氮及其化合物_范文大全

氮及其化合物

【范文精选】氮及其化合物

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【专家解析】氮及其化合物

【优秀范文】氮及其化合物

范文一:氮及其化合物 投稿:许曕曖

氮及其化合物重要方程式 1、合成氨反应:N2

+3H2

催化剂 高温高压

2NH3

2、雷雨发庄稼:N2 + O2

放电

2NO 、2NO + O2 = 2NO2

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 3、氨气通入水中:NH3 + H2O

NH3·H2O

催化剂 加热

NH4+ + OH-

4、氨气与氯化氢反应:NH3 + HCl = NH4Cl (白烟) 5、氨气的催化氧化:4NH3 + 5O26、氨水受热分解:NH3·H2O 7、碳酸氢氨受热分解:NH4HCO3 8、氯化铵受热分解:NH4Cl

4NO + 6H2O

NH3↑ + H2O

NH3↑ + H2O↑ + CO2↑ NH3↑ + HCl↑

CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O

9、氨气的实验室制取:2NH4Cl + Ca(OH)2 10、铵盐与碱反应:NH4NO3 + NaOH NH4+ + OH-11、浓硝酸不稳定:4HNO3

NH3↑ + NaNO3 + H2O

NH3↑+ H2O 4NO2↑+O2↑+2H2O

12、铜与浓硝酸反应:Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2↑ 13、铜与稀硝酸反应:3Cu + 8HNO3(稀) 14、浓硝酸与木碳反应:C + 4HNO3(浓)

3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑

CO2↑+ 4NO2↑+ 2H2O

范文二:氮及化合物 投稿:郝鎜鎝

探究高考 明确考向

1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)检验NH4时,往试样中加入NaOH溶液,微热,用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体

( )

(2013·福建理综,10D)

(2)液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂 ( ) +

(2013·江苏,4A)

(3)可用浓盐酸检验氨气,反应为NH3+HCl===NH4Cl ( )

(2013·北京理综,8A改编)

(4)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3涉及氧化还原反应 ( )

(2012·广东理综,10D)

(5)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成 ( )

(2012·重庆理综,7C)

(6)将分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升,说明二者均易溶于水( )

(2012·山东理综,12D)

(7)向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4,在管口观察到红棕色气体,是因为HNO3分解生成了NO2 ( )

(2011·四川理综,11A)

(8)用浓HNO3与Cu反应制备NO2 ( )

(2012·广东理综,9C)2。

2.(2012·上海,16)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置,其中正确的是 (

)

A.①是氨气发生装置

C.②是氨气吸收装置 B.③是氨气发生装置 D.④是氨气收集、检验装置

3.[2012·海南,13(1)(2)]氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用,回答下列问题:

(1)氮元素原子的L层电子数为________;

(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为________________________。

4.(2013·四川理综,7)1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g·mL1、质量分数为63%-

的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体 1 120 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0 mol·L1NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是 -

( )

A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1

B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol·L1 -

C.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%

D.得到2.54 g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600 mL

5.(2013·大纲全国卷,28)制备氮化镁的装置示意图如下:

回答下列问题:

(1)检查装置气密性的方法是________,a的名称是________,b的名称是________。

(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式________________。

(3)C的作用是________,D的作用是________,是否可以把C与D的位置对调并说明理由________________________________________________________________________。

(4)写出E中发生反应的化学方程式__________________________________________。

(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象________________________________________________________________________。

6.[2013·北京理综,26(1)(3)]NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:___________________________。

(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。

①当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:__________________。

②当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是__________________________,

元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。

1.下列说法不正确的是 ( )

A.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气,属于化学变化

B.汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是由游离态氮转化来的

C.化石燃料燃烧通常不释放出氮氧化合物

D.植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物,参与了氮的循环

2.氨气溶于水得到氨水,氯气溶于水得到氯水,下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是

( )

A.“两水”都是混合物,溶液中含有的粒子种类、数目相同

B.“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡

C.“两水”都有刺激性气味,都能漂白有机色素

D.“两水”放置时间较久后,都会因为相同的原理而变质

3.下列推断正确的是 ( )

A.N2、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在

B.向AlCl3溶液中滴加过量的氨水能看到先产生白色沉淀,后沉淀溶解

C.可用浓硫酸或者浓硝酸除去镀在铝表面的铜镀层

D.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解;再加入Cu(NO3)2固体,铜粉就会溶解

4.用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。其原因是 ( ) ①幕布的着火点升高 ②幕布的质量增加 ③氯化铵分解吸收热量,降低了温度 ④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气

A.①② B.③④ C.①③ D.②④

-15.如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L的硝酸,加热

( ) 充分反应后,下列微粒在体系中一定大量存在的是

①NO3 ②Fe3 ③H ④NO ⑤NO2 -++

A.① B.①⑤ C.②④⑤ D.①②③⑤

催化剂6.N2O俗称“笑气”,曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生N2O:3CO+2NO2=====3CO2

+N2O。下列关于N2O的说法正确的是 ( )

A.上述反应中每生成1 mol N2O,消耗1.5 mol CO

B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数

C.N2O只具有氧化性,无还原性

D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合,使人中毒

7.一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应,在相同条件下,用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是

①硝酸浓度越大,消耗的硝酸越少 ( )

②硝酸浓度不同,生成的Fe(NO3)3的物质的量相同

③硝酸浓度越大,产生的气体越少

④用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同

A.只有② B.②④ C.③④ D.①②③

8.下列说法正确的是 ( )

A.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4,在管口观察到红棕色气体,结论:HNO3分解成了NO2

B.实验室检验氨气的方法是将湿润的蓝色石蕊试纸靠近瓶口或管口,观察试纸是否呈红色

C.灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触,铂丝继续保持红热,说明氨的氧化反应是放热反应

D.浓硝酸有强氧化性,常温下能与Fe发生剧烈反应

9.硝酸铜是制备Cu—Zn—Al系催化剂的重要原料,制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用: ①Cu与稀硝酸反应制取:3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

②Cu与浓硝酸反应制取:Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取:2Cu+4HNO3+O2===2Cu(NO3)2+2H2O 下列说法正确的是 ( )

A.制取相同量的硝酸铜需硝酸的量③最多

B.制取相同量的硝酸铜①产生的有毒气体比②多

C.三种方案中硝酸的利用率③>①>②

D.三种方案的反应都可以在铁制容器中进行

10.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向

其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6 g。向另一份中逐

渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示

(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是

( )

A.原混合酸中NO3物质的量为0.1 mol

B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3===3Fe2,BC段产生氢气 ++-

C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4

D.H2SO4浓度为2.5 mol·L1 -

11.[2012·江苏,16(2)(3)(4)]利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:

(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是__________;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是________(填化学式)。

(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,则会导致

________________;若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则会导致_____________________________。

(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式为__________________________________。

12.下图中A~J分别代表相关反应的一种物质。已知A分解得到等物质的量的B、C、D,图中有部分生成物未标出。

请填写以下空白:

(1)A的化学式________。

(2)写出反应①②的化学方程式:

①________________________________________________________________________, ②________________________________________________________________________。

(3)写出反应③的离子方程式:________________________________________。

(4)J与F反应的化学方程式:____________________________。

(5)在反应④中,当生成标况下2.24 L G时,转移电子数为__________mol。

13.某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置,进行“氨的催化氧化”实验。

(1)A处是气体发生装置,A中所用的试剂只能从下列物质中选取:

①硝酸铵;②碳酸铵;③碳酸氢铵;④氯化铵;⑤熟石灰;⑥氢氧化钠。

若A中制取气体时只用了一种药品,则该药品可以是__________(填选项编号),在只用一种药品制取氨气时,图中空白处所需仪器应为____________(选填下列仪器编号,固定装置省略)。

(2)该装置补充完整后,仍然存在一定的缺陷,试从安全与环保的角度来考虑,对该装置进行改进:

①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________。

(3)按照改进后的装置进行实验,请完成以下问题:

①装置B的作用是______________________________________;

②写出C中发生反应的化学方程式:__________________________________;

③若A、B处试剂足量,则装置D中可以观察到的实验现象有________________________。

14.亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用,也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒,所以在食品行业用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品,探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。 已知:①NO+NO2+2OH===2NO2+H2O

②气体液化的温度:NO2为21 ℃,NO为-152 ℃

--

(1)为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序(按左→右连接)为A、C、________、________、________。

(2)反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,排除装置中的空气,目的是_________。

(3)在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后,A中产生红棕色气体。 ①确认A中产生的气体含有NO,依据的现象是______________。

②装置E的作用是______________________________。

(4)如果向D中通入过量O2,则装置B中发生反应的化学方程式为_____________。如果没有装置C,对实验结论造成的影响是_______________________________。

(5)通过上述实验探究过程,可得出装置A中反应的化学方程式是_________________。

范文三:氮及其化合物 投稿:邹當畷

氮及其化合物

解读考纲 课标

1.知道NH3、NO、 NO2要性质及应用

2.理解领会NH3的实验室制法(反应原理、装置),能够正确对NH3进行检验 3.知道氮氧化物对环境质量的影响 过程与方法

生:自主→探究→实践→提升 师:引导→拓展→总结→提升 教学过程

【自主学习】阅读课本完成下表:

问题探究1:NH3是酸性气体还是碱性气体?解释原因。 氨(NH3)结构及特点: ,三角锥形,极性分子 化学性质

碱性 : 与水反应NH3 + H2O= NH3·H2O= NH4 + OH

与酸反应NH3+H=NH4

有关)

与盐反应(碱、提供孤电子对形成配合物) CuSO4、AgNO3、AlCl3 A.首先产生浅蓝色沉淀,Cu2++2NH3·H2O==Cu(OH)2 +2NH4+

接着沉淀溶解,生成深蓝色溶液,Cu(OH)2 +2NH4++2NH3·H2O==Cu(NH3)42+ +4H2O;

B.AgNO3+NH3.H2O=AgOH↓+NH4NO3

AgOH+2NH3.H2O=[Ag(NH3)2]OH(银氨溶液)+2H2O

C.AlCl3+3NH4OH=3NH4Cl+Al(OH)3↓ 还原性 与氧化剂O2、Cl2 、CuO反应 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O

2NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6HCl 8NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6NH4Cl 2NH3 + 3CuO ==== N2 + Cu + 3H2O 总之:氨气的化学性质可以归纳总结为: 1、碱性() 2、还原性(与氧化剂O2、Cl2 、CuO反应)

问题探究2:课本P99氨气实验室制法有几种,写出实验原理 ① 2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O 固体+固体--- 注意事项(NaOH)

② 浓氨水与固体NaOH或CaO混合 固体+液体--- ③ 加热浓氨水 液体 ---

实验原理 实验装置:发生、除杂、收集、验满、尾气处理等 总结:制取氨实质:NH3 + H2O NH3·H2O NH4 + OH平衡逆向移动 验满: a.用湿润的红色石蕊试纸放试管口或者瓶口(变蓝) b.蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口或者瓶口(产生白烟)。

尾气处理:防倒吸:用肚容式(倒扣漏斗和球形干燥管)或者短进长出

倒吸后水进入上面较广阔的空间会使下面容器中液面下降,与玻璃导管中的液体分离。导管中存有的水已经吸的饱和了,受重力会又流下来。液面再次接触,重复前面的情况。 问题探究3:用氨气做喷泉实验的原理是什么?其他气体可以做喷泉实验吗? 喷泉实验: 氨气极易溶于水,常温常压下,1体积水中大约可溶解700体积的氨气。 实验要求:①装置气密性良好;

②所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。

(HCl、HNO3、冒白烟、H2SO4、H3PO4、H2SO3与量

实验基本原理:使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。 常见喷泉的形成主要有以下两类

(1)极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉;

(2)酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉

特殊情况:二氧化氮和水(水无法充满烧瓶,但在气体中加入适量氧气可充满烧瓶 ,二氧化氮与氧气按一定体积比)等等

问题探究4: P92科学探究,如何鉴别NO2与溴蒸气? 1、 将充满NO2的试管倒立在水槽 ;

红棕色逐渐消失;试管水位上升到2/3处。3NO2+H2O= 2HNO3+NO 2、 往试管通入O2 ;

无色气体变成红棕色;水位继续上升,红棕色又消失。2NO+O2=2NO2 3、继续通入O2水逐渐充满试管

总结:2 NO+O2 =2 NO2 -- ---- ① 3NO2+ H2O = 2HNO3+ NO ------ ②

① +②×2化简得:4 NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 如果改为NO呢?同学们试一下! 结论: 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 如何鉴别NO2与溴蒸气?

