2019-2020年高考化學一輪復習 課時15 氮及其化合物考點過關.docx

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2019-2020年高考化學一輪復習 課時15 氮及其化合物考點過關 氮氣 【基礎梳理】 1. 氮元素的存在 在自然界中，氮元素既有　　　　態(tài)，也有　　　　態(tài)，大部分氮元素以　　　　態(tài)的形式存在于空氣中。 2. 氮氣的物理性質 顏色:　　　　，狀態(tài):　　　　，氣味:　　　　，水溶性:　　　　溶于水。 3. 氮氣的化學性質 常溫下，氮氣的化學性質穩(wěn)定，通常情況下不易發(fā)生化學反應。 (1)工業(yè)合成NH3的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　。 (2)N2和O2在放電條件下生成NO:N2+O22NO。 (3)Mg在N2中燃燒:3Mg+N2　　　　。 【典型例題】 下列有關“固氮”的說法正確的是 (　　) A. N2和H2在高溫、高壓、催化劑條件下生成NH3的反應是固氮 B. NH3與CO2反應制尿素是固氮 C. NH3催化氧化生成NO的反應是固氮 D. 氮的固定只有在高溫、高壓、催化劑的條件下才能實現(xiàn) [答案]　A [解析]　氮的固定是指將N2轉化為氮的化合物的過程，B項、C項錯;固氮還有生物固氮，D項錯。 氮元素在地球上含量豐富，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。下列敘述與氮元素的循環(huán)無關的是 (　　) A. 工業(yè)合成氨的過程是固氮的過程 B. 自然界中，氨是動物體特別是蛋白質腐敗后的產(chǎn)物 C. 為防止糧食、罐頭、水果等食品腐爛，常用氮氣作保護氣 D. 電閃雷鳴的雨天，N2與O2會發(fā)生反應并最終轉化為硝酸鹽被植物吸收 [答案]　C [解析]　用氮氣作保護氣是利用氮氣的穩(wěn)定性，與氮的循環(huán)無關。 固氮作用 “固氮”是將游離態(tài)的氮轉變?yōu)榛蠎B(tài)的氮?！肮痰钡姆绞接?自然固氮、生物固氮、工業(yè)固氮。常溫下，氮氣的化學性質穩(wěn)定(氮氮三鍵的鍵能大)，通常情況下不易發(fā)生化學反應。 氮的氧化物 【基礎梳理】 氮的氧化物 氮有多種價態(tài)的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。NO和NO2的比較如下: NO NO2 物理 性質 顏色 　　　 　　　 毒性 　　　 　　　 溶解性 　　　 　　　 化學 性質 與O2反應 2NO+O22NO2 與H2O反應 3NO2+H2O2HNO3+NO 實驗室制法 3Cu+8HNO3(稀)　　　 Cu+4HNO3(濃)　　　 氮的氧化物來源及主要危害 ①來源:人類活動中氮肥的生產(chǎn)、工業(yè)上制硝酸和　　　　　的排放等;自然界中的火山爆發(fā)、電閃雷鳴 ②危害:形成　　　　，產(chǎn)生　　　　　 (1)有關化學反應方程式 2NO+O22NO2 3NO2+H2O2HNO3+NO　① 4NO2+O2+2H2O4HNO3 ② 4NO+3O2+2H2O4HNO3 ③ (2)原子組成法 4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當于2N2O5 的組成，即(1)中的②③兩種情況中的總反應式都與N2O5+H2O2HNO3 等效。 　　N(N)∶N(O)= (3)電子守恒法: 當NO2 或NO轉化為HNO3 時要失去電子，若上述兩種氣體與O2混合通入水中時，O2得電子，且得失電子數(shù)必然相等，這是電子守恒法解答此類題目的依據(jù)。 特別提醒:①因為水溶液中發(fā)生反應3NO2+H2O2HNO3+NO，所以無論何種情況下水溶液中不會剩余NO2。 ②當NO2 與N2O4 的混合氣體作用于H2O時，不要忽視由于NO2的消耗，N2O4會轉化為NO2。 【典型例題】 一、 氮的氧化物性質 如下圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復后，試管內(nèi)完全被溶液充滿，關于原來試管中盛裝的氣體不正確的猜測是(　　) A. 可能是N2與NO2的混合氣體 B. 可能是O2與NO2的混合氣體 C. 可能是NO與NO2的混合氣體 D. 可能是NO2一種氣體 [答案]　A [解析] 選項 分　　析 結　論 A 因為N2的存在，最終試管內(nèi)不會充滿溶液 不正確 B 若V(NO2)∶V(O2)≥4∶1，則會出現(xiàn)題中所述現(xiàn)象 正確 C NO與NO2按任意比混合都會出現(xiàn)題中所述現(xiàn)象 正確 D 只有NO2時，溶液先充入試管的，通入適量O2后試管內(nèi)可充滿溶液 正確 二、 環(huán)境保護 (xx·北京理綜改編)NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。 (1)NOx能形成酸雨，寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式:　 。 (2)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉化器，可有效降低NOx的排放。當尾氣中空氣不足時，NOx在催化轉化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量，其工作原理示意圖如下所示: ①Pt電極上發(fā)生的是　　　　(填“氧化”或“還原”)反應。 ②寫出NiO電極的電極反應式:　　　　　　　　　　　　。 [答案]　(1)3NO2+H2O2HNO3+NO (2)①2CO+2NON2+2CO2 (3)①還原?、贜O+O2--2e-NO2 [解析]　(1)二氧化氮與水反應生成硝酸和一氧化氮，3NO2+H2O2HNO3+NO。(2)①空氣不足，尾氣中NO被CO還原成N2，則CO被氧化生成CO2，2NO+2CON2+2CO2。(3)①原電池中陰離子移向負極，所以NiO電極為負極，Pt電極為正極，發(fā)生還原反應;②NiO電極上反應為NO-2e-+O2-NO2。 汽車尾氣(含有烴類、CO、NOx、SO2)是城市空氣的主要污染源，治理方法之一是在汽車排氣管上加裝“催化轉化器”，它使CO和NOx反應生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并使烴類充分燃燒及SO2轉化，下列說法錯誤的是 (　　) A. CO和NOx反應的化學方程式為2xCO+2NOx2xCO2+N2 B. 上述方法的缺點是由于CO2增多，會大大提高空氣的酸度 C. 多植樹造林，增大綠化面積，可有效控制城市空氣各種污染源 D. 汽車改用天然氣為燃料或開發(fā)氫能源，都會減少對空氣的污染 [答案]　B [解析]　CO2增多，CO2對應酸是弱酸，不會大大提高空氣的酸度。 三、 實驗探究 某同學利用右圖裝置制NO并進行相關實驗探究。 (1)寫出制備NO的化學方程式: 　。 (2)收集的氣體與空氣混合后變紅色，這說明NO具有　　　　性。 (3)制備NO的步驟如下: ①按圖所示連接好裝置; ②取下注射器，通過U形長管加入稀硝酸至接近U形短管的銅絲; ③在針頭上安裝好注射器，抽出U形短管中的所有空氣;然后拔出注射器，并排盡注射器中的空氣; ④待硝酸與銅絲分離后，用已排除空氣的注射器抽出生成的NO，將注射器針頭插入橡皮塞中以封口。 