《创新方案》高考化学大一轮复习配套讲义氮及其化合物2.docx

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《创新方案》高考化学大一轮复习配套讲义氮及其化合物2

第四节　氮及其化合物

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了解氮单质及其主要化合物的主要性质及应用。

了解氮单质及其重要化合物对环境质量的影响。

掌握氨气的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）。

考点一　氮及其氧化物

1．氮在自然界中的存在与转化

（1）氮元素的存在与氮的固定：

（2）N2的物理性质：

无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。

（3）N2的化学性质：

①与氧气反应：

N2＋O2

2NO。

导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。

②与氢气反应：

N2＋3H2

2NH3。

2．NO与NO2

1．氮元素的非金属性很强，但N2的化学性质特别稳定，其原因是什么？

提示：

N2的结构式为N≡N，N原子间以三键结合，键能大，所以N2的化学性质非常稳定。

2．溴蒸气和NO2都为红棕色气体，如何区分？

用湿润的淀粉KI试纸可以吗？

提示：

①用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；②用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。

不能用湿润的淀粉KI试纸，因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I－氧化成I2，使试纸变蓝色。

3．俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮，请同学们写出三个有关的化学方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

提示：

①N2＋O2

2NO　②2NO＋O2===2NO2

③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

命题角度一　NO、NO2的性质及对环境的影响

1．烧瓶中放入铜片和稀硝酸，来制取较纯净的一氧化氮，反应开始后发现烧瓶中充满红棕色气体，这时的操作应是（　　）

A．立即接上收集容器，用向上排空气法收集

B．待烧瓶中红棕色气体消失后，用向上排空气法收集

C．待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集

D．立即用排水法收集

解析：

选C　3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，NO因与空气中的O2反应产生红棕色的NO2，同时还含有N2，所以想得到较纯净的NO，必须待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集，C正确。

2．（2014·山东济南模拟）红热的木炭与浓硝酸共热产生的气体等分为①和②两份，第①份先通过适量蒸馏水，再导入少量石灰水；第②份直接通入少量石灰水。

则石灰水的变化最可能为（　　）

A．①不变浑浊，②变乳白色

B．①变乳白色，②不变浑浊

C．①变乳白色，②变乳白色

D．①不变浑浊，②不变浑浊

解析：

选B　碳与浓硝酸反应产生CO2和NO2的混合气体，混合气体先通过水，NO2可与水反应生成硝酸和NO，则剩余NO和CO2的混合气体，再通过石灰水会产生CaCO3沉淀；而混合气体直接通过石灰水，NO2可与水反应生成硝酸为强酸，故会产生Ca（NO3）2溶液，难以得到CaCO3沉淀。

3．汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一，在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。

反应过程为①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2===2NO2，③O＋O2―→O3。

下列对该反应过程及产物叙述正确的是（　　）

A．NO2起催化剂作用

B．NO起催化剂作用

C．NO2只起氧化剂作用

D．O3与O2为同分异构体

解析：

选A　反应过程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化剂作用，反应过程中NO2作氧化剂，A正确，B、C错误；O3与O2的相对分子质量不相同，不是同分异构体，属同素异形体，D错误。

命题角度二　有关氮的氧化物与水的反应

[典例]　将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2mL气体分别是（　　）

A．1.2mL，NO　　　　　B．2.4mL，O2

C．3.5mL，O2D．4mL，NO

[解析]　解题依据的化学反应原理为：

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：

①若剩O2，则V剩＝x－

（12mL－x）＝2mL，

解得x＝4mL，B、C错误；

②若剩NO，则V剩＝

[（12mL－x）－4x]＝2mL，

解得x＝1.2mL，D错误，A正确。

[答案]　A

氮的氧化物与O2、H2O反应的计算方法

1．关系式法

（1）NO和O2混合气体通入水中

由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

（2）NO2和O2混合气体通入水中

由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

（3）NO、NO2和O2三种混合气体通入水中

先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按

（1）计算。

2．电子守恒法

当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。

3．原子守恒法

4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。

当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。

N（N）∶N（O）

4．（2014·湖北宜昌检测）如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。

假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为（　　）

A．1∶1　　　B．5∶7　　　C．7∶5　　　D．4∶3

解析：

选A　NO2、NO装满试管，则体积相同，依据阿伏加德罗定律，n（NO2）＝n（NO），根据原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。

1.判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）（2011·江苏高考）NO2与水反应的离子方程式为：