由于NO2和Br2在性质上有不少相似性: ① 均具有氧化性;(NO2)的正四价强氧化性 NO2+SO2=NO+SO3 NO2+H2S=NO+H2O+S

2KI + 4NO2 =2KNO3 + 2NO +I2 NO2+2HI=NO+H2O+I2 NO2+2Fe2+2H+=NO+2Fe3+ +H2O

② 溶于水均有酸生成(3NO2+H2O→2HNO3+NO) ③ 均可与碱反应(2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O)

均为红棕色等。所以不能用淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别,但二者性质又有差别,可以用下列方法鉴别:①用水洗法。;②CCl4溶液;③AgNO3溶液

1.水溶法 将适量蒸馏水倒入集气瓶中,震荡,若集气瓶内形成无色溶液,则被溶解气体为二氧化氮,若形成黄色溶液,为溴蒸汽

2. 加有机溶剂(如汽油,苯,四氯化碳等) 有机层变橙红色的是溴蒸气,无变化的是二氧化氮。

3.硝酸银溶液实验法 将两种气体分别通入稀的硝酸银溶液中,若无现象,为二氧化氮气体,若生成淡黄色沉淀,为溴蒸汽

那么如何计算所得溶液的物质的量浓度? 问题探究5:如何计算溶液的浓度? 1.原气体完全被水吸收且无气体生成

例如:HCl或NH3等,溶液充满试管 C= mol/L 2.原气体中含有不被水吸收的气体 例如:原充有体积比为2:1的HCl和O2 溶液液面上升到试管的2/3.余气占1/3. 但 C=1/224 mol/L.

3.原气体能与H2O反应生成新气体 例1 纯NO2充满试管:

3NO2+H2O=2HNO3+NO 溶液液面上升到试管的2/3.余1/3的NO C= = mol/L

例2 体积比为4:1的NO2和O2充满试管: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 溶液充满试管. C= = = (mol/L)

例3 体积比为1:1的NO2和O2充满试管:

4 1 1 0.25

4NO2+O2+2H2O=4HNO3

可知O2过量,液面上升到试管的1- = 但C= mol/L

例4 体积比为4:3的NO和O2充满试管: 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4 3 4 溶液充满试管. C= = (mol/L)

【链接高考】 【链接高考】

1、下列说法不正确的是( )

A.(2013江苏卷4)液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂 B.(2012天津∙3) NO2溶于水时发生氧化还原反应

C.(2012·海南4) 可用氨水除去试管内壁上的银镜 D.(2012·广东卷10) 工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应 E.(2012·广东卷10) 实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3涉及氧化还原反应

F.(2012·山东卷12) 将分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升,说明二者均易溶于水

G.(2011·安徽卷10) 用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上,试纸变蓝色,是因为浓氨水呈碱性

H.(2010•全国卷Ⅰ)将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu I.(2010·山东卷13)CO、NO、 NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在 2、(2008上海卷 10).右图的装置中,干燥烧瓶中盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压胶管的胶头,下列与试验事实不相符的是 A.CO2(NaHCO3溶液)无色喷泉 B.NH3(H2O含酚酞)红色喷泉 C.H2S(CuSO4溶液)黑色喷泉 D.HCl(AgNO3溶液)白色喷泉

解析】CO2在NaHCO3溶液中的溶解度非常小,使得圆底烧瓶内外压强变化非常小,不能形成喷泉。B中NH3溶于水,C中H2S与CuSO4反应气体体积明显减小,D中HCl与AgNO3反应同样使得气体体积明显减小,所以B、C、D均能形成喷泉,同时氨水显碱性,能使酚酞变红,CuS为黑色沉淀,AgCl为白色沉淀,现象也符合。

3、(2009·全国Ⅱ卷)已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用示意图中的装置可以实现该反应。 回答下列问题:

(1)A中加入的物质是_______________, 发生反应的化学方程式是_________ ;

(2)B中加入的物质是___,其作用是 ________;

(3)实验时在C中观察到的现象是________ _______________发生反应的化学方程式是_________ ______________;

(4)实验时在D中观察到的现象是,D中收集到的物质是____________检验该物质的方法和现象是_______________________。

(1)固体NH4Cl和Ca(OH)2 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O(其他合理也可) (2)碱石灰(或CaO) 除去NH3气流中的水汽

(3)黑色粉末部分逐渐变为红色 2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu

(4)出现无色液体 氨水 用红色石蕊试纸检验、试纸变蓝 用无水硫酸铜检验、无水硫酸铜变蓝

【解析】此题是氨气的实验室制取、除杂、反应、检验、尾气处理的一系列实验的综合,考查的内容比较基础。A为反应制NH3,则A中装有NH4Cl和Ca(OH)2。NH3与灼热氧化铜反应前要进行干燥,则B应为干燥装置,用碱石灰对其干燥。而NH3与CuO反应过程中不能完全参与反应,所以可用D装置来收集未参与反应的NH3。 【课后探究】

1.体积比为4:3(或1:1)的NO和O2充满试管

2.体积比为1:1的NO2和NO充满试管,水槽中盛放水(或NaOH溶液)

范文四:第四章氮及氮的化合物 投稿:徐侺侻

氮及氮的化合物

一、选择题(60分)

5. 某元素的单质与足量浓HNO3反应时,参加反应的单质与HNO3的物质的量之比为1∶4,

则反应后的产物中,该元素的价态可能为 ( )

A.+1 B.+5 C.+3 D.+4

6.把SO2通入Fe(NO3)3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,但立即又变为棕黄色,这时若

滴入BaCl2溶液,会产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中,最终被还原的是( )

A.SO2 B.Cl- C.Fe3+ D.NO3-

7.(2009•宁夏高考)将22.4 L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积变

为11.2 L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为 ( )

A.NO2 B.N2O3 C.N2O D.N2O4

1.不需要在棕色瓶中存放的物质是 (

)

2.有关气体制备所用试剂及检验气体所用试剂完全正确的组合是( )

A.CO2:大理石和稀硫酸 澄清石灰水

B.Cl2:二氧化锰和浓盐酸 品红溶液

C.O2:二氧化锰和双氧水 带火星的木条

D.NH3:氯化铵和氢氧化钠固体 浓盐酸

3.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝

酸性质不相对应的一组是

A.浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性 ( )B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性

C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性

D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性

4.为了社会可持续发展,化工生产过程应尽量减少对环境的副作用。“绿色化学”是

当今社会提出的一个新概念,它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由

单质铜制取硝酸铜的下列衍变关系可行且符合“绿色化学”思想的是

HNO3A.Cu――→Cu(NO3)2

O2HNO3B.Cu――→CuO――→Cu(NO3)2

O2H2OHNO3C.Cu――→CuO――→Cu(OH)2――→Cu(NO3)2

H2SO4Ba(NO3)2D.Cu――→CuSO4――→Cu(NO3)2。 ( )

5.常温下,体积为VL的烧瓶中充满NO2和NO的混合气体。将烧瓶倒置在装有足量水

的水槽中,若想使烧瓶中充满水,则需通入的氧气的体积可能是 ( )

A.VL B.1.5VL C.0.5VL D.1.2VL

6.能正确表示下列反应的离子方程式是

A.向Fe(NO3)2稀溶液中加入盐酸:

3Fe2+4H+NO3===3Fe3+NO↑+2H2O ++-+ ( )

B.铜片与浓HNO3:

Cu+NO3+4H===Cu2+NO↑+2H2O -++

C.碳酸氢铵溶液与足量的NaOH溶液混合后加热:

+-△NH4+OH=====NH3↑+H2O

D.AlCl3溶液中滴加足量氨水:

3+-+ Al+4NH3·H2O===AlO2+4NH4+2H2O

6.用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。其原因是

① 幕布的着火点升高 ② 幕布的质量增加

③ 氯化铵分解吸收热量,降低了温度 ④ 氯化铵分解产生的气体隔绝了空气

A.① ② B.③ ④ C.③ ④ D.② ④

7.在化学反应

氧化物质的物质的量是( )。 中,若标准状况下产生2.24 L

,被

(A)0.2mol (B)0.4mol (C)0.6mol (D)0.8mol

8.如图的装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头,下列与实验事实不相符的是

A.CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉

B.NH3(H2O含酚酞)/红色喷泉

C.H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉

D.HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉 ( )

9.标准状况下用一充满氨气的烧瓶做喷泉试验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内

氨水的物质的量浓度是( )。

(A)0.045mol/L (B)1mol/L

(C)0.029mol/L (D)缺少数据无法计算

10.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO

的混合气体,这些

气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸.若向所得

2+硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )

A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL

二、非选择题

11.(12分)(1)某学生课外活动小组利用如图所示装置分别做如下实验:

①在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢复红

色,则原溶液可能是________________溶液;加热时溶液由红色逐渐变浅的原因

是____________________________________________________________。

②在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色,则此溶液可

能是________________溶液;加热时溶液由无色变为红色的原因是

________________________________________________________________________

(2)实验室可用如图所示装置(缺少收集装置,夹持固定装置部分略去)制备并收集NH3。

①在图中方框内绘出用烧瓶收集NH3的仪器装置简图。

12.(8分) 写出下列反应的化学方程式,是离子反应的写离子方程式。

(1)硫酸铵晶体与熟石灰混合共热

(2)氯化铵溶液与浓氢氧化钾溶液混合加热

(3)沾有浓盐酸的玻璃棒与沾有浓氨水的玻璃棒靠近

(4)硫酸铵溶液加入浓氢氧化钡溶液共热

13.(6分)下图是甲、乙两位同学探究铜与稀硝酸反应还原产物的实验装置图,请回答下

列问题:

(1)写出铜和稀硝酸反应的离子方程式

__________________________________________________。

(2)实验装置甲能否证明铜和稀硝酸反应的产物是NO气体________(

填“能”或“不

能”),请简述理由(包括化学方程式)是

________________________________________________________________。

14(14分).某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质后讨论:运用类比的思想,既然氨气具有还原性,能否像H2那样还原CuO呢?他们设计实验制取氨气并探究上述问题。请你参与该小组的活动并完成下列研究:

(一)制取氨气

(1)写出实验制取氨气的化学方程式_______________________________;

(2)有同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法,想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。你认为他能否达到目的?________(填“能”或“否”)。

(二)该小组中某同学设计了下图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画出),探究氨气的还原性:

(1)该装置在设计上有一定缺陷,为保证实验结果的准确性,对该装置的改进措施是:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)利用改进后的装置进行实验,观察到CuO变为红色物质,无水CuSO4变蓝色,同时生成一种无污染的气体。写出氨气与CuO反应的化学方程式 ______________________________________________________________________。

(三)问题讨论:

有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一种

H+碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu的稳定性差(Cu――→Cu+Cu2)。请你设计一个简单的实+++

验检验该红色物质中是否含有Cu2O:______________________________________________________________________________;

三.附加题(10分)

9.将Mg、Cu组成的混合物26.4 g投入到适量的稀硝酸中,固体完全溶解,收集到标准状况下的NO气体8.96 L,向反应后的溶液中加入过量的5 mol·L

金属离子完全沉淀。则形成沉淀的质量是 -1的NaOH溶液300 mL,

2.将22.4 L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积为11.2 L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为

3. 物质的量之比为2:5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是

范文五:含氮化合物 投稿:谢鋶鋷

β-六硝基六氮杂异伍兹烷的合成及晶体结构 欧育湘 贾会平 陈博仁 范广裕 徐永江 潘则林 王 才 摘要 从苄胺和乙二醛出发,通过缩合、氢解脱苄及硝解三步合成了高张力多环笼形化合物——六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW),它是迄今为止密度及能量水平最高的高能量密度化合物. β-HNIW的晶体结构表明,它是由2个五元环及1个六元环构成的笼形结构,每个桥氮原子上各连有1个硝基,—NO2基本位于一平面内,C—C键长为0.156~0.159

nm,比标准的sp3C—C键长0.002~0.005nm. 晶体学数据为: 正交晶系, 空间群Pca21, a=0.967 0(2) nm, b=1.161 6 (2) nm, c=1.303 2(3)

3.-3.-3nm;V=1.463 8(5) nm, Z=4, Dc=1.989 gcm (Dm=1.982 gcm).

关键词 六硝基六氮杂异伍兹烷 高能量密度化合物 炸药 晶体结构

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)(2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂四环[5.5.0.05,903,11]十二烷(图1))是1987年由美国Nielsen[1]首先合成的,但其合成细节至今保密. 由于HNIW的密度、爆速及爆压超过现在含能材料领域内独占鳌头的王牌炸药奥克托今(HMX, 1941年由美国G. F. Wright发现)5%~8%[2],而由圆筒实验及钽板加速实验测得的能量输出则可超过HMX 14%[3],所以它被誉为明天的高能炸药,而它的合成也被视为高能化合物合成史上的一个里程碑

. *

图1 HNIW的结构式

HNIW的合成可以采用下述路线进行[4~7]: (ⅰ) 苄胺与乙二醛缩合为六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW); (ⅱ) HBIW的催化氢解脱苄; (ⅲ) 硝解脱苄产物生成HNIW.

