2024版新教材高考化学全程一轮总复习第四章非金属及其化合物第12讲氮及其化合物（课件+课时作业+学生用书）（3份）

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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；3.了解氮及其化合物的转化关系；4.了解NOx与H2O、金属与HNO3的相关计算；5.了解其他含氮化合物的性质。
考点一　氮气及氮的氧化物必备知识整理1.氮的存在和氮的固定
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：①__________________；②__________________；③__________________。
N2＋3H2 2NH3
特别提醒(1)N2到NO2不能一步转化完成。(2)Mg3N2只能干态制取，遇水强烈反应，生成氢氧化镁沉淀，放出氨气。
3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是________、________。(2)NO和NO2性质的比较
特别提醒(1)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2⇌N2O4，因此实验测得NO2的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。(3)NO与血红蛋白结合使人中毒。
4.氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型
(2)常见的NOx尾气处理方法①碱液吸收法：_______________________________、____________________________ 。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)，一般适合于工业尾气中NOx的处理。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。
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
[正误判断]　(1)固氮反应一定属于氧化还原反应(　　)(2)N2分子的结构稳定，因而氮气不支持任何物质的燃烧(　　)(3)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(　　)(4)NO2与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　)(5)制取二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气(　　)
×　Mg可以在氮气中燃烧
×　放电条件下，N2与O2生成NO
×　NO2与H2O反应生成HNO3和NO，所以NO2不是酸性氧化物
×　NO2与水反应生成硝酸和NO，不能用水吸收，但可以用NaOH溶液吸收
(6)溴蒸气和NO2都是红棕色气体，可用湿润的淀粉­KI试纸和NaOH溶液鉴别(　　)(7)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在(　　)(8)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体(　　)(9)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂(　　)
×　溴蒸气和NO2都能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝。
×　NO与空气中的O2反应
×　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
×　NO2与H2O反应，NO2既是氧化剂又是还原剂
对点题组训练题组一　氮及其氧化物的性质和应用1．常温常压下，注射器甲中装有NO2气体，注射器乙中装有相同体积的空气，注射器与U形管连通，固定活塞。如图所示，打开两个止水夹，足够时间后，将会看到U形管中液面(　　)A．a端上升，b端下降B．a端下降，b端上升C．U形管中液面无变化D．无法判断
解析：注射器甲中的NO2与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，注射器甲中气体的量减小，注射器乙中的空气与水不反应，气体量不变，故a端液面上升，b端液面下降。
2．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－1B．等于2.054 g·L－1C．在1.369 g·L－1和2.054 g·L－1之间D．大于2.054 g·L－1
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 1 222.4 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3．光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物，形成过程如图所示。
下列说法正确的是(　　)A.光化学烟雾中各成分都具有强还原性B．汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质C．燃油汽车安装废气净化装置有利于遏制光化学烟雾的发生D．同一地区，相同条件下，冬季比夏季更易生成光化学烟雾
解析：根据图示，光化学烟雾中含O3、HNO3等强氧化性物质，故A错误；汽车燃油一般是汽油，汽油来自石油的分馏和裂化，石油是多种碳氢化合物组成的混合物，不含N元素，故B错误；燃油汽车安装废气净化装置，可减少NO、碳氢化合物等污染物的排放，有利于遏制光化学烟雾的发生，故C正确；夏季日照强度大，是光化学烟雾的多发季节，故D错误。
题组三　NOx与H2O、O2反应的计算5．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　)①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mLA．①② B．②③C．③④ D．①④
6．如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为(　　)A．1∶1 B．5∶7C．7∶5 D．4∶3
解析：NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n（NO2）＝n（NO），根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
微点拨氮的氧化物的有关计算（1）NO和O2的混合气体通入水中,由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
（2）NO2和O2的混合气体通入水中,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NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按（1）计算。
考点二　氨和铵盐必备知识整理一、氨(NH3)1．氨的物理性质【注意】　液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，液氨可用作制冷剂。
(2)氨与酸的反应：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____________，将浓盐酸改为________，也会出现相同的现象。化学方程式：HCl＋NH3===_________、NH3＋HNO3===_________。(3)与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：_________________________________。
(4)氨的催化氧化从化合价角度看，NH3中N元素显－3价，处于最低价，具有________性，在加热和有催化剂(如铂)的条件下，能被O2氧化生成NO和H2O，化学方程式为_______________________ (工业制硝酸的基础)。