3NO2＋H2O===2NO

＋NO＋2H＋。

（　　）

（2）（2010·山东高考）CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。

（　　）

（3）（2010·江苏高考）选择合适的试剂，可用如图装置制取少量CO2、NO和O2。

（　　）

解析：

NO2溶于水发生反应的离子方程式为3NO2＋H2O===2H＋＋2NO

＋NO，

（1）正确；NO不稳定，发生反应2NO＋O2===2NO2，NO2易与空气中的水蒸气作用，

（2）错误；由于NO的密度与空气的密度相近，且易与O2反应，因此无法用排空气法收集NO，（3）错误。

答案：

（1）√　

（2）×　（3）×

2．（双选）（2013·上海高考）一定条件下，将0.1LCO、0.2LCO2、0.1LNO、0.2LNO2和0.2LNH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶（洗气瓶排列顺序不确定）。

假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应则尾气（已干燥）（　　）

A．可能是单一气体

B．不可能含有一氧化碳

C．可能存在原气体中的两种气体

D．成分和洗气瓶的排列顺序无关

解析：

选A、C　若混合气体先通入NaOH溶液，然后再依次通入饱和碳酸氢钠溶液、水（或水、饱和碳酸氢钠溶液）则最后得到尾气为CO；若混合气体先通过饱和碳酸氢钠溶液、水（或水、饱和碳酸氢钠溶液），最后通入NaOH溶液，则尾气为CO和NO，由此可知尾气中一定含有CO，A、C正确。

3．（2013·北京高考改编）NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

（1）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。

写出NO被CO还原的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________。

解析：

（1）NO2与H2O反应生成HNO3与NO。

（2）NO被CO还原为N2，CO被氧化为CO2。

答案：

（1）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

（2）2NO＋2CO

N2＋2CO2

考点二　氨和铵盐

1．氨的物理性质

无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。

极易溶于水（1∶700），可由喷泉实验证明。

2．氨的化学性质

（1）还原性：

与氧气反应：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

（2）与酸反应：

与氯化氢反应：

NH3＋HCl===NH4Cl，产生白烟。

（3）与水反应：

NH3＋H2ONH3·H2ONH

＋OH－，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。

（4）与盐溶液反应

现象

离子方程式

FeCl3溶液

生成红褐色沉淀

Fe3＋＋3NH3·H2O===

Fe（OH）3↓＋3NH

AlCl3溶液

生成白色沉淀

Al3＋＋3NH3·H2O===

Al（OH）3↓＋3NH

3.氨的用途

（1）液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。

（2）制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。

4．氨的制法

加热固态铵盐和碱的混合物

5．铵盐及NH

的检验

（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　　　　　　　　

。

1．液氨和氨水在组成上有何区别？

提示：

液氨是氨气液化的产物，只含NH3，是纯净物；氨水是NH3的水溶液，由H2O、NH3、NH3·H2O、NH

、OH－等粒子组成。

2．氨水中有大量的NH3·H2O，但在计算其质量分数时，溶质是什么？

提示：

仍视为NH3。

3．实验室制NH3时，能否用NH4NO3和NH4HCO3代替NH4Cl？

用NaOH代替Ca（OH）2?

提示：

均不能。

NH4NO3加热时易发生爆炸，NH4HCO3易分解产生CO2，使NH3不纯；NaOH参与反应时易结块，不利于氨气的逸出，且NaOH碱性太强，易腐蚀玻璃。

4．实验室如何干燥NH3?

提示：

NH3是碱性气体，不能用浓硫酸干燥，也不能用CaCl2干燥，因为易生成CaCl2·8NH3，所以常用碱石灰干燥。

命题角度一　氨气的性质

[典例1]　（2014·安徽淮北模拟）如图利用培养皿探究氨气的性质。

实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。

图表中对实验现象所做的解释不正确的是（　　）

选项

实验现象

解释

A

浓盐酸附近产生白烟

NH3与挥发出来的HCl反应产生了NH4Cl固体

B

浓硫酸附近无明显现象

NH3与浓硫酸不发生反应

C

氯化物溶液中有红褐色沉淀

该溶液一定是FeCl3溶液

D

干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝

NH3·H2O是一种可溶性碱

[解析]　挥发出来的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体，产生白烟，A正确；NH3与浓H2SO4反应，但因浓H2SO4难挥发故无明显现象，B错误；NH3遇到FeCl3溶液生成红褐色Fe（OH）3沉淀，C正确；干燥的红色石蕊试纸不变色，而湿润的红色石蕊试纸变蓝，可说明NH3溶于水生成的NH3·H2O为碱，但不能说NH3是碱，D正确。

[答案]　B

1．某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化。

（1）氨催化氧化的化学方程式为________________________________________。

（2）加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

（3）为保证在装置4中仅观察到红棕色气体，装置3应装入________；若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是______________________________________。

（4）为实现氨的催化氧化，也可用装置5替换装置________（填装置代号）；化合物X为________（只写一种），Na2O2的作用是__________________________。

