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    2022年高考化学一轮复习讲义第4章第23讲 氮及其化合物 (含解析)

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    2022年高考化学一轮复习讲义第4章第23讲 氮及其化合物 (含解析)

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    这是一份2022年高考化学一轮复习讲义第4章第23讲 氮及其化合物 (含解析),共24页。试卷主要包含了4 mL一氧化氮等内容,欢迎下载使用。
    第23讲 氮及其化合物
    复习目标 1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及应用。2.了解氮的化合物对环境的影响。
    考点一 氮及其氧化物

    1.氮的固定

    2.氮气
    (1)物理性质:无色无味气体,密度比空气略小,难溶于水。
    (2)化学性质

    写出有关化学方程式:
    ①3Mg+N2Mg3N2;
    ②N2+3H22NH3;
    ③N2+O22NO。
    3.氮的氧化物
    (1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1―→+5价都有对应的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
    (2)NO和NO2的比较
    性质
    NO
    NO2
    色、态、味
    无色、无味的气体
    红棕色、有刺激性气味的气体
    溶解性
    难溶于水

    毒性
    有毒,大气污染物之一
    有毒,大气污染物之一
    与水反应
    不反应
    3NO2+H2O===2HNO3+NO
    与氧气反应
    2NO+O2===2NO2
    不反应

    提醒 ①NO2与N2O4存在下列平衡:2NO2N2O4,因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色。
    4.氮氧化物对环境的污染及防治
    (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,产生了一种有毒的烟雾。
    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。
    ④NO与血红蛋白结合使人中毒。
    (2)常见的NOx尾气处理方法
    ①碱液吸收法
    工业尾气中NOx常用碱液吸收处理,NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
    ②催化转化法
    在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),或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。

    (1)固氮反应一定属于氧化还原反应(√)
    (2)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(×)
    错因:N2与O2在放电条件下生成NO。
    (3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体(×)
    错因:Cu与稀硝酸生成NO,NO与空气中的O2反应,不能用排空气法收集。
    (4)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂(×)
    错因:NO2与H2O反应,NO2既是氧化剂又是还原剂。
    (5)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物(×)
    错因:NO2与H2O反应生成HNO3和NO,所以NO2不是酸性氧化物。

    1.结合N2、NO、NO2的化学性质,用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的科学道理。
    答案 ①N2+O22NO
    ②2NO+O2===2NO2
    ③3NO2+H2O===2HNO3+NO
    2.NO2和溴蒸气均为红棕色气体,你用哪些实验方法鉴别二者?写出所用试剂和区别的现象。
    方案一:试剂________________,现象______________________________________________。
    方案二:试剂________________,现象______________________________________________。
    方案三:试剂________________,现象______________________________________________。
    答案 方案一:AgNO3溶液 NO2中AgNO3溶液无明显变化,溴蒸气中产生浅黄色沉淀
    方案二:CCl4(或汽油) NO2中CCl4(或汽油)仍为无色,溴蒸气中CCl4(或汽油)的颜色加深
    方案三:蒸馏水 NO2中蒸馏水不变色,溴蒸气中水的颜色加深(其他合理的答案均正确)

    题组一 氮及氧化物的性质和应用
    1.(2020·通化高三月考)下列有关氮气的说法正确的是(  )
    A.氮气是由氮原子构成的双原子分子,所以化学性质不活泼
    B.1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
    C.电闪雷鸣的雨天,雨水中会含有一定量的硝酸,其中发生的反应之一是N2+2O2===2NO2
    D.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
    答案 D
    解析 A项,氮原子最外层有5个电子,氮与氮形成三对共用电子对,达8电子的稳定结构;B项,氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应;C项,氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮;D项,NO和氧气反应生成NO2;NO2和水反应生成NO。
    2.下列说法中错误的是(  )
    A.工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应
    B.通过灼热的铜粉,可以除去N2中的O2
    C.除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中
    D.NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为2∶1
    答案 D
    解析 NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2。
    3.如图为装有活塞的密闭容器,内盛22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定),保持温度、压强不变,则容器内物质的密度为(  )

