高考化学 艺体生百日突围系列 专题310 氮族方面试题的解题方法与技巧.docx

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高考化学艺体生百日突围系列专题310氮族方面试题的解题方法与技巧

专题3.10氮族方面试题的解题方法与技巧

氮及其化合物的有关知识是每年高考的必考内容。

其中有关氮的氧化物的计算、金属与硝酸反应的相关计算、物质的推断和检验、以工业、农业生产为背景，有关氮的化合物的实验探究和评价，是高考考查的重点。

预计2019年高考在注重对非金属元素单质及其化合物性质及转化关系考查的同时，将会更加突出对物质组成、性质和反应原理的探究，考查学生分析解决问题的能力和对知识的应用能力，并同时强化化学知识与生活、社会实际问题的联系，特别要重视以SO2、NO2尾气的处理与吸收为背景的试题，此类题设问新颖，与生活、社会实际问题结合紧密，且赋分值较高，应引起重视。

注意：

（1）氮的氧化物都是大气污染物。

（2）空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。

收集装置：

向下排空气法。

验满方法：

用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。

尾气处理：

收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减少氨气与空气的对流速度，收集到纯净的空气。

也可以直接用浓硫酸吸收多余的氨气，但需要用倒置的漏斗，以及防止倒吸（如图所示

。

2、铵盐及NH4+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：

①不稳定性：

铵盐受热易分解，NH4Cl

NH3↑＋HCl↑、NH4HCO3

NH3↑＋H2O↑＋CO2↑。

②与碱溶液反应：

在稀溶液中不加热：

NH4＋＋OH－＝NH3·H2O。

加热或浓溶液：

NH4＋＋OH－

H2O＋NH3↑。

③铵盐固体与强碱反应：

2NH4＋Ca（OH）2

CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。

（3）NH4+的检验：

未知液

呈碱性

湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH

。

方法技巧：

1、喷泉实验的形成原理：

（1）形成喷泉的原理：

形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。

当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。

（2）常见喷泉的形成主要有以下两类：

①极易溶于水的气体（NH3、HCl、SO2等）与水可形成喷泉；

②酸性气体（HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等）与NaOH（aq）也能形成喷泉。

（3）喷泉实验成功的关键：

①盛气体的烧瓶必须干燥；②气体要充满烧瓶；③烧瓶不能漏气（实验前应先检查装置的气密性）；④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。

（4）常见的喷泉实验装置：

喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作（如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等）来使喷泉产生。

装置I：

打开止水夹，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。

装置Ⅱ：

挤压气球，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。

装置Ⅲ：

去掉了胶头滴管。

打开止水夹，用手（或热毛巾等）捂热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。

（开放性问题，或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水）。

装置Ⅳ：

在锥形瓶中加入能产生气体的物质，使锥形瓶内气体的压强明显增大，将液体压入烧瓶而产生喷泉。

装置Ⅴ：

在水槽中加入使水温度升高的物质，致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。

装置Ⅵ：

烧瓶中通入H2S（或SO2），然后通入SO2（或H2S），现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液喷到烧瓶内。

2、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

3、防倒吸装置：

易溶于水的气体（HCl、HBr、NH3）进行尾气吸收时均需要使用防倒吸装置：

三、硝酸

1、物理性质：

硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味，与水互溶。

2、化学性质：

（1）具有酸的通性：

稀硝酸能使紫色石蕊试液变红色，浓硝酸能使石蕊试液先变红色色，微热后褪色。

（2）不稳定性：

硝酸见光易分解，硝酸浓度越高越易分解：

4HNO3

2H2O＋4NO2↑＋O2↑。

注意：

硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2（或空气），使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3。

保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。

（3）强氧化性：

硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。

①与金属反应：

稀硝酸与铜反应：

3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O；

浓硝酸与铜反应：

Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。

②与非金属反应：

如浓硝酸与C的反应为C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

③与还原性化合物反应：

硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。

如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

④王水：

由浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。

方法技巧：

1、涉及HNO3的离子反应常见的易错问题：

（1）忽视NO3-在酸性条件下的强氧化性。

在酸性条件下NO3-不能与Fe2＋、I－、SO32－、S2－、Br－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的写成复分解反应。