本文采用的合成路线是先将HBIW中2个五元环上2-,6-,8-及12-位上的4个苄基转化为乙酰基, 而不脱除六元环上4-,10-位上的2个苄基,即生成四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW),再硝解即可生成HNIW(见反应式(1)).

1 合成实验

所有试剂均为市售分析纯商品. 熔点用XT4A显微熔点仪测定,温

度计未经校正. IR(KBr),1H NMR, 13C NMR, MS(CI)及元素分析分别采用Shimadzu IR-408,JNM-FX100, ARX400, Finnigan MAT TSQ-450及Carlo Erba 1102型仪测定

.

(1)

1.1 HBIW的合成

HBIW采用文献[7]的方法合成(以乙腈-水恒沸液为溶剂),粗品得率78%,m.p.: 149~151℃,用丙酮精制后成品为白色针状晶体,精制得率79%, m.p. 升至156~157℃. 元素分析: C48H48N6,计算值(%):

C, 81.36; H, 6.78; N, 11.86. 实测值(%): C, 81.20; H,

-16.80; N,11.96. IR(KBr,cm): 3000,w; 1490,s; 1450,s; 1350,s;

1180,vs; 980,s; 690,s.

1.2 TADBIW的合成

将20.0g (28.2 mmol) HBIW加入到圆底烧瓶中,再加入600mL乙酸酐及6.0g 25% Pd(OH)2/C催化剂. 封闭反应体系,在冰浴和电磁搅拌

下抽空约15min. 关搅拌,再换氢气抽空2次,最后将反应体系与氢连通,激烈搅拌. 冰浴维持1~2h,然后于15~25℃反应48h. 反应完毕,关闭氢源,将反应物用布氏漏斗过滤,以除去催化剂. 滤饼有时会吸附一些产品而显灰白色,需将其用乙酸洗涤并过滤. 所得滤液与反应液合并,减压蒸干溶剂,析出略带黄褐色的固体,加少量丙酮洗涤,过滤得白色固体9.46g,产率65%,m.p.: 317℃(DSC, 10℃/min); 元素分析: C28H32N6O4,计算值(%): C,65.08; H, 6.25; N, 16.27. 实测值(%):

-1C, 64.75; H, 6.30; N, 16.71. IR(KBr, cm): 3 000,w; 2 950~

2 850,w; 1 680,s; 1495, w; 1 450, m; 1 050, s. MS(CI): m/z 517 (M+H)+, 474 (M-Ac+H)+, 440 (M-Bz+CH3)+, 92 (Bz+H)+. 1H NMR

(DMSO-d6,): 7.7~7.1 (b, 10H(ArH)), 6.8~6.1 (m, 2H(CH)), 5.7~

5.1 (m, 4H(CH)), 4.2~3.8 (d, 4H(CH2)), 2.2~1.6 (m, 12 H(CH3)).

1.3 HNIW的合成

HNIW系按本课题组提供的方法合成1),粗品得率71.7%. 产品精制

后,分析结果如下:元素分析: C6H6N12O12, 计算值(%): C,16.44; H,

1.36; N,38.35. 实测值(%): C, 16.39; H, 1.37; N, 38.47. IR(KBr, cm-1): 2 980,m; 1 630,s; 1 610,vs; 1 540,s; 1 330, s; 1 270, vs. MS(CI): m/z 439 (M+H)+, 347(M-2NO2+H)+. 1H NMR (丙酮-d6):

8.21 (s, 2H(CH)), 8.35 (s, 4H(CH)). 13C NMR (丙酮-d6): 72.15, s,

(C 3,5,9,11); 75.12, s, (C 1,7).

2 合成反应机理

2.1 HBIW的脱苄机理

N-苄基是有机合成中最有用的保护基团之一,因为苄基易于引入有机化合物中,且十分稳定. 目前,已有20多种不同的苄基型官能团用于保护醇、酚、羧酸、胺和酰胺等. 至于脱苄,可以采用多种方法,而最常用的是在钯催化剂存在下的氢解脱苄. 氢解脱苄通常具有很强的选择性,一般能在温和的反应条件下进行. 本文由HBIW制得TADBIW时,就是利用HBIW的催化氢解脱苄. 有关此反应机理的研究尚不多,HBIW在乙酸酐中氢解脱苄可能的机理如下: 首先是R2N-CH2-Ph通过苯

基被吸附于催化剂表面上(因为N系与笼形分子相连,空间障碍大,所以通过N与钯催化剂吸附的可能性较小),苄基与钯形成一苄基络合物,后者再与催化剂吸附的H2反应,形成甲苯和R2NH,R2NH再被乙酸酐酰化为

R2NCOCH3(见反应式

(2)).

(2)

酸能加速HBIW的脱苄,因为酸能使HBIW上的N质子化,消除了胺对脱苄的阻碍. 这是一个非催化的作用模式,为了得到最佳的效果,需有足够量的强酸(见反应式

(3)).

(3)

若HBIW在氢解脱苄过程中,笼形分子被破坏而生成苄胺,则苄胺与乙酸酐反应生成的N-乙酰苄胺(见反应式(4))可被催化剂吸附,而使催化剂失效(阻碍了催化剂吸附HBIW).

(4)

若采用含卤素的溶剂脱苄,则可由于溶剂脱卤素而生成少量HX,后者可提高脱苄的速度和选择性.

2.2 TADBIW的硝解机理

由TADBIW硝解为HNIW时,涉及将叔氮原子上的—COCH3及PhCH2—两者转变为—NO2,而且存在苄基芳环上的亲电硝化.

叔乙酰胺的硝解机理有两种可能,一是与叔氮原子形成硝正

)的作用下,脱离子复合物,而后极化了的羰基在亲核试剂(如OH-,

离N原子而生成N-NO2化合物(反应式

(5)).

(5)

另一种是硝酸与叔氮原子形成过渡态络合物,后者在脱水剂(如H2SO4)的作用下,脱水形成N-NO2化合物(反应式

(6)).

(6)

由于TADBIW中存在芳环,故在硝解时,还会发生苯环的亲电硝化. 当苯环上由于进入硝基而钝化后,亲电硝化变得困难,于是硝基取代的苄基可被氧化硝解,在笼形化合物上形成N-NO2,并生成副产物硝基苯甲

酸,后者可溶于水. 实际上,作者已从硝解反应物的水稀释液中及硝解粗产品中分离出了一硝基苯甲酸(见反应式(7)).

(7)

3 HNIW单晶衍射数据采集和结构分析

将合成所得的纯HNIW试样溶于混合溶剂,经缓慢挥发后制得单晶,经FTIR证实其为β-HNIW. 选用的无色单晶尺寸为:

0.40mm×0.30mm×0.30 mm,在Rigaku AFC6S四圆衍射仪上,使用高定向石墨晶体单色器单色化的Mokα射线(λ=0.071 073 nm),以2θ-ω方式收集衍射数据. 2θ范围为4.0°≤2θ≤50.0°,独立衍射1345个(Rint=0.00%);观测衍射1 049个(F>4.0σ(F)).

使用Siemens SHELXTL PLUS (VMS)程序,用直接法求得结构参数,用全矩阵最小二乘法修正,氢原子采用各向同性热参数修正,非氢原子采用各向异性热参数修正. 最终偏离因子: R=0.035 7, Rw=0.0458.

单晶属正交晶系,空间群Pca21, a=0.967 0(2) nm, b=1.161 6(2)

nm, c=1.303 2(3) nm; V=1.463 8(5) nm3; Z=4; Dc=1.989

g.cm-3, Dm=1.982 g.cm-3.

4 结果与讨论

非氢原子的坐标和各向同性热参数列于表1,键长示于表2,键角见表3. 图2是β-HNIW分子结构图和晶胞内分子堆积图.

表1 非氢原子坐标和各向同性热参数

表2 键长 单位: nm

表3 键角 单位: (°)

图2 β-HNIW分子结构图(a)和分子堆积(b)

HNIW是由2个五元环(1,3-二硝基-1,3-二氮杂环戊烷)及1个六元环(1,4-二硝基-1,4-二氮杂环己烷)稠合而成的笼形结构分子,六元环构成笼形结构的底,而2个五元环居于六元环之上,2个五元环的顶部以C—C相连. 但HNIW中的五元环及六元环皆不是处于它们的平衡构象. 例如六元环的平衡构象为椅式,而HNIW中的六元环构象为船式. β-HNIW中N(31)及N(61)为船的头尾,其距离船底为0.06nm左右. β-HNIW中的2个五元环也并非平面,其中N(11)C(6)C(2)N(21)及

N(41)C(4)C(5)N(51)均成2个近乎平行的平面,而C(1)与C(3)间的单键长0.1597 nm,距离上述两平面0.05nm左右,这些都说明HNIW分子具有较高的张力和总能量,其标准生成焓可为HMX的近4倍(以质量计). β-HNIW分子中C—N, C—H及N—O键的键长均可认为处于正常范围. 例如,β-HNIW中C—N键长为0.143~0.148 nm,HMX中为0.143~0.147nm,硝基甲烷中为0.146~0.147 nm. β-HNIW中6个N—N键的键长较长,且彼此差别较大,为0.137~0.143 nm,而HMX中为0.135~0.141 nm,一般硝胺为0.136 nm. 这可能是由于硝基相对于五元环和六元环的取向不同造成的,即如果有的硝基被迫偏离它们在五元环和六元环的平衡构象时,N—NO2中的N—N键就有可能增长. 除N—N键特殊外,

β-HNIW的C—C键长也偏离正常sp3C—C单键值(0.154nm),如

C(1)—C(3)为0.1597 nm, C(2)—C(6)为0.1569 nm,C(4)—C(5)为0.157

1nm, 分别偏离正常值3.7%,1.9%及2.0%,这说明C(1)—C(3)键的张力更大,由此可推断该化合物较难合成.

HNIW笼形分子近似为立方体,其—NO2均为平面并相互交替排列,

呈紧密堆积,这可增加HNIW的密度(1.989 g.cm-3).

* 国防科工委预研基金资助项目

作者单位:北京理工大学化工与材料学院,北京 100081

参考文献

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[2] Olah G A, Squire D R. Chemistry of Energetic Materials. San Diego: Academic Press Inc, 1991. 99

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exceeds that of HMX and its sensitivity is moderate. Propellants, Explosives and Pyrotechnics, 1997, 22: 249~255

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Hexanitrohexaazaisowurtzitane. Theory and Practice of Energetic Materials. Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 1996. 12~15

[5] 见玉保. 公开特许公报,特开平8-208655, 1996

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2,4,6,8,10,12-hexabenzyl-2, 4, 6, 8,10,12-hexaazatetracyclo

[5.5.0.05,9.03,11] dodecanes from glyoxal and benzylamines. J Org Chem, 1990, 55: 1 459~1 466

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)是目前能量密度最高的化合物,它所具有的优越性能使其自合成以来就成为各国含能材料工作者竞相研究的对象。HNIW的合成包括:六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)的合成、HBIW的催化氢解脱苄、硝解、转晶等步骤。其中,HBIW的氢解脱苄是最关键的步骤,迄今几乎所有制备HNIW的方法均由HBIW的氢解脱苄产物出发。本文重点研究了HBIW氢解脱苄用氢氧化钯催化剂的制备,以及催化剂对HBIW氢解反应的影响。 影响催化剂活性的因素很多,载体的特性,预处理方式对载体表面织构的影响,以及不同的催化剂制备条件等等。本文在载体催化剂的制备中,分别研究了浸渍时间、碱液滴加速度、载体催化剂含水量、载体用量、老化时间、沉淀剂种类、反应温度对催化剂活性的影响,明确了催化剂的制备工艺。并在此工艺的基础上,以200目煤质粉状活性炭、200目椰壳粉状活性炭、200目椰壳粉状活性炭、100目杏壳粉状活性炭为载体,以氯化钯为原料,用沉淀法制备了一系列载体催化剂,通过HBIW的氢解脱苄反应检验了催化剂的活性。实验表明,以煤质活性炭为载体的催化剂的四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)的收率最高,并通过X射线衍射对催化剂的结构进了表征,结果表明活性炭载体上确实有氢氧化钯的微晶生成。 研究了无载体催化剂和载体催化剂对于HBIW氢解反应的影响。实验结果表明,无载体催化剂的氢解反应在反应初期的速率明显快于载体催化剂,而它们的氢解产品四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)的收率上相差不大,以煤质活性炭为最好。研究了用不同浓度的硝酸对煤质活性炭预处理对于氢解反应的影响,结果表明,用硝酸处理过的活性炭为载体的催化剂的氢解产品TADBIW收率随硝酸浓度的增加出现先增加而后降低的趋势,其中以4%硝酸处理过的活性炭为载体的催化剂的氢解产品TADBIW的收率最高,并且纯度也最高,但从整体上看,载体催化剂所得氢解产品的纯度变化不大。

