江蘇省2020版高考化學新增分大一輪復習 專題4 常見的非金屬及其化合物 第14講 生活中的含氮化合物講義（含解析）蘇教版.docx

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第14講　生活中的含氮化合物 考綱要求　1.了解氮及其重要化合物的主要性質和重要應用。2.了解氮的化合物對生態(tài)環(huán)境的影響。 考點一　氮氣及其氧化物 1.氮的固定 2.氮氣 (1)物理性質：無色無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水。 (2)化學性質 寫出有關化學方程式： ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 3.氮的氧化物 (1)氮有多種價態(tài)的氧化物，氮元素從＋1～＋5價都有對應的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 (2)NO和NO2的比較 性質 NO NO2 色、態(tài)、味 無色、無味氣體 紅棕色、有刺激性氣味氣體 溶解性 難溶于水 毒性 有毒，大氣污染物之一 有毒，大氣污染物之一 與水反應 不反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 與氧氣反應 NO＋O2===2NO2 不反應 對環(huán)境的影響 NO與血紅蛋白結合使人中毒，NO、NO2導致光化學煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層 (1)固氮反應一定屬于氧化還原反應(　　) (2)NO中的NO2雜質氣體，可通過盛有水的洗氣瓶除去(　　) (3)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都穩(wěn)定存在(　　) (4)N2與O2在放電條件下直接化合成NO2(　　) (5)NO2溶于水時，NO2是氧化劑，水是還原劑(　　) (6)可用NO2與水反應制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6) 解析　(5)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2既是氧化劑，又是還原劑。 1.汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質，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化法處理，使它們相互反應生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：_______________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)汽油的不完全燃燒　N2與O2在汽車汽缸內的高溫環(huán)境下的反應　形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產生溫室效應(任填兩種即可) (2)2CO＋2NON2＋2CO2 解析　(1)汽車汽缸內不斷進行著汽油的燃燒反應，當空氣不足時，汽油燃燒不完全，會產生CO；當空氣過量時，N2和O2在放電或高溫條件下反應生成NO。汽車尾氣對環(huán)境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，導致光化學煙霧，產生溫室效應。(2)CO、NOx反應后生成的無毒氣體為CO2和N2。 2.氮氧化合物(用NOx表示)是大氣污染的重要因素，根據NOx的性質特點，開發(fā)出多種化學治理氮氧化合物污染的方法。 (1)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。如，4NH3＋6NO5N2＋6H2O， 寫出氨氣轉化NO2的化學方程式__________________________________________________ ________________________________________________________________________， 氧化產物與還原產物的質量之比為________。 (2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。 ①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是__________。 答案　(1)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3 (2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2 解析　(2)①生成兩種鈉鹽，必須是NO2的歧化反應，依據量的關系可知兩種鹽分別為NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合價為＋2價，NO2中氮的化合價為＋4價，二者1∶1混合時與NaOH反應生成一種鈉鹽，依據電子守恒可知，鈉鹽中氮的化合價為＋3，即為NaNO2。 氮氧化物對環(huán)境的污染及防治 (1)常見的污染類型 ①光化學煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應，產生了一種有毒的煙霧。 ②酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。 ③破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。 ④NO與血紅蛋白結合使人中毒。 (2)常見的NOx尾氣處理方法 ①堿液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。 ②催化轉化法 在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2)，或NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。 