    A.等于1.369 g·L-1
    B.等于2.054 g·L-1
    C.在1.369 g·L-1和2.054 g·L-1之间
    D.大于2.054 g·L-1
    答案 D
    解析 一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮,
    2NO  +  O2  ===  2NO2
    2       1      2
    22.4 mL   11.2 mL   22.4 mL
    反应后生成了22.4 mL二氧化氮,假设二氧化氮的体积不变,则容器中气体的密度为
    ρ(NO2)=≈2.054 g·L-1,因存在转化平衡:2NO2N2O4,则混合气体的体积小于22.4 mL,所以容器中气体的密度应大于2.054 g·L-1。
    题组二 氮氧化物对环境的污染及防治
    4.(2020·湖南怀化统一考试)化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是(  )
    A.SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
    B.75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同
    C.纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2+、Pb2+等重金属离子
    D.汽车尾气中含有的氮氧化物,会加剧酸雨的形成
    答案 D
    解析 SO2和NO2都是可形成酸雨的气体,CO2不能形成酸雨,但会造成温室效应,A项错误;75%的酒精消毒的原理是使蛋白质发生变性,“84”消毒液是利用其主要成分NaClO的强氧化性杀菌消毒,原理不相同,B项错误;纳米铁粉能有效地处理污水中的Hg2+、Pb2+等重金属离子,与其还原性有关,C项错误。
    5.工业上常采用生物硝化法将NH转化为NO来处理氨氮废水,工作流程如图,下列说法错误的是(  )

    A.生物硝化法处理废水,会导致水体pH逐渐下降:NH+2O2===NO+2H++H2O
    B.长期过量使用NH4Cl等铵态化肥,易导致土壤酸化,水体富营养化
    C.检验NH所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
    D.微生物保持活性的pH范围为7~9,可以加入石灰石来调节水体的pH
    答案 C
    解析 NH4Cl水解呈酸性,长期过量使用会导致土壤酸化,也会导致水体富营养化,B项正确;检验NH应使用红色石蕊试纸,C项错误;生物硝化法处理废水会使水体呈酸性,可以加入石灰石与H+反应来调节水体的pH,D项正确。
    6.(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式:_____________________________。
    (2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3+6NO5N2+6H2O。
    写出氨气转化NO2的化学方程式:_________________________________________________,
    该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为________。
    (3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
    ①NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为1∶1,写出该反应的化学方程式:________________________________________________________________________。
    ②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是_______________________________________________________________________。
    答案 (1)2CO+2NON2+2CO2
    (2)8NH3+6NO27N2+12H2O 4∶3
    (3)①2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
    ②NaNO2
    考点二 典型的氧化性酸——硝酸

    1.物理性质
    硝酸是无色易挥发的液体,有刺激性气味。
    2.化学性质

    (1)不稳定性
    反应:4HNO3(浓) 2H2O+4NO2↑+O2↑。
    (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。
    ②与非金属反应:
    浓硝酸与C的反应:
    C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。
    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:
    3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O。
    (3)与有机物反应
    ①硝化反应(与反应):
    +HNO3+H2O;
    ②颜色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。

    (1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气(×)
    错因:HNO3有强氧化性,与金属反应时不放出H2。
    (2)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(√)
    (3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S(×)
    错因:HNO3会将-2价的硫氧化成单质硫。
    (4)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性(×)
    错因:Cu与HNO3反应,生成Cu(NO3)2,体现HNO3的酸性。
    (5)在酸性条件下,NO与I-、Fe2+、SO等离子能大量共存(×)
    错因:NO在酸性条件下有强氧化性,会将I-、Fe2+、SO等还原性离子氧化。

    (1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
    (2)硝酸的还原产物不只有NO2和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。
    (4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
    ①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2+、I-、SO、S2-等还原性较强的离子大量共存。
    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地写成复分解反应,如易错易混辨析中的(3)。

    1.将浓硝酸存放在无色试剂瓶中,一段时间后观察到溶液变黄,用化学方程式解释变黄的原因,由此得到启示,如何保存浓硝酸?
    答案  4HNO3(浓) 2H2O+4NO2↑+O2↑,浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处。
    2.用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应
    向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
    ①反应开始阶段产生________________色气体,化学方程式为__________________________。
    ②反应进行一段时间后又产生无色气体,此时的化学方程式为_________________________。
    ③待反应停止后,再加入少量的稀硫酸,这时Cu片上又有气泡产生,原因是_______________。
    答案 ①红棕 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
    ②3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
    ③加入稀硫酸后,氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸,又能与过量的铜反应