有机化合物进行重结晶时,人们往往根据“相似相溶”原则,并一般要求被结晶化合物的熔点高于溶剂的沸点,定性地选择重结晶的溶剂,尚未能定量地描述被结晶有机化合物和溶剂之间的关系。文章试以定量化地描述说明两者之间的关系,为有机化合物重结晶的溶剂选择提供一种参。

范文六:氮、磷及其化合物 投稿:于騎騏

我们已学习了ⅠA、ⅣA、Ⅵ A、Ⅶ A等主族元素。在周期表中,位于碳族元素和氧族元素之间的第ⅤA族元素也是主族元素,包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)五种元素,我们称它们为氮族元素。

随着核电荷数和原子核外电子层数的增加,氮族元素的一些性质呈现规律性变化。例如,在周期表中从上到下,元素的原子半径逐渐增大,核对外层电子的引力逐渐减弱,在化学反应中得电子的能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。在氮族元素的单质中,氮、磷表现出比较明显的非金属性,砷虽然是非金属,但已有一些金属性,而铋、锑已具有比较明显的金属性。

氮族元素在它们的化合物中,能显示出多种化合价,如-3、+3、+5等

(表1)。从氮族元素的原子结构看,它们的原子最外层都有5个电子,最高化合价都是+5。 思考:从氮族元素在周期表中的位置看,氮族元素的非金属性与卤族元素、氧族元素相比,强弱如何?

我们知道,土壤里缺乏氮、磷、钾三种元素,会影响农作物的生长,所以,农业上主要施用含氮、磷、钾元素的化肥。氮和磷是重要的非金属元素,都位于元素周期表的第ⅤA族,它们在化学性质上有一些相似之处,如单质在一定条件下都能与某些非金属反应等。下面我们主要介绍氮和磷单质的一些性质。

一、氮气

氮是一种重要的元素,它以化合态存在于多种无机物和有机物之中,

成蛋白质和核酸不可缺少的物质。在空气中,氮以氮气的形式存在,是空气的

成分。 是构主要

纯净的氮气是一种无色的气体,密度比空气的稍小。氮气在水中的溶解度很小,通常状况下,1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。在压强为101 kPa时,氮气在-195.8℃时变成无色液体,在-209.9℃时变成雪花状固体。氮气的一些物理性质见表1。

氮气是由氮原子组成的双原子分子。氮分子中,2个氮原子共用3对电子,形成3个共价键:

由于氮分于中的N≡N键很牢固,使氮分子的结构很稳定。通常状况下,氮气的化学性质不活泼,很难与其他物质发生化学反应。但是,在一定条件下,如高温、高压、放电等,氮分子获得足够的能量,使共价键断裂,就能与一些物质如H2、O2等发生化学反应。

1.氮气与氢气的反应

在高温、高压和有催化剂存在的条件下,N2与H2可以直接化合,生成氨(NH3),并放出热量。同时,NH3也会分解成N2和H2,所以,这个反应是个可逆反应。

工业上利用这一反应原理合成氨。关于合成氨工业,我们将在以后介绍。

2.氮气与氧气的反应

我们知道,空气的主要成分是N2和O2,在通常状况下,它们不起反应。

但是,在放电条件下,N2和O2却可以直接化合,生成无色、不溶于水的一氧

化氮(NO)气体。

反应生成的NO在常温下很容易与空气中的O2化合,生成红棕色、有刺激性气味的二氧化氮(NO2)气体。

2NO+O2=2NO2

NO2是一种有毒气体,易溶于水,它与水反应生成HNO3和NO。工

业上利用这一反应制取硝酸。

3NO2+H2O=2HNO3+NO

以上几个反应是在自然界中经常发生的重要反应。在电闪雷

鸣的雨天,会产生放电现象,由于放电,使空气中的N2和O2反应生

成了NO,NO又被O2氧化成NO2。NO2在雨水中与水反应生成硝酸,随

雨水淋洒到土壤中,并与土壤中的矿物质作用生成能被植物吸收的硝

酸盐。这样就使土壤从空气中得到氮,促进了植物的生长。

值得注意的是,NO和NO2是大气的污染物。空气中的NO和NO2污染物主要来自石油和煤燃烧的产物、汽车尾气、制硝酸工厂的废气等。近年来,光化学烟雾污染问题已引起人们的注意,而空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。NO2在紫外线照射下,会发生一系列光化学反应,产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾,刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡。目前,随着汽车数量的增大,每天排放到大气中的废气(包括NO2)越来越多,汽车污染问题已日益严重。在世界的某些大城市,已经出现光化学烟雾,我国的一些城市也已有了这种潜在的危险。所以,加强对汽车尾气的治理已十分迫切。

另外,雷雨天如果产生大量的NO2,也会造成酸雨,酸雨腐蚀金属、建筑物,破坏森林,污染湖泊„„。 在工业上,氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。在通常状况下由于氮气的化学性质很不活泼,因此它常被用作保护气。例如,焊接金属时用氮气保护金属使其不被氧化;在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发;粮食、罐头、水果等食品,也常用氮气作保护气,以防止食品腐烂。在医学上,常用液氮作冷冻剂,在冷冻麻醉条件下做手术等。在高科技领域中常用液氮制造低温环境,如有些超导材料就是在经液氮处理后的低温下才获得超导性能的。

二、磷

在自然界中,没有游离态的磷存在,磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。磷和氮一样,是构成蛋白质的成分之一。动物的骨骼、牙齿和神经组织,植物的果实和幼

芽,生物的细胞里都含有磷,磷对于维持生物体正常的生理机能起着重要

的作用。

磷在化学性质上与氮有相似的地方,如单质也能与非金属反应等。与

N2相比,单质磷的化学性质较活泼,容易与非金属等其他物质反应。例如,

我们在初中曾介绍过,磷与O2在点燃的条件下就能反应生成 P2O5。

P2O5是酸性氧化物,它与热水反应能生成磷酸(H3PO4)。

磷酸是一种中等强度的三元酸,具有酸的通性,是化学工业的重要产

品,主要用于制磷肥,也用于食品、纺织等工业。

此外,磷在点燃条件下还能与Cl2反应。由于磷原子吸引电子的能力

不如氯强,磷在其氯化物中显示+3价和+5价。例如,磷在不充足的氯气

中燃烧生成三氯化磷(PCl3)。

磷在过量的氯气中燃烧生成五氯化磷(PCl5)。

磷的单质有多种同素异形体,白磷和红磷是磷的同素异形体中最常见的两种,它们在一定条件下可以互相转化。

【实验1】在长玻璃管的中部放少量红磷,玻璃管的一端用软木塞或湿纸团塞紧,另一端敞开。先均匀加热红磷周围的玻璃管,然后在放红磷的地方加强热。观察发生的现象(如右图)。

可以看到,加热后,玻璃管内有黄色的蒸气产生,并且在玻璃管内壁冷的地方有黄色固体附着,此固体即为白磷。

由于白磷和红磷的结构不同,它们在性质上存在着差异。例如,白磷和红磷的着火点不同,白磷的着火点比红磷低得多,当白磷受到轻微的摩擦或被加热到40℃时,就会燃烧;即使在常温下,白磷在空气中也会缓慢氧化,氧化时发出白光,在暗处可以清楚地看见。所以,白磷必须贮存在密闭容器里,少量时可保存在水里。

白磷和红磷燃烧,都生成唯一的产物——白色的五氧化二磷。

白磷和红磷的一些性质见表2。

资料 安全火柴

我们常用的火柴是安全火柴,火柴盒的侧面涂有红磷(发火剂)和三

硫化二锑(SB2S3,易燃物)等;火柴头上的物质一般是KClO3、MnO2(氧化剂)

和S(易燃物)等。当两者摩擦时,因摩擦产生的热使与KClO3接触的红磷发火

并引起火柴头上的易燃物燃烧,从而使火柴杆着火。安全火柴的优点是红磷和

氧化剂分别附在火柴盒侧面和火柴杆上,而且也没有毒性。

白磷和红磷都有许多用途,如白磷可用于制造纯度较高的磷酸,还可制造

燃烧弹和烟幕弹等;红磷可用于制农药,还可用于制造安全火柴等。

资料 砷的发现

关于砷的发现,西方化学史家们都认为是1250年德国的马格耐斯

(Albertus Magnus)用雄黄与肥皂共热首先制得了砷。近年来我国学者通

过研究发现,实际上,我国古代炼丹家才是砷的最早发现者。据史书记载,

约在317年,我国的炼丹家葛洪用雄黄、松脂、硝石三种物质炼制得到

砷。

阅读 自然界中氮的循环

氮是蛋白质的重要组成成分,动、植物生长都需要吸收含氮

的养料。空气中虽然含有大量的氮气,但不能被多数生物直接吸

收,多数生物只能吸收含氮的化合物。因此,需要把空气中的氮

气转变成氮的化合物,才能作为动植物的养料。这种将游离态氮

转变为化合态氮的方法,叫做氮的固定。在自然界,大豆、蚕豆

等豆科植物的根部都有根瘤菌,能把空气中的氮气变成含氮化合

物,所以,种植这些植物时不需施用或只需施用少量氮肥。另外,

放电条件下氮气与氧气化合以及工业上合成氨等也属于氮的固

定。

在自然界,通过氮的固定,使大气中游离态的氮转变为化合态的氮进入土壤,植物从土壤中吸收含氮化合物制造蛋白质,动物则靠食用植物以得到蛋白质;动物的尸体残骸和排泄物以及植物的腐败物等再在土壤中被细菌分解,变为含氮化合物,部分被植物吸收;而土壤中的硝酸盐也会被细菌分解而转化成氮气,氮气可再回到大气中。这一过程保证了氮在自然界的循环

(见图)。

一、氨

氮气与氢气在一定条件下反应生成氨。在自然界中,氨是动物体,特别是蛋白质腐败后的产物。

1.氨的物理性质

氨是没有颜色、有刺激性气味的气体,在标准状况下,密度是0.771g/L,比空气的小。

与水分子一样,氨分子之间也可以形成氢键。由于氢键的形成,氨分子之间的引

力增强,使氨很容易液化。在常压下冷却至-33.5℃或在常温下加压至700kPa~

800kPa,气态氨就液化成无色液体,同时放出大量热。液态氨汽化时要吸收大量的热,

使周围物质的温度急剧下降,所以氨常用作致冷剂。

氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用,接触时应小心。如果不慎接触过多的氨

而出现病状,要及时吸入新鲜空气和水蒸气,并用大量水冲洗眼睛。

2.氨的化学性质

氨的化学式为NH3,在分子中,N与H以3个极性共价键相结合。

经实验测定,氨分子的结构呈三角锥形,氮原子位于锥顶,3个氢原子位

于锥底,N—H键之间的夹角为107°18′。所以,氨分子是极性分子。

(1)氨与水的反应

【实验2】 在干燥的圆底烧瓶里充满氨气,用带有玻璃管和滴管(滴管里预先

吸入水)的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯里(水里事

先加入少量酚酞试液),按右图安装好装置,打开橡皮管上的夹子,挤压滴管的胶

头,使少量水进入烧瓶。观察现象。

可以看到,烧杯里的水由玻璃管进入烧瓶,形成喷泉,烧瓶内液体呈红色。

思考:为什么烧瓶内会形成喷泉?

