高中化学之氮元素

可能有些些乱，但都是一个个找的知识点手打上去，结合了本人考试中的一些经验但希望可以给大家打开思路 (=´ω｀=)

化学

• 氮的氧化物
  • NO
    • 物理性质：无色无味气体难溶于水的有毒气体，
      • 电子式：
    • 化学性质：
      • NO可以被过氧化钠吸收：Na2O2+2NO=2NaNO2
        • 探究NO与过氧化钠反应实验
          • 通入NO前要先用H2或其他保护气通过装置排出空气，防止NO被氧化
          • 判断产物中是否含有亚硝酸根：将产物溶于水，加入AgNO3，观察是否有浅黄色沉淀
          • 欲最终判断NO3-的存在与否，要通过加热产物，根据2NaNO3 ==== 2NaNO2 + O2↑，称量产物灼烧前后质量计算，NaNO2热稳定性强，不分解
      • 实验室制备
        • 铜与稀硝酸反应：3Cu+8HNO3（稀）→3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O（不需加热，含有氮气杂质）
        • 用亚硝酸钠和稀硫酸反应来制备：6NaNO2+3H2SO4→3Na2SO4+2H2O+4NO↑+2HNO3（可用启普发生器）
      • 工业制备
        • 合成法：将氮与氧混合气体通过电弧，在4000摄氏度直接化合成一氧化氮N2+O2→2NO
        • 催化氧化法：以钯或铂为催化剂4NH3+5O2→4NO+6H2O
      • 氧化性：6NO+4NH3==（加热）==5N2+6H2O（归中）
      • 还原性：
        • 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3或2NO+O2=2NO2,在空气中极易被氧化
  • NO2
    • 物理性质：黄褐色液体或棕红色气体，其固体呈无色，有刺激性气味，溶于水
    • 化学性质：
      • 二氧化氮溶于水：3NO2+H2O == 2HNO3 + NO，在有氧气的情况下4NO2+O2+2H2O=4HNO3
        • 由于二氧化氮溶于水还会生成NO，因此NO2不是硝酸的酸酐
      • 被过氧化钠吸收：Na2O2+2NO2=2NaNO3
      • 被氢氧化钠吸收：2NO₂+ 2NaOH ==== NaNO₃+ NaNO₂+ H₂O（碱性环境下歧化）
      • 自身化合：NO2=N2O4 该反应可逆，常考阿伏伽德罗常数
      • 汽车尾气处理：2NO+2CO(催化剂)=N2+2CO2
      • 用作火箭燃料：2N2H4 + 2NO2 =点燃= 3N2 + 4H2O
        • 肼剧毒，为强还原剂，在在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属
          • 制备：NaClO+NH2CONH2（尿素）+2NaOH==N2H4.H2O+Na2CO3+NaCl
            • 尿素
              • 性质：在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。（铵盐的性质）
              • 制备：用液氨和二氧化碳2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O
              • 用途：含氮量最高的氮肥
      • NO2支持燃烧：2C+2NO2--->N2+2CO2
        • 相关探究实验
          • 用浓硝酸制得的NO2含有水和硝酸，不能说明不支持燃烧
          • 如果用AgNO3热分解制得NO2，同时会产生氧气且氧气体积分数为⅓大于空气中氧气含量，不能说明NO2支持燃烧
      • 污染
        • NO2为酸雨成分，且含氮易导致水体富营养化
• 氮
  • N
    • 化合价
      • -3
        • 铵根、氮化镁、CN-、SCN-
      • 0
        • 氮气
          • 物理性质
            • 无色无味的气体，比空气密度小，在空气中不燃烧
          • 大气成分中占比最高的物质，占大气总量的78.08%
          • 注意氮气电子式，两侧有电子
          • 实验中常用作保护气，防止物质被氧化
            • 描述：打开弹簧夹，通入氮气（至最后的瓶内有气泡出现），将空气全部排出
          • 氮气的制备
            • 1、将氨气通过灼热的氧化铜粉末2NH3+3CuO=N2+3H2O+3Cu
            • 2、将亚硝酸钠和氯化铵的混合溶液加热NH4Cl + NaNO2 = NaCl + 2 H2O + N2↑
            • 方法1更关注，其优越性在于
              • 1、Cu可循环利用，节约原料
              • 2、产物为N 和H2O，对环境无污染
          • 化学性质：
            • 可跟绝大多数碱土金属反应
              • 锂最易反应，常温下有6Li+N2===2Li3N
              • 镁条在氮气中燃烧：3Mg+2N2==Mg3N2
                • 现象：发出耀眼强光，放出大量的热，生成白烟同时生成一种白色物质
• 环境污染
  • 温室效应
    • CO2、CH4、N2O、氟利昂
