2019高考化學(xué) 第4章(非金屬及其化合物)第4節(jié) 氮及其重要化合物 考點(1)氮氣及其常見氧化物講與練(含解析).doc
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非金屬及其化合物 李仕才 考點一 氮氣及其常見氧化物 1.氮元素在自然界中的存在及氮的固定 2.氮氣 (1)分子式:N2,電子式:N??N,結(jié)構(gòu)式:N≡N。 (2)物理性質(zhì):無色無味的氣體,密度比空氣略小,難溶于水,熔點、沸點很低。 (3)化學(xué)性質(zhì) ①與氧氣反應(yīng):N2+O22NO(導(dǎo)致汽車尾氣中產(chǎn)生氮的氧化物和雷電固氮); ②與氫氣反應(yīng):N2+3H22NH3(工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理); ③與Mg反應(yīng):3Mg+N2Mg3N2。 3.氮的氧化物 (1)氮的氧化物 氮有多種價態(tài)的氧化物,如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等,其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 (2)NO和NO2性質(zhì)的比較 判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“”) 1.NO2溶于水時生成HNO3,故NO2是硝酸的酸酐。( ) 2.CO、NO、NO2都是大氣污染氣體,在空氣中都能穩(wěn)定存在。( ) 3.NO2溶于水時發(fā)生氧化還原反應(yīng)。( √ ) 4.NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象。( ) 5.NO2溶于水時,NO2是氧化劑,水是還原劑,二者的物質(zhì)的量之比為3∶1。( ) 6.溴蒸氣和NO2都為紅棕色氣體用濕潤的淀粉-KI試紙可以鑒別。( ) 7.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,6.72 L NO2與水充分反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.1NA。( ) 8.制二氧化氮時,用水或NaOH溶液吸收尾氣。( ) 1.氮的氧化物都有毒,其中NO2與N2O4存在下列平衡:2NO2N2O4,因此實驗測得NO2的平均相對分子質(zhì)量總大于46,也沒有純凈NO2和N2O4氣體。 2.驗證某無色氣體是NO的方法是讓無色氣體接觸氧氣或空氣,無色氣體變?yōu)榧t棕色。 3.NO2、NO可用堿液處理,如NaOH溶液吸收原理為NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。 4.NO2雖然與水反應(yīng)生成HNO3,但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有還原性,以氧化性為主。如NO2能使?jié)駶櫟牡矸郏饣浽嚰堊兯{:2NO2+2KI===2KNO2+I2。 5.鑒別NO2和溴蒸氣常用①AgNO3溶液、②H2O、③CCl4。 一、氮及其氧化物的性質(zhì)及其對環(huán)境的影響 1.關(guān)于氮的變化關(guān)系圖如圖: 則下列說法不正確的是( ) A.路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑 B.路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑 C.上述所有反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) D.上述反應(yīng)中只有③屬于氮的固定 解析:工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的流程是氮氣和氫氣生成氨氣,氨氣與氧氣反應(yīng)4NH3+5O24NO+6H2O路線①,一氧化氮與氧氣反應(yīng)2NO+O2===2NO2路線②,二氧化氮被水吸收3NO2+H2O===2HNO3+NO路線③,路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑,A正確;在放電條件下,氮氣和氧氣發(fā)生化合反應(yīng):N2+O22NO路線Ⅰ;NO不穩(wěn)定,易被氧氣氧化為二氧化氮:2NO+O2===2NO2路線Ⅱ,二氧化氮溶于水生成硝酸:3NO2+H2O===2HNO3+NO路線Ⅲ,B正確;從氮的變化關(guān)系圖可知:N從N2(0價)→NO(+2價)→NO2(+4價)→HNO3(+5價),都是氧化還原反應(yīng),C正確;上述反應(yīng)中空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)楹衔?,符合氮的固定的定義,屬于氮的固定,②③含氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì),是氮的化合物之間的轉(zhuǎn)化,不是氮的固定,D錯誤。 答案:D 2.下列說法正確的是( ) A.CO、NO、NO2都是大氣污染物,在空氣中都能穩(wěn)定存在 B.NO可用于某些疾病的治療 C.NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象 D.NO是一種紅棕色氣體 解析:NO易被氧化為NO2;NO2通入溶液中生成HNO3,能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由淺綠色變成棕黃色;NO為無色氣體。 答案:B 3.隨著我國汽車年銷量的大幅增加,空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車尾氣裝置里,氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示,下列說法正確的是( ) A.反應(yīng)中NO為氧化劑,N2為氧化產(chǎn)物 B.汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2 C.NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng) D.催化轉(zhuǎn)化總化學(xué)方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2 解析:反應(yīng)過程中NO、O2為氧化劑,N2為還原產(chǎn)物;汽車尾氣中的N2不是污染物;NO和O2的反應(yīng)不需要催化劑;根據(jù)題中的圖示,可將反應(yīng)的過程分成如下兩步寫:2NO+O2===2NO2,2NO2+4CO===N2+4CO2,將兩步反應(yīng)式合并可得總化學(xué)方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2。 