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第四章非金屬及其化合物 第四講氮及其化合物 考綱要求 1 了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用 2 了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響 考點一氮氣及其氧化物 知識梳理 A 5 2 氮的氧化物氮有多種價態(tài)的氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5等 完成NO和NO2的比較表 無色 紅棕色 有毒 有毒 一 氮的固定及氮氧化物的性質(zhì)1 2015 北京理綜 下列關(guān)于自然界中氮循環(huán) 如圖 的說法不正確的是 題組訓(xùn)練 A 氮元素均被氧化B 工業(yè)合成氨屬于人工固氮C 含氮無機(jī)物和含氮有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化D 碳 氫 氧三種元素也參與了氮循環(huán) 2 NO吸收治療法可快速改善SARS重癥患者的缺氧狀況 緩解病情 病毒學(xué)研究同時證實 NO對SARS病毒有直接抑制作用 下列關(guān)于NO的敘述正確的是 A NO是一種紅棕色氣體B 常溫常壓下 NO不能與空氣中的氧氣直接化合C 含等質(zhì)量的氧元素的NO和CO的質(zhì)量相等D NO難溶于水 可以用排水法收集 解析NO是一種無色難溶于水的氣體 可以用排水法收集 常溫常壓下 NO易與氧氣直接化合生成NO2 答案D 3 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 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) 形成硝酸型酸雨 導(dǎo)致光化學(xué)煙霧 產(chǎn)生溫室效應(yīng) 解析 1 汽車汽缸內(nèi)不斷進(jìn)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) 2 CO NOx反應(yīng)后生成的無毒氣體為CO2和N2 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(xué)煙霧 NOx在紫外線作用下 與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生的一種有毒的煙霧 2 酸雨 NOx排入大氣中后 與水反應(yīng)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(dǎo)致地面紫外線輻射量增加 2 常見的NOx尾氣處理方法 1 堿液吸收法 2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2ONO2 NO 2NaOH 2NaNO2 H2ONO2 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(zhuǎn)化 在催化劑 加熱條件下 氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體 N2 或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體 N2和CO2 一般適用于汽車尾氣的處理 二 有關(guān)氮的氧化物的簡單計算4 將容積為50mL的量筒充滿二氧化氮和氧氣的混合氣體 將量筒倒置在盛滿水的水槽里 一段時間后 量筒里剩余氣體體積為5mL 則原混合氣體中NO2和O2體積比可能是 或 解析NO或NO2與O2混合氣體與水的反應(yīng)計算關(guān)系式可由下列化學(xué)方程式推導(dǎo)出來 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 由 2 得4NO2 O2 2H2O 4HNO3 由 3 24NO 3O2 2H2O 4HNO3 18 7 43 7 兩式就是平時計算經(jīng)常用到的關(guān)系式 設(shè)剩余的5mL氣體為O2 則參加反應(yīng) 的NO2和O2的總體積為50mL 5mL 45mL則原混合氣體里 NO2的體積為45mL 4 5 36mLO2的體積為50mL 36mL 14mL即NO2與O2的體積比為36 14 18 7 設(shè)剩余的5mL氣體為NO 由 式得過量的NO2體積為15mL 則發(fā)生反應(yīng) 的NO2和O2的總體積為50mL 15mL 35mL 則原混合氣體里 O2的體積為35mL 1 5 7mL NO2的體積為50mL 7mL 43mL即NO2與O2的體積比為43 7 1 3 2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O NaNO2 Na2CO3 2NO2 NaNO3 NaNO2 CO2 NaNO3 0 05mol NaNO2 0 15mol 0 5mol L 1 1 物理性質(zhì)硝酸是無色 易揮發(fā)的液體 