考点13 氮及其化合物——2023年江苏省普通高中化学学业水平合格性考试专项精讲+测试

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考点13 氮及其化合物【学业要求】1.了解氮及其重要化合物的主要物理性质。2.知道氮单质及其重要化合物的主要用途；了解氮气的稳定性。3.了解二氧化氮与水的反应。4.了解氨气与水、酸的反应；了解氨水的成分以及一水合氨的不稳定性；了解铵盐受热易分解、与碱反应等性质。5.了解硝酸的强氧化性；了解浓硝酸、稀硝酸分别与铜、木炭的反应；了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。6.了解氮循环对生态平衡的重要作用；了解氮氧化物等污染物的来源和危害；认识氮氧化物对生态环境的影响，形成可持续发展的思想。一、氮气的结构与物理性质1．氮元素及其存在(1)原子结构：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子的电子式：∶N⋮⋮N∶，结构式为N≡N。破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。氮元素在自然界中的存在形态：①游离态：以氮分子的形式存在于空气中。②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。2．氮气物理性质色态气味密度溶解性毒性无色气体无味比空气的略小难溶无毒3．氮的固定(1)概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。高能固氮的实例——“雷雨发庄稼”(1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理：N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。二、一氧化氮和二氧化氮的性质1．不同价态的氮的氧化物氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5 对应氮的化合价＋1＋2＋3＋4＋4＋5N2O俗称笑气，具有麻醉作用2．NO和NO2(1)物理性质 NONO2颜色无色红棕色状态气态气态气味无味刺激性气味毒性有毒有毒水溶性难溶易溶(2)相互转化①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2　NO接触空气就会变红棕色②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。③2NO2N2O4　存在NO2时就存在N2O43．危害及处理：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，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。(4)常见的NOx尾气处理方法①碱液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、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)。一般适合工业尾气中NOx处理。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。4．应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。三、氨气的性质及用途1．氨气的物理性质颜色气味密度水溶性液化难易无色刺激性气味比空气小极易溶于水，1体积水大约可溶解700体积氨气易被液化液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以液态氨在工业上常用来作制冷剂。2．喷泉实验实验装置操作及现象结论①打开活塞，并挤压滴管的胶头②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色氨极易溶于水，水溶液呈碱性3.氨水的性质(1)氨气溶于水，大部分和水反应生成NH3·H2O，反应的化学方程式是NH3＋H2ONH3·H2O。NH3·H2O很不稳定，受热易分解为氨气和水，反应的化学方程式是NH3·H2ONH3↑＋H2O。(2)氨水具有弱碱性，电离方程式是NH3·H2ONH＋OH－，能使酚酞溶液变红色(或使湿润的红色石蕊试纸变蓝色)。4．氨气与氯化氢的反应(1)将分别蘸有浓氨水、浓盐酸的两支玻璃棒渐渐靠近，观察到的现象是有大量白烟产生。(2)铵盐大多是无色晶体，运输、储存比较方便，并且都能溶于水，易于被农作物吸收。因此，固态氮肥已经代替了氨水，成为目前使用最广泛的化肥。5．从氮元素的化合价分析氨的性质(1)NH3分子中氮元素的化合价为－3价，在化学反应中氮元素化合价可能的变化是只能升高，不能降低，因此氨气具有还原性。(2)氨气与氧气在催化剂作用下生成NO的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。四、硝酸1.强酸性 硝酸的电离方程式为HNO3===H＋＋NO，具有酸的通性。2.不稳定性 硝酸在受热或见光条件下即可分解，化学方程式为：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑　，常见浓硝酸显黄色，原因是HNO3分解产生的NO2溶于溶液中，故浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中。3.强氧化性 (1)与金属反应：常温下，浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而发生钝化。一定条件下硝酸能与除铂以外的多数金属反应。①浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；②稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(2)浓硝酸与非金属单质碳反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。【真题演练】例1．(2017·江苏学测)下列有关浓硝酸的说法正确的是(　　)A.保存在棕色瓶中   B.不易挥发C.与铜不反应   D.受热不分解例2．(2014·江苏学测)有关物质的转化关系如下图所示(部分物质和条件已略去)。A是海水中含量最多的盐，B、E、F是气体单质，C是金属单质，X是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，Y是最常见的无色液体。请回答下列问题：(1)X的化学式为____________。(2)E的电子式为____________。(3)写出C与Y反应的化学方程式：_________________________________________________。(4)写出D溶液与G溶液反应的离子方程式：_______________________________________________。例3．(2011·江苏学测)某氮肥硫酸铵中混有硫酸氢铵。为测定该氮肥的含氮量，一化学研究性学习小组取一定量氮肥样品，研磨使其混合均匀，备用。已知：氢氧化钠少量时：2NH4HSO4＋2NaOH===(NH4)2SO4＋Na2SO4＋2H2O氢氧化钠过量时：NH4HSO4＋2NaOH===Na2SO4＋NH3↑＋2H2O(1)同学们设计的实验装置图如下，请回答相关问题。①装置中碱石灰的作用是 ____________________。②广口瓶内四氯化碳的作用是____________________。