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
《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》由会员分享,可在线阅读,更多相关《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(42页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![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](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/9/da0d57cc-e376-4931-8341-759565e12547/da0d57cc-e376-4931-8341-759565e125471.gif)
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