从上面的实验可以看出,氨极易溶于水中。经实验测定,在常温、常压下,1体积水中约能溶解700体积氨。

氨的水溶液叫做氨水。氨溶于水时,大部分NH3与H2O通过氢键结合,形

显弱碱性。氨溶于水的过程中存在着下列可逆反应:

NH3·H2O不稳定,受热时分解为NH3和H2O。

氨水对许多金属有腐蚀作用,所以不能用金属容器盛装,一般情况下,氨水是盛装在橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里的。

(2)氨与氯化氢的反应

在我们学过的常见气体中,氨是能与酸反应生成盐的气体。

【实验3】 用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里蘸一下,然后将这

两根玻璃棒接近(不要接触),观察发生的现象(见图)。

可以看到,当两根玻璃棒接近时,产生大量的白烟。这种白烟是氨水挥

发出的NH3与盐酸挥发出的HCl化合生成的微小的NH4Cl晶体。

(3)氨与氧气的反应

通常状况下,氨在氧气中不反应,但在催化剂(如铂、氧化铁等)存在的条件下,能与氧气反应生成NO和H2O,并放出热量。

这一反应叫做氨的催化氧化(或叫接触氧化),是工业上制硝酸的基础。

3.氨的实验室制法

在实验室,常用加热铵盐和碱的混合物的方法来制取氨。例如,把固体NH4Cl和Ca(OH)2混合后加热,就可得到氨。

【实验4】 在管中放入固体NH4Cl和Ca(OH)2的混合物,加热。

用干燥的试管收集氨(见图)。把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,观

察试纸颜色的变化。

可以看到,加热一会儿后,红色石蕊试纸变成蓝色。这是因为NH3

遇到湿润的红色石蕊试纸时,与H2O结合成了NH3·H2O,NH3·H2O显碱性,

使红色石蕊试纸变成了蓝色。在实验中,当红色石蕊试纸变蓝时,说明

氨已充满试管,应立即停止加热,并将多余的氨吸收掉(可在导管口放

一团用水或盐酸浸湿的棉花球),避免污染空气。

若要制取干燥的氨,可使产生的氨通过干燥剂。在实验室,通常是将制得的氨通过碱石灰,以除去其中的水蒸气。

讨论1 能否用浓硫酸作干燥剂除去氨中的水蒸气?为什么?

由于氨水受热分解可产生氨气,在实验室有时也用加热浓氨水的方法得到氨气。

4.氨的用途

氨是一种重要的化工产品。它是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱等的重要原料。在有机合成工业(如制合成纤维、塑料、染料、尿素等)中,氨也是一种常用的原料。氨还可用作制冰机中的致冷剂。

二、铵盐

氨与盐酸反应的产物是NH4Cl,像NH4Cl这样由铵离子(NH4+)和酸根离子构成的化合物叫做铵盐。铵盐都是晶体,并且都能溶于水。 铵盐主要有以下化学性质: 1.铵盐受热分解

【实验5】在试管中加入少量NH4Cl晶体,加热,观察发生的现象。 有些铵盐受热可分解产生NH3。从实验可以看到,加热后不久,在试管上端的试管壁上有白色固体附着。这是由于受热时,NH4Cl会分解,生成NH3和HCl,冷却时,NH3和HCl重新结合,生成NH4Cl。

NH4HCO3受热时也会分解,生成NH3、H2O和CO2。

由上面的反应可以看出,NH4Cl和NH4HCO3受热分解,都能产生NH3,但是,并不是所有的铵盐受热分解都产生NH3,在这里我们就不做介绍了。

铵盐可用作氮肥,由于铵盐受热易分解,贮存氮肥时,应密封包装并放在阴凉通风处;施肥时应埋在土下并及时灌水,以保证肥效。 2.铵盐与碱的反应

我们在前面曾介绍过,用NH4Cl与Ca(OH)2共热可制取氨气。同样,其他铵盐是否也能与碱反应生成氨气呢?

【实验6】 在两个试管中各加入少量(NH4)2SO4固体和NH4NO3固体,分别向两个试管中滴加10%的NaOH溶液,加热,并用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口。观察发生的现象。

可以看到,加热后,两个试管中都有气体产生,并可闻到刺激性气味。同时还看到,湿润的红色石蕊试纸变蓝。可见,实验中产生了氨气,这说明(NH4)2SO4、NH4NO3都能与碱反应生成NH3。以上反应的化学方程式为:

事实证明,铵盐与碱共热都能产生NH3,这是铵盐的共同性质。

我们利用铵盐与碱反应的性质在实验室制取氨气,同时也可以利用这个性质检验铵离子的存在。 讨论2 如何用实验方法证明某白色固体是铵盐。 问题与思考

1.从“构”(原子结构)、“位”(元素在周期表中的位置)、“性”(元素的性质)三者的密切关 系,如何理解氮族元素性质的相似性和递变性?

2.氮族元素中,氮在第二周期,磷在第三周期,根据同主族元素性质递变规律,氮比磷的非金属性强,氮比磷在化学反应中应活泼,而实际上正好相反,如何解释这种现象?

3.俗话说“雷雨发庄稼”,为什么?

4.白磷和红磷在一定条件下,可以相互转化,这个变化是物质变化还是化学变化?

问题与思考

1.氨、液氨、氨水和铵根的比较

2.如图装置中瓶中产生红棕色气体及白烟,为什么?写出反应方程式。

实验室制取氨气时,能用NH4HCO3、NH4NO3代替NH4Cl吗?

范文七:重氮化合物 投稿:田毳毴

第十六章 重氮化合物和偶氮化合物

——重氮化合物和偶氮化合物分子中都含有-N2-官能团。

偶氮化合物:-N2-官能团的两端都和基团碳原子直接相连的化合物

H3C

N

N

CH3

NN

偶氮甲烷 偶氮苯

H3C

CH3CN

N

N

CH3CN

CH3

NN

OH

偶氮二异丁腈 对羟基偶氮苯 重氮化合物:-N2-官能团一端与非碳原子直接相连的化合物

NNCl

HNNN

氯化重氮苯 苯重氮氨基苯 (或重氮苯盐酸盐)

NNHSO4

H3C

NN

OH

重氮苯硫酸盐 4-羟基- 4’-甲基偶氮苯

16.1 重氮化反应

 伯芳胺在低温及强酸(主要是盐酸或硫酸)水溶液中,与亚硝酸作用生成重氮盐的

反应称为重氮化反应。强酸需过量;过量的亚硝酸可用尿素除去。

NH2+ HONO + HCl

(NaNO2 + HCl)

oN2Cl+ 2H2O

重氮苯盐酸盐

NH2

+ HONO + H2SO4(NaNO2 + H2SO4)

oN2HSO4+ 2H2O

重氮苯硫酸盐

重氮盐能和湿的氢氧化银作用,生成类似季铵碱的强碱——氢氧化重氮化合物。

ArN2X + AgOHArN2OH + AgX↓

重氮盐的结构

重氮盐能和铵盐相似,其结构式如下

苯重氮离子的结构

ArN

NX-

或简写为

ArN2X

重氮盐的特点

1. 是线形结构;

2. 两个氮原子上的 π 键是共轭的。

重氮盐的物理性质

 具有盐的性质,易溶于水,不溶于有机溶剂。

 具有盐的性质,易溶于水,不溶于有机溶剂。

 在冷的水溶液中较稳定,但在较高温度时容易分解。故重氮化反应需在低温下进行。

ArN2X

ArN2+ + X-

影响重氮盐稳定性的因素

 重氮盐的稳定性和苯环上的取代基以及重氮盐的酸根有关。  取代基为卤素、硝基、磺酸基等时会增加重氮盐的稳定性。

 芳基重氮硫酸盐比其盐酸盐稳定,而氟硼酸的重氮盐更稳定,只有在高温下才会分

解。

重氮化反应的历程

NaNO2NaCl + HONO

+

NO + -Cl + H2O

H2N

NO

+

+

N22Cl-

16.2 重氮盐的性质及其在合成上的应用

 重氮盐的化学性质非常活泼,可把其许多化学反应归纳成两大类: (1)放出氮的反应-重氮基被取代的反应 (2)保留氮的反应-还原反应和偶合反应

16.2.1 放出氮的反应

 重氮盐中的重氮基可被羟基、氢、卤素、氰基等原子或基团取代,在反应中同时有

氮气放出。

 通过重氮化反应,可将芳环上的氨基转化成许多其他基团。

(1)被羟基取代

 将重氮盐的酸性水溶液加热,即发生水解,放出氮气,并有酚生成。

一般用重氮硫酸盐,在较浓的强酸溶液(如40~50%硫酸)中进行——避免反应生成的酚与未反应的重氮盐发生偶合反应。若用重氮苯盐酸盐,则时常有副产物氯苯生成。

CH3

N2HSO4

+ H2ArN2HSO4 + H2ArOH + N2 + H2SO4

CH3

OH

+ N2 + H2SO4

H有机合成上的应用

 通过生成重氮盐的途径而使氨基转变成羟基。用于制备不能用芳磺酸钠碱熔制得的酚类。

——间溴苯酚的制备

Br

NH2

N2HSO4

OH

Br

Br

NO2

NH2

24

N2HSO4

OH

NO2

NO2

NO2

NO2

(2)被氢原子取代

重氮盐与还原剂次磷酸(H3PO2)或NaOH-甲醛溶液作用,则重氮基可被氢原子所取代

ArN2HSO4 + H3PO2 + H2ArN2Cl + HCHO +2NaOH

ArH + N2 + H3PO3 + H2SO4

ArH + N2 + HCOONa + NaCl + H2O

—反应历程:

H3PO2

ArN2+ + H2PO2-Ar

+ H3PO2

+H22

H + + H2PO2 -Ar

+ N2↑ +H22

ArH + H22

Ar + N2↑ +H2PO2+H3PO3 + H3O+

ArN2+

H2PO2+ + 2 H2O

重氮盐与醇的反应

 重氮盐与乙醇作用,重氮基也可被氢原子取代,但往往有副产品醚生成。重氮盐与

乙醇作用,重氮基也可被氢原子取代,但往往有副产品醚生成。

ArN2HSO4 + C2H5ArN2HSO4 + C2H5ArH + N2 + CH3CHO + H2SO4ArOC2H5 + N2 + H2SO4

 如果用甲醇代替乙醇,醚的生成量很大。

 因重氮盐由伯胺制得,本反应提供了一个从芳环上除去-NH2的方法,该反应又称

为脱氨基反应。

脱氨基反应在合成上的应用

 利用脱氨基反应,可在苯环上先引入一个氨基,借助于氨基的定位效应来引导亲电

取代反应中取代基进入苯环的位置,然后在把氨基除去。

——1,3,5-三溴苯的制备

Br

NH2

NH2

Br

Br

24

Br

Br

Br

N2HSO4

Br

Br

Br

CH3NH2

NHCOCH3

(2) OH-, H2O

NH2

Br

24

CH3

N2HSO4

Br

CHOH

CH3

Br

CH3CH3

(3)被卤原子取代

 重氮盐的水溶液的和KI共热,重氮基即被碘所取代,生成碘化物并放出N2。

ArN2HSO4 + KI

ArI + N2 + KHSO

4

NO2

NO2

 将碘原子引入苯环的一个好方法,产率高。

NH

2NO2

NaNO ,HSON2HSO4I

反应历程属于SN1历程

+

+

-

I

桑德迈尔反应(Sandmeyer Reaction)

 因Cl-和Br-的亲核能力较弱,不能发生上述反应,要发生需亚铜盐作催化剂。  在CuCl/浓HCl或CuBr/浓HBr溶液存在下,其相应重氮盐受热后转变成氯代或溴代

芳烃——桑德迈尔反应。

通式: ArN2Cl

NH2

ArCl + N2

NO2

ArN2Br

NO2

ArBr + N2

NO2

N2Cl

NH2

Cl

Cl

Cl

HBr

N2Br

Cl

Br

桑德迈尔反应历程——属于自由基历程

Ar

+ CuCl2

ArCl + CuCl

CuCl + Cl-ArN2+ + CuCl2-CuCl2 -Ar + N2↑ +CuCl2

伽特曼反应

在Cu/浓HCl或Cu/浓HBr溶液存在下,其相应重氮盐受热后转变成氯代或溴代芳烃,但产率低。

ArN2ClArN2Br

ArCl + N2ArBr + N2

希曼反应(Schiemann Reaction)——将氟原子引入苯环的常用方法

 将氟硼酸加到重氮盐溶液中,使生成重氮盐氟硼酸沉淀,经分离并干燥后再小心加

热,即逐渐分解而制得相应的芳香族氟化物。

可用重氮氟磷酸盐代替重氮氟硼酸盐,提高产率

N2Cl

N2BP6

F

CH3

CH3

CH3

NH2

CH3

NaNON2Cl

N2BF4

F

CH3

CH3

CH3

ArN2X

ArN2BF

4

ArF + BF3 + N2

(4)被氰基取代

 重氮盐与氰化亚铜的KCN溶液或在铜粉存在下和KCN溶液作用,则重氮基可被氰基

取代,生成芳腈。

ArN2Cl

ArCN + N2

——桑德迈尔反应

ArN2HSO4

ArCN + KHSO4 + N2

——伽特曼反应

o 氰基可通过水解而成羧基,故这是通过重氮盐将羧基 引入苯环的较好方法。

NH2

N2Cl

CH3

Br

NaNOHCl

CH3

Br

CNCH3

HCH3

2COOH

Br

16.2.2 保留氮的反应

(1)还原反应

 重氮盐以氯化亚锡和盐酸(或Na2SO3)还原,可得到苯肼盐酸盐,再加碱即得苯肼。

N2Cl

NNSO3Na

2NHNHSO3Na

NHNH2.HCl

NHNH2

 如用较强的还原剂(如锌和盐酸)则生成苯胺和氨。

N2NH2+ NH3

苯肼的性质

 苯肼是无色液体,沸点241℃,熔点19.8℃,不溶于水。苯肼在空气中很容易被氧

化而呈深黑色,毒性较大,使用时应特别注意。苯肼是常用的羰基试剂,也是合成药物和染料的原料。

(2)偶合反应

重氮盐与酚或芳胺作用,由偶氮基-N=N-将两个分子偶联起来,生成由颜色的偶氮化合物,这个反应称为偶合反应或偶联反应

参加偶合反应的重氮盐,称为重氮组分,与其偶合的酚和芳胺叫做偶联组分。偶合反应是制备偶氮染料的基本反应 1)与酚偶合

N2Cl+

OH

NaOH,HO0C

o

OH

对羟基偶氮苯(桔红色)

