性:NH3eq \(--------------------→,\s\up7(O2、Cl2、CuO),\s\d5())N2或NO
    (1)催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O
    (2)热的CuO:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
    (3)还原氯气
    ①少量NH3:2NH3+3Cl26HCl+N2
    ②过量NH3:8NH3+3Cl26NH4Cl+N2(检验输送氯气的管道是否泄漏)
    4.氧化性:2Na+2NH32NaNH2+H2↑
    5.氨气的用途
    (1)制硝酸和硝酸铵:N2NH3NONO2HNO3NH4NO3
    (2)致冷剂:液氨气化吸热,使环境温度急剧降低
    (3)制化肥:制备硝铵、硫铵、氯铵、碳铵等铵态氮肥
    四、氨水的性质
    1.氨水的密度
    (1)比水小,浓度越大,密度越小
    (2)质量分数为a和b的两种氨水混合
    ①等质量混合,所得氨水的质量分数c=
    ②等体积混合,所得氨水的质量分数c<
    2.氨水的挥发性:易挥发出氨气,所以氨水应密封保存
    3.氨水的组成
    (1)三个可逆反应
    ①氨气和水的反应:NH3+H2ONH3·H2O
    ②一水合氨的电离:NH3·H2ONH4++OH-
    ③水的电离:H2OH++OH-
    (2)“三分子”、“三离子”成分
    ①三分子:NH3、H2O、NH3·H2O
    ②三离子:NH4+、OH-、H+
    4.氨水的化学性质
    (1)不稳定性:NH3·H2ONH3↑+H2O
    (2)弱碱性
    ①H2SO4:2NH3·H2O+H2SO4(NH4)2SO4+2H2O
    ②少量CO2:2NH3·H2O+CO2(NH4)2CO3+H2O
    ③过量CO2:NH3·H2O+CO2NH4HCO3
    ④AlCl3:AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl
    五、铵盐的结构和性质
    1.物性:都是无色,易溶于水的晶体
    2.结构:NH4+的电子式
    (1)所含化学键:离子键、共价键和配位键
    (2)化合物类型:离子化合物
    3.热不稳定性
    (1)非氧化性酸铵盐氨气和相应的酸
    ①碳酸铵:(NH4)2CO32NH3↑+H2O↑+CO2↑
    ②碳酸氢铵:NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑
    ③亚硫酸铵:(NH4)2SO32NH3↑+H2O↑+SO2↑
    ④亚硫酸氢铵:NH4HSO3NH3↑+H2O↑+SO2↑
    ⑤氯化铵:NH4ClNH3↑+HCl↑
    (2)氧化性酸铵盐复杂的氧化还原反应,一般不放氨气
    ①NH4NO3N2O↑+2H2O
    ②5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O
    ③2NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O
    ④3(NH4)2SO44NH3↑+3SO2↑+N2↑+6H2O
    4.铵盐和碱反应
    (1)条件不同,产物不同
    ①常温:NH4++OH-NH3·H2O
    ②加热:NH4++OH-NH3↑+H2O
    (2)注意事项
    ①铵态氮肥不能与碱性物质混合使用,以免生成氨气,降低肥效。
    ②铵盐固体和碱固体反应时,不能拆写成离子形式
    ③酸式铵盐和碱溶液反应时,注意碱过量时,NH4+和酸式酸根离子都参与反应
    5.铵盐的检验
    (1)步骤:取样,加碱,加热,加湿润的红色石蕊试纸
    (2)现象:湿润的红色石蕊试纸变蓝
    六、硝酸的性质
    1.物理性质
    (1)色味态:纯硝酸是一种无色有刺激性气味的液体
    (2)密度:比水的大,密度越大,浓度越越大,常见浓硝酸浓度为68%~70%
    (3)溶解性:以任意比和水互溶
    ①主要原因:硝酸和水之间可以形成氢键
    ②次要原因:硝酸和水都是极性分子
    (4)挥发性:易挥发,浓度为95%以上的硝酸称为发烟硝酸
    2.不稳定性
    (1)反应:4HNO34NO2↑+O2↑+H2O
    (2)通常所见的浓硝酸因含NO2而呈黄色
    ①除去黄色最简单的方法:加水,3NO2+H2O2HNO3+NO
    ②除去黄色最环保的方法:通足量氧气,4NO2+O2+2H2O4HNO3
    3.与金属单质反应