在上述操作中遺漏的一個步驟是　　　　　　　　，在步驟③中可以觀察到的現(xiàn)象為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 [答案]　(1)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (2)還原 (3)檢查裝置的氣密性　U形管短管中溶液與銅絲接觸反應;有氣泡產(chǎn)生，溶液變藍色，銅絲減少 [解析]　(2)NO與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，生成NO2，NO具有還原性。(3)組裝好裝置后，在實驗之前，必須先檢查裝置的氣密性。 用下列裝置制備、收集二氧化氮氣體，并探究其性質。 (1)裝置A中的分液漏斗盛裝的液體是　　　　，燒瓶中預先加入的是銅屑，鐵的價格比銅的價格低，此處用銅不用鐵的原因是　　　　　　　　　　　　　　。 (2)干燥管B、D中盛裝的干燥劑可以是　　　　(填“濃硫酸”、“無水氯化鈣”、“五氧化二磷”或“堿石灰”)，干燥管D中干燥劑的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)裝置E的作用是吸收尾氣，吸收過程中發(fā)生反應的化學方程式如下，請將其補充完整。 　NaOH+　NO2　　　+　NaNO2+　H2O (4)用上述裝置收集到了NO氣體，采用的收集裝置是　　　　(填“F”或“G”)。 [答案]　(1)濃硝酸　鐵在濃硝酸中會鈍化而終止反應 (2)無水氯化鈣或五氧化二磷　防止E裝置中的水蒸氣進入集氣瓶 (3)2　2　1　NaNO3　1　1 (4)G [解析]　(1)鐵在濃硝酸中鈍化，故使用銅屑與濃硝酸反應制備二氧化氮。(3)根據(jù)提供的反應物，NaOH中各元素化合價不可能發(fā)生變化，而NO2中N元素的化合價由+4價降低為產(chǎn)物NaNO2中的+3價，則另外一種產(chǎn)物中含有N，且N的化合價為+5價，該物質是NaNO3，根據(jù)氧化還原反應化學方程式的配平方法可以配平該化學方程式。(4)二氧化氮溶于水生成NO，故用排水法可以收集到NO。 　 NO、NO2氣體的收集方法 (1)NO密度與空氣相近，且易被氧化，所以不能用排空氣法收集。根據(jù)其難溶于水， 所以可用排水集氣法收集。尤其是在銅與硝酸反應中，排水集氣法還能除去NO中的NO2。 (2)NO2與水可以反應，所以不能用排水集氣法收集。根據(jù)其密度大于空氣，所以用向上排空法收集。 (3)實驗應用:在利用銅與硝酸的反應制備NO的實驗中，生成的混合氣體用排水集氣法收集NO的好處是還能除去NO中的NO2氣體。 氨氣和銨鹽 【基礎梳理】 1. 氨氣 (1)氨的物理性質 顏色:　　　;氣味:　　　　氣味;密度:比空氣　　;溶解性:　　　溶于水。常溫常壓下，1體積水中大約可溶解　　　體積氨氣;熔、沸點低，易液化。 (2)氨的化學性質 ①與水反應:NH3+H2ONH3·H2O a. 噴泉實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 結 論 形成美麗的噴泉，液體幾乎充滿整個燒瓶，溶液顯　　　色 氨氣　　　　溶于水，水溶液顯　　　　 b. 氨水 氨水是氨溶于水形成的水溶液，具有　　　性，氨水顯　　　性，原因是NH3·H2ON+OH-，能使酚酞變　　　色。 ②與酸反應 氨與酸反應生成　　　。如NH3與HCl相遇產(chǎn)生　　　(NH4Cl小顆粒)，反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　，該反應可用于檢驗NH3，[揮發(fā)性的強酸(如HCl、HBr、HI、HNO3)與NH3在空氣中相遇都有此現(xiàn)象]。氨與H2SO4反應的化學方程式為　　　　　　　　　　。 ③氨的催化氧化 4NH3+5O24NO+6H2O (3)NH3的用途 NH3是一種重要的化工原料，可用來制硝態(tài)氮肥、銨態(tài)氮肥、尿素等。液氨可用作　　　。 (4)NH3的制備 ①方法一:加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物 原理:一般用加熱NH4Cl 和Ca(OH)2的混合物。 裝置:“固+固氣”(與用KClO3或KMnO4制O2的裝置相同)。 收集:用向下排空氣法。收集時，一般在試管口塞一團棉花球，可減小NH3與空氣的對流。 干燥:用　　　　(NaOH和CaO固體的混合物)。 驗滿方法:用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍色(或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口，有白煙產(chǎn)生)。 ②方法二:加熱濃氨水 原理:NH3·H2ONH3↑+H2O 　　裝置:如右圖 ③方法三:把濃氨水滴加到固態(tài)堿性物質 原理:濃氨水中存在平衡NH3+H2ONH3·H2ON+OH-，加入固態(tài)堿性物質(如CaO、NaOH、堿石灰等)，使平衡逆向移動，同時反應放熱，促進NH3·H2O的分解。 裝置:如右圖 2. 銨鹽 (1)銨鹽的物理性質 銨鹽一般都是　　　色晶體，　　　溶于水。 (2)銨鹽的化學性質 ①熱不穩(wěn)定性 NH4Cl　　　　　　　　　　 NH4HCO3　　　　　　　　　　　 ②與堿溶液的反應 N+OH-　　　　　　　(用于檢驗銨鹽) 氨氣能使　　　　　　試紙變　　　色。 (3)氮肥 類　別 銨態(tài)氮肥 有機氮肥 名　稱 硫酸銨 氯化銨 碳酸氫銨 硝酸銨 碳酰二胺 俗　稱 硫銨 氯銨 碳銨 硝銨 尿素 化學式 (NH4)2SO4 NH4Cl NH4HCO3 NH4NO3 CO(NH2)2 貯存時，應密封并放在陰涼處。施用時，應埋在土壤中，并避免與　　　肥料(如草木灰等)混用。 【典型例題】 (xx·上海卷)實驗室制取少量干燥的氨氣涉及下列裝置，其中正確的是 (　　) ① ② ③ ④ A. ①是氨氣發(fā)生裝置　 　B. ③是氨氣發(fā)生裝置 C. ②是氨氣吸收裝置 D. ④是氨氣收集、檢驗裝置 [答案]　B [解析]　本題通過NH3的制取實驗，意在考查學生的實驗分析和評價能力。①裝置在試管口處又生成NH4Cl，無法制得NH3，A項錯誤;選用裝置③，使用濃氨水與CaO或NaOH固體、堿石灰都可制取NH3，B項正確;②作為NH3的吸收裝置，漏斗插入水中，不能防止倒吸，C項錯誤;利用裝置④收集NH3時，應在試管口塞一團棉花球，D項錯誤。 下列敘述不正確的是 (　　) A. NH3的噴泉實驗說明氨氣極易溶于水 B. NH3遇到揮發(fā)性強酸就能冒白煙 C. 實驗室可采用上圖所示裝置制取NH3 D. NH3用向下排空氣法收集 [答案]　C [解析]　NH4Cl分解生成的HCl和NH3遇冷又生成NH4Cl(在試管中凝結)，C錯;NH3密度比空氣小，用向下排空氣法收集，D正確。 　 1. 氨水 (1)成分 三種分子:NH3、NH3·H2O、H2O;三種離子:N、OH-、H+。 粒子濃度大小順序:c(NH3·H2O)>c(OH-)> c(N)>c(H+) 　　(2)氨水的質量分數(shù)越大，其密度越小，因此質量分數(shù)為x%的氨水與質量分數(shù)為3x%的氨水等體積混合后，所得氨水的質量分數(shù)小于2x%。 (3)氨水是很好的沉淀劑，可以使Mg2+、Al3+、Fe3+等生成沉淀，但是與Ag+則是先生成沉淀后溶解。 硝酸 【基礎梳理】 1. 硝酸的性質 (1)硝酸的物理性質 純硝酸是　　色、有　　　　氣味、易　　　的液體，能跟水以　　　　互溶，常用濃硝酸的質量分數(shù)為　　　　，“發(fā)煙硝酸”的濃度為　　　。 (2)硝酸的化學性質 2. 工業(yè)制備硝酸 (1)工業(yè)生產(chǎn):NH3→NO→NO2→HNO3 (2)主要原料:　　　　　　　 (3)主要原理:①4NH3+5O2　　　　　　　 ②2NO+O22NO2 ③3NO2+H2O　　　　　　　 3. 