2、金属与硝酸反应计算题：

（1）思维模型：

（2）计算中的守恒思想的应用：

①原子守恒法：

HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。

1．能使湿润的蓝色石蕊试纸最终褪色的气体是

A．SO2B．Cl2C．NH3D．HCl

【答案】B

【解析】

【详解】

【点睛】

二氧化硫属于非氧化性漂白，能够使某些有机色质褪色，如品红；但是不能漂白酸碱指示剂；潮湿的氯气（或次氯酸）属于氧化性漂白，能够使某些有机色质褪色，如品红，也能漂白酸碱指示。

2．下列气体中，对大气无污染的是

A．NO2B．SO2C．NOD．CO2

【答案】D

【解析】

【详解】

A.二氧化氮有毒，对大气有污染；

B.二氧化硫有毒，对大气有污染；

C.一氧化氮对大气有污染；

D.空气中含CO2，二氧化碳对空气无污染。

不污染大气的是CO2，故选D。

3．下列叙述中正确的是（　　）

A．SO2、NO2都能与水反应，其反应原理不同

B．N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2

C．常温下铁与浓硫酸、浓硝酸均不反应，可用铁槽车密封运送浓硫酸、浓硝酸

D．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在

【答案】A

【解析】

【分析】

A、二氧化硫与水反应生成亚硫酸，而二氧化氮与水反应生成硝酸和NO；

B、氮气与氧气在放电条件下生成一氧化氮；

C.将盛有NO2的试管倒扣水中，NO2能和水发生反应：

3NO2+H2O=2HNO3+NO，所剩余气体的体积的体积为原来气体体积的

，根据生成的硝酸的物质的量和所得溶液的体积来计算硝酸的浓度；

D.可以微热烧瓶改变烧瓶中的压强，排出气体后，冷却后会引发喷泉。

【详解】

【点睛】

本题考查了氨气和氯化氢气体的性质的知识，主要是喷泉实验的原理分析应用，掌握基础知识和物质的量浓度定义式是解题关键。

7．如图是某元素的价类二维图，其中A为正盐，X是一种强碱，通常条件下Z是无色液体，E的相对分子质量比D大16，各物质的转化关系如图所示。

下列说法错误的是

A．A作肥料时不适合与草木灰混合施用

B．同主族元素的氢化物中B的沸点最低

C．C一般用排水法收集

D．D→E的反应可用于检验D

【答案】B

【解析】

【详解】

【点睛】

氨气和氧气反应生成氮气和水，也可以生成一氧化氮和水，不能直接生成二氧化氮气体；氮气和氧气在放电条件下，生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应才能生成二氧化氮。

10．环境问题越来越受到人们的重视，研究表明氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。

回答下列问题：

（1）NH3的电子式为____________，NH4NO3中含有的化学键是________________：

（2）下列关于雾霾的叙述错误的是________（填序号）

A．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵B．NH3是形成无机颗粒物的催化剂

C．雾霾的形成与过度施用氮肥有关D．雾霾的形成过程涉及氧化还原反应

（3）预防含硫化合物雾霾生成的方法之一是将氨气和二氧化硫通入水中，再充入O2充分反应生成一种正盐，该反应的化学方程式为________________________。

预防含氮化合物雾霾生成的方法之一是用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸，电解后该溶液的pH_______（填“变大”“变小”或“不变”）。

（4）在有氧条件下，催化剂能催化NH3与NOx反应生成N2，将一定比例的O2、NH3和NOx混合气体匀速通入装有催化剂的反应器中反应，测得反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降，其原因之一是催化剂活性下降，另一重要原因是__________________________。

在无氧条件下，反应器中NH3能将NO2还原为N2，当生成1molN2时转移电子________mol（可用分数表示）。

【答案】

离子键、共价键B2SO2+4NH3+2H2O+O2=2（NH4）2SO4变小NH3与O2反应生成了NO

【解析】

【详解】

（2）A.由于氮氧化物和二氧化硫转化为铵盐形成无机颗粒物，由此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵，正确；

B.在化学反应中能改变化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且自身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂，NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，由此氨气不是形成无机颗粒物的催化剂，错误；

C.氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，由于氮肥会释放氨气，因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关，正确；

D.雾霾形成过程中，NOx转化为N2O5以及SO2转化为SO3的过程中均涉及氧化还原反应，正确。

【点睛】

结合示意图的转化关系明确雾霾的形成原理是解答的关键，本题情境真实，应用导向，聚焦学科核心素养，既可以引导考生认识与化学有关的社会热点问题，形成可持续发展的意识和绿色化学观念，又体现了高考评价体系中的应用性和综合性考查要求。