高考化学一轮复习 课时15 氮及其化合物考点过关.docx
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高考化学一轮复习课时15氮及其化合物考点过关
2019-2020年高考化学一轮复习课时15氮及其化合物考点过关
氮气
【基础梳理】
1.氮元素的存在
在自然界中，氮元素既有 态，也有 态，大部分氮元素以 态的形式存在于空气中。
2.氮气的物理性质
颜色:
，状态:
，气味:
，水溶性:
溶于水。
3.氮气的化学性质
常温下，氮气的化学性质稳定，通常情况下不易发生化学反应。
（1）工业合成NH3的化学方程式为 。
（2）N2和O2在放电条件下生成NO:
N2+O22NO。
（3）Mg在N2中燃烧:
3Mg+N2 。
【典型例题】
下列有关“固氮”的说法正确的是（ ）
A.N2和H2在高温、高压、催化剂条件下生成NH3的反应是固氮
B.NH3与CO2反应制尿素是固氮
C.NH3催化氧化生成NO的反应是固氮
D.氮的固定只有在高温、高压、催化剂的条件下才能实现
[答案] A
[解析] 氮的固定是指将N2转化为氮的化合物的过程，B项、C项错;固氮还有生物固氮，D项错。
氮元素在地球上含量丰富，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
下列叙述与氮元素的循环无关的是（ ）
A.工业合成氨的过程是固氮的过程
B.自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物
C.为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气
D.电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
[答案] C
[解析] 用氮气作保护气是利用氮气的稳定性，与氮的循环无关。
固氮作用
“固氮”是将游离态的氮转变为化合态的氮。
“固氮”的方式有:
自然固氮、生物固氮、工业固氮。
常温下，氮气的化学性质稳定（氮氮三键的键能大），通常情况下不易发生化学反应。
氮的氧化物
【基础梳理】
氮的氧化物
氮有多种价态的氧化物:
N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
NO和NO2的比较如下:
NO
NO2
物理
性质
颜色
毒性
溶解性
化学
性质
与O2反应
2NO+O22NO2
与H2O反应
3NO2+H2O2HNO3+NO
实验室制法
3Cu+8HNO3（稀）
Cu+4HNO3（浓）
氮的氧化物来源及主要危害
①来源:
人类活动中氮肥的生产、工业上制硝酸和 的排放等;自然界中的火山爆发、电闪雷鸣
②危害:
形成 ，产生
（1）有关化学反应方程式
2NO+O22NO2
3NO2+H2O2HNO3+NO ①
4NO2+O2+2H2O4HNO3②
4NO+3O2+2H2O4HNO3③
（2）原子组成法
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，即
（1）中的②③两种情况中的总反应式都与N2O5+H2O2HNO3等效。
N（N）∶N（O）=
（3）电子守恒法:
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合通入水中时，O2得电子，且得失电子数必然相等，这是电子守恒法解答此类题目的依据。
特别提醒:
①因为水溶液中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO，所以无论何种情况下水溶液中不会剩余NO2。
②当NO2与N2O4的混合气体作用于H2O时，不要忽视由于NO2的消耗，N2O4会转化为NO2。
【典型例题】
一、氮的氧化物性质
如下图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被溶液充满，关于原来试管中盛装的气体不正确的猜测是（ ）
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.可能是O2与NO2的混合气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.可能是NO2一种气体
[答案] A
[解析]
选项
分 析
结 论
A
因为N2的存在，最终试管内不会充满溶液
不正确
B
若V（NO2）∶V（O2）≥4∶1，则会出现题中所述现象
正确
C
NO与NO2按任意比混合都会出现题中所述现象