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
3．氨的实验室制法(1)加热固态铵盐和碱的混合物
(2)实验室制取氨的其他方法
×　氨气溶于水，大部分与水反应生成NH3·H2O，故含氮微粒最多的是NH3·H2O
×　氨气遇到浓盐酸、浓硝酸等挥发性酸产生白烟，遇到浓硫酸无此现象
×　碳酸铵、碳酸氢铵水溶液呈碱性
×　铵盐的稀溶液与稀NaOH溶液混合，若不加热，生成的NH3较难逸出
×　原因是NH4Cl受热分解生成气体挥发
(6)现有1 ml·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 ml·L－1(　　)(7)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化(　　)
×　NH4Cl气化是NH4Cl分解生成NH3与HCl，是化学变化
2．已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用如图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色，D中出现无色液体。下列有关说法正确的是(　　)A．C中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3B．B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙C．D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝D．A中加入的固体，可以是NH4HCO3或NH4Cl
解析：C中氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，N元素的化合价由－3价升高为0价，铜元素的化合价由＋2价降低为0价，根据得失电子守恒，氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2，故A错误；无水氯化钙能与氨反应，所以B中加入的物质可以是碱石灰，不能是无水氯化钙，故B错误；D中液体是氨水，可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝，故C正确；NH4Cl加热分解为氨和氯化氢，试管口温度较低，氯化氢和氨化合生成氯化铵，不能用加热氯化铵来制备氨，故D错误。
题组二　喷泉实验3．如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　)A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹D．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
4．喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体－溶液，能出现喷泉现象的是(　　)
解析：本题喷泉实验的原理是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，在尖嘴导管口处形成喷泉。A项，H2S气体不易溶于稀盐酸，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；B项，HCl极易溶于水，能与稀氨水迅速反应，使烧瓶内外形成较大的压强差，故可以形成喷泉，正确；C项，NO难溶于水，不能与稀硫酸反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；D项，CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不能与饱和碳酸氢钠溶液反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误。
微点拨喷泉实验的原理及应用(1)喷泉实验的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。(2)形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。(3)喷泉实验的引发,加入某种试剂；采取一定操作使烧瓶内的气体与烧杯中的液体接触。
题组三　铵盐的性质及应用5．“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，下列关于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是(　　) A.加热时，①中上部汇集了NH4Cl固体B.加热时，②中溶液变红，冷却后又都变为无色C.加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红，体现SO2的漂白性D.三个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
解析：加热时，①上部汇集了固体NH4Cl，是由于氯化铵不稳定，受热易分解，分解生成的氨气遇冷重新反应生成氯化铵，故A正确；加热时氨气逸出，②中颜色为无色，冷却后氨气溶解②中为红色，故B错误；二氧化硫与有机色素化合生成无色物质而具有漂白性，受热又分解，恢复颜色，所以加热时，③溶液变红，冷却后又变为无色，故C错误；可逆反应应在同一条件下进行，题中实验分别在加热条件下和冷却后进行，不是可逆反应，故D错误。
6．NH4ClO4可用作火箭燃料，130 ℃时会分解产生三种单质气体和水。实验室中通过NaClO4与NH4Cl反应来制取NH4ClO4，NH4ClO4与NaCl的溶解度如下图。
下列说法正确的是(　　)A.NH4ClO4分解后产生的气体通入紫色石蕊溶液中，溶液变红色B.NH4ClO4分解后产生的气体通过足量NaOH溶液，再通过足量灼烧的铜网，可得到纯净的单质气体C.NH4ClO4与NaCl的混合溶液分离时，应采取蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，得到NH4ClO4固体粗产品D.在NH4ClO4固体粗产品中加入NaOH浓溶液，加热，收集所得NH3体积，可计算粗产品纯度
解析：NH4ClO4分解后产生的三种单质气体为氮气、氯气、氧气，将产生的气体通入紫色石蕊溶液中，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，使紫色石蕊溶液先变红后褪色，故A错误；NH4ClO4分解后产生的三种单质气体为氮气、氯气、氧气，还会携带一部分水蒸气，将气体通过足量NaOH溶液，氯气与氢氧化钠反应，剩余的气体为氮气、氧气和水蒸气，再通过足量灼烧的铜网，氧气与铜反应，剩余的气体为氮气和水蒸气，不会得到纯净的单质气体，故B错误；据图所示，NH4ClO4的溶解度随温度变化较大，而NaCl的溶解度随温度变化不大，故可用蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，得到NH4ClO4固体粗产品，故C正确；在NH4ClO4固体粗产品中加入NaOH浓溶液，生成一水合氨，一水合氨不稳定，加热分解出氨气，NH3易溶于水，则根据收集所得NH3体积小，无法准确计算粗产品纯度，故D错误。
题组四　氨气性质与制备实验综合7．氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图Ⅰ所示装置。
（1）某同学想用图Ⅱ装置及试剂方便快速地制取少量氨气。化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体。
应选择的装置是　　　　（填字母），选用的试剂是　　　　（填序号）。选用上述试剂制氨气的理由是___________________________________________________________。实验过程中，制气时的实验操作是___________________________。（2）乙装置的作用是　　 　　　　　　；写出受热时丙装置中发生反应的化学方程式：___________________________。（3）当戊中观察到　　　　　　　　现象，则说明已制得硝酸。某同学按图Ⅰ组装仪器并检验装置气密性后进行实验，没有观察到此现象，请分析实验失败的可能原因是______________________________。如何改进装置：___________________________________________________________。