題組一　氮氣及氧化物的性質和應用 1.下列有關氮氣用途的說法不正確的是(　　) A.作焊接金屬的保護氣 B.制硝酸和化肥的原料 C.食品袋中充氮氣來防腐 D.與氧氣反應制NO從而制硝酸 答案　D 解析　氮氣的化學性質不活潑，能防止金屬在高溫下被空氣中的氧氣氧化，A項正確；氮氣可用于合成氨，氨可作制硝酸和化肥的原料，B項正確；食品袋中充氮氣可減緩食品被氧化而變質的速率，C項正確；氮氣與氧氣的反應很難進行，不宜用氮氣與氧氣反應制NO從而制備硝酸，D項錯誤。 2.Murad等三位教授提出NO在人體內有獨特的功能，關于NO的敘述正確的是(　　) ①NO可以是某些含低價氮物質氧化的產物?、贜O是亞硝酸的酸酐?、跱O可以是某些含高價氮物質還原的產物?、躈O是無色氣體，在空氣中可變?yōu)榧t棕色 A.全部B.①③④C.②③④D.①④ 答案　B 解析　NO中氮元素的化合價處于中間價態(tài)，它可以是還原產物，如HNO3→NO，也可以是氧化產物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是無色氣體，可被空氣中的氧氣氧化為紅棕色的NO2。 3.如圖為裝有活塞的密閉容器，內盛22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧氣(氣體體積均在標準狀況下測定)，保持溫度、壓強不變，則容器內物質的密度為(　　) A.等于1.369gL－1 B.等于2.054gL－1 C.在1.369gL－1和2.054gL－1之間 D.大于2.054gL－1 答案　D 解析　一氧化氮與氧氣恰好發(fā)生反應生成了二氧化氮， 2NO　?。　2　　===　　2NO2 2　　　　　　1　　　　　　2 22.4mL　　　11.2mL　　　22.4mL 反應后生成了22.4mL二氧化氮，假設二氧化氮體積不變，則容器中氣體的密度為 ρ(NO2)＝≈2.054gL－1，因存在轉化平衡：2NO2N2O4，則混合氣體的體積小于22.4mL，所以容器中氣體ρ應大于2.054gL－1。 題組二　氮氧化物溶于水的定量判斷 4.(NOx與H2O反應計算)如圖所示，相同條件下，兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動試管，直到兩個試管內充滿液體。假設試管內的溶質不向水槽中擴散，則兩個試管內溶液物質的量濃度之比為(　　) A.1∶1B.5∶7C.7∶5D.4∶3 答案　A 解析　NO2、NO裝滿試管，則體積相同，根據阿伏加德羅定律：n(NO2)＝n(NO)，根據氮原子守恒所得硝酸的物質的量相同，溶液的體積相同，所以兩個試管中溶液物質的量濃度之比為1∶1。 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，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關系正確的是(　　) A.V1＞V2＞V3 B.V1＞V3＞V2 C.V2＞V3＞V1 D.V3＞V1＞V2 答案　B 解析　設各種氣體的體積都為1體積。①根據3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的體積V1＝(1＋)體積。②根據4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的體積V2＝(1－)體積。③剩余N2的體積V3＝1體積。即B項符合題意。 氮氧化物溶于水的問題分析 無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者的混合氣體，反應的實質是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 (1)若NO和O2通入水中，總關系式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。 (2)若NO2和O2通入水中，總關系式為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。 考點二　典型的氧化性酸——硝酸 1.物理性質 硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。 2.化學性質 (1)不穩(wěn)定性 反應：4HNO3(濃)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。 (2)強氧化性 硝酸無論濃、稀都有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。 按要求完成下列反應的方程式： ①與金屬反應： 稀硝酸與銅反應： 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； 濃硝酸與銅反應： Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②與非金屬反應： 濃硝酸與C的反應： C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③與還原性化合物反應： 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。 稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式： 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 (3)與有機物反應 ①硝化反應(與反應)： ； ②顏色反應：含有苯基的蛋白質遇到濃硝酸時變黃色。 (1)常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化(　　) (2)可用稀硝酸與FeS固體反應制取H2S(　　) (3)過量的銅與濃硝酸反應，產物中一定有NO(　　) (4)濃硝酸在光照下久置，會變黃(　　) 答案　(1)√　(2)　(3)√　(4)√ 1.(1)濃HNO3如何保存？ (2)硝酸具有強氧化性，硝酸與Fe反應一定生成Fe3＋嗎？為什么？ 答案　(1)應保存在棕色帶有玻璃塞的細口試劑瓶中，置于陰涼處。 (2)不一定，當Fe少量時生成Fe3＋，當Fe過量時生成Fe2＋。 2.用動態(tài)觀點理解Cu與濃HNO3的反應 在濃硝酸中放入Cu片， (1)反應開始時的化學方程式為_______________________________________________， 實驗現象為________________________________________________________________。 (2)若Cu片有剩余，則反應將要結束時的化學方程式為 __________________________________________________________________________。 (3)待反應停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產生，原因是_______ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　溶液逐漸變藍色，有紅棕色氣體逸出 (2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (3)加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中硝酸根離子構成強氧化性酸，又能與過量的銅反應 (1)HNO3與金屬反應一般不能產生H2。 (2)還原產物一般為HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸還原產物也可能為N2O、N2或NH4NO3。 (3)硝酸與金屬反應時既表現氧化性又表現酸性。 (4)涉及HNO3的離子反應常見的易錯問題 ①忽視NO在酸性條件下的強氧化性。在酸性條件下NO不能與Fe2＋、I－、SO、S2－等還原性較強的離子大量共存。 ②在書寫離子方程式時，忽視HNO3的強氧化性，將氧化還原反應簡單地寫成復分解反應。 題組一　硝酸的性質及應用 1.硝酸被稱為“國防工業(yè)之母”是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸的性質不相對應的一組是(　　) A.濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色——酸性和強氧化性 B.不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性 C.要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩(wěn)定性 D.能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色褪去——強氧化性 答案　D 解析　濃硝酸使紫色石蕊溶液變紅表現的是酸性，使其褪色表現的是強氧化性，A項正確；硝酸具有強氧化性，與鋅反應生成的是氮的氧化物，不是氫氣，B項正確；濃硝酸見光易分解，應用棕色試劑瓶存放，C項正確；硝酸與NaOH溶液中和后，使溶液中的紅色褪去，利用的是酸性，D項錯誤。 2.硝酸是化學實驗室中最常用的試劑之一，下列有關硝酸的說法不正確的是(　　) A.濃硝酸和氯水用棕色試劑瓶保存，原理相同 B.將分別蘸有濃硝酸和濃氨水的玻璃棒相互靠近時，有白煙生成 C.常溫下鐵和鉑都不溶于濃硝酸，原理相同 D.濃硝酸濺到皮膚上，皮膚會變黃 答案　C 解析　A項中HNO3和氯水中的HClO見光都易分解，都應避光保存，正確；B項，濃HNO3和濃氨水都具有揮發(fā)性，HNO3與NH3化合生成白色固體小顆粒NH4NO3，正確；C項，鐵在濃硝酸中鈍化，而Pt與濃硝酸不反應，原理不同；D項，濃HNO3能使蛋白質顯黃色。 3.(全面描述金屬與硝酸反應的現象)在如圖所示的實驗裝置中，盛有足量水的水槽里放兩個燒杯，小燒杯里放有適量銅片和過量濃硝酸，小燒杯外面倒扣一大燒杯，請回答下列問題： (1)實驗過程中，觀察到的主要現象是 ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________。 (2)用該裝置做銅與濃硝酸反應的實驗，最突出的優(yōu)點是 ________________________________________________________________________。 (3)若要驗證最終得到的氣體生成物，最簡便的操作及現象是____________________。 答案　(1)①銅片表面產生氣泡，銅片慢慢溶解并逐漸消失 ②小燒杯中溶液的顏色逐漸變成藍色 ③大燒杯中有紅棕色氣體生成，后來慢慢變成無色 ④大燒杯內液面上升，水槽中液面下降 (2)反應體系封閉，無氮氧化合物逸出，不污染環(huán)境 (3)輕輕掀起倒扣的大燒杯，通入適量的空氣，若有紅棕色氣體生成，則證明最終氣體生成物為NO氣體 解析　(1)小燒杯中，Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，銅片逐漸溶解，硝酸銅溶液呈藍色，有紅棕色的NO2氣體產生，接著NO2和燒杯中的O2、H2O發(fā)生反應4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若O2消耗完，則發(fā)生反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故氣體顏色慢慢變成無色，由于燒杯中的氣體減少，故大燒杯內液面上升，水槽中液面下降。 (2)該反應體系密閉，反應產生的NO2和NO不會逸出，不污染環(huán)境。 (3)利用NO與O2反應生成紅棕色的NO2的性質來檢驗最終氣體是否為NO氣體。 現象描述答題模板 (1)全面描述現象的程序——“海、陸、空” “海”——溶液有什么變化； “陸”——固體有什么變化； “空”——氣體有什么變化。 (2)規(guī)范描述現象的答題模板 如①顏色：……由……(具體顏色)變?yōu)椤?具體顏色)； ②氣體：溶液中產生……(顏色)的氣體，(或)在固體表面產生……(顏色)氣體； ③沉淀：在……(顏色)溶液中產生……(顏色)的沉淀(渾濁)。 題組二　金屬與硝酸反應的定量分析 4.一定質量的鐵和足量的稀硝酸或濃硝酸完全反應，在相同條件下，用排水集氣法收集產生的氣體。