有 氣味 能與水以任意比例混溶 2 化學(xué)性質(zhì) 考點二硝酸的性質(zhì)和應(yīng)用 知識梳理 刺激性 與金屬反應(yīng) 稀硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式 硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里 棕色 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 濃硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式 與非金屬反應(yīng) 如濃硝酸與C反應(yīng)的化學(xué)方程式 與還原性化合物反應(yīng) 硝酸可氧化H2S SO2 Na2SO3 HI Fe2 等還原性物質(zhì) 如稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式 Cu 4HNO3 濃 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 判斷正誤 正確的劃 錯誤的劃 1 實驗室里用鋅與稀HNO3反應(yīng)制取H2 2 Cu溶于稀HNO3反應(yīng)的離子方程式 Cu 2H NO Cu2 NO2 H2O 3 將可調(diào)高度的銅絲伸入稀HNO3中 溶液變藍(lán) 說明銅與稀HNO3發(fā)生置換反應(yīng) 4 用銅和稀硝酸反應(yīng)制取NO2氣體 5 常溫下 將Al片放入濃硝酸中無明顯現(xiàn)象 原因是Al與濃硝酸不反應(yīng) 思考辨析 一 硝酸性質(zhì)1 2015 新課標(biāo)全國卷 我國清代 本草綱目拾遺 中記敘無機(jī)藥物335種 其中 強(qiáng)水 條目下寫道 性最烈 能蝕五金 其水甚強(qiáng) 五金八石皆能滴穿 惟玻璃可盛 這里的 強(qiáng)水 是指 A 氨水B 硝酸C 醋D 鹵水 解析該強(qiáng)水能溶解五金 說明具有酸性和強(qiáng)氧化性 且不與玻璃反應(yīng) 則該物質(zhì)為硝酸 即B項正確 答案B 題組訓(xùn)練 2 下列有關(guān)硝酸化學(xué)性質(zhì)的敘述中 正確的是 A 濃 稀硝酸都能使藍(lán)色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色B 硝酸能與FeO反應(yīng) 只表現(xiàn)氧化性C 硝酸可與Na2S反應(yīng)制得H2S氣體D 濃硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黃色 解析硝酸是一種具有強(qiáng)氧化性的強(qiáng)酸 并且濃度越大 氧化性越強(qiáng) 濃硝酸可使藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色 故選項A錯 硝酸是一種強(qiáng)氧化性酸 可氧化許多還原性物質(zhì) 因此硝酸與Na2S反應(yīng)不能生成H2S 與FeO反應(yīng)時表現(xiàn)氧化性和酸性 所以選項B C錯 選項D正確 答案D 3 如圖是用濃硝酸 銅片 水等試劑探究濃 稀硝酸的強(qiáng)氧化性并觀察還原產(chǎn)物的實驗裝置 濃硝酸的強(qiáng)氧化性實驗將銅片置于具支試管的底部 在分液漏斗中加入約5mL濃硝酸 往具支試管中放入約2mL濃硝酸 用排水法收集產(chǎn)生的氣體 1 具支試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2 實驗中觀察到能證明濃硝酸具有強(qiáng)氧化性的現(xiàn)象 Cu 4HNO3 濃 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 試管中溶液變藍(lán) 且有紅棕色氣體產(chǎn)生 稀硝酸的強(qiáng)氧化性實驗 3 上述反應(yīng)完成后 欲進(jìn)一步證明稀硝酸也具有強(qiáng)氧化性 緊接的簡便 合理的實驗操作是 4 能證明稀硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生NO的實驗現(xiàn)象是 填選項字母 A c中收集到無色氣體B c中收集到的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色C b中產(chǎn)生的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色 實驗反思 5 利用該裝置先進(jìn)行銅與濃硝酸反應(yīng) 再進(jìn)行銅與稀硝酸反應(yīng)的實驗 其好處是 向試管中加水將濃硝酸稀釋 C 操作簡便 節(jié)約試劑 問題討論用等質(zhì)量的銅片與等體積的濃硝酸 稀硝酸 硝酸均過量 反應(yīng)時 發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后所得溶液前者呈綠色 后者呈藍(lán)色 對此有兩種看法 