    题组一 硝酸的性质及应用
    1.(2019·潍坊期末)硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一,下列有关硝酸的说法不正确的是(  )
    A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存,原理相同
    B.将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时,有白烟生成
    C.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸,原理相同
    D.浓硝酸溅到皮肤上,皮肤会变黄
    答案 C
    解析 A项,HNO3和氯水中的HClO见光都易分解,都应避光保存,正确;B项,浓HNO3和浓氨水都具有挥发性,HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3,正确;C项,常温下,铁在浓硝酸中钝化,而Pt与浓硝酸不反应,原理不同,错误;D项,浓HNO3能使蛋白质显黄色,正确。
    2.将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是(  )
    A.硝酸浓度越大消耗的硝酸越少,产生的有毒气体也越少
    B.反应中转移的电子总数:稀硝酸少于浓硝酸
    C.试管内壁上的铜用浓硝酸除去比用稀硝酸好,因为反应速率快
    D.两者用排水法收集的气体的体积相同
    答案 D
    解析 铜完全反应,在进行相关计算时以铜为标准,等质量的铜在反应中失去的电子数相同,生成的Cu(NO3)2的量相同,浓硝酸被还原为NO2,化合价由+5降到+4,每个氮原子只得到1个电子,稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子,故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少,生成的NO2也比NO多。用排水法收集气体时,由于会发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,故两种情况收集到的气体一样多。
    3.某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(  )

    A.①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为NO2
    B.③中反应的离子方程式为3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O
    C.③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强
    D.由上述实验可知,Cu在常温下既可与稀硝酸反应,又可与稀硫酸反应
    答案 B
    解析 Cu与稀硝酸发生反应3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,稀硝酸被还原为NO,NO遇空气中的O2生成NO2,故试管口有红棕色气体产生,A错误;③中溶液含有NO,滴加稀硫酸后,Cu、NO、H+继续反应生成NO,B正确;③中铜片继续溶解,是因为稀硫酸提供H+,与NO形成HNO3,继续与Cu反应,C错误;Cu是不活泼金属,在常温下,可与稀硝酸反应,但不能与稀硫酸反应,D错误。
    题组二 硝酸反应产物综合实验探究题
    4.(2020·桂林高三测试)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。请回答有关问题:

    (1)设计装置A的目的是_______________________________________________________。
    (2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热,观察到装置B中的现象是___________________________________________________________________________;
    B中反应的离子方程式为_______________________________________________________。
    (3)装置E和F的作用是________________________________________________________;
    为实现此作用,其操作方法是___________________________________________________。
    (4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,兼有____________的功能。
    答案 (1)产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
    (2)Cu丝表面产生气泡,稀硝酸液面上方仍为无色,溶液变蓝 3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O
    (3)验证NO的生成 将注射器中的空气推入E中,若气体变为红棕色则说明生成了NO
    (4)防止倒吸
    考点三 氨 铵盐

    1.氨的分子结构和物理性质
    电子式
    密度
    气味
    水溶性

    比空气小
    刺激性气味
    极易溶于水(1∶700)

    2.氨的化学性质

    提醒 ①NH3是中学化学中唯一的碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,可在推断题中作为解题突破口。
    ②氨水呈碱性,NH3·H2O属于一元弱碱,计算氨水的浓度时,溶质按NH3进行计算。
    3.铵盐及NH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)NH的检验步骤
    未知液呈碱性使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,则证明含NH。
    4.氨的实验室制法
    (1)加热固态铵盐和碱的混合物


    →用碱石灰干燥

    →用向下排空气法。收集时,一般在管口塞一团棉花球,可减小NH3与空气的对流速率,收集到纯净的NH3

    →①将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝;
    ②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生
    (2)实验室制取氨的其他方法



    方法
    化学方程式(或原理)
    气体发生装置
    加热浓氨水
    NH3·H2ONH3↑+H2O

    浓氨水+固体NaOH
    NaOH溶于水放热,促使氨水分解。且OH-浓度的增大有利于NH3的生成

    浓氨水+固体CaO
    CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2

    (3)实验装置的创新


    (1)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化(×)
    错因:NH4Cl气化是NH4Cl分解生成NH3与HCl,是化学变化。
    (2)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐(×)
    错因:原因是NH4Cl受热分解生成气体挥发。
    (3)现有1 mol·L-1的氨水,则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L-1(×)
    错因:氨水中还含有NH3、NH,故c(NH3·H2O)

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