届一轮复习人教版 氮及其氧化物 学案.docx

1、届一轮复习人教版 氮及其氧化物 学案第17讲氮及其氧化物1氮元素在自然界中的存在及氮的固定2氮气(N2)(1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点很低。(2)化学性质N2的电子式为NN，结构式为NN，由于分子中含有的氮氮三键键能很大，分子结构稳定，在通常状况下，化学性质很不活泼。与氧气反应：N2O22NO(汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)。与氢气反应：N23H22NH3(工业合成氨的反应原理)。与Mg反应：3MgN2Mg3N2。3氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。

2、(2)NO和NO2性质的比较4氮氧化物对环境的污染及防治(1)NOx对人体、环境的影响光化学烟雾；酸雨；NO与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的NOx尾气处理方法碱液吸收法工业尾气中NOx的处理2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O、NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O催化转化法汽车尾气的处理在催化剂、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)。1正误判断，正确的画“”，错误的画“”。(1)工业合成氨属于人工固氮。()(2)在实验室里，NO2和NO均可用排水法收集。()(3)NO2通入FeSO4溶液中无明显现象。()

3、(4)可用O2验证某无色气体为NO。()(5)在标准状况下，6.72 L NO2与水反应转移0.1 mol电子。()(6)N元素所形成的化合物均易溶于水。()(7)N2化学性质活泼，可与多种物质发生反应。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是()A在氮的固定中，氮元素均被氧化B工业合成氨属于人工固氮C含氮无机物和含氮有机物可相互转化D碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环答案 A解析人工固氮中氮气转化为氨气或铵盐，N的化合价由03价，化合价降低，被还原，故A错误；工业合成氨是典型的人工固氮方法，故B正确；根据图像知，通过生物体可以将铵盐

4、和蛋白质相互转化，实现了含氮无机物和含氮有机物的转化，故C正确；生物体合成蛋白质的过程也有碳、氢、氧元素的参与，故D正确。考点1氮和氮的氧化物典例1汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。(1)汽车尾气中的CO来自于_，NO来自于_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。(2)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_。(3)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_。解析(1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全

5、燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。(3)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。答案 (1)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)(2)3NO2H2O=2HNO3NO(3)2CO2NON22CO2名师精讲氮氧化物对环境污染的常见类型(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，产生的一种有毒的烟雾。(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪

6、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。1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2NO22NO2O；2NOO22NO2；OO2O3。下列有关该反应过程及产物的叙述正确的是()ANO2起催化剂作用BNO起催化剂作用CNO2只起氧化剂作用DO3与O2互为同分异构体答案 A解析由反应过程得O22O，OO2O3，由此可知NO2起催化剂作用，反应过程中NO2既作氧化剂又作还原剂，A正确；B、C错误；O3与O2互为同素异形体，D错误。2雷雨天

7、，空气中的N2会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物是()NH3NONO2N2O3N2O5HNO3A BC D答案 C解析雷雨天气发生如下反应：N2O22NO；2NOO2=2NO2；3NO2H2O=2HNO3NO；故选C。考点2氮的氧化物的简单计算典例2氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH36NO5N26H2O,8NH36NO27N212H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体

8、中NO和NO2的体积之比是_。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为11，写出该反应的化学方程式：_。NO与NO2按物质的量之比11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_。(3)纯碱溶液也能用于处理氮氧化合物废气，反应原理与上述(2)类似，同时产生CO2。请写出纯碱溶液吸收NO2的化学方程式：_。现有一定量的某工业废气，其中含有3.36 L NO2、1.12 L NO(已换算为标准状况，假设不含N2O4)，恰好被200 mL碳酸钠溶液吸收，所得盐的物质的量分别为_、_，该碳酸钠溶液的物质的量浓度为_molL

9、1。解析(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3： V(NO)，处理NO2需NH3： V(NO2)，则解得V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 LV(NO)V(NO2)13。(2)生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。NO中氮的化合物为2价，NO2中氮的化合价为4价，二者以11混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为3，即为NaNO2。(3)n(NO2)0.15 mol，n(NO)0.05 mol则单独与Na2CO3反应的NO2为0.15 mol0.05