硝酸的用途 硝酸是一種重要的化工原料，常用來制造　　　、　　　、　　　、　　　、　　　　等。 【典型例題】 一、 硝酸的性質 下列說法正確的是 (　　) A. 常溫下，濃硝酸可以用鋁制容器貯存，說明鋁與濃硝酸不反應 B. 過量的銅與濃硝酸反應，生成的氣體只有NO2 C. 用鐵粉與稀硝酸反應，制取少量氫氣，用排水法收集 D. 鐵或鋁制成的槽車可以密封貯運濃硫酸或濃硝酸 [答案]　D [解析]　鈍化也是反應的結果，A項錯;過量的銅與濃硝酸反應，隨著反應的進行，硝酸的濃度會變稀，會有NO生成，B項錯;用鐵粉與稀硝酸反應，得不到氫氣，C項錯。 下列敘述正確的是 (　　) A. 常溫下濃硝酸與鋁不反應，可用鋁質容器存放濃硝酸 B. 濃硝酸見光易分解，應保存在棕色的試劑瓶中 C. 在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加入固體，銅粉仍不溶解 D. 銅與稀硝酸反應的離子方程式為 Cu+2N+4H+Cu2++2NO2↑+2H2O [答案]　B [解析]　A錯誤，鈍化是化學變化;B正確;C錯誤，Cu不能與稀硫酸反應，但加入Cu(NO3)2后，溶液中存在HNO3，Cu溶解在HNO3中;D項是稀硝酸，離子方程式為3Cu+2N+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O。 二、 有關硝酸的計算 對于1 L HNO3和H2SO4的混合溶液中，若HNO3和H2SO4物質的量濃度存在如下關系:c(H2SO4)+c(HNO3)=1.2 mol·L-1。則理論上最多能溶解銅的物質的量為 (　　) A. 0.80 mol　　　　　B. 0.72 mol C. 0.45 mol　 D. 0.40mol [答案]　B [解析]　物質的量濃度為1.2 mol·L-1屬于稀溶液，而稀硫酸與銅是不發(fā)生反應的，溶解銅的是稀硝酸，稀硫酸提供氫離子參與反應。溶解最多的銅，N被完全反應。假設1 L HNO3和H2SO4的混合溶液中n(H2SO4)=x mol，n(HNO3)=y mol，x+y=1.2?、?銅被溶解的方程式是 3Cu+　8H+　+　2N3Cu2++2NO↑+4H2O 　　 　8　　　　　2 　　 　2x+y 　　y 則8∶2=(2x+y)∶y?、?，解①②得x=0.72 mol，y=0.48 mol，根據(jù) 3Cu~2N， 被溶解的銅為0.72 mol，正確答案是B。 在濃硝酸中放入銅片: (1)開始反應的化學方程式為 　，實驗現(xiàn)象為　 。 　　(2)若銅有剩余，則反應將要結束時的化學方程式是 　。 (3)待反應停止后，再加入少量質量分數(shù)為25%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)若將12.8 g銅跟一定量的濃硝酸反應，銅耗完時，共產(chǎn)生氣體5.6 L(標準狀況)。則所消耗的硝酸的物質的量是　　　　。 [答案]　(1)Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　溶液逐漸變藍，有紅棕色氣體逸出 (2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (3)加入稀硫酸后，與原溶液中的N構成強氧化性的條件，又能與過量的Cu反應 (4)0.65 mol [解析]　(2)隨著反應的進行，硝酸濃度不斷減小，故反應后階段發(fā)生的是銅與稀硝酸的反應。(4)n(NOx)==0.25 mol，故消耗的硝酸為n(HNO3)=2n(Cu)+n(NOx)=2×+0.25 mol=0.65 mol。 　 硝酸工業(yè)的尾氣處理 NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O