③指导老师指出，用该装置进行实验，即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外逸，测得的样品含氮量仍将偏低，其原因可能是________________________________。(2)同学们改进实验装置后(改进装置图略)，进行如下实验。称取不同质量的上述样品分别与40.00 mL相同浓度的氢氧化钠溶液混合，完全溶解后，加热充分反应(此温度下铵盐不分解)，并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收，测得氨气的质量。部分实验数据如下：氢氧化钠溶液体积/mL40.00样品质量/g7.75015.5023.25氨气质量/g1.8701.8701.700 请计算(计算结果保留两位小数)：①样品中氮元素的质量分数是________________ %。②所用氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 ____________ mol·L－1。③若样品质量为31.00 g，则生成氨气的质量为 ________________ g。【核心归纳】1．新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。2．氯气的实验室制取流程及相应原理【过关检测】1.(2022·泰州中学合格考模拟)在水体中部分含氮有机物循环如下图所示。图中属于氮的固定的是(　　)A.③  B.④  C.⑤  D.⑥2.(2022·泰州中学合格考模拟)下列叙述正确的是(　　)A.装置①可用于制备并收集少量NO2B.装置②能用于制备并收集少量Cl2 C.装置③可用于分解NaHCO3固体D.装置④可用于实验室制少量NH33.(2022·无锡市合格考模拟)下列气体不能用排空气法收集，但可以用排水法收集的是(　　)A.NO  B.NO2  C.CO2  D.O24.(2022·连云港合格考模拟)下列有关氨气的说法不正确的是(　　)A.液氨可作制冷剂B.氨气可用浓硫酸干燥C.氨气极易溶于水D.氨气的水溶液具有碱性5.(2022·扬州合格考模拟)下列气体不能用排空气法收集的是(　　)A.NH3  B.SO2　C.NO  D.H26.(2022·扬州合格考模拟)下列气体可用下图所示方法收集的是(　　)A.NO2  B.O2　C.SO2  D.NH37.(2022·扬州合格考模拟)下列物质属于离子化合物的是(　　)A.NH3  B.NH4NO3　C.SiO2  D.HNO38.(2022·扬州合格考模拟)下列有关浓硝酸的说法中错误的是(　　)A.浓HNO3能与碳反应，说明其具有强氧化性B.浓HNO3能溶解金属铜，说明其具有强酸性C.浓HNO3不稳定易分解，需要避光保存D.常温下浓HNO3能使金属铝钝化，可以用铝槽车运输浓HNO39.(2022·苏州上学期期末)科技文献中经常出现的下列词汇，其中与颜色无关的是(　　)A.赤色海潮   B.棕色烟气C.白色污染   D.绿色食品10.(2022·苏州合格考模拟)下列有关说法正确的是(　　)A.NO2被水吸收，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，共转移了2个电子B.向冷的浓HNO3中投入铝片，无现象，说明没发生反应C.向稀硝酸中加入少量铁粉，有无色气体产生，该气体为H2D.常温下，向浓HNO3中投入木炭，会产生大量的红棕色气体11.(2022·扬州合格考模拟)下列反应的离子方程式书写正确的是(　　)A.石灰石与稀盐酸反应： CO＋2H＋=== H2O＋CO2↑B.氢氧化钡溶液与稀硫酸反应：Ba2＋＋ SO=== BaSO4↓C.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓D.稀硝酸溶液与铜反应：Cu ＋4H＋＋ NO===Cu2＋＋2H2O＋NO↑12.下列有关铜与浓硝酸反应的说法中错误的是(　　)A.HNO3是氧化剂，Cu是还原剂B.若2 mol HNO3被还原，则反应中一定生成22.4 L NO2气体C.参加反应的硝酸中，被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶1D.硝酸在反应中既表现了强氧化性，又表现了酸性13.下列叙述正确的是(　　)A.稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸B.稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气，而浓硝酸则使金属钝化C.浓硝酸、稀硝酸和浓硫酸都是强氧化剂D.在室温下，铜既可与浓硝酸反应，也可与浓硫酸反应14.(2022·无锡市第二次模拟测试)在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是(　　)A.H2S＋2HNO3(浓)S↓＋2NO2↑＋2H2OB.CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2OC.4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2OD.3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O15.某溶液中有NH、Mg2＋、Fe3＋和Al3＋四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是(　　)A.NH   B.Mg2＋C.Fe3＋   D.Al3＋16.(2022·无锡合格考模拟)实验室有一瓶氮肥样品，可能含有NH4HCO3、NH4Cl和NH4NO3中的一种或多种。通过下列实验鉴别成分：称量样品23.90 g，加入100 mL 2.0 mol·L－1盐酸充分反应后溶液呈酸性，且放出的气体在标准状况下为2.24 L，再向上述反应过后的溶液中加入足量AgNO3溶液至不再产生沉淀，所得沉淀为28.7 g。根据上述实验事实得出的结论正确的是(　　)A.该样品中一定含有NH4HCO3和NH4ClB.该样品中含N元素的质量分数为17.57%C.该样品若和足量烧碱反应，将消耗0.4 mol NaOHD.根据上述数据可以确定原样品中含有5.3 g NH4NO317.将1.92 g铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体1.12 L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是(　　)A.0.12 mol  B.0.11 mol　C.0.09 mol  D.0.08 mol18.(2022·无锡合格考模拟)有关物质的转化关系如下图所示(部分物质与条件已略去，其中反应②的条件是“700 ℃、催化剂”)。G是常见的红色金属单质，B、H是空气的主要成分，A、C、E均是常见气体，D是最常见的无色液体。(1)E的化学式为________。(2)A的电子式为________________。(3)写出反应①的离子方程式：___________________________。(4)写出反应②的化学方程式：________________________________________________________。19.(2022·南京合格考模拟)有关物质的转化关系如下图所示。B是红棕色固体，D是红棕色气体，E是常见的无色液体，G是淡黄色粉末。(1)F的化学式为____________________。(2)G的电子式为____________________。(3)写出反应①的化学方程式：_______________________________________________________________。(4)写出反应②的离子方程式：__________________________________________________________。