——反应历程:重氮正离子作为亲电试剂,对芳环上进行亲电取代反应

若对位已有取代基,则在邻位发生偶合。

与酚偶合的反应条件

——在弱减或中性条件下进行;不宜在强碱条件下进行

 因为在碱性溶液中酚成为苯氧基负离子,更容易发生亲电取代反应,故而有利于偶

合反应的进行。

 如果溶液的碱性太强(PH>10),则对反应不利,因为重氮盐将与碱作用生成不能进

行偶合反应的重氮酸或重氮酸根负离子

2)与芳胺偶合

N2Cl+

3)2

AcOH,HOPH=5~7, 0C

N3)2

对(N,N-二甲基)偶氮苯(黄色)

在弱酸性或中性溶液(PH=5-7)中进行,不宜在强酸性溶液中进行。因为强酸性溶液中,胺成为铵盐,-NH3+是强的间位定位基,使苯环电子云密度降低,不利于偶 合反应的发生。

与芳伯、仲胺偶合时的重排

重氮盐与伯芳胺或仲芳胺发生偶合反应,可以是苯环上的氢原子被取代,也可以是氨基上的氢原子被取代。

若对位已有取代基,则重排生成邻氨基偶氮苯。

与间位有供电子基芳胺的偶合

 如果重氮盐与间甲苯胺偶合,则主要发生苯环上的氢原子被取代的反应,由于甲基

的存在增加了苯环的活泼性,而有利于苯环上的亲电取代反应的缘故。

与萘酚或萘胺的偶合

重氮盐与α-萘酚或α-萘胺偶合时,反应在4位上进行,若4位已被占据,则在2位上进行。重氮盐与β-萘胺偶合时,反应在1位上进行,若1位被占据,则不发生反应。

N2

OH

NN

N

NH2

NN

OH

H2NNN

介质的PH对偶合的影响

反应使介质的PH对同时具有氨基和酚羟基的化合物进行偶合使位置的选择显得十分重要。

HO33H

16.3 偶氮化合物和偶氮染料

芳香族偶氮化合物的通式为Ar-N=N=Ar’,都具有颜色,性质稳定,可广泛地用作染料,称为偶氮染料。其中有些偶氮化合物由于颜色不稳定,可作分析化学的指示剂。

偶氮化合物可用适当的还原剂(SnCl2+HCl或 Na2S2O4)还原生成氢化偶氮化合物,继续还原 则氮氮双键断裂而生成两分子芳胺。

NaO3S

NN

OH

[ H ]

NaO3S

NH2+H2N

OH

偶氮染料是最大的一类化学合成染料,约有几千个化合物,这些染料大多是含有一个或几个偶氮基(-N=N-)的化合物。古代染料多数是从植物中提取的。少数珍贵染料如海螺紫等是从动物体内提取的。绝大多数染料是人工合成的。

16.4 重氮甲烷和碳稀

16.4.1 重氮甲烷

重氮甲烷的结构

分子式 : CH2N2 共振式 :

CH2+

-

CH2结构:线状分子,偶极矩不大

H

3原子4电子的大键

重氮甲烷的制备

1. N-甲基-N-亚硝基酰胺的碱性分解

2. N-甲基-N-亚硝基对甲苯磺酰胺的碱性分解

重氮甲烷的性质

 重氮甲烷是黄色气体,剧毒且容易爆炸。其乙醚溶液较稳定。

 重氮甲烷的化学性质非常活泼,既有亲电性质又有亲核性质。是一个重要的甲基化

剂,还是一个偶极离子。

1)重氮甲烷与羧酸的反应

重氮甲烷与羧酸作用生成羧酸甲酯,并放出N2。

RCOOH + CH2N2

RCOOCH2 + N2

——反应历程

首先,重氮甲烷从羧酸夺得一质子而生成质子化的重氮甲烷(即甲基重氮离子)

然后,羧酸根负离子按SN2历程进攻甲基重氮离子而生成羧酸甲酯。

R

OC

3

R

OOCH3

+

N

N

O

R

C

2N

N

R

OO

+H3C

N

2)重氮甲烷与酚、烯醇的反应

除羧酸外,弱酸性化合物如酚、烯醇等也可以和重氮甲烷作用。

OH

ArOH + CH2N2

3

+ CH2N2

NO2

ArOCH3 + N2

OCH3

CH3

+ N2↑

NO2

 醇的酸性不足以使重氮甲烷质子化,在一般情况下重氮甲烷与醇不作用。

3)重氮甲烷与酰氯的反应

——阿恩特-艾斯特尔特(Arndt-Eistert)反应 重氮甲烷能与酰氯作用首先生成重氮甲基酮。

R

OCl+ 2CH2N2

R

OCHN2 + CH2Cl +N2

重氮甲基酮在氧化银催化下可与水、醇或氨等作用,得到比原来酰氯多一个碳原子的羧酸或其衍生物。

R

OCHN2

RCH2COOH + N2RCH2COOR' + N2RCH2CONH2 + N2

4)重氮甲烷的分解反应

 重氮甲烷受光或热作用,分解而生成亚甲基(又称碳烯、卡宾)。

CH2N2

CH2: + N2

卡宾中的碳原子只有六个价电子,其中两个未成键。

 存在两种不同电子状态的卡宾——单线态和三线态卡宾。

单线态卡宾:两个未成键电子成对

(即自旋方向相反,存在于同一原子轨道上)

三线态卡宾:两个未成键电子的自旋方向相同,分占两个原子轨道上

 单线态卡宾(激发态)能量较高,性质更活泼,能失去 能量而转变为能量较低的三

线态卡宾。

卡宾的化学性质

卡宾有很大的反应活性,一般生成后立即参与下一步反应。

1)加成反应

 卡宾的碳原子缺电子,如同其他亲电试剂一样可与烯烃发生亲电加成反应。 单线态卡宾和碳碳双键的加成是一步反应,形成过渡态后,即得三元环产物。

HH3C

H3

+:CH2

H

:CH2 +

C

H2

H2

H3C

H3H

顺-1,2-二甲基环丙烷

三线态卡宾加成的机理

 三线态卡宾的两个未成对电子分占两个原子轨道,是一个双游离基。

 与碳碳双键的加成分两步反应,先与烯烃的一碳原子成键,形成中间体双游离基,

再与另一碳原子环合。

H33

H3C+

H

3

C

H3CH

HH

CH

3

CH2 +

H

顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,2-二甲基环丙烷

卡宾与炔烃,环烯烃或苯等的加成

+ :CH2

CH2

1,3,5-环庚三烯

CH3

CCH+

:CH2CH3

H2

H

甲基环丙烯

+

二环[4.1.0]庚烷

2)插入反应

单线态卡宾可以插入C-H键之间,发生插入反应。

H+ :CH2

CH2

H

CH2CH2CH3

CH3CH2CH2CH3 +CH3

CH3

CH3

范文八:氮及其重要化合物 投稿:张徶德

课时作业(十三) 氮及其重要化合物

一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分)

1.(2013·山西临汾质检)下列现象的产生与人为排放大气污染物氮的氧化物无关的是

( )

A.闪电 B.光化学烟雾

C.酸雨 D.臭氧层空洞

2.下列各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是( )

A.NO和O2 B.HCl和NH3

C.H2和CO D.SO2和CO2

3.现有下列物质:①氯水 ②氨水 ③浓硝酸 ④氢氧化钠溶液 ⑤AgNO3溶液,其中必须保存在棕色试剂瓶里的是 ( )

A.①②③④⑤ B.①③⑤

C.①③ D.①②④

4.下列说法中正确的是( )

A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3

B.所有铵盐都易溶于水,所有铵盐中的氮均呈-3价

C.NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为:NH4+OH=====NH3↑+H2O

D.NH4Cl与NaCl的固体混合物可用升华法分离

5.实验室里可按如图所示的装置干燥、贮存某气体R,多余的气体可用水吸收,则R是(

) +-△

A.NO2 B.HCl

C.CH4 D.NH3

6.下列说法正确的是( )

A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解

B.可用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气

C.碳酸氢铵受热分解产生的气体用碱石灰干燥后可得到纯净氨气

+D.氨气溶于水后,在水溶液中主要以NH4的形式存在

7.如图利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是(

)

32经充分反应后,两瓶内溶液的物质的量浓度大小为( )

A.①>② B.①<②

C.①=② D.不能确定

9.(2013·湖南张家界质检)无色的混合气体甲,可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL甲气体经过如图实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为( )

A.NH3、NO2、N2 B.NH3、NO、CO2

C.NH3、NO2、CO2 D.NO、CO2、N2

10.(2012·九江质检)把3体积NO2气体依次通过①NaHCO3溶液(饱和);②浓H2SO4;③Na2O2后(假设每一步的反应都是充分的),再用排水收集残留气体,则收集至的气体是

( )

A.1体积NO B.1体积NO2和0.5体积O2

C.0.25体积O2 D.1/3体积NO

-111.将3.2 g Cu跟30.0 mL 10.0 mol·L的HNO3充分反应,还原产物有NO和NO2,

+-若反应后溶液中有a mol H,则此时溶液中含NO3的物质的量为( )

A.0.5a mol B.(0.1+a)mol

C.0.1a mol D.2a mol

12.(2013·北京东城区质检)有某硫酸和硝酸的混合溶液20 mL,其中含有硫酸的浓度为-1-2 mol·L,含硝酸的浓度为1 mol·L1,现向其中加入0.96 g 铜粉,充分反应后(假设只生成NO气体),最多可收集到标准状况下的气体的体积为( )

A.89.6 mL B.112 mL

C.168 mL D.224 mL

二、非选择题(本题包括4小题,共52分)

13.(8分)A是一种白色晶体,它与浓NaOH溶液共热,放出无色气体B,用圆底烧瓶收集干燥的B,按下图所示装置仪器进行实验。挤压滴管的胶头时,可以得到蓝色喷泉。A与浓H2SO4反应,放出无色气体C。用圆底烧瓶收集干燥的C,仍按下图所示装置仪器进行实验,挤压滴管的胶头时,可以得到红色喷泉。

(1)A的化学式是____________。

(2) 可用于除去B中水分的干燥剂是________。收集气体B的方法是__________________________。

(3)收集气体C的方法是____________________。

14.(15分)将红热的固体单质甲放入久置呈黄色的溶液乙中,剧烈反应产生混合气体A,A在常温下不与空气反应,且有以下变化:

―→气体――→→白色沉淀 ―

气体A――→→气体B――→溶液――→→蓝色溶液C ―→气体B澄清石灰水―+H2O+单质丙

请回答下列问题:

(1)甲______、乙________、丙________、B________(填化学式)。

(2)甲与乙反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)乙与丙也能反应,写出离子方程式________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)若常温下A的体积是5.6 L,则相同条件下从澄清石灰水中挥发出的B的体积约为________L。

15.(15分)(2013·河南安阳质检)某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置,进行“氨的催化氧化”实验。

(1)A处是气体发生装置,A中所用的试剂只能从下列物质中选取:

①硝酸铵;②碳酸铵;③碳酸氢铵;④氯化铵;⑤熟石灰;⑥氢氧化钠。

若A中制取气体时只用了一种药品,则该药品可以是________(填选项编号),在只用一种药品制取氨气时,图中空白处所需仪器为________(选填下列仪器编号,固定装置省略)。