    (1)Al、Feeq \(----------→,\s\up7(浓硝酸),\s\d5(常温))钝化;Al、Feeq \(----------→,\s\up7(浓硝酸),\s\d5(加热))剧烈反应放NO2气体
    (2)Au、Pt:任何情况下都不反应
    (3)其他金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同
    ①浓硝酸与铜反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
    ②稀硝酸与铜反应:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
    ③3Zn+10HNO3(稀)4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O
    ④3Mg+10HNO3(极稀)4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O
    (4)Feeq \(-----------→,\s\up7(稀硝酸),\s\d5(过量))Fe(NO3)3;Feeq \(-----------→,\s\up7(稀硝酸),\s\d5(少量))Fe(NO3)2
    ①Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
    ②3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
    4.浓硝酸与非金属单质加热反应
    (1)碳与浓硝酸加热反应:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
    (2)碳与稀硝酸不反应
    5.硝酸与还原性化合物反应:HNO3eq \(---------------→,\s\up7(S(-2)、S(+4)),\s\d5(I-、Fe2+))NO2或NO
    (1)-2价硫:3H2S+2HNO3(稀)3S↓+2NO↑+4H2O
    (2)+4价硫:3Na2SO3+2HNO3(稀)3Na2SO4+2NO↑+H2O
    (3)-2价碘:6I-+8H++2NO3-3I2+2NO↑+4H2O
    (4)+2价铁:3Fe2++4H++NO3-3Fe3++2H2O+NO↑
    6.几种物质和湿润的蓝色石蕊试纸的反应
    (1)湿润的蓝色石蕊试纸先变红,后褪色
    (2)湿润的蓝色石蕊试纸只变红,不褪色
    (3)湿润的蓝色石蕊试纸先变红,后变黑
    (4)湿润的蓝色石蕊试纸只变红,不褪色
    (5)湿润的蓝色石蕊试纸先变红,后褪色
    (6)湿润的蓝色石蕊试纸只变红,不褪色
    7.浓硝酸的保存
    (1)易挥发:密封保存,敞口放置,质量减小,浓度降低
    (2)易分解:棕色细口瓶避光、黑暗而且温度低的地方
    (3)强氧化性:不能用橡胶塞,而用玻璃塞
    (4)大量存放:铝制或铁制的槽车内
    8.硝化反应
    (1)苯:+HNO3(浓)NO2+H2O
    (2)甲苯:制备黄色的TNT炸药
    (3)颜色反应:含苯环的蛋白质遇到浓硝酸显黄色
    五、实验室制一氧化氮和二氧化氮
    1.反应原理及装置
    (1)装置类型:“固体+液体气体”型
    或或
    (2)药品:铜和稀(浓)硝酸
    (3)反应
    ①NO2:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
    ②NO:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
    2.气体的净化:一般用无水氯化钙或P2O5或硅胶除水蒸气
    3.气体的收集
    (1)NO:只能用排水法收集或排“惰性”气体法
    (2)NO2:向上排空气法或排四氯化碳法
    4.气体的检验
    (1)NO:通入空气,无色气体变成红棕色气体
    (2)NO2:通过湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
    5.尾气吸收
    (1)NO:一般用酸性的H2O2、酸性高锰酸钾溶液等强氧化性溶液吸收
    (2)NO2:一般用NaOH、Na2CO3等碱性溶液吸收
    6.特别提醒:制NO前,先通氮气、二氧化碳等气体将装置内的空气排尽
    六、实验室制取氨气
    1.反应原理及装置
    (1)装置类型:“固体+固体气体”型
    ①方法:氯化铵固体与氢氧化钙固体混合加热
    ②反应:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2
    (2)装置类型:“液体+液体气体”型