下列敘述一定正確的是(　　) ①硝酸濃度越大，消耗的硝酸越少 ②硝酸濃度不同，生成的Fe(NO3)3的物質的量相同 ③硝酸濃度越大，產生的氣體越少 ④用排水集氣法收集到的氣體在相同狀況下體積相同 A.只有②B.②④C.③④D.①②③ 答案　B 解析　依據Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3(濃)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O可知，硝酸濃度越大，消耗的硝酸越多，①錯；根據鐵元素守恒，最后生成的Fe(NO3)3的物質的量相同，②正確；③硝酸濃度越大，產生的氣體越多，③錯；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用排水法收集到的氣體均為NO，且在相同狀況下體積相同，④正確。 5.銅和鎂的合金4.6g完全溶于濃硝酸，若反應中硝酸被還原只產生4480mL的NO2氣體和336mL的N2O4氣體(都已折算到標準狀況)，在反應后的溶液中，加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質量為(　　) A.9.02gB.8.51gC.8.26gD.7.04g 答案　B 解析　最終生成的沉淀是氫氧化鎂和氫氧化銅，所以沉淀增加的質量就是和金屬陽離子結合的OH－的質量。由于金屬陽離子結合的OH－的物質的量，就是金屬失去電子的物質的量，所以根據得失電子守恒可知，金屬失去電子的物質的量是＋2＝0.23 mol，所以和金屬陽離子結合的OH－的物質的量也是0.23 mol，質量是3.91 g，則沉淀的質量是8.51 g，B項正確。 6.某稀溶液中含有4molKNO3和2.5molH2SO4，向其中加入1.5molFe，充分反應(已知NO被還原為NO)。 下列說法正確的是(　　) A.反應后生成NO的體積為28L B.所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1 C.所得溶液中c(NO)＝2.75molL－1 D.所得溶液中的溶質只有FeSO4 答案　B 解析　鐵若生成Fe3＋，應消耗6 mol H＋，若生成Fe2＋消耗4 mol H＋，根據題給物質的量關系可知應同時生成Fe2＋、Fe3＋，則有： 解得n(Fe2＋)＝0.75 mol，n(Fe3＋)＝0.75 mol， 則生成NO的物質的量為＝1.25 mol。A項中未給出是在標準狀況下，無法計算NO氣體的體積；C項中不知道溶液的體積，無法計算NO的濃度；D項中根據原子守恒，溶液中的溶質肯定還有K2SO4，所以A、C、D均不正確。 金屬與硝酸反應的思維模型 題組三　硝酸反應產物綜合實驗探究題(教師用書獨具) 7．某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應產生的氣體主要是NO而設計了下列實驗，裝置如圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關閉狀態(tài))，F是一半空的注射器。請回答有關問題： (1)設計裝置A的目的是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在完成(1)中的“操作”后，將裝置B中銅絲插入稀硝酸并微熱之，觀察到裝置B中的現象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； B中反應的離子方程式為_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)裝置E和F的作用是_____________________________________； 為實現此作用，其操作方法是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，兼有____________的功能。 答案　(1)產生CO2，趕走裝置中的空氣，防止因NO與O2反應生成NO2而產生干擾 (2)Cu絲表面產生氣泡，稀硝酸液面上方仍為無色，溶液變藍　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (3)驗證NO的生成　將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO (4)防止倒吸 考點三　氨、銨鹽 1.氨的分子結構和物理性質 電子式 密度 氣味 水溶性 比空氣小 強烈刺激性氣味 極易溶于水(1∶700) 2.氨的化學性質 (1)氨與水的反應 NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－，氨溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。氨水為可溶性一元弱堿，易揮發(fā)，不穩(wěn)定，易分解：NH3H2ONH3↑＋H2O。 (2)氨與酸的反應：蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現象為有白煙生成，將濃鹽酸改為濃硝酸，也會出現相同的現象。 化學方程式：HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。 (3)與鹽溶液的反應 如過量氨水與AlCl3反應的離子方程式： Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (4)氨的還原性——氨的催化氧化 化學方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 3.氨的實驗室制法 (1)加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物 一般加熱NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，化學方程式： 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。 ①裝置：“固體＋固體氣體”(與用KClO3或KMnO4制O2的裝置相同)。 ②收集：只能用向下排空氣法。 ③驗滿方法：a.用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍色；b.將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口，現象是有白煙產生。 ④尾氣處理：收集時，一般在管口塞一團用水或稀硫酸浸濕的棉花球，可減小NH3與空氣的對流速度，收集到純凈的NH3，同時也可避免污染空氣。 (2)實驗室制取氨的其他方法 方法 化學方程式(或原理) 氣體發(fā)生裝置 加熱濃氨水 NH3H2ONH3↑＋H2O 濃氨水＋固體NaOH NaOH溶于水放熱，促使氨水分解。且OH－濃度的增大有利于NH3的生成 濃氨水＋固體CaO CaO與水反應，使溶劑(水)減少；反應放熱，促使氨水分解。化學方程式為NH3H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 4.銨鹽及NH的檢驗 (1)銨鹽的物理性質 銨鹽都是白色固體，均易溶于水。 (2)銨鹽的化學性質 (3)NH的檢驗 未知液呈堿性濕潤的紅色石蕊試紙變藍色，則證明含NH。 (1)氨遇到濃鹽酸、硫酸都會發(fā)生反應，產生白煙(　　) (2)加熱盛有NH4Cl固體的試管，試管底部固體消失，試管口有晶體凝結，說明NH4Cl固體可以升華(　　) (3)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH(　　) (4)銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性(　　) (5)現有1molL－1的氨水，則該溶液中NH3H2O的濃度是1molL－1(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)　(5) 解析　(1)硫酸難揮發(fā)，與氨反應不產生白煙。 (4)NH4HCO3、(NH4)2S溶液呈堿性。 氨及銨鹽中－3價N還原性的拓展應用 (1)用于檢驗氯氣是否泄露的原理，如下圖，室溫下將過量的氨推入試管，預測試管中可能出現的現象_______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________， 寫出反應過程的化學方程式：____________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)氨在加熱條件下可還原氧化銅，產生無污染氣體和單質銅，可用于測定銅的相對原子質量，寫出該反應的化學方程式：_____________________________________________________。 (3)氨在催化劑條件下可還原氮的氧化物，常用于消除汽車尾氣產生的氮氧化物，以還原NO為例，分析氧化產物與還原產物的質量比________。 (4)實驗室用飽和氯化銨(NH4Cl)與亞硝酸鈉(NaNO2)加熱來制取氮氣，氣體發(fā)生裝置應選用________。 反應原理的化學方程式為______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)生成白煙，而后凝結在試管內壁，試管內黃綠色氣體顏色逐漸變淺至褪去　3Cl2＋2NH3===6HCl＋N2、HCl＋NH3===NH4Cl (2)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O (3)2∶3 (4)A　NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O 題組一　氨、銨鹽的性質實驗 1.探究氨氣及銨鹽性質的過程中，下列根據實驗現象得出的結論不正確的是(　　) A.將集有氨的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，說明氨極易溶于水 B.向氨水中加入濃氫氧化鈉溶液，加熱產生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，說明氨水中含有NH C.加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產生，說明NH4HCO3具有熱不穩(wěn)定性 D.將紅熱的Pt絲伸入上圖所示的錐形瓶中，瓶口出現少量的紅棕色氣體，說明氨催化氧化的產物中有NO2 答案　BD 解析　B項，因為氨水中存在氨分子，加熱氨逸出，也能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，不能證明是銨根離子與氫氧化鈉反應產生的氨，錯誤；D項，4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化產物應為NO，錯誤。 2.如下圖，利用培養(yǎng)皿探究氨的性質。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現象所做的解釋正確的是(　　) 選項 實驗現象 解釋 A 濃鹽酸附近產生白煙 NH3與濃鹽酸反應產生了NH4Cl固體 B 濃硫酸附近無明顯現象 NH3與濃硫酸不發(fā)生反應 C 氯化物溶液變渾濁 該溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥紅色石蕊試紙不變色，濕潤紅色石蕊試紙變藍 NH3是一種可溶性堿 答案　A 解析　NH3能與HCl發(fā)生化合反應，生成NH4Cl白色固體，NH3也能與H2SO4發(fā)生化合反應，生成(NH4)2SO4；NH3與氯化物溶液反應生成氫氧化物沉淀，該氯化物可以是氯化鋁、氯化鎂等；NH3溶于水生成NH3H2O，NH3H2O屬于堿，NH3不屬于堿。 實驗室用鉑絲按下圖進行氨的催化氧化實驗，操作現象總結如下： (1)空氣通入氨水中：其作用是讓氨易揮發(fā)出來，從而使氧氣和氨充分混合。 (2)錐形瓶中氣體呈紅棕色：這是因為NH3被氧化為NO，NO遇到空氣中的O2又迅速被氧化為紅棕色的NO2。 (3)通常瓶內有白煙出現：這是由于錐形瓶里有水蒸氣存在，水蒸氣和NO2反應生成了HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反應生成微小的白色NH4NO3晶體：NH3＋HNO3===NH4NO3。 (4)懸空鉑絲總是呈紅色：這是因為NH3與O2在鉑絲的表面上進行的反應是放熱反應，反應放出的熱量足以使鉑絲繼續(xù)保持紅熱狀態(tài)。 題組二　氨制備與性質實驗的綜合 3.實驗室制取氨、收集、驗證其還原性并進行尾氣處理的裝置和原理能達到實驗目的的是(　　) A.用裝置甲制取氨 B.用裝置乙收集氨時氣體應該從a口進b口出 C.裝置丙中黑色固體變成紅色時還原產物一定為銅 D.可以用裝置丁吸收氨，進行尾氣處理 答案　B 解析　A項，裝置中的氯化銨固體分解生成氨和氯化氫氣體，在試管口處重新反應生成固體氯化銨；B項，氨密度比空氣小，應用向下排空氣法收集，用乙裝置收集NH3時，從a口進b口出，正確；C項，氧化銅被還原為銅、氧化亞銅都是紅色固體；D項，氨極易溶于水，導管直接插入水溶液中吸收易發(fā)生倒吸。 4.(2018西安模擬)氨催化氧化法是工業(yè)生產中制取硝酸的主要途徑，某同學用該原理在實驗室探究硝酸的制備和性質，設計了如圖所示裝置。 (1)甲裝置不需要加熱即能同時產生氨和氧氣，燒瓶內固體X為____________________。 (2)乙裝置的作用是______________________；寫出受熱時丙裝置中發(fā)生反應的化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)當戊中觀察到__________________現象，則說明已制得硝酸。某同學按上圖組裝儀器并檢驗裝置氣密性后進行實驗，沒有觀察到此現象，請分析實驗失敗的可能原因是：________________________________________________________________________， 如何改進裝置：___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)改進后待反應結束，將丁裝置倒立在盛水的水槽中，會觀察到的現象是_________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)過氧化鈉 (2)干燥氧氣和氨的混合氣體　4NH3＋5O24NO＋6H2O (3)紫色石蕊溶液變紅　過量的氨致使戊中溶液不一定呈酸性　在丙和丁之間連接盛有無水氯化鈣的干燥管或盛有濃硫酸的洗氣瓶 (4)試管丁內水面慢慢上升，上升到一定高度不再變化，試管內氣體顏色由紅棕色逐漸變淡至無色 解析　(1)甲中不需要加熱即能同時產生NH3和O2，說明固體X溶于氨水既產生O2又放出大量熱，則該固體為Na2O2。(2)乙裝置可干燥NH3和O2；NH3和O2在加熱和Cr2O3的催化作用下，發(fā)生催化氧化反應。(3)HNO3能使石蕊溶液變紅；由于NH3過量，可能會與HNO3反應，致使觀察不到溶液變紅的現象；可在丙和丁之間連接一個能除去NH3的裝置。(4)丁裝置中為NO2，NO2會與H2O反應生成無色的NO。 考點四　氮及其重要化合物的綜合應用 注意　箭頭指出可體現物質的性質，指向可尋找該物質的制備方法。 題組一　氮及其化合物的轉化 1.(2018貴陽模擬)氮及其化合物的轉化關系如圖所示。 則下列說法不正確的是(　　) A.路線①②③是工業(yè)生產硝酸的主要途徑 B.路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑 C.上述所有標號的反應都是氧化還原反應 D.氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應生成NO2 答案　D 解析　氮氣和氧氣在放電或高溫條件下反應生成NO，NO與O2反應生成NO2，氮氣與氧氣不能直接生成NO2。 2.一定條件下，含氮元素的物質可發(fā)生如圖所示的循環(huán)轉化。 回答下列問題： (1)氮的原子結構示意圖為______________。 (2)圖中屬于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；轉化過程中發(fā)生非氧化還原反應的是________。 (3)若“反應h”是在NO2和H2O的作用下實現，則該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為__________。 (4)若“反應i”是在酸性條件下由NO與Zn的作用實現，則該反應的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)　(2)k和c　a和l　(3)2∶1 (4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O 解析　(1)N位于第2周期ⅤA族，其原子結構示意圖為。 (2)氮的固定是游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氮，根據循環(huán)圖可知，屬于氮的固定的是k和c；發(fā)生非氧化還原反應，說明反應前后各元素化合價沒有發(fā)生變化，則屬于非氧化還原反應的是a和l。 (3)反應h的化學方程式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化產物，NO是還原產物，因此氧化產物和還原產物的物質的量之比為2∶1。 (4)根據信息，Zn＋H＋＋NO―→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，根據電荷守恒、得失電子守恒以及原子守恒得離子方程式為4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O。 題組二　含氮物質的性質與實驗綜合 3.某學習小組設計實驗探究NO與銅粉的反應并檢驗NO，實驗裝置如圖所示(夾持裝置略)。實驗開始前，向裝置中通入一段時間的N2，排盡裝置內的空氣。 已知：在溶液中FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)，該反應可用于檢驗NO。 下列說法中不正確的是(　　) A.裝置F、I中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液 B.