高考化学一轮教师用书专题4 第14讲 生活中的含氮化合物 Word版含答案Word下载.docx

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深度思考

（1）结合N2、NO、NO2的化学性质，用方程式解释“雷雨发庄稼”的科学道理。

答案　①N2＋O2

2NO

②2NO＋O2===2NO2

③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

（2）NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者，写出所用试剂和区别的现象。

方案一：

试剂________________，现象____________________________________________。

方案二：

方案三：

答案　方案一：

AgNO3溶液　NO2中AgNO3溶液无明显变化，溴蒸气中产生浅黄色沉淀

CCl4（或汽油）　NO2中CCl4（或汽油）仍为无色，溴蒸气中CCl4（或汽油）的颜色加深

蒸馏水　NO2中蒸馏水不变色，溴蒸气中水的颜色加深（其他合理的答案均正确）

解析　NO2和Br2在性质上有不少相似性，例如：

①均具有氧化性；

②溶于水均有酸生成；

③均可与碱反应；

④均为红棕色等。

因此不能用淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法或试剂鉴别：

①AgNO3溶液；

②CCl4溶液；

③水洗法。

4．氮氧化物对环境的污染及防治

（1）常见的污染类型

①光化学烟雾：

NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。

②酸雨：

NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。

③破坏臭氧层：

NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

④NO与血红蛋白结合使人中毒。

（2）常见的NOx尾气处理方法

①碱液吸收法

工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n（NO2）≥n（NO）。

②催化转化法

在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体（N2），或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2和CO2）。

一般适用于汽车尾气的处理。

问题思考

（1）汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。

写出NO被CO还原的化学方程式：

________________________________

________________________________________________________________________。

（2）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。

如，4NH3＋6NO

5N2＋6H2O，

写出氨气转化NO2的化学方程式：

__________________________________________________，

氧化产物与还原产物的质量之比为________。

（3）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。

①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：

________________________________________________________________。

②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________________________________________________________。

答案　

（1）2CO＋2NO

N2＋2CO2

（2）8NH3＋6NO2

7N2＋12H2O　4∶3

（3）①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

②NaNO2

（1）固氮反应一定属于氧化还原反应（　　）

（2）通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气（　　）

（3）NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去（　　）

（4）CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在（　　）

（5）N2与O2在放电条件下直接化合成NO2（　　）

（6）NO既可以用排水法收集，又可以用排空气法收集（　　）

（7）NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂（　　）

（8）可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物（　　）

答案　

（1）√　

（2）×

　（3）√　（4）×

　（5）×

　（6）×

　（7）×

　（8）×

1．下列有关氮气的说法正确的是（　　）

A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼

B．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3

C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2

D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物

答案　D

解析　A项，氮原子最外层5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；

B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；

C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；

D项，NO和氧气能反应生成NO2；

NO2和水反应生成NO。

2．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O,8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。

则M、X代表的物质的化学式分别是（　　）

A．NaNO2、N2B．HNO2、N2

C．NO、HNO3D．N2、N2

答案　A

3．（2019·

杭州一模）下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是（　　）

答案　B

4．

（1）（2020·

济南月考）利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中NO、NO2，其反应机理如下图所示。

A包含物质的化学式为N2和________。

（2）臭氧可用于烟气脱硝。

O3氧化NO结合水洗，可产生HNO3和O2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（3）用碱液脱硝是目前研究的课题之一。

将NO、NO2通入石灰乳中可制备重要的工业原料Ca（NO2）2。

该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。

若n（NO2）∶n（NO）＞1∶1，则会导致________________________；

若n（NO2）∶n（NO）＜1∶1，则会导致________________________。

答案　

（1）H2O

（2）3O3＋2NO＋H2O===2HNO3＋3O2

（3）产品Ca（NO2）2中Ca（NO3）2含量升高　放出的气体中NO含量升高

5．

（1）（2020·

南京质检）NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：

__________________________________________。

（2）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。

当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。

（3）（2019·

苏州质检）目前，科学家还在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝原理示意图如图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示。