答案:D 4.已知化學(xué)反應(yīng):①2NO+2CON2+2CO2,②NO2+SO2NO+SO3。下列說法正確的是( ) A.反應(yīng)①可用于汽車尾氣處理,NO是還原劑,CO2是氧化產(chǎn)物 B.反應(yīng)②是非氧化還原反應(yīng),反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變 C.反應(yīng)②中,NO2的氧化性比SO2的氧化性強 D.利用上述兩反應(yīng)處理尾氣,能達到保護環(huán)境要求 解析:反應(yīng)①中N元素的化合價由+2價降為0,被還原作氧化劑,A錯誤;反應(yīng)②中,N、S元素的化合價均發(fā)生了變化,為氧化還原反應(yīng),B錯誤;反應(yīng)②中的產(chǎn)物NO、SO3均是污染物,D錯誤。 答案:C 5.下列反應(yīng)必須加入氧化劑且一步反應(yīng)就能完成的是( ) ①N2→NO2?、贜O2→NO?、跱O2→HNO3?、躈2→NO ⑤N2→NH3 A.① B.②⑤ C.④ D.③④ 解析:本題有兩個要求:(1)必須加入氧化劑;(2)一步反應(yīng)就能完成。反應(yīng)①、③、④從化合價角度來看都升高,但反應(yīng)①N2→NO2不能一步反應(yīng)完成;而反應(yīng)③NO2→HNO3,雖然氮的化合價升高,但不加氧化劑也能實現(xiàn),如3NO2+H2O===2HNO3+NO,在該反應(yīng)中,NO2既是氧化劑又是還原劑;只有反應(yīng)④N2→NO必須加入氧化劑且一步反應(yīng)就能完成。 答案:C 二、氮及其氧化物的簡單計算 6.已知氮的氧化物跟NaOH溶液發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下: 3NO2+2NaOH===2NaNO3+NO+H2O;NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O;現(xiàn)有m mol NO2和n mol NO組成的混合氣體,要用NaOH溶液使其被完全吸收無氣體剩余,現(xiàn)有濃度為a molL-1的NaOH溶液,則需此NaOH溶液的體積為( ) A. L B. L C. L D. L 解析:生成物不論是硝酸鈉還是亞硝酸鈉,根據(jù)原子守恒可知氫氧化鈉的物質(zhì)的量就是NO2和NO的物質(zhì)的量之和,則氫氧化鈉是(m+n) mol,則氫氧化鈉溶液的體積為(m+n)/a L。 答案:C 7.如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當(dāng)?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(dāng)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(fù)后,試管內(nèi)完全被水充滿,原來試管中盛裝的氣體是( ) A.可能是N2與NO2的混合氣體 B.只能是O2與NO2的混合氣體 C.可能是NO與NO2的混合氣體 D.只能是NO2一種氣體 解析:解答本題要注意以下兩點:(1)明確氮氣不溶于水,且常溫下不與O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng);(2)NO2可與水反應(yīng)生成不溶于水的NO,NO2和NO分別與氧氣按適當(dāng)?shù)谋壤杀凰耆铡? 答案:C 8.氮的氧化物(用NOx表示)是大氣污染物,必須進行處理。 (1)汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質(zhì),這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。 ①汽車尾氣中的CO來自于_____________________________, NO來自于___________________________________________。 汽車尾氣對環(huán)境的危害主要有____________________________ ____________________________________________(至少填兩種)。 ②汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理,使它們相互反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為___________________________________________。 (2)用氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體。已知:4NH3+6NO5N2+6H2O,8NH3+6NO27N2+12H2O。同溫同壓下,3.5 L NH3恰好將3.0 L NO和NO2的混合氣體完全轉(zhuǎn)化為N2,則原混合氣體中NO和NO2的體積之比是________。 (3)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理,若NO與NO2按物質(zhì)的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后得到一種鈉鹽,該鈉鹽的化學(xué)式是________。 解析:(1)①汽車汽缸內(nèi)不斷進行著汽油的燃燒反應(yīng),當(dāng)空氣不足時,汽油不完全燃燒,會產(chǎn)生CO;當(dāng)空氣過量時,N2和O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO。汽車尾氣對環(huán)境的危害很大,可以形成硝酸型酸雨,導(dǎo)致光化學(xué)煙霧,產(chǎn)生溫室效應(yīng)。②CO、NOx反應(yīng)后生成的無毒氣體為CO2和N2。(2)V(NO)+V(NO2)=3.0 L,V(NO)+V(NO2)=3.5 L,則V(NO)=0.75 L,V(NO2)=2.25 L,V(NO)∶V(NO2)=1∶3。(3)NO中氮的化合價為+2價,NO2中氮的化合物為+4價,二者1∶1混合時與NaOH反應(yīng)生成鹽的化合價必然為+3價,即為NaNO2。 