解析：

（1）氨在催化剂和加热的条件下与O2反应生成NO和H2O。

（2）玻璃管2中发生的是氨的催化氧化反应。

停止加热仍保持红热，说明该反应不需要加热也能进行，故为放热反应。

（3）氨的催化氧化有水生成，氨气从氨水中逸出时也可以带出水蒸气，故装置3需要对NO气体进行干燥，防止NO与氧气反应生成的NO2溶解在水中生成硝酸，硝酸与逸出的氨气反应会生成硝酸铵（白烟）。

（4）装置5为制备混合反应气体（氨气和氧气）的装置。

答案：

（1）4NH3＋5O2

4NO＋6H2O　

（2）放热

（3）浓H2SO4　生成的NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，NH3与HNO3反应生成了NH4NO3

（4）1　NH4Cl　与HCl反应生成氧气（合理答案均可）

命题角度二　喷泉实验

2．如图是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。

下列有关操作中不可能引发喷泉现象的是（　　）

A．挤压装置①的胶头滴管使稀盐酸全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹

D．向装置④的水槽中慢慢加入适量的浓硫酸并打开止水夹

解析：

选A　A项中稀盐酸与Cl2不能发生反应，烧瓶内的压强没有减小，不能引发喷泉现象；B项中挤入的NaOH溶液与CO2作用，导致烧瓶内的压强降低，在大气压作用下，烧杯内的水被压入烧瓶而形成喷泉；C项中鼓入空气使锥形瓶内的压强增大，从而将水压入烧瓶而形成喷泉；D项中浓硫酸溶于水时放热，使锥形瓶内的NH3·H2O分解生成NH3，导管中浓氨水分解的NH3进入烧瓶，与HCl作用生成NH4Cl，从而导致烧瓶内的压强降低，锥形瓶内的氨水进入烧瓶而形成喷泉。

3．在如图所示装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状态喷出，最终几乎充满烧瓶。

则a和b分别是表中的（　　）

a（干燥气体）

b（液体）

A

NO2

H2O

B

NO

4mol/LNaOH溶液

C

Cl2

饱和NaCl溶液

D

NH3

1mol/L盐酸

解析：

选D　A项能形成喷泉，但最终溶液不能充满烧瓶；B、C项不能形成喷泉；D项能形成喷泉，且溶液最终充满烧瓶。

命题角度三　氨气的实验室制法

[典例2]　氨（NH3）是重要的含氮化合物。

为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图三套实验装置：

（1）实验装置和所用药品都正确的是________（填“甲”、“乙”或“丙”）。

（2）写出实验室制取氨气的化学方程式____________________________________。

（3）该实验装置与实验室制备________的装置相同。

[解析]　实验室制取氨气反应的原理是2NH4Cl＋Ca（OH）2

2NH3↑＋CaCl2＋2H2O，是固体与固体需要加热的反应，故与实验室制取O2的装置相同，制取的氨气应用碱石灰干燥，而不能用浓硫酸干燥。

[答案]　

（1）丙

（2）2NH4Cl＋Ca（OH）2

2NH3↑＋CaCl2＋2H2O

（3）氧气（或O2）

4．（2014·福建莆田高三质检）有甲、乙两位同学想利用如图装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。

化学试剂：

①NH4Cl固体、②浓氨水、③固体NaOH

（1）甲同学想方便快速制取少量氨气，应选择的装置是________（填序号），选用试剂是________（填序号）。

选用上述试剂制氨气的理由是__________________________，

实验过程中，制氨气时的实验操作是_______________________________。

（2）乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：

①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂（自选）名称。

②若用排液集气法收集NH3，可选用的试剂是________（填序号）。

A．H2O　　　　　　　　B．浓H2SO4

C．CCl4D．饱和NaCl溶液

解析：

实验室快速制取氨气可以用浓氨水和生石灰或固体NaOH，可以选用装置B，氨气的密度比空气小，集气瓶口向上时进气管应较短一些，这样可以使密度较大的空气排出，为了防止氨气污染环境必须进行尾气吸收，由于氨气极易溶于水，所以需要防止倒吸。

答案：

（1）B　②③　NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中c（OH－）增大，促使NH

＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出　将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上

（2）①如图

②C

[总结提升]