(2)该装置补充完整后,仍然存在一定的缺陷,试从安全与环保的角度来考虑,对该装

置进行改进:

①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________。

(3)按照改进后的装置进行实验,请完成以下问题:

①装置B的作用是________________________________________________________________________;

②写出C中发生反应的化学方程式:________________________________________________________________________;

③若A、B处试剂足量,则装置D中可以观察到的实验现象有________________________________________________________________________。

16.(14分)在浓硝酸中放入铜片:

(1)开始反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)若铜有剩余,则反应将要结束时的反应化学方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)待反应停止后,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因和离子方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜消耗完时,共产生气体5.6 L(标准状况),则所消耗的硝酸的物质的量是________,所得气体的平均相对分子质量为__________。

课时作业(十三)

1.A B、C、D选项是常见的大气污染的结果,均与人为排放的氮的氧化物有关。而A选项则是一种自然现象。

2.D A、B项中的气体在常温下不共存;C项的气体均用向下排空气法收集。

3.B 见光易变质的试剂一般保存在棕色试剂瓶中。

4.C A项中,有的铵盐受热分解产生氨气(如NH4Cl),有的铵盐受热分解不产生氨气(如硝酸铵在400 ℃以上发生分解,产生N2、NO2和H2O);B项中,所有的铵盐都易溶于水,

+铵盐里除NH4中的N呈-3价外,还可能含有其他价态的氮元素(如NH4NO3中的N有-3、

+5两种价态);C项中,铵盐与碱反应时,反应条件不同,产物也不同,即加热时,生成NH3,不加热时,往往生成NH3·H2O;D项中,可用加热法分离NH4Cl和某些固体(不分解、不升华的固体)的混合物,但其过程为先受热分解,再降温化合,而不是升华。

5.D 由储气瓶的连接方式知,瓶内只能收集密度小于空气的气体,NO2、HCl排除;由尾气吸收装置知,该气体极易溶于水,C项被排除。

+-6.C 硫酸电离的H使溶液呈酸性,NO3在酸性条件下具有强氧化性,与铜反应,A

错误;氨气极易溶于水且氯化铵溶液显酸性,更利于氨气溶于水,B错误;NH4HCO3=====NH3↑+H2O↑+CO2↑,H2O、CO2均能被碱石灰吸收,C正确;氨气溶于水后大部分以NH3·H2O的形式存在,D错误。

7.A B项现象正确,解释错误,NH3应与H2SO4反应,只是因为H2SO4不具有挥发性,观察不到现象;C项解释错误,除AlCl3可能外,像CuCl2、FeCl3也符合现象;D项解释错误,NH3不属于碱,NH3溶于水后生成碱(NH3·H2O)。

x8.C 设圆底烧瓶的体积为V L,所含气体的物质的量为x。则c(NH3·H2O)=,V

2 mol3x而3NO2+H2O===2HNO3+NO,c(HNO3)=mol/L,C项正确。 2VV L3

9.B 由题意,无色混合气体中一定无NO2,100 mL气体通入浓H2SO4后,体积变为80 mL,一定有NH3,经Na2O2后变为红棕色,则含有CO2和NO,最后无气体剩余,则不含N2。

10.C 3体积的NO2通过饱和NaHCO3溶液,发生的反应有3NO2+2NaHCO3===2NaNO3+H2O+NO+2CO2,剩余气体通过浓硫酸后除去H2O,通过Na2O2时发生反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,此时剩余气体为1体积O2和1体积NO,排水法收集气体时发生反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3,显然O2过量,剩余0.25体积O2。

11.B 首先判断Cu与硝酸谁过量,经判断知HNO3过量,Cu全部反应,根据溶液中

3.2 g-+++-的电荷守恒,n(NO3)=n(H)+2n(Cu2)。则n(Cu2)=-0.05 mol,所以n(NO3)64 g·mol

=a mol+0.05 mol×2=(a+0.1)mol。

12.D 铜粉溶解于酸的离子方程式为:

+-+3Cu + 8H + 2NO3===3Cu2+2NO↑+4H2O

0.015 mol 0.1 mol 0.02 mol

经比较Cu不足。由Cu的量求得生成NO为0.01 mol,即标准状况下的气体的体积为224 mL。

13.解析: 此题为一推断型的实验题。由题给条件可知,B为NH3,C为HCl气体,所以A为NH4Cl。NH3为碱性气体,只能用碱石灰或生石灰、KOH固体等不与氨反应的干燥剂干燥。氨气的密度比空气小,应用向下排空气法收集。

答案: (1)NH4Cl (2)碱石灰 向下排空气法

(3)向上排空气法

14.解析: 由溶液乙久置呈黄色可知乙为浓硝酸,从而知甲为炭,气体A为CO2和

+NO2混合气体,B为NO;由C为蓝色溶液可推知C中含有Cu2,即丙为铜。

答案: (1)C HNO3 Cu NO

(2)C+4HNO3(浓)=====CO2↑+4NO2↑+2H2O

△△

(3)Cu+4H+2NO3===Cu2+2NO2↑+2H2O

(4)1.49

15.解析: 解答本题要注意以下两点:(1)题目对制取氨气的药品有限制条件。(2)根据实验的药品特点选择仪器和分析装置的作用及实验现象。

答案: (1)②或③ e、f、g、h

(2)①在装置C与D之间增加一个防倒吸装置

②在D后增加一个尾气吸收装置

(3)①吸收CO2和水蒸气,并生成O2 +-+

②4NH3+5O2=====4NO+6H2O △

③铜片逐渐减少直至溶解,溶液变蓝色,生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色

16.解析: (4)运用电子守恒列式得

5.6 LnNO2+nNO-22.4 L·mol 12.8 gnNO2+3nNO=-×264 g·mol催化剂

nNO2=0.175 mol解得 nNO=0.075 mol

12.85.6则消耗的HNO3mol×2+mol=0.65 mol。 6422.4

46×0.175+30×0.075M(气体)= g/mol=41.2 g/mol, 0.25

即Mr(气体)=41.2。

答案: (1)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

(2)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

+-+-+(3)H2SO4提供H,NO3继续与Cu发生反应:3Cu+8H+2NO3===3Cu2+2NO↑+

4H2O

(4)0.65 mol 41.2

范文九:N氮及其化合物 投稿:严苕苖

氮及其化合物

[考纲要求] 1.了解 NO、NO2 的性质。 2.掌握硝酸的性质和用途, 结合金属与 HNO3 的反应, 掌握守恒法的计算技巧。 3.了解氨气、铵盐的性质及用途;掌握氨气的实验室 制法。 4.掌握铵根离子的检验。

考点一

氮气及其氧化物

氮及 其化 合物

考点二

硝酸的性质及应用

考点三 考点四

氨和铵盐 氮及其重要化合物转化 关系的综合应用

知识梳理

I

考点一

氮气及其氧化物

1.氮气

物理性质:无色、无味气体,难溶于水,约占空气体积的 78%,与空气密度近似相等。

化学性质:常温下,N2性质很不活波,可代替稀有气体 做保护气;点燃、高温、放电能与H2、O2、Mg等发生反 应。

考点一

知识梳理

递进题组

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知识梳理

2.氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、 N2O4、N2O5 等。 完成 NO 和 NO2 的比较表: NO 颜色 物理 性质 毒性 溶解性 NO2

无色 有毒

不溶

红棕色 有毒

能溶

考点一

知识梳理

递进题组

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知识梳理

化学 与 O2 反应 2NO+O2===2NO2

性质 与 H2O 反应 与人体、环 境的关系 ①与血红蛋白结合使人中毒 ②转化成 NO2 形成酸雨、光 化学烟雾

3NO2+H2O= 2HNO3+NO

形成酸雨、 光化学 烟雾

特别提醒 (1)氮的氧化物都是大气污染物。 (2)空气中 NO2 是造成光化学烟雾的主要因素。 (3)空气中 NO、NO2 主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸

工厂等。 (4)NO2:既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。NO2 能使湿润的

淀粉KI 试纸变蓝。

考点一 知识梳理 递进题组

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知识梳理

深度思考

1.俗话说“雷雨发庄稼”, 这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化 合态的氮,请同学们写出三个有关的化学方程式:

放电或高温 N + O =========== 2NO (1)_____________________________ ; 2 2

2NO+O2===2NO2 (2)______________________ ;

3NO2+H2O===2HNO3+NO 。 (3)_____________________________

考点一

知识梳理

递进题组

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知识梳理

2.如何鉴别 NO2 与溴蒸气?

答案 由于 NO2 和 Br2 在性质上有不少相似性:①均具 有氧化性;②溶于水均有酸生成;③均可与碱反应; ④均为红棕色等。所以不能用淀粉KI 试纸、pH 试纸、 NaOH 溶液来鉴别,但二者性质又有差别,可以用下列 方法鉴别:①AgNO3 溶液;②CCl4 溶液;③用水洗法。

考点一

知识梳理

递进题组

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知识梳理

归纳总结

氮氧化物对环境的影响

1.常见的污染类型 (1)光化学烟雾:NOx 在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一 系列光化学反应,产生的一种有毒的烟雾。 (2)酸雨:NOx 排入大气中后,与水反应生成 HNO3 和 HNO2, 随雨雪降到地面。 (3)破坏臭氧层:NO2 可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫 外

线辐射量增加。

考点一 知识梳理 递进题组

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知识梳理

归纳总结

2.常见的 NOx 尾气处理方法 (1)碱液吸收法 2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O 一般适合工业尾气中 NOx 的处理。 (2)催化转化:在催化剂、加热条件下, NOx 与 CO 在一定温 度下催化转化为无毒气体(N2 和 CO2)。 一般适用于汽车尾气的处理。

考点一

知识梳理

递进题组

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知识梳理

思维建模

NOx 和 O2 混合型计算题的规律总结

1.关系式法 (1)NO 和 O2 混合气体通入水中 由 2NO+O2===2NO2 和 3NO2+H2O===2HNO3+NO 得总反 应为 4NO+3O2+2H2O===4HNO3

考点一

知识梳理

递进题组

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知识梳理

思维建模

(2)NO2 和 O2 混合气体通入水中 由 3NO2+H2O===2HNO3+NO 和 2NO+O2===2NO2 得总反应 为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3

(3)NO、NO2 和 O2 三种混合气体通入水中 先按 3NO2+H2O===2HNO3+NO 计算出生成的 NO 体积, 再加 上原来混合气体中 NO 体积,再按(1)计算。

考点一 知识梳理 递进题组

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知识梳理

思维建模

2.电子守恒法 当 NOx 转化为硝酸时要失去电子,如果是 NOx 与 O2 混合,则反应中 O2 得到的电子数与 NOx 失去的电子 数相等。

考点一

知识梳理

递进题组

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知识梳理

I

考点二

硝酸的性质及应用

1.物理性质 硝酸是无色易挥发的液体,有刺激性气味。98%的浓硝酸又 称发烟硝酸。 2.化学性质

考点二

知识梳理

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知识梳理

(1)不稳定性

△ 4HNO3 ===== 2H2O+4NO2↑+O2↑ 反应: 。 或光照

(2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大氧化性越强。 按要求完成下列反应的方程式: ①与金属反应: 稀硝酸与铜反应: 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 浓硝酸与铜反应: Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

考点二 知识梳理

; 。

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递进题组

知识梳理

②与非金属反应: 浓硝酸与 C 的反应: △ C+4HNO3(浓)=====CO2↑+4NO2↑+2H2O;

浓硝酸与S的反应: △ S+6HNO3(浓)=====2H2SO4+6NO2↑+2H2O 浓硝酸与P的反应: △ P+5HNO3(浓)=====H3PO4+5NO2↑+H2O

③与还原性化合物反应: 硝酸可氧化 H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。 稀硝酸与 FeSO4 溶液反应的离子方程式: 3+ 3Fe2++4H++NO- ===3Fe +NO↑+2H2O 。 3

考点二 知识梳理

递进题组

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知识梳理

深度思考

1.久置的硝酸呈黄色,如何除去?怎样保存硝酸?