①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：

________________________________________。

②为达到最佳脱硝效果，应选择的条件是________________________________________。

答案　

（1）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

（2）2CO＋2NO

（3）①6NO＋3O2＋2C2H4

3N2＋4CO2＋4H2O

②温度为350℃，负载率为3.0%

1．有关脱硝的考查角度及解题策略

考查角度

解题策略

产物确定

根据质量守恒确定产物的成分

化学方程式的书写

无图：

①CxHy与NOx反应生成CO2、N2和H2O；

②NH3和NOx反应生成H2O和N2；

③CO和NOx反应生成CO2和N2。

（即C→CO2、N→N2、H→H2O）根据图确定反应物和生成物，再根据得失电子守恒、质量守恒书写化学方程式

有关量的计算

根据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数计算

2.有关脱硝化学方程式的书写

（1）汽车尾气中含有的污染物有CH4、NO2，给汽车安装尾气净化装置，发生反应的化学方程式：

CH4＋2NO2

CO2＋N2＋2H2O。

（2）汽车排出的尾气中含有氮氧化物，为避免污染，常给汽车安装尾气净化装置。

净化装置里装有催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图1所示。

净化过程中的总化学方程式：

2NO＋O2＋4CO

4CO2＋N2。

（3）TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH，OH能将NO、NO2氧化，如图2所示，OH与NO2反应的化学方程式为NO2＋OH===HNO3。

OH与NO反应的化学方程式：

3OH＋NO===HNO3＋H2O。

（4）用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝（除NOx）技术，其脱硝机理如图3。

该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式：

2C2H4＋6NO2―→4CO2＋3N2＋4H2O。

1．物理性质

硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。

2．化学性质

（1）硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般为HNO3（浓）→NO2，HNO3（稀）→NO。

（2）常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。

理解应用

（1）将浓硝酸存放在无色试剂瓶中，一段时间后观察到溶液变黄，用方程式解释变黄的原因，由此得到启示，如何保存浓硝酸？

答案　4HNO3（浓）

2H2O＋4NO2↑＋O2↑，浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。

（2）用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应

向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。

①反应开始阶段产生___________色气体，化学方程式为____________________________。

②反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为__________________________

______________________________。

③待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________。

答案　①红棕　Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

②3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

③加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应

（3）将FeO溶于足量稀硝酸中，固体完全溶解，写出该反应的离子方程式，指出HNO3表现的性质。

答案　3FeO＋10H＋＋NO

===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O，酸性和强氧化性。

（1）实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气（　　）

（2）常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化（　　）

（3）可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S（　　）

（4）过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO（　　）

（5）浓硝酸在光照下久置，会变黄（　　）

（6）铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性（　　）

（7）炽热的炭在浓硝酸中反应的化学方程式为：

C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O（　　）

（8）将石蕊溶液滴入浓硝酸中，溶液先变红后褪色（　　）

答案　

（1）×

（2）√　（3）×

　（4）√　（5）√　（6）×

　（7）√　（8）√

（1）HNO3与金属反应一般不能产生H2。

（2）硝酸的还原产物不只有NO2和NO，很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。

（3）硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。

（4）涉及HNO3的离子反应常见的易错问题

①忽视NO

在酸性条件下的强氧化性。

在酸性条件下NO

不能与Fe2＋、I－、SO

、S2－等还原性较强的离子大量共存。

②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应，如正误判断中的（3）。

题组一　硝酸的性质及应用

1．（2020·

天津期末）硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是（　　）

A．浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同

B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成

C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同

D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄

答案　C

解析　A项，HNO3和氯水中的HClO见光都易分解，都应避光保存，正确；

B项，浓HNO3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3，正确；

C项，铁在浓硝酸中钝化，而Pt与浓硝酸不反应，原理不同，错误；

D项，浓HNO3能使蛋白质显黄色，正确。

2．（2019·

南京月考）实验室用含有炭粉的铜制备硝酸铜，下列装置应用不能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲溶解

B．用装置乙吸收尾气

C．用装置丙分离炭粉和硝酸铜溶液

D．用装置丁蒸干硝酸铜溶液制Cu（NO3）2·

3H2O

3．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。

下列有关说法正确的是（　　）

A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO

B．③中反应的离子方程式为3Cu＋2NO

＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强

D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应

答案　AB

解析　Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A正确；

③中溶液含有NO

，滴加稀硫酸后，Cu、NO

、H＋继续反应生成NO，B正确；

③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋，与NO

形成HNO3，HNO3继续与Cu反应，C错误；

Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。

题组二　金属与硝酸反应的计算

4．（2020·

长沙质检）铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mL的N2O4气体（都已折算成标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为（　　）