兩者顏色不同的原因是因為Cu2 濃度差異引起的 前者溶液呈綠色 是因為生成的紅棕色NO2溶解于溶液中引起的 6 你認(rèn)為上述看法 填 或 合理 若是 合理 說明理由 若是 合理 設(shè)計一個簡單實驗證明 向藍(lán)色溶液中通入NO2 若溶液變綠色證明 說法正確 解析 銅與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu 4HNO3 濃 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 實驗中具支試管中溶液變藍(lán) 且有紅棕色氣體產(chǎn)生 向試管中加水將濃硝酸稀釋后 可以繼續(xù)進(jìn)行銅與稀硝酸反應(yīng)的實驗 這樣可以利用Cu與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的NO2排出具支試管中的空氣 有利于觀察銅與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物 由于硝酸均過量 銅的質(zhì)量相同 溶液的體積相同 所以銅無論是與稀硝酸反應(yīng) 還是與濃硝酸反應(yīng) 生成的Cu2 的濃度是相同的 看法 是不合理的 可通過向藍(lán)色溶液中通入NO2看溶液是否變綠 或加熱綠色溶液看是否有紅棕色氣體產(chǎn)生來證明 二 硝酸與金屬反應(yīng)的計算4 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將1 92g銅粉投入一定量濃HNO3中 隨著銅粉的溶解 反應(yīng)生成的氣體顏色逐漸變淺 當(dāng)銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1 12L 則混合氣體中NO的體積為 A 112mLB 1008mLC 224mLD 448mL 解析混合氣體的總物質(zhì)的量為1 12L 22 4L mol 1 0 05mol 1 92g銅粉的物質(zhì)的量為0 03mol 設(shè)NO的物質(zhì)的量為n1mol 則NO2的物質(zhì)的量為 0 05 n1 mol 根據(jù)得失電子守恒得3n1 0 05 n1 1 0 03 2 解得n1 0 005 V NO 0 005mol 22 4L mol 1 0 112L 112mL 答案A 5 銅與一定量濃硝酸反應(yīng) 得到硝酸銅溶液和NO2 N2O4 NO的混合氣體 這些氣體與5 6LO2 標(biāo)準(zhǔn)狀況 混合后通入水中 所有氣體完全被水吸收生成硝酸 則消耗銅的質(zhì)量為 A 16gB 32gC 64gD 無法計算 6 將51 2gCu完全溶于適量濃硝酸中 收集到氮的氧化物 含NO N2O4 NO2 的混合物 這些氣體恰好能被500mL2 0mol LNaOH溶液完全吸收 生成含NaNO3和NaNO2的鹽溶液 其中NaNO3的物質(zhì)的量是 A 0 2molB 0 4molC 0 6molD 0 8mol 1 氨的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 1 物理性質(zhì) 氨氣是 色有 氣味的氣體 液化可作制冷劑 常溫 常壓下 1體積的水可溶解 體積的氨氣 2 分子結(jié)構(gòu) 電子式 空間結(jié)構(gòu) 形 考點三氨銨鹽 知識梳理 無 刺激性 易 700 三角錐 氨氣與酸反應(yīng) a 蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近 其現(xiàn)象為 將濃鹽酸改為 也會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象 化學(xué)方程式 b 與CO2等酸性氧化物反應(yīng) NH3 CO2 H2O NH4HCO3或2NH3 CO2 H2O NH4 2CO3 NH3 H2O 有白煙生成 濃硝酸 HCl NH3 NH4Cl NH3 HNO3 NH4NO3 NH3的還原性 氨的催化氧化 化學(xué)方程式 與鹽溶液反應(yīng) 將氨水加入下列溶液 完成下表 4 氨氣的實驗室制法 紅褐 白 白 易 紅 藍(lán) 3 噴泉實驗的原理中學(xué)教材中噴泉實驗裝置如圖所示 實驗操作是 打開橡皮管上的夾子 擠壓滴管的膠頭 則燒杯中的水由玻璃管進(jìn)入燒瓶 形成噴泉 1 噴泉實驗的原理 因為燒瓶內(nèi)氣體易溶于水或易與水反應(yīng) 使瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小 形成壓強(qiáng)差 大氣壓將燒杯中的水壓入燒瓶而形成噴泉 2 能形成噴泉的條件 從原理上講 氣體要易溶于水或易與水反應(yīng) 以形成足夠大的壓強(qiáng)差 從實驗條件上講 燒瓶內(nèi)氣體要充滿 氣體和儀器均要干燥 裝置的氣密性要好 3 可以形成噴泉的組合 液體是水時 NH3 HCl SO2 NO2 O2等氣體均可 液體是NaOH溶液時 Cl2 CO2 H2S SO2等氣體均可 另外SO2和氯水 CH2 CH2與溴水等組合也可形成噴泉 