10、mol0.1 mol所以共生成NaNO3：0.05 mol，NaNO2：0.15 molc(Na2CO3)0.5 molL1。答案 (1)13(2)2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONaNO2(3)Na2CO32NO2=NaNO3NaNO2CO2NaNO3：0.05 molNaNO2：0.15 mol0.5名师精讲氮的氧化物与O2、H2O反应的计算1原理解答氮氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2H2O=2HNO3NO,2NOO2=2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。2方

11、法氮的氧化物与O2、H2O反应的计算，常见的有两种方法(1)加合式法NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2O22H2O=4HNO3可知：V(NO2)V(O2) NO与O2同时通入水中2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO总的化学方程式为4NO3O22H2O=4HNO3可知：V(NO)V(O2) (2)电子守恒法NO与O2的混合气体通入水中发生反应：2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO，在这当中，存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲，NOHNO3，N的化合价升高是由于被O2氧化，因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必

12、然相等。3如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为()A32 B23 C83 D38答案 C解析该过程中涉及的反应有2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO，可将两个方程式“合并”为4NO3O22H2O=4HNO3。剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO。则可知体积的NO与n体积的氧气恰好完全反应。由方程式得关系式43n，解得mn83。(建议用时：40分钟)一、选择题(每题6分，共72分)1下列关于NO的叙述正确的是()NO可以是某些含低价氮

13、物质氧化的产物NO与NaOH反应能生成NaNO2NO可以是某些含高价氮物质还原的产物NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A全部 B C D答案 B解析可由反应4NH35O24NO6H2O获得NO，故正确；NO单独不与NaOH反应，故错误；NO可由反应3NO2H2O=2HNO3NO获得，故正确；2NOO2=2NO2，故正确。故选B。2如图所示，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，试管内完全被水充满。原来试管中盛装的()A可能是N2与NO2的混合气体B可能是O2与NO

14、2的混合气体C不可能是NO与NO2的混合气体D只能是NO2一种气体答案 B解析若是N2与NO2的混合气体，无论鼓入多少氧气，最后都有N2剩余，试管内不可能完全被水充满；若是O2与NO2的混合气体，由4NO2O22H2O=4HNO3可知，当4时，NO2有剩余，剩余的NO2和水反应产生NO，故试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内不断鼓入氧气后，4NO3O22H2O=4HNO3，故试管能被水充满；若是NO与NO2的混合气体，开始时，3NO2H2O=2HNO3NO，气体体积减小，但有NO剩余，当向试管内不断鼓入适量的氧气后，4NO3O22H2O=4HNO3，试管内的气体完全被水吸收，能完全充满试

15、管。3在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()1.2 mL2.4 mL3 mL4 mLA B C D答案 D解析首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2，则V(NO2)(122)mL8 mL，则混合气体中：V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的2 mL气体是NO，则混合气体中的V(O2)(12 mL2 mL3)1.2 mL，D项正确。4下列转化必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3A B C D答案 C解析N2O22NO

16、，一步生不成NO2；、3NO2H2O=2HNO3NO，不必加入氧化剂，N23H22NH3，但加入的H2作还原剂，故选C。5研究发现，空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下：SO2NO2=SO3NOSO3H2O=H2SO42NOO2=2NO2NO2在上述过程中的作用，与H2SO4在下列变化中的作用相似的是()A潮湿的氮气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶B在蔗糖中加入少量浓硫酸并不断搅拌C将少量浓硫酸滴入胆矾晶体中D加入少量硫酸使乙酸乙酯水解答案 D解析NO2参与硫酸型酸雨的形成时，发生了化学反应，反应后又重新生成，在反应中起催化作用。在乙酸乙酯的水解反应中，硫酸也起催化作用。6(20