正确
D
只有NO2时，溶液先充入试管的，通入适量O2后试管内可充满溶液
正确
二、环境保护
（xx·北京理综改编）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:
。
（3）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下所示:
①Pt电极上发生的是 （填“氧化”或“还原”）反应。
②写出NiO电极的电极反应式:
。
[答案]
（1）3NO2+H2O2HNO3+NO
（2）①2CO+2NON2+2CO2
（3）①还原 ②NO+O2--2e-NO2
[解析]
（1）二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，3NO2+H2O2HNO3+NO。
（2）①空气不足，尾气中NO被CO还原成N2，则CO被氧化生成CO2，2NO+2CON2+2CO2。
（3）①原电池中阴离子移向负极，所以NiO电极为负极，Pt电极为正极，发生还原反应;②NiO电极上反应为NO-2e-+O2-NO2。
汽车尾气（含有烃类、CO、NOx、SO2）是城市空气的主要污染源，治理方法之一是在汽车排气管上加装“催化转化器”，它使CO和NOx反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并使烃类充分燃烧及SO2转化，下列说法错误的是（ ）
A.CO和NOx反应的化学方程式为2xCO+2NOx2xCO2+N2
B.上述方法的缺点是由于CO2增多，会大大提高空气的酸度
C.多植树造林，增大绿化面积，可有效控制城市空气各种污染源
D.汽车改用天然气为燃料或开发氢能源，都会减少对空气的污染
[答案] B
[解析] CO2增多，CO2对应酸是弱酸，不会大大提高空气的酸度。
三、实验探究
某同学利用右图装置制NO并进行相关实验探究。
（1）写出制备NO的化学方程式:
。
（2）收集的气体与空气混合后变红色，这说明NO具有 性。
（3）制备NO的步骤如下:
①按图所示连接好装置;
②取下注射器，通过U形长管加入稀硝酸至接近U形短管的铜丝;
③在针头上安装好注射器，抽出U形短管中的所有空气;然后拔出注射器，并排尽注射器中的空气;
④待硝酸与铜丝分离后，用已排除空气的注射器抽出生成的NO，将注射器针头插入橡皮塞中以封口。
在上述操作中遗漏的一个步骤是 ，在步骤③中可以观察到的现象为 。
[答案]
（1）3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
（2）还原
（3）检查装置的气密性 U形管短管中溶液与铜丝接触反应;有气泡产生，溶液变蓝色，铜丝减少
[解析]
（2）NO与空气中的氧气发生化学反应，生成NO2，NO具有还原性。
（3）组装好装置后，在实验之前，必须先检查装置的气密性。
用下列装置制备、收集二氧化氮气体，并探究其性质。
（1）装置A中的分液漏斗盛装的液体是 ，烧瓶中预先加入的是铜屑，铁的价格比铜的价格低，此处用铜不用铁的原因是 。
（2）干燥管B、D中盛装的干燥剂可以是 （填“浓硫酸”、“无水氯化钙”、“五氧化二磷”或“碱石灰”），干燥管D中干燥剂的作用是 。
（3）装置E的作用是吸收尾气，吸收过程中发生反应的化学方程式如下，请将其补充完整。
NaOH+ NO2 + NaNO2+ H2O
（4）用上述装置收集到了NO气体，采用的收集装置是 （填“F”或“G”）。
[答案]
（1）浓硝酸 铁在浓硝酸中会钝化而终止反应
（2）无水氯化钙或五氧化二磷 防止E装置中的水蒸气进入集气瓶
（3）2 2 1 NaNO3 1 1
（4）G
[解析]
（1）铁在浓硝酸中钝化，故使用铜屑与浓硝酸反应制备二氧化氮。
（3）根据提供的反应物，NaOH中各元素化合价不可能发生变化，而NO2中N元素的化合价由+4价降低为产物NaNO2中的+3价，则另外一种产物中含有N，且N的化合价为+5价，该物质是NaNO3，根据氧化还原反应化学方程式的配平方法可以配平该化学方程式。
（4）二氧化氮溶于水生成NO，故用排水法可以收集到NO。
NO、NO2气体的收集方法
（1）NO密度与空气相近，且易被氧化，所以不能用排空气法收集。
根据其难溶于水，所以可用排水集气法收集。
尤其是在铜与硝酸反应中，排水集气法还能除去NO中的NO2。
（2）NO2与水可以反应，所以不能用排水集气法收集。
根据其密度大于空气，所以用向上排空法收集。
（3）实验应用:
在利用铜与硝酸的反应制备NO的实验中，生成的混合气体用排水集气法收集NO的好处是还能除去NO中的NO2气体。
