2024年高考化学一轮复习　第26讲　氮及其化合物的转化关系 学案（含答案）

这是一份2024年高考化学一轮复习　第26讲　氮及其化合物的转化关系 学案（含答案），共10页。


1．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．含氮元素物质之间的转化关系
典型物质间转化方程式再落实。
(1)工业合成氨：__________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)实验室用NH4Cl固体制NH3：___________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)NH3的催化氧化：______________________________________________________
________________________________________________________________________；
(4)NO2溶于水：__________________________________________________________；
(5)Cu溶于稀HNO3：______________________________________________________
________________________________________________________________________；
(6)Cu溶于浓HNO3：______________________________________________________
________________________________________________________________________；
(7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧：______________________________________________
________________________________________________________________________；
(8)浓硝酸见光分解：______________________________________________________
________________________________________________________________________。
一、氮在自然界中的循环
1．自然界中氮的循环如图所示。下列说法不正确的是( )
A．工业合成氨属于人工固氮
B．雷电作用下N2与O2发生了化学反应
C．在氮的循环中不涉及氧化还原反应
D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化
2．(2022·石家庄高三模拟)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是( )
A．①和②均属于氮的固定
B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
C．④中每生成1 ml NOeq \\al(－,3)，消耗2 ml O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化
二、氮及其化合物的转化与物质推断
3．(2023·南京模拟)如图是氮元素形成物质的“价—类”二维图及氮循环的部分信息：
下列说法正确的是( )
①可通过雷电作用将b转化为c，这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中，均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性，还可能与碱发生反应
⑤将f转化为d必须选用合适的还原剂才能实现
⑥h可与f反应生成i
A．①③⑤⑥ B．②③④
C．①③⑥ D．①④⑤
4．下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量的B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐。
下列说法不正确的是( )
A．当X是强酸时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F可能是H2SO4
B．当X是强碱时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是HNO3
C．当X是强酸时，C在常温下是气态单质
D．B和Cl2的反应为氧化还原反应
三、氮及其化合物的转化与物质制备
5．(2022·江苏镇江市模拟)空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图：
N2eq \(―――――――――――→,\s\up7(H2、高温、高压、催化剂),\s\d5(转化①))NH3eq \(――――――――→,\s\up7(O2、催化剂、△),\s\d5(转化②))NOeq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(转化③))NO2eq \(――――→,\s\up7(H2O、O2),\s\d5(转化④))HNO3
硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可盛放在铝质或铁质容器中
B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3
6．(2022·江苏如皋中学开学考)水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂，其制备的反应原理为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl。下列装置和操作不能达到实验目的的是( )
A．装置甲用于制备NH3，试剂X是氯化钙
B．用装置乙作为反应过程的安全瓶
C．制备水合肼时从装置丙的a口通入NH3
D．用装置丁吸收反应中过量的NH3
7．(2022·山东淄博市模拟)氨基甲酸铵(NH2COONH4)易分解，易水解，难溶于CCl4。某小组设计如图所示装置制备氨基甲酸铵。
已知：2NH3 (g)＋CO2(g)NH2COONH4 (s) ΔH＜0
下列分析错误的是( )
A．A装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止
B．装置B、C、E中试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸、P2O5固体
C．装置D使用冰水浴
D．装置F中所用试剂可为NH4Cl与熟石灰
四、氮及其化合物的转化与典型物质性质探究
8．某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。
探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持及固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)甲、乙分别是________(填字母)。
a．浓硫酸、碱石灰
b．碱石灰、碱石灰
c．碱石灰、无水氯化钙
d．五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是________________________________________________________________________。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是_________________________________________。
探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。
(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2；________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体(标准状况下)进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为______ ml·L－1(结果保留两位有效数字)。
1．(2018·全国卷Ⅱ,8)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )
A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
2．(2021·广东1月适应性测试，10)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
C．密闭体系中，c存在2NO2N2O4
D．d的溶液与Cu反应可生成b或c
3．(2016·全国卷Ⅰ,26)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
第26讲 氮及其化合物的转化关系
归纳整合
2．(1)N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3 (2)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))2NH3↑＋2H2O＋CaCl2 (3)4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))4NO＋6H2O (4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (5)3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (6)Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O (7)C＋4HNO3(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O (8)4HNO3eq \(=====,\s\up7(光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O
专项突破
1．C 2.D 3.C 4.C 5.B
6．A [浓氨水需受热或加入碱性物质才能分解产生NH3，CaCl2不能使浓氨水分解，A项错误；化学实验装置中的安全瓶的进气管和出气管均较短，B项正确；氨气密度比空气小，为了利于氨气与NaClO溶液反应，应从装置丙的a口通入氨气，C项正确；氨气会污染环境，用装置丁可吸收过量的NH3，并能防倒吸，D项正确。]
7．B [A装置为碳酸钙与盐酸反应制备CO2的简易装置，该装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止，A正确；氨基甲酸铵易水解，进入装置D的气体必须是干燥纯净气体，左侧装置B、C试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸，制备纯净干燥的CO2，装置F可用NH4Cl与熟石灰制备氨气，E中试剂需干燥氨气，可以选用碱石灰，但不能选用P2O5固体，B错误、D正确；制备氨基甲酸铵的反应为放热反应，制得的物质易分解，所以装置D需降温，使用冰水浴，C正确。]
8．(1)NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 (2)c (3)C装置中混合气体颜色变浅
(4)缺少尾气处理装置 (5)(进气管短，出气管长) (6)观察气泡的速率，控制混合气体的比例
(7)0.036
解析 (7)烧瓶中充满溶液，则恰好发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的eq \f(4,5)，溶液体积等于烧瓶体积，设烧瓶体积为V L，则溶液的物质的量浓度为eq \f(\f(V L,22.4 L·ml－1)×\f(4,5),V L)＝eq \f(1,22.4)×eq \f(4,5) ml·L－1≈0.036 ml·L－1。
真题演练 明确考向
1．C 2.B
3．(1)①A 2NH4Cl＋Ca(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(或B NH3·H2Oeq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O) ②dcfei (2)①红棕色气体颜色慢慢变浅 ②6NO2＋8NH3eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))7N2＋12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界压强
解析 (1)①在实验室通常用加热氯化铵和消石灰固体混合物的方法制取氨气，应选用发生装置A，其反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或选用发生装置B，直接加热浓氨水生成氨气：NH3·H2Oeq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。②氨气是碱性气体，可用碱石灰干燥，其密度小于空气，应采用向下排空气法收集，氨气极易溶于水，尾气处理时应防止倒吸，则要收集一瓶干燥的氨气，仪器的连接顺序为发生装置→dcfei。
(2)打开K1，推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y管中，在一定温度和催化剂的作用下发生反应：6NO2＋8NH3eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))7N2＋12H2O，随着反应的发生Y管中红棕色气体颜色变浅；反应生成的水蒸气液化后，NO2和NH3反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打开K2，Z中的溶液倒吸入Y管中。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中________________
②反应的化学方程式：__________________
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③__________
④________________