答案

硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生分解,生成的

NO2 溶于浓硝酸所致,所以消除的方法是通入 O2(或空气), 使其发生反应 4NO2+O2+2H2O===4HNO3。保存时应保存在 棕色试剂瓶中,并置于阴凉处。

考点二

知识梳理

递进题组

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知识梳理

反思归纳

1.硝酸与

金属反应的规律 (1)HNO3 与金属一般不能产生 H2。 (2)还原产物一般为 HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO;很 稀的硝酸还原产物也可能为 N2O、N2 或 NH4NO3。 (3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。 2.涉及 HNO3 的离子反应常见的易错问题

- (1)忽视 NO3 在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下 NO- 3 - 2- 不能与 Fe2+、I-、SO2 、 S 等还原性较强的离子大量共存。 3

(2)在书写离子方程式时,忽视 HNO3 的强氧化性,将氧化 还原反应简单的写成复分解反应。

考点二 知识梳理

递进题组

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知识梳理

方法指导

金属与硝酸反应计算题的一般方法

考点二

知识梳理

递进题组

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知识梳理

I

考点三

氨和铵盐

1.氨的分子结构和性质 (1)物理性质 氨气是无色有刺激性气味的气体,易液化可作制冷剂,常温、常 压下,1 体积的水可溶解

700 体积的氨气。

考点三

知识梳理

递进题组

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知识梳理

(2)氨的化学性质 ①与水的反应 + - NH3+H2O NH3· H2O NH4 +OH ,氨气溶于水得氨水,氨 - + NH3· H2O、NH3、H2O、NH+ 、 OH 、 H 水中含有的粒子有 。 4 △ 氨水为可溶性一元弱碱, 易挥发, 不稳定, 易分解: NH3· H2O===== NH3↑+H2O 。 ②氨气与酸反应 a.蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为 有白烟生成,将浓盐酸改为 浓硝酸 ,也会出现相同的现象。 化学方程式为 HCl+NH3===NH4Cl、NH3+HNO3===NH4NO3 。 b.与 CO2 等酸性氧化物反应:NH3+CO2+H2O===NH4HCO3 或 2NH3+CO2+H2O===(NH4)2CO3。

考点三

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递进题组

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知识梳理

③ NH3 的还原性 ——氨的催化氧化

催化剂 4NH3+5O2 ===== 4NO+6H2O △ 化学方程式: 。

④与盐溶液反应 将氨水加入下列溶液,完成下表: 被滴试剂 现象

离子方程式

FeCl3 溶液 生成 红褐 色沉淀

Fe3 +3NH3· H2O=== Fe(OH)3↓+3NH4

AlCl3 溶液

考点三

生成 白色 沉淀

知识梳理

Al3++3NH3· H2O=== Al(OH)3↓+3NH+ 4

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知识梳理

(4)氨气的实验室制法

考点三

知识梳理

递进题组

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知识梳理

考点三

知识梳理

递进题组

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知识梳理

2.铵盐及 NH+ 4 的检验 (1)铵盐的物理性质 铵盐都是 白 色固体,均易溶于水。 (2)铵盐的化学性质

(3)NH4 的检验 OH- △ 未知液——→呈碱性——→湿润的 红 色石蕊试纸变 蓝 色, 则证明含 NH+ 4。

考点三 知识梳理

递进题组

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知识梳理

方法指导

1.加热浓氨水 △ (1)反应原理:NH3· H2O=====NH3↑+H2O。 (2)装置:见图甲。

考点三

知识梳理

递进题组

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知识梳理

方法指导

2.浓氨水中加固态碱性物质 (1)反应原理:浓氨水中存在以下平衡:NH3+ H2O NH3· H2O NH4 +OH ,加入

+ -

态碱性物质(如 CaO、NaOH、碱石灰等), 消耗水,同时反应放热,促进 NH3· H2O 的 分解。 (2)装置:见图乙。

考点三 知识梳理

递进题组

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知识梳理

I

考点四

氮及其重要化合物转化关系的综合应用

注意 箭头指出可体现物质的性质,指向可寻找该物质的制备方法。

考点四

知识梳理

递进题组

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知识梳理

反思归纳

歧化:3NO2+H2O===2HNO3+NO 归中:6NO+4NH3===5N2+6H2O ②含氮物质的连续氧化 O2 O2 H2O NH3——→NO——→NO2——→HNO3 O2 O2 H2O N2——→NO——→NO2——→HNO3

考点四

知识梳理

递进题组

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知识梳理

具有特殊颜色的气体: 黄绿色气体是 Cl2, 红棕色气体为 NO2; 具有特殊性质的气体:氨气是中学阶段需掌握的唯一碱性气 体;具有特殊气味的气体:有臭鸡蛋气味的气体是 H2S。

考点四

知识梳理

递进题组

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范文十:氮及其重要化合物 投稿:郑餴餵

氮及其重要化合物

构建双基

思考:

(1)钝化是不是不发生化学反应?

(2)浓硝酸与Cu反应产生NO2气体,稀HNO3与Cu反应产生NO气体,能否说明稀HNO3氧化性更强?

考点串讲深度剖析

考点1氨气的实验室制法与性质 1.氨气的实验室制法

(1)加热固态铵盐和碱的混合物

(2)浓氨水中加固态碱性物质

2.氨气的性质

(1)氨气的催化氧化实验探究

特别提醒:(1)实验室用其他方法制取少量氨气的方法及注意事项

①加热浓氨水法,也可以快速制取少量氨气,但纯度较低。

②碳酸铵或碳酸氢铵受热分解法,但需要用碱石灰除去同时产生的CO2和H2O。 (2)干燥氨气不能用浓硫酸、无水氯化钙和无水硫酸铜。 (3)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。

可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为:

【知识拓展】 “喷泉”的形成原理 1.喷泉形成的原理

容器内外存在较大的压强差,在这种压强差的作用下,液体迅速流动,通过带有尖嘴的导管喷出,即形成喷泉。

2.使容器内外产生较大的压强差的原理

(1)容器内气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。当外部的水或溶液接触容器内气体时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应,使容器内压强迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入容器,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。 (2)密闭容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或发生化学反应,容器内产生大量气体,容器内压强迅速增大,促使容器内液体迅速向外流动,形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。

(3)喷泉实验成功的关键:①气体在吸收液中被吸收得既快又多,如NH3、HCl气体用水吸收;②装置具有良好的气密性;③装置内气体的纯度要高 即时应用

1.某研究性学习小组对实验室制取NH3进行了如下设计: (1)甲同学拟用浓氨水和固体NaOH制取NH3,并用图Ⅰ装置作为NH3的发生装置。

写出固体NaOH的作用:_________________________。 (2)乙同学建议,把教材中实验室制取氨气的收集装置由大

试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气,并确保不污染环境。请你根据其设想回答:

①若用排空气法收集NH3,请在图Ⅱ的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置,标出所用的试剂(自选)名称。

②若用排液取气法收集NH3,可选用的试剂是____(填序号)。 A.H2O B.浓硫酸 C.CCl4 D.饱和NaCl溶液 2.资料显示:“氨气可在纯氧中安静燃烧,生成对空气无污染的物质„„”。某校化学小组学生用下列装置(部分固定、夹持装置、加热仪器和橡胶管等略去)进行有关氨气制取和性

质的实验探究。

回答下列问题:

(1)若用装置①制取NH3,其反应的化学方程式为 ; 若要测定生成的NH3的体积,则必须选择的装置是______(填装置序号),装置中所盛试剂应具有的性质是________________________________________。

(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3,烧瓶内装的试剂是________,分液漏斗中装的试剂是________,收集装置应选择________(填装置序号)。

(3)小组成员设计了⑧、⑨装置进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。将产生的氨气与过量的氧气通到装置⑧(催化剂为铂石棉)中,用酒精喷灯加热:

①氨催化氧化的化学方程式是 ; 试管内气体变为红棕色,该反应的化学方程式是 。 ②停止反应后,立即关闭⑧中两个止水夹。一段时间后,将试管浸入冰水中,试管内气体颜色变浅,请结合化学方程式说明原因___________________________________________。 (4)将过量的氧气与氨气分别从a、b两管进气口通入到装置⑨中,并在b管上端点燃氨气。 ①两气体通入的先后顺序是____________________________, 其理由是_____________________________________。

②氨气燃烧的化学方程式是____________________________。 考点2氮的氧化物及其计算 1.原子守恒法(关系式法)

(1)NO、O2、H2O之间的综合反应式是:4NO+3O2+2H2O===4HNO3 <4∶3余O2

由此可知当体积比V(NO)∶V(O2)=4∶3恰好完全反应

>4∶3余NO(2)NO2、O2、H2O之间的综合反应式是:4NO2+O2+2H2O===4HNO3 <4∶1余O2

由此可知当体积比V(NO2)∶V(O2)=4∶1恰好完全反应

>4∶1余NO

实际上V(NO2)∶V(O2)=4∶1和V(NO)∶V(O2)=4∶3时,均相当于N2O5的组成,与N2O5

+H2O===2HNO3等效,故当NO、NO2、O2的混合气溶于H2O时也可利用原子个数比进行<2∶5余O2

判断n(N)∶n(O)=2∶5恰好完全反应

>2∶5余NO2.得失电子守恒法

当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述两种气体与O2混合,O2得电子,且得失电子数必然相等,这是得失电子守恒法解答此类题目的依据。 NO、NO2混合气与NaOH溶液的反应,发生如下反应

2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O。 (1)当V(NO)>V(NO2)时,反应后剩余NO,体积为V(NO)原-V(NO2)。 (2)当V(NO2)≥V(NO)时,最后无气体剩余。

即时应用

3.判断下列各题的正误:

(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在。( ) (2)NO可用于某些疾病的治疗。( )

(3)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。( )

(4)在pH=0的溶液中,Na、NO3、SO23、K可以大量共存。( )

(5)用稀氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式是2OH+2NO2===NO3+NO↑+H2O。( ) 4.将容积为50 mL的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体,倒置量筒在盛满水的水槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5 mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是________或________。

5.烟气中NOx是NO和NO2的混合物(不含N2O4)。

(1)根据废气排放标准,1 m3烟气最高允许含400 mg NOx。若NOx中NO质量分数为0.85,则1 m3烟气中最高允许含NO________L(标准状况,保留2位小数)。

(2)工业上通常用溶质质量分数为0.150 的Na2CO3水溶液(密度1.16 g·mL1)作为NOx吸收

剂,该碳酸钠溶液物质的量浓度为________mol·L1(保留2位小数)。 (3)已知:NO+NO2+Na2CO3===2NaNO2+CO2① 2NO2+Na2CO3===NaNO2+NaNO3+CO2②

1 m3含2 000 mg NOx的烟气用质量分数为0.150的碳酸钠溶液吸收。若吸收率为80%,吸收后的烟气________排放标准(填“符合”或“不符合”),理由:_____________________。

学科规律方法提升

金属与硝酸反应的计算规律 1.反应规律

2.计算方法 (1)原子守恒法

HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO3的形式存在于溶液中;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。 (2)电子守恒法

HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。

特别提醒:金属与硝酸反应,生成硝酸盐,氮元素不能全部转化成氮氧化物。如果在混合物中加入硫酸,则NO3可以继续与金属反应,致使NO3 全部转化为氮氧化物,进行相关计算时可先进行过量判断,然后再根据离子方程式进行计算。

例1在某100 mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 mol/L、0.1 mol/L,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中铜离子的物质的量浓度是( ) A.0.15 mol/L B.0.225 mol/L C.0.30 mol/L D.0.45 mol/L

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例2将51.2 g铜恰好完全溶于V mL 10 mol/L硝酸中,得到硝酸铜溶液,收集到氮的氧化物(含NO、NO2、N2O4)的混合物共17.92 L(标准状况),这些气体恰好能被500 mL 2.0 mol/L NaOH溶液完全吸收,得到500 mL(假设吸收气体后溶液体积不变)钠盐溶液(含NaNO3和NaNO2)。通过计算回答下列问题: (1)V=________。

(2)上述钠盐溶液中硝酸钠物质的量浓度为________。 跟踪训练

1.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )

A.60 mL C.30 mL

B.45 mL

D.15 mL

2.将32.64 g 铜与140 mL 一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答:

(1)NO的体积为________L,NO2的体积为________L。 (2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a mol·L

-1

的NaOH溶液,恰好使溶液中

的Cu2全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为________mol·L1。

(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水________g。

真题集训把脉高考

1.用如图所示装置进行下列实验,实验结果与预测的现象不一致的是( )

3.下列物质与水作用形成的溶液能与NH4Cl反应生成NH3的是( ) A.二氧化氮 B.钠 C.硫酸镁 D.二氧化硅 4.某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化

(1)氨催化氧化的化学方程式为 (2)加热玻璃管2一段时间后,挤压1中打气球鼓入空气,观察到2中物质呈红热状态;停止加热后仍能保持红热,该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体,装置3应装入________;若取消3,在4中仅观察到大量白烟,原因是_________________________________________。

(4)为实现氨催化氧化,也可用装置5替换装置________(填装置代号);化合物X为________(只写一种),Na2O2的作用是__________________________________。

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