氨气和铵盐
【基础梳理】
1.氨气
（1）氨的物理性质
颜色:
;气味:
气味;密度:
比空气 ;溶解性:
溶于水。
常温常压下，1体积水中大约可溶解 体积氨气;熔、沸点低，易液化。
（2）氨的化学性质
①与水反应:
NH3+H2ONH3·H2O
a.喷泉实验
实验操作
实验现象
结论
形成美丽的喷泉，液体几乎充满整个烧瓶，溶液显 色
氨气 溶于水，水溶液显
b.氨水
氨水是氨溶于水形成的水溶液，具有 性，氨水显 性，原因是NH3·H2ON+OH-，能使酚酞变 色。
②与酸反应
氨与酸反应生成 。
如NH3与HCl相遇产生 （NH4Cl小颗粒），反应的化学方程式为 ，该反应可用于检验NH3，[挥发性的强酸（如HCl、HBr、HI、HNO3）与NH3在空气中相遇都有此现象]。
氨与H2SO4反应的化学方程式为 。
③氨的催化氧化
4NH3+5O24NO+6H2O
（3）NH3的用途
NH3是一种重要的化工原料，可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等。
液氨可用作 。
（4）NH3的制备
①方法一:
加热固态铵盐和碱的混合物
原理:
一般用加热NH4Cl和Ca（OH）2的混合物。
装置:
“固+固气”（与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同）。
收集:
用向下排空气法。
收集时，一般在试管口塞一团棉花球，可减小NH3与空气的对流。
干燥:
用 （NaOH和CaO固体的混合物）。
验满方法:
用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色（或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生）。
②方法二:
加热浓氨水
原理:
NH3·H2ONH3↑+H2O
装置:
如右图
③方法三:
把浓氨水滴加到固态碱性物质
原理:
浓氨水中存在平衡NH3+H2ONH3·H2ON+OH-，加入固态碱性物质（如CaO、NaOH、碱石灰等），使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。
装置:
如右图
2.铵盐
（1）铵盐的物理性质
铵盐一般都是 色晶体， 溶于水。
（2）铵盐的化学性质
①热不稳定性
NH4Cl
NH4HCO3
②与碱溶液的反应
N+OH- （用于检验铵盐）
氨气能使 试纸变 色。
（3）氮肥
类 别
铵态氮肥
有机氮肥
名 称
硫酸铵
氯化铵
碳酸氢铵
硝酸铵
碳酰二胺
俗 称
硫铵
氯铵
碳铵
硝铵
尿素
化学式
（NH4）2SO4
NH4Cl
NH4HCO3
NH4NO3
CO（NH2）2
贮存时，应密封并放在阴凉处。
施用时，应埋在土壤中，并避免与 肥料（如草木灰等）混用。
【典型例题】
（xx·上海卷）实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是（ ）
①②
③④
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
[答案] B
[解析] 本题通过NH3的制取实验，意在考查学生的实验分析和评价能力。
①装置在试管口处又生成NH4Cl，无法制得NH3，A项错误;选用装置③，使用浓氨水与CaO或NaOH固体、碱石灰都可制取NH3，B项正确;②作为NH3的吸收装置，漏斗插入水中，不能防止倒吸，C项错误;利用装置④收集NH3时，应在试管口塞一团棉花球，D项错误。
下列叙述不正确的是（ ）
A.NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水
B.NH3遇到挥发性强酸就能冒白烟
C.实验室可采用上图所示装置制取NH3
D.NH3用向下排空气法收集
[答案] C
[解析] NH4Cl分解生成的HCl和NH3遇冷又生成NH4Cl（在试管中凝结），C错;NH3密度比空气小，用向下排空气法收集，D正确。
1.氨水
（1）成分
三种分子:
NH3、NH3·H2O、H2O;三种离子:
N、OH-、H+。
粒子浓度大小顺序:
c（NH3·H2O）>c（OH-）>c（N）>c（H+）
（2）氨水的质量分数越大，其密度越小，因此质量分数为x%的氨水与质量分数为3x%的氨水等体积混合后，所得氨水的质量分数小于2x%。
（3）氨水是很好的沉淀剂，可以使Mg2+、Al3+、Fe3+等生成沉淀，但是与Ag+则是先生成沉淀后溶解。
硝酸
【基础梳理】
1.硝酸的性质