    ①方法:加热浓氨水
    ②反应:NH3·H2ONH3↑+H2O
    (3)装置类型:“固体+液体气体”型
    2.气体的净化:一般用碱石灰吸水
    3.气体的收集
    (1)方法:向上排空气法和排四氯化碳液体法
    (2)净化:试管口堵棉花的作用:防止氨气和空气发生对流,提高氨气的收集速率和纯度
    4.验满方法
    (1)最佳方法:用湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则说明氨气收集满了
    (2)其他方法:用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在集气瓶口,若产生白烟,则说明氨气收集满了
    5.尾气吸收
    (1)吸收剂:棉花最好用稀硫酸浸湿,防止污染空气
    (2)注意防倒吸
    6.喷泉实验的原理及操作
    (1)典型实验装置及变形设计
    (2)操作步骤:先打开止水夹→再挤胶头滴管
    (3)形成条件:容器内外产生较大的压强差
    ①气体完全被液体吸收剂溶解或反应
    ②气体和气体完全反应生成固体或液体
    ③气体冷凝成液体使气压减小
    ④液体变成气体使气压增大
    ⑤外界气压压缩气体
    七、氨的催化氧化实验
    1.反应原理:4NH3+5O24NO+6H2O
    2.氨气的提供
    (1)浓氨水
    ①向浓氨水中通入空气,使氨挥发出来,从而使氧气和氨充分混合。
    ②向浓氨水中加入Na2O2,使浓氨水分解产生氨气,从而使氧气和氨充分混合。
    (2)铵盐分解法提供氨气
    3.氧气的提供
    (1)直接通入空气法
    (2)双氧水在二氧化锰的催化作用下分解:2H2O22H2O+O2↑
    (3)过氧化钠和水反应:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
    (4)氯酸钾和二氧化锰混合加热:2KClO32KCl+3O2↑
    (5)高锰酸钾固体加热:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
    (6)过氧化钠和碳酸(氢)铵混合加热:
    ①NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑或(NH4)2CO32NH3↑+H2O↑+CO2↑
    ②2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
    4.典型现象
    (1)锥形瓶中气体呈红棕色:这是因为NH3被氧化为NO,NO遇到空气中的O2又迅速被氧化为红棕色的NO2。
    (2)通常瓶内有白烟出现:这是由于锥形瓶里有水蒸气存在,水蒸气和NO2反应生成了HNO3:3NO2+H2O=2HNO3+NO,HNO3再跟NH3反应生成微小的白色NH4NO3晶体:NH3+HNO3=NH4NO3。
    (3)铂丝呈红色:这是因为NH3与O2在铂丝的表面上进行的反应是放热反应,反应放出的热量足以使铂丝继续保持红热状态。
    化合价
    +1
    +2
    +3
    +4
    +5
    化学式
    N2O
    NO
    N2O3
    NO2
    N2O4
    N2O5
    含氧酸
    HNO2
    HNO3
    还原性微粒
    氧化产物
    S
    SO3或SO42-
    I2
    Fe3+
    方法
    现象
    二氧化氮
    溴蒸汽
    水溶解法
    气体由红棕色变成无色,得到无色溶液
    溶液变为橙色
    AgNO3沉淀法
    气体由红棕色变成无色,溶液无明显变化
    产生浅黄色沉淀
    CCl4溶解法
    无明显现象
    得到橙红色溶液
    密闭加热法
    颜色明显加深
    无明显现象
    密闭冷却法
    颜色明显变浅
    得到深红棕色液体
    湿润的淀粉
    碘化钾试纸法
    变蓝
    变蓝
    方法
    原理
    浓氨水与NaOH固体混合
    ①NaOH溶于水放热,促使氨水分解
    ②NaOH固体吸水,使c(OH-)增大,有利于NH3的生成
    ③加入NaOH,使c(OH-)增大,有利于NH3的生成
    浓氨水与CaO固体混合
    ①CaO与水反应放热,促使氨水分解。
    ②CaO与水反应,使水减少,使c(OH-)增大,有利于NH3的生成
    ③生成Ca(OH)2,使c(OH-)增大,有利于NH3的生成
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