若觀察到裝置H中紅色粉末變黑色，則NO與Cu發(fā)生了反應 C.實驗結束后，先熄滅酒精燈，再關閉分液漏斗的活塞 D.裝置J收集的氣體中一定不含NO 答案　D 解析　稀硝酸與銅反應生成一氧化氮，一氧化氮能夠被氧氣氧化，因此實驗前需要通入氮氣，排盡裝置中的空氣，硝酸具有揮發(fā)性，生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸氣，可以通過水吸收后再干燥，干燥的一氧化氮在裝置H中與銅反應，未反應的NO可以利用硫酸亞鐵溶液檢驗。裝置F、I中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液，A項正確；實驗結束后，為了防止倒吸，需要先熄滅酒精燈，再關閉分液漏斗的活塞，C項正確；由于FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)為可逆反應，裝置J收集的氣體中可能含有NO，D項錯誤。 4.某化學自主實驗小組通過實驗探究NH3、NO2的性質。 探究Ⅰ：利用如圖所示裝置探究NO2能否被NH3還原(K1、K2為止水夾，夾持固定裝置略去)。 (1)A裝置中制取NH3的化學方程式是______________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)甲、乙分別是________(填字母)。 a.濃硫酸、堿石灰 b.堿石灰、堿石灰 c.堿石灰、無水氯化鈣 d.五氧化二磷、五氧化二磷 (3)若NO2能夠被NH3還原，預期C裝置中能觀察到的現象是__________________________。 (4)此實驗裝置存在一個明顯的缺陷是_____________________________________。 探究Ⅱ：探究NO2、O2混合氣體的噴泉實驗。 (5)請在G裝置中的虛線上描出導管實線圖。 (6)G裝置中濃硫酸有三種作用：混合NO2、O2氣體；干燥NO2、O2；________________。 (7)將G裝置上面的圓底燒瓶收集滿氣體進行噴泉實驗，若混合氣體全部被吸收，則所得溶液物質的量濃度為________molL－1(保留兩位有效數字)。 答案　(1)NH3H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 (2)c (3)C裝置中混合氣體顏色變淺 (4)缺少尾氣吸收裝置 (5)(進氣管短，出氣管長) (6)觀察氣泡的速率，控制混合氣體的比例 (7)0.036 解析　(1)將濃氨水滴入生石灰中，由于CaO＋H2O===Ca(OH)2，放熱且消耗了水，故促使?jié)獍彼懦霭薄? (2)干燥氨只能用堿石灰，干燥二氧化氮可用五氧化二磷固體或無水氯化鈣。 (3)如果能反應，消耗NO2使裝置中混合氣體顏色變淺。 (4)由于NH3、NO2均能污染空氣，所以與它們相關的實驗均應有尾氣吸收裝置。 (5)O2、NO2密度比空氣大，故應進氣管短，出氣管長。 (6)觀察氣泡的速率控制混合氣體的比例。 (7)燒瓶中充滿溶液，由反應4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3恰好發(fā)生，HNO3的物質的量是恰好完全反應的NO2和O2(體積比4∶1)總物質的量的，溶液體積等于恰好完全反應的NO2和O2的總體積，設燒瓶中恰好完全反應的NO2和O2的總體積為V，則溶液濃度為＝ molL－1，即c(HNO3)≈0.036 molL－1。 1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“” (1)NH4Cl與Ca(OH)2混合加熱可生成NH3(√) (2018江蘇，6C) (2)NH3易溶于水，所以可用作制冷劑() (2017江蘇，3D) (3)在給定條件下，能實現NH3NOHNO3() (2017江蘇，7D) (4)NH4HCO3受熱易分解，所以可用作氮肥() (2016江蘇，3B) (5)在給定條件下，能實現N2NH3NH4Cl(aq)(√) (2016江蘇，9C) (6)甲(NH3)、乙(O2)、丙(HNO3)不滿足任意兩種物質在一定條件下能發(fā)生反應(√) (2014江蘇，8B) 2.(2017江蘇，1)2017年世界地球日我國的主題為“節(jié)約集約利用資源，倡導綠色簡約生活”。下列做法應提倡的是(　　) A.夏天設定空調溫度盡可能的低 B.推廣使用一次性塑料袋和紙巾 C.少開私家車多乘公共交通工具 D.對商品進行豪華包裝促進銷售 答案　C 解析　A項，空調溫度低，能源消耗增多，錯誤；B項，一次性塑料袋使用易引起“白色污染”，紙巾的大量使用會造成森林的亂砍濫伐，錯誤；C項，少開私家車，一是減少汽車尾氣污染，二是節(jié)約能源，正確；D項，過度包裝會引起資源浪費，錯誤。 3.(2015江蘇，1)“保護環(huán)境”是我國的基本國策。下列做法不應該提倡的是(　　) A.采取低碳、節(jié)儉的生活方式 B.按照規(guī)定對生活廢棄物進行分類放置 C.深入農村和社區(qū)宣傳環(huán)保知識 D.經常使用一次性筷子、紙杯、塑料袋等 答案　D 解析　D項，經常使用一次性筷子、紙杯會浪費木材，破壞森林，塑料袋的使用會造成“白色污染”，不應該提倡。 4.(2014江蘇，16)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于煙氣脫硫研究。 (1)酸浸時反應的化學方程式為___________________________________________________ ____________________________________________________________________________； 濾渣Ⅰ的主要成分為________(填化學式)。 (2)加CaCO3調節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)6－2x。濾渣Ⅱ的主要成分為________________________(填化學式)；若溶液的pH偏高，將會導致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是_____________________________(用離子方程式表示)。 (3)上述流程中經完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是________________________________________________________________________； 與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。 答案　(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2 (2)CaSO4　3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑ (3)溶液中的部分SO被氧化成SO　減小 解析　(1)酸浸時能與H2SO4反應的是Al2O3，H2SO4與Al2O3反應生成鹽和水，SiO2不和H2SO4反應，成為濾渣。 (2)CaCO3和溶液中的H2SO4反應生成CaSO4；如果pH偏高，一部分Al3＋會轉化為Al(OH)3沉淀，離子方程式為3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑。 (3)熱分解時，一部分亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽，不能分解成為SO2；SO2溶于水生成H2SO3，會中和溶液中的部分OH－，使溶液的pH減小。 5.(2012江蘇，1)化學在資源利用、環(huán)境保護等與社會可持續(xù)發(fā)展密切相關的領域發(fā)揮著積極作用。下列做法與社會可持續(xù)發(fā)展理念相違背的是(　　) A.改進汽車尾氣凈化技術，減少大氣污染物的排放 B.開發(fā)利用可再生能源，減少化石燃料的使用 C.研發(fā)可降解高分子材料，減少“白色污染” D.過度開采礦物資源，促進地方經濟發(fā)展 答案　D 解析　可持續(xù)發(fā)展是一種注重長遠發(fā)展的經濟模式，充分、合理利用資源、減少污染等方面都是可持續(xù)發(fā)展的內容。 一、單項選擇題 1.下列關于自然界中氮循環(huán)(如下圖)的說法不正確的是(　　) A.人工固氮可以得到硝酸鹽 B.雷電作用可將氮氣直接轉化為銨鹽 C.細菌對氮元素的循環(huán)有重要作用 D.亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的過程中，氮元素被氧化 答案　B 解析　A項，人工固氮是把氮氣合成氨，氨和硝酸反應得到硝酸鹽，人工固氮可以得到硝酸鹽，正確；B項，放電條件下氮氣和氧氣反應生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，不能直接得到銨鹽，錯誤；C項，豆科類植物的根瘤菌能將空氣中氮氣轉化為植物需要的銨鹽，實現生物固氮，細菌對氮元素的循環(huán)有重要作用，正確；D項，亞硝酸鹽中氮元素化合價為＋3價，生成硝酸鹽中氮元素化合價為＋5價，氮元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，正確。 2.起固氮作用的化學反應是(　　) A.N2和H2在一定條件下反應生成NH3 B.NO遇O2轉化為NO2 C.硝酸工廠用NH3氧化制NO D.用NH3制碳酸氫銨和硫酸銨 答案　A 解析　氮的固定是指游離態(tài)的氮轉化成化合態(tài)的氮。 3.關于氨的下列敘述中，錯誤的是(　　) A.液氨易汽化，因此可用來作制冷劑 B.氨溶于水顯弱堿性，因此可使酚酞溶液變?yōu)榧t色 C.氨極易溶解于水，因此氨水比較穩(wěn)定(不容易)分解 D.氨可被氯氣氧化生成N2，同時還可能產生白煙現象 答案　C 4.下列關于氨水的說法中，不正確的是(　　) A.氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是純凈物 B.氨水中物質的量濃度最大的粒子是NH3H2O(水除外) C.氨水顯弱堿性，是弱電解質 D.在1molL－1氨水中，NH3H2O、NH、NH3的物質的量濃度之和為1molL－1 答案　C 解析　氨極易溶于水，發(fā)生如下反應：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－；生成的氨水是混合物，其中的NH3H2O是弱電解質，電離程度小，且NH3分子極易與H2O結合，故其中濃度最大的粒子是NH3H2O(H2O除外)。 5.下列與碳、氮、氧、硫、硅等非金屬元素及其化合物有關的說法不正確的是(　　) A.工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅可得到含雜質的粗硅 B.氮的氧化物是形成光化學煙霧的主要物質，硫的氧化物是形成酸雨的主要物質 C.NO2、CO2和SO2溶于水均可導電，它們都是電解質 D.將SO2通入酸化的Ba(NO3)2溶液中會出現白色沉淀 答案　C 解析　用碳在高溫下還原二氧化硅，可制得含有少量雜質的硅，同時有CO生成，A項正確；光化學煙霧主要是由汽車尾氣排放出的氮氧化物發(fā)生復雜的變化造成的，二氧化硫氣體是酸雨形成的主要原因，B項正確；NO2、CO2和SO2溶于水均可導電，但都不是它們自身發(fā)生電離，故它們都不是電解質，C項錯誤；亞硫酸具有還原性，易被氧化為硫酸，將SO2通入酸化的Ba(NO3)2溶液中，硝酸會將亞硫酸根氧化為硫酸根離子，產生硫酸鋇白色沉淀，D項正確。 6.最新病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接的抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述正確的是(　　) A.一氧化氮是一種紅棕色的氣體 B.常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合 C.一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到 D.一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集 答案　C 解析　NO是無色氣體，難溶于水，