将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上
干燥氧气和氨的混合气体
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
过量的氨致使戊中溶液不一定呈酸性
在丙和丁之间连接盛有无水氯化钙的干燥管或盛有浓硫酸的洗气瓶
解析：(1)不加热制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到NaOH固体上。(2)乙装置可干燥NH3和O2；NH3和O2在加热和Cr2O3的催化作用下发生催化氧化反应。(3)HNO3能使紫色石蕊溶液变红；由于NH3过量，可能会与HNO3反应，致使观察不到溶液变红的现象，故可在丙和丁之间连接一个能除去NH3的装置。
（4）改进后待反应结束，将丁装置倒立在盛水的水槽中，会观察到的现象是___________________________________________________________。
试管丁内水面慢慢上升，上升到一定高度不再变化，试管内气体颜色由红棕色逐渐变淡至无色
考点三　硝酸必备知识整理1.物理性质：硝酸是无色易　　的液体，有　　　气味。2．化学性质（1）不稳定性反应：________________________________。
（2）强氧化性浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3（浓）―→　　　，HNO3（稀）―→　　　。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
微点拨　常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。
（3）与有机物反应①硝化反应（与 反应）：__________________________________；②显色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
3．工业制法（1）NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：___________________________________________________________。（2）NO进一步氧化生成NO2：___________________________________________________________。（3）用水吸收NO2生成HNO3：___________________________________________________________。
4NH3＋5O2 NO＋6H2O
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
[正误判断]　(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气(　　)(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(　　)(3)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性(　　)(4)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO(　　)(5)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应(　　)
×　HNO3有强氧化性，与金属反应时不放出H2
×　Cu与HNO3反应，生成Cu(NO3)2，体现HNO3的酸性
×　Fe与稀硫酸反应为置换反应，Fe与稀硝酸不是置换反应
×　1 ml Fe与足量稀硝酸反应，转移3NA个电子
对点题组训练题组一　硝酸的性质及应用1．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是(　　)A.由①中的红棕色气体，可推知反应还有氧气产生B.红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应C.由③不能说明浓硝酸具有氧化性D.③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
2．某化学兴趣小组进行了有关Cu、稀硝酸、稀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.实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明HNO3被Cu还原为NO2B.实验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C.实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2OD.由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，又可以和稀硫酸反应
解析：稀硝酸被Cu还原为NO，故A错误；Cu与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与Cu反应，稀硫酸的氧化性比稀硝酸弱，故B错误；实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，故C正确；由上述实验可得出结论：Cu在常温下可以和稀硝酸反应，故D错误。
题组二　硝酸反应产物综合实验探究3．某同学研究浓硝酸与KSCN溶液的反应，进行如图所示实验。已知：SCN－能被氧化为黄色的(SCN)2，(SCN)2可聚合为红色的(SCN)x。
4．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。
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
Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝
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
题组三　金属与硝酸反应的计算5．取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为17.02 g。则x等于(　　)　　B．9.20　　C．9.00　　D．9.44
6．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，将这些气体与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 ml·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　)A.60 mL B．45 mLC.30 mL D．15 mL
微点拨 金属与硝酸反应计算的思维流程
考点四　氮及其化合物的相互转化必备知识整理1.氮在自然界中的循环
3．氮元素的“价—类二维图”氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。
2．一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
解析：(3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
题组二　氮及其化合物转化关系的综合应用3．依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法不正确的是（　　）A．X是N2O5B．可用排空气法收集NO气体C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
解析：NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。