答案:(1)①汽油的不完全燃燒 N2與O2在汽車汽缸內(nèi)的高溫環(huán)境下的反應(yīng) 形成酸雨、導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、產(chǎn)生溫室效應(yīng)(任寫兩種即可) ②2xCO+2NOx2xCO2+N2 (2)1∶3 (3)NaNO2 氮的氧化物溶于水的計算 一、原理 解答氮氧化物溶于水的計算問題首先明確原理,無論是單一氣體(NO2),還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體,反應(yīng)的實質(zhì)是3NO2+H2O===2HNO3+NO,2NO+O2===2NO2,故若有氣體剩余只能是NO或O2,不能是NO2。 二、方法 氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計算,常見的有三種方法 1 加合式法 (1)NO2和O2混合氣體溶于水的計算 由4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知: V(NO2)∶V(O2) (2)NO與O2同時通入水中 2NO+O2===2NO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO 總的化學(xué)方程式為4NO+3O2+2H2O===4HNO3 可知: V(NO)∶V(O2) (3)NO2、NO、O2三種混合氣體通入水中: ①可先將NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2,再按上述各種情況分別處理。 ②也可先將NO2和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO,再按4NO+3O2+2H2O===4HNO3情況處理。 2 原子守恒法 4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當(dāng)于2N2O5的組成,都與N2O5+H2O===2HNO3等效。當(dāng)NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中N、O原子個數(shù)比進行分析判斷。 n(N)∶n(O) 3 電子守恒法 NO與O2的混合氣體通入水中發(fā)生反應(yīng):2NO+O2===2NO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO,在這當(dāng)中,存在著NO向NO2轉(zhuǎn)化、NO2向HNO3轉(zhuǎn)化的同時又生成NO的循環(huán)反應(yīng)。但總體來講,NO→HNO3,N的化合價升高是由于被O2氧化,因此可寫出在氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)必然相等。 1.將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中,充分反應(yīng)后,還剩余2 mL無色氣體,則原混合氣體中O2的體積和剩余的2 mL氣體分別是( ) A.1.2 mL,NO B.2.4 mL,O2 C.3.5 mL,O2 D.4 mL,NO 解析:解題依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理: 4NO2+O2+2H2O===4HNO3, 3NO2+H2O===2HNO3+NO。 設(shè)O2的體積為x,剩余的氣體有兩種可能: ①若剩O2,則V剩=x-(12 mL-x)=2 mL,解得x=4 mL,B、C錯誤; ②若剩NO,則V剩=[(12 mL-x)-4x]=2 mL,解得x=1.2 mL,D錯誤,A正確。 答案:A 2.如圖,同溫同壓下,反應(yīng)完全后有氧氣剩余的是( ) A.試管通入了40 mL NO2和10 mL O2 B.試管通入了40 mL NO和10 mL O2 C.試管通入了40 mL NO、10 mL NO2和10 mL O2 D.試管通入了10 mL NO、20 mL NO2和20 mL O2 解析:A項,n(N)∶n(O)=4∶10,恰好完全反應(yīng);B項,n(N)∶n(O)=4∶6,剩余氣體為NO;C項,n(N)∶n(O)=5∶8,剩余氣體為NO;D項,n(N)∶n(O)=3∶9,剩余氣體為O2。 答案:D 3.室溫時,在容積為a mL的試管中充滿NO2氣體,然后倒置在水中至管內(nèi)水面不再上升時為止;再通入b mL O2,則管內(nèi)液面又繼續(xù)上升,測得試管內(nèi)最后剩余氣體為c mL,且該氣體不支持燃燒。則a、b、c的關(guān)系是( ) A.a(chǎn)=4b+3c B.a(chǎn)=4b+c C.a(chǎn)∶b=4∶1 D.a(chǎn)∶b=4∶3 解析:剩余氣體不支持燃燒,故為NO氣體,即相當(dāng)于NO2與O2混合作用于水時剩余3c mL NO2, 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 4 1 (a-3c) b 則4∶1=(a-3c)∶b 整理得a=4b+3c。 答案:A 4.將充有a mL NO和b mL NO2氣體的試管倒立于水槽中,然后通入a mL O2。氣體體積均在同溫同壓下測定,且b>a,則充分反應(yīng)后,試管中氣體在同溫同壓下的體積為( ) A. mL B. mL C. mL D. mL 解析:已知反應(yīng)4NO2+O2+2H2O===4HNO3,4NO+3O2+2H2O===4HNO3;由這兩個反應(yīng)可得NO+NO2+O2+H2O===2HNO3,b>a,則同溫同壓下反應(yīng)中NO2過量(b-a) mL,而過量的NO2與水反應(yīng)生成 mL NO。 答案:A 5.同溫同壓下,在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體,它們是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中,充分反應(yīng)后,試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3,則下列關(guān)系正確的是( ) A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2 C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2 解析:設(shè)各種氣體的體積都為1體積。①根據(jù)3NO2+H2O===2HNO3+NO,即剩余NO體積V1=體積。②根據(jù)4NO2+O2+2H2O===4HNO3,即剩余O2體積V2=體積。③剩余N2體積V3=1體積。即B項符合題意。 答案:B- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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