A．9.02gB．8.51g

C．8.26gD．7.04g

解析　最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH－的质量。

由于金属阳离子结合的OH－的物质的量就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是

＋

×

2＝

0.23mol，所以和金属阳离子结合的OH－的物质的量也是0.23mol，质量是3.91g，则沉淀的质量是8.51g，B项正确。

5．某稀溶液中含有4molKNO3和2.5molH2SO4，向其中加入1.5molFe，充分反应（已知NO

被还原为NO）。

下列说法正确的是（　　）

A．反应后生成NO的体积为28L

B．所得溶液中c（Fe2＋）∶c（Fe3＋）＝1∶1

C．所得溶液中c（NO

）＝2.75mol·

L－1

D．所得溶液中的溶质只有FeSO4

解析　铁若生成Fe3＋，应消耗6molH＋，若生成Fe2＋消耗4molH＋，根据题给物质的量关系可知应同时生成Fe2＋、Fe3＋，则有：

解得n（Fe2＋）＝0.75mol，n（Fe3＋）＝0.75mol，

则生成NO的物质的量为0.75mol＋

0.75mol＝1.25mol。

A项中未给出是在标准状况下，无法计算NO气体的体积；

C项中不知道溶液的体积，无法计算NO

的浓度；

D项中根据原子守恒，溶液中的溶质肯定还有K2SO4，所以A、C、D均不正确。

6．向200mL2mol·

L－1HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量（假设生成的气体只有一种），在此过程中，n（Fe2＋）随n（Fe）变化如图所示。

A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48L

B．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象

C．图中a＝0.15、b＝0.1

D．当加入铁粉nmol时（0.1<

n<

0.15），溶液中n（Fe3＋）＝（0.3－2n）mol

答案　CD

解析　硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水，不生成氢气，A错误；

c点处的溶液是硝酸亚铁，若加入盐酸，H＋、NO

和Fe2＋发生氧化还原反应生成Fe3＋，溶液变为黄色，B错误；

向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O，硝酸的物质的量为0.4mol，则消耗铁的物质的量为0.1mol，b＝0.1，生成硝酸铁0.1mol，随后发生反应2Fe（NO3）3＋Fe===3Fe（NO3）2，生成硝酸亚铁为0.15mol，则a＝0.15，C正确；

根据上述分析，当加入铁粉nmol时（0.1<

0.15），参加反应2Fe（NO3）3＋Fe===3Fe（NO3）2的铁为（n－0.1）mol，消耗硝酸铁为2（n－0.1）mol，则溶液中n（Fe3＋）＝0.1mol－2（n－0.1）mol＝（0.3－2n）mol，D正确。

金属与硝酸反应的思维模型

题组三　硝酸反应产物综合实验探究题

7．（2019·

昆明高三测试）某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。

图中K为止水夹（处于关闭状态），F是一半空的注射器。

请回答有关问题：

（1）设计装置A的目的是___________________________________________________。

（2）在完成

（1）中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热之，观察到装置B中的现象是_______________________________________________________________；

B中反应的离子方程式为___________________________________________________。

（3）装置E和F的作用是___________________________________________________________；

为实现此作用，其操作方法是____________________________________________________。

（4）装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有____________的功能。

答案　

（1）产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰

（2）Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝　3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

（3）验证NO的生成　将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO

（4）防止倒吸

1．氨的分子结构和物理性质

电子式

密度

气味

水溶性

比空气小

刺激性气味

极易溶于水（1∶700）

2.氨的化学性质

（1）氨水含有哪些微粒？

答案　H2O、NH3·

H2O、NH3、NH

、OH－、H＋。

（2）蘸有浓硝酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，能产生白烟现象吗？

简述原因。

若将浓硝酸改为浓硫酸也会出现相同的现象吗？

答案　能，浓硝酸、浓氨水均有挥发性，挥发的HNO3与NH3相遇生成白色固体小颗粒NH4NO3。

不会。

（3）将氨与氯气混合也会产生白烟，用化学方程式解释产生白烟的过程。

答案　2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl，NH3＋HCl===NH4Cl（白烟）。

3．铵盐及NH

检验

（1）铵盐的物理性质

铵盐都是白色固体，均易溶于水。

（2）铵盐的化学性质

（3）NH

的检验步骤

未知液

呈碱性

湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH

。

（1）用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是

①_________________________________；

②_________________________________。

答案　氯化铵分解吸收热量，降低了温度　氯化铵分解产生的气体隔绝了空气

（2）完成下列方程式，思考NH

的性质

①在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀：

______________________________，体现____________________________________________。

②实验室常用饱和氯化铵（NH4Cl）与亚硝酸钠（NaNO2）加热来制取氮气：

_________________________________，体现________________________________________。

答案　①NH

＋AlO

＋H2O===Al（OH）3↓＋NH3↑　NH

水解呈酸性

②NH4Cl＋NaNO2

NaCl＋N2↑＋2H2O　NH

的还原性

4．氨的实验室制法——加热固态铵盐和碱的混合物

→

↓

→用