实验室制取氨气的其他方法

方法

化学方程式（或原理）

气体发生装置

加热浓氨水

NH3·H2O

NH3↑＋H2O

浓氨水＋固体NaOH

NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的生成

浓氨水＋固体CaO

CaO与水反应，使溶剂（水）减少；反应放热，促使氨水分解。

化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca（OH）2

加热NH4HCO3固体

NH4HCO3

NH3↑＋H2O＋CO2↑，H2O、CO2被碱石灰吸收，得到氨气

命题角度四　铵盐的性质和铵根离子的检验

[典例3]　只用一种试剂，将NH4Cl、（NH4）2SO4、NaCl、Na2SO4四种溶液分开，这种试剂是（　　）

A．NaOH溶液　　　　　　B．AgNO3溶液

C．BaCl2溶液D．Ba（OH）2溶液

[解析]　NH4Cl溶液加Ba（OH）2溶液并加热有气体生成，（NH4）2SO4溶液加Ba（OH）2溶液并加热有白色沉淀和气泡生成；NaCl溶液遇到Ba（OH）2无明显现象，Na2SO4溶液遇到Ba（OH）2产生白色沉淀。

[答案]　D

5．用加热法可以分离的一组物质是（　　）

A．氯化铵和消石灰B．碳酸氢铵和过氧化钠

C．氯化铵和氯化钠D．碘和氯化铵

解析：

选C　A项，铵盐可与碱反应，在加热时发生反应2NH4Cl＋Ca（OH）2

2NH3↑＋2H2O＋CaCl2，不能用于分离；B项，NH4HCO3受热分解，且产生的H2O及CO2能与Na2O2反应，无法达到分离的目的；D项，碘在受热时升华，NH4Cl受热分解再重新化合后仍与碘混合，无法达到分离的目的；C项，NH4Cl受热分解后可从体系中脱离，遇冷又重新化合为NH4Cl晶体，从而达到与NaCl分离的目的。

6．（2014·河北邢台高三模拟）为了检验某固体物质中是否含有NH

，下列试纸和试剂一定用不到的是（　　）

①蒸馏水　　　　②NaOH溶液　③红色石蕊试纸　

④蓝色石蕊试纸　⑤稀硫酸

A．①⑤　　　B．④⑤　　　C．①③　　　D．①④⑤

解析：

选B　NH

的检验：

在含有NH

的溶液中加入强碱（OH－）并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明原溶液中含有NH

，所以一定不会用到的是④蓝色石蕊试纸和⑤稀硫酸。

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）（2013·江苏高考）液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂。

（　　）

（2）（2013·福建高考）检验NH

时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体。

（　　）

（3）（2012·山东高考）分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明二者均易溶于水。

（　　）

（4）（2012·广东高考）实验室用NH4Cl和Ca（OH）2制备NH3并不涉及氧化还原反应。

（　　）

（5）（2012·安徽高考）用NH4Cl固体和Ca（OH）2固体制备并收集NH3，需要的仪器有酒精灯、烧杯、导管、集气瓶。

（　　）

（6）（2012·福建高考）用湿润的红色石蕊试纸检验氨气。

（　　）

（7）（2011·江苏高考）实验室用如图1所示的装置制取少量氨气。

（　　）

　　　图1　　　　　　　　图2

（8）（2010·广东高考）如图2的实验装置，实验开始后，可以看到烧杯中先出现白色沉淀，后溶解。

（　　）

解析：

（1）液氨汽化时要吸收大量的热，故可用作制冷剂；

（2）应用湿润的红色石蕊试纸检验逸出的气体；（3）HCl、NH3极易溶于水，常温下1体积水分别溶解500体积HCl,700体积NH3，正确；（4）实验室制备NH3的化学方程式为2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，属于复分解反应，正确；（5）制备NH3需要把NH4Cl和Ca（OH）2放在大试管中加热，缺少大试管，错误；（6）NH3溶于水后，水溶液显碱性，能使红色石蕊试纸变蓝，正确；（7）收集NH3不能用橡皮塞堵住试管口，否则会使试管内压因强过大而炸裂，错误；（8）NH3·H2O是弱碱，不能与Al（OH）3发生反应。

答案：

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）×　（6）√　（7）×　（8）×

2．（2012·上海高考）实验室制取少量干燥的氨气涉及如图装置，其中正确的是（　　）

A．①是氨气发生装置

B．③是氨气发生装置

C．②是氨气吸收装置

D．④是氨气收集、检验装置

解析：

选B　氯化铵分解后生成的HCl和NH3在管口又生成氯化铵，A错误；③装置可利用浓氨水和碱石灰制取氨气，B正确；②装置易发生倒吸，C错误；④装置应在试管口塞一团棉花团，以减少气体对流，收集较纯净的氨气。

3．（2009·全国高考）已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。

回答下列问题：

（1）A中加入的物质是_________________________，

发生反应的化学方程式是___________________________。

（2）B中加入的物质是_______，其作用是______________。

（3）实验时在C中观察到的现象是____________________________，

发生反应的化学方程式是__________________________________