（1）硝酸的物理性质
纯硝酸是 色、有 气味、易 的液体，能跟水以 互溶，常用浓硝酸的质量分数为 ，“发烟硝酸”的浓度为 。
（2）硝酸的化学性质
2.工业制备硝酸
（1）工业生产:
NH3→NO→NO2→HNO3
（2）主要原料:
（3）主要原理:
①4NH3+5O2
②2NO+O22NO2
③3NO2+H2O
3.硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造 、 、 、 、 等。
【典型例题】
一、硝酸的性质
下列说法正确的是（ ）
A.常温下，浓硝酸可以用铝制容器贮存，说明铝与浓硝酸不反应
B.过量的铜与浓硝酸反应，生成的气体只有NO2
C.用铁粉与稀硝酸反应，制取少量氢气，用排水法收集
D.铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸
[答案] D
[解析] 钝化也是反应的结果，A项错;过量的铜与浓硝酸反应，随着反应的进行，硝酸的浓度会变稀，会有NO生成，B项错;用铁粉与稀硝酸反应，得不到氢气，C项错。
下列叙述正确的是（ ）
A.常温下浓硝酸与铝不反应，可用铝质容器存放浓硝酸
B.浓硝酸见光易分解，应保存在棕色的试剂瓶中
C.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入固体，铜粉仍不溶解
D.铜与稀硝酸反应的离子方程式为
Cu+2N+4H+Cu2++2NO2↑+2H2O
[答案] B
[解析] A错误，钝化是化学变化;B正确;C错误，Cu不能与稀硫酸反应，但加入Cu（NO3）2后，溶液中存在HNO3，Cu溶解在HNO3中;D项是稀硝酸，离子方程式为3Cu+2N+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O。
二、有关硝酸的计算
对于1LHNO3和H2SO4的混合溶液中，若HNO3和H2SO4物质的量浓度存在如下关系:
c（H2SO4）+c（HNO3）=1.2mol·L-1。
则理论上最多能溶解铜的物质的量为（ ）
A.0.80mol B.0.72mol
C.0.45mol D.0.40mol
[答案] B
[解析] 物质的量浓度为1.2mol·L-1属于稀溶液，而稀硫酸与铜是不发生反应的，溶解铜的是稀硝酸，稀硫酸提供氢离子参与反应。
溶解最多的铜，N被完全反应。
假设1LHNO3和H2SO4的混合溶液中n（H2SO4）=xmol，n（HNO3）=ymol，x+y=1.2 ①;铜被溶解的方程式是
3Cu+ 8H+ + 2N3Cu2++2NO↑+4H2O
8 2
2x+y y
则8∶2=（2x+y）∶y ②，解①②得x=0.72mol，y=0.48mol，根据3Cu~2N，被溶解的铜为0.72mol，正确答案是B。
在浓硝酸中放入铜片:
（1）开始反应的化学方程式为 ，实验现象为 。
（2）若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式是 。
（3）待反应停止后，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是 。
（4）若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6L（标准状况）。
则所消耗的硝酸的物质的量是 。
[答案]
（1）Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O 溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出
（2）3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
（3）加入稀硫酸后，与原溶液中的N构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应
（4）0.65mol
[解析]
（2）随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。
（4）n（NOx）==0.25mol，故消耗的硝酸为n（HNO3）=2n（Cu）+n（NOx）=2×+0.25mol=0.65mol。
硝酸工业的尾气处理
NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O
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