  • 臭氧层破坏
    • 氟利昂、氮氧化合物等
  • 酸雨
    • 硫酸型酸雨
      • ①2SO2+O2=2SO3②SO3+H2O=H2SO4
      • ③SO2+H2O=H2SO3④2H2SO3+O2=H2SO4
    • 硝酸型酸雨
      • ①2NO+O2=2NO2②3NO2+H2O=2HNO3+NO
    • 治理
      • 在燃料煤中加入生石灰固硫
        • 2CaO+2SO2+O2=CaSO4（或分两步写）
      • 制硫酸尾气氨吸收法：SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3
  • 光化学烟雾
    • NOx
  • 绿色化学：
    • 利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染.
    • 理想的化工生产方式是： 反应物的原子全部转化为期望的最终产物（提高原子利用率）
• 氮肥
  • 分类氨态氮肥、铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵态氮肥、氰氨态氮肥和酰胺态氮肥
  • 铵态氮肥不宜与碱性肥料混用，如草木灰（K2CO3）会反应放出氨气
• 酸碱性对歧化/归中反应的影响
  • 原理
    • 非金属单质在水中的歧化多是得到两个酸。一个是氢酸、一个是含氧酸碱性条件有利于这些反应（产物端有酸）正向进行，而酸性条件利于其逆向进行
  • 栗子
    • 卤素单质的两种歧化：①1，1归中：X2+2OH-=X-+XO-+H2O ②1，5热歧化：3X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O
      • 注意温度对于反应的影响
      • 氯
        • 与冷的氢氧化钠反应：Cl2+2NaOH=Nacl+NaClO+H2O
        • 与热的氢氧化钠反应：Cl2+6NaOH=5Nacl+NaClO3+3H2O
    • 卤素两种酸性归中：①1，1归中②1，5归中，同歧化
      • 84消毒液不能和洁厕灵共用：氯的1，1归中
      • 氯酸钾与浓盐酸反应制氯气
  • 非卤素时，有时满足酸性歧化
    • 硫代硫酸钠在酸性条件下歧化生成二氧化硫和硫单质
    • 氧化亚铜遇酸：Cu₂O+2H+ =Cu₂+ +Cu+H₂O
• 燃烧实验
• 酸酐
  • 定义
    • 某含氧酸脱去一分子水或几分子水，所剩下的部分
      • 只有含氧酸才有酸酐，无氧酸无酸酐
  • 常见酸的酸酐：
    • H2SO4 → SO3 H2SO3 → SO2 H2CO3 →CO2 H3PO4 → P2O5 HNO3 → N2O5 HNO2 → N2O3 CH3COOH → (CH3CO)2O H3PO3亚磷酸→ P2O3
  • 特殊注意：
    • SiO2二氧化硅不与水反应，即与水接触不生成硅酸，但人为规定二氧化硅为硅酸的酸酐
    • 高锰酸酸酐Mn2O7
      • 制备方法：KMnO4（高锰酸钾）和冷的浓硫酸作用生成暗绿色的油状七氧化二锰（Mn2O7）： 5H2SO4（浓） +4KMnO4 → 2K2SO4 + Mn2(SO4)3 + Mn2O7 + 5H2O + 2O2↑
• 启普发生器
  • 限制：
    • 不能加热
      • 反应也不能放热太多
        • NO2：反应
    • 只能适用于块状物体
      • SO2制备不能用启普：NaSO3为粉末
      • O2制备不能用启普：MnO2为粉末
    • 防止小孔堵塞
      • 乙炔制备不能用启普：
        • 乙炔的制备：CaC₂+2H₂O→C₂H₂↑+Ca(OH)₂
          • 注意事项
            • 导气管口塞入少许棉花：防止产生的泡沫进入导管
            • 副反应生成H2S及PH₃具有还原性的气体，常用CuSO₄除去这些杂质
              • 除杂方程：CuSO4 + H2S = H2SO4 + CuS↓
            • 加饱和食盐水，避免电石和水反应过于剧烈
            • 装置图
        • 反应发出大量的热
        • 反应生成的氢氧化钙为糊状物，易堵塞
  • 固-液不加热型
  • 适用范围
    • H2：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
    • CO2：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
    • H2S：FeS+ 2HCl=FeCl 2 +H 2 S ↑
    • NO：铜与浓硝酸、稀硝酸反应
  • 优点：
    • 随开随用，随关随停
      • 能节约药品,控制反应速率和反应的发生和停止
    • 可随时向装置中添加药品
• 氰根、硫氰根
  • C、N之间以叁键相连
  • KSCN
    • KSCN的制备
      • 1、CS2+2NH3→NH4SCN+H2S
      • 2、2NH4SCN + K2C03→ 2KSCN + (NH4)2C03
    • 检验三价铁离子
      • 血红色络合物,并非沉淀
  • 拟卤素
    • 化学性质与卤素相近，表现出单质的还原性
    • 氰
      • 制备方法：4HCN+MnO2（加热）=Mn(CN)2+2H2O+(CN)2
      • 与水反应：(CN)2+H2O=HCN+HOCN