總之 組合條件是 氣體在溶液中的溶解度很大或通過反應(yīng) 使氣體的物質(zhì)的量迅速減小 產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差 產(chǎn)生壓強(qiáng)差的方法一般有 一是使燒瓶外氣壓增大 燒瓶內(nèi)氣壓不變 二是使燒瓶外氣壓不變 燒瓶內(nèi)氣壓減小 上述形成噴泉的組合選用的是第二種方法 思考辨析 一 氨和銨鹽的性質(zhì)1 探究氨氣及銨鹽性質(zhì)的過程中 下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是 A 將集有氨氣的試管倒扣于水槽中 液體迅速充滿試管 說明氨氣極易溶于水B 將pH 11的氨水稀釋1000倍 測得pH 8 說明NH3 H2O為弱堿C 加熱NH4HCO3固體 觀察到固體逐漸減少 試管口有液滴產(chǎn)生 說明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定 題組訓(xùn)練 D 將紅熱的Pt絲伸入右圖所示的錐形瓶中 瓶口出現(xiàn)少量紅色氣體 說明氨氣的氧化產(chǎn)物為NO2 解析D選項 氨氣與氧氣催化氧化生成NO NO與O2反應(yīng)生成紅棕色的氣體NO2 錯誤 答案D 解析由N2 NH3 S H2S可知A項正確 如果甲是氨氣 則乙為NO 丙為NO2 丁為HNO3 NH3 HNO3 NH4NO3 3NO2 H2O 2HNO3 NO可知B項正確 D項錯誤 都有氧氣參加反應(yīng) 一定為氧化還原反應(yīng) C項正確 答案D 二 有關(guān)氨的實驗3 下列裝置用于實驗室中制取干燥氨氣的實驗 能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?A 用裝置甲制備氨氣B 用裝置乙除去氨氣中少量水C 用裝置丙收集氨氣D 用裝置丁吸收多余的氨氣 解析A選項 試管口應(yīng)略低于試管底 錯誤 B選項 濃硫酸與氨氣反應(yīng) 錯誤 C選項 無法保持內(nèi)外壓平衡 錯誤 D選項 可防止倒吸 正確 答案D 4 下列制備氨水的實驗裝置中最合理的是 解析制備氨水不需要干燥氨氣 A C項錯誤 D項 不能防止倒吸 錯誤 答案B 5 如圖是課外活動小組的同學(xué)設(shè)計的4個噴泉實驗方案 下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是 A 擠壓裝置 的膠頭滴管使CCl4全部進(jìn)入燒瓶 片刻后打開止水夾B 擠壓裝置 的膠頭滴管使NaOH溶液全部進(jìn)入燒瓶 片刻后打開止水夾C 用鼓氣裝置從裝置 的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D 向裝置 的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾 解析根據(jù)噴泉實驗的原理 要發(fā)生噴泉現(xiàn)象 必須使燒瓶中壓強(qiáng)迅速下降 導(dǎo)致外界壓強(qiáng)大于燒瓶中的壓強(qiáng) 從而使燒杯 錐形瓶 中的液體進(jìn)入燒瓶中產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象 中的Cl2易溶于CCl4 中的NH3易溶于水 所以可以使燒瓶中壓強(qiáng)迅速下降 產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象 中HCl和濃氨水反應(yīng) 首先是濃硫酸注入水中放熱使?jié)獍彼懦霭睔?同樣也會導(dǎo)致燒瓶中壓強(qiáng)減小 而 中H2不溶于NaOH溶液 也不與NaOH反應(yīng) 所以不能產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象 答案B 6 2015 泰安模擬 某化學(xué)興趣小組利用圖一裝置制取氨氣并探究氨氣的有關(guān)性質(zhì) 1 裝置A中燒瓶內(nèi)試劑可選用 填序號 a 堿石灰b 濃硫酸c 生石灰d 五氧化二磷e 燒堿 a c e 2 若探究氨氣的溶解性 需在K2的導(dǎo)管末端連接圖二裝置中的 裝置 填序號 當(dāng)裝置D中集滿氨氣后 關(guān)閉K1 K2 打開K3 引發(fā)噴泉的實驗操作是 3 若探究氨氣的還原性 需打開K1 K3 K2處導(dǎo)管連接制取純凈 干燥氯氣的裝置 用二氧化錳與濃鹽酸制取氯氣 生成氣體必須通過盛有 試劑的洗氣瓶 D中氨氣與氯氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙 同時生成一種無色無味的氣體 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 從K3處導(dǎo)管逸出的氣體中含有少量Cl2 則C裝置中應(yīng)盛放 溶液 填化學(xué)式 反應(yīng)的離子方程式為 或 用熱毛巾將燒瓶焐熱 飽和食鹽水 濃硫酸 3Cl2 8NH3 6NH4Cl N2 NaOH Cl2 2OH Cl ClO H2O