17、17东北师大附中质检)关于氮的变化关系图如下：则下列说法不正确的是()A路线是工业生产硝酸的主要途径B路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C上述所有反应都是氧化还原反应D氮气在足量的氧气中通过一步反应可生成NO2答案 D解析氮气和氧气在放电条件下反应生成NO，NO与O2转化为NO2，即氮气与氧气不能一步转化为NO2。7下列有关氮及其化合物的说法不正确的是 ()A硝酸应保存在棕色试剂瓶里B铵态氮肥不宜与碱性肥料混合施用C常温下铁、铝不与浓硝酸反应DNO可用排水法收集，NO2可用向上排空气法收集答案 C解析A项，硝酸不稳定，见光易分解，所以应保存在棕色试剂瓶里；B项，铵态氮肥的水溶液呈酸性，与碱性肥

18、料混合施用会产生氨气，导致肥效降低；C项，常温下铁、铝遇浓硝酸钝化，钝化是氧化还原反应，是金属表面被氧化产生了一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属的进一步反应，故C项错误。8二氧化氮(NO2)是重要的空气污染物之一，科学家正寻求合适的化合物G和适当的条件以进行反应NO2G=N2H2OnY(反应未配平)，从而将二氧化氮转化为无毒的N2。上式中的n为系数，但也可以为0，而Y必须为无毒的物质。从反应机理分析，上述反应式中的G肯定不可以是()ANH3 BCO2CCH3CH2OH DH2O2答案 B解析选项A，NH3能被NO2氧化，生成N2、H2O；选项B，NO2不可能与CO2发生反应；选项C，CH3CH

19、2OH具有还原性，理论上说其能被NO2氧化，生成CO2；选项D，H2O2有可能与NO2反应生成N2、H2O、O2。9(2017临沂高三模拟)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是NO和NO2，NO2和O2，NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()AV1V2V3 BV1V3V2CV2V3V1 DV3V1V2答案 B解析设各种气体的体积都为1体积。根据3NO2H2O=2HNO3NO，即剩余NO体积V1体积。根据4NO2O22H2O=4HNO3，即剩余O2体积V2体积。剩余N2体积V3

20、1体积。即B项符合题意。10为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验(实验过程中活塞2为打开状态)，下列说法中不正确的是 ()A关闭活塞1，加入稀硝酸至液面a处B在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率C通过关闭或开启活塞1可以控制反应的进行D反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO答案 A解析关闭活塞1，U型管左端气体被封在管内，气体产生压强导致稀硝酸的液面无法上升到a处，故A项错误；升高温度能加快反应速率，无论该反应是吸热还是放热反应，所以在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率，故B项正确；关闭或开启活塞1，能控制U型管内产生气体的压强，当压强大时能使

21、Cu和硝酸分离从而停止反应，所以通过关闭或开启活塞1可以控制反应进行，故C项正确；NO为无色气体，如果证明反应产生的气体是NO，需要将活塞1打开，将气体放入分液漏斗中，气体在分液漏斗中变为红棕色，则证明反应产生的气体是NO，否则无法证明，故D正确。故选A项。11将少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体(不考虑水蒸气)通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是()AO2 BSO2 CNO2、O2 DNO、O2答案 C解析假设NO2气体的物质的量为3 mol，根据3NO2H2O=2HNO3NO、NaHCO3HNO3=NaNO3H2OCO2、2Na2O22CO2=2Na2CO

22、3O2,2NOO2=2NO2，知3 mol NO2通入过量小苏打溶液中逸出的气体为2 mol CO2和1 mol NO，2 mol CO2与足量过氧化钠反应生成1 mol O2,0.5 mol O2和1 mol NO反应生成1 mol NO2，剩余0.5 mol O2，故最后收集到的气体为1 mol NO2和0.5 mol O2。12铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与5.6 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为()A16 g B32 gC64 g D无法计算答案 B解析该题氮元素变化为硝酸氮的氧化物硝

23、酸，所以题目中的反应可以看成是铜与氧气的反应，其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为25.6 L/22.4 Lmol10.5 mol，即32 g。二、非选择题(共28分)13(14分)NO曾因污染空气而臭名昭著，但随着其“扩张血管和增强记忆力”等功能的发现，NO分子成为当前生命科学研究中的“明星分子”。请回答下列问题：(1)在含有Cu的酶的活化中心，亚硝酸根离子(NO)可转化为NO，写出Cu和NO在酸性溶液中反应的离子方程式：_，反应中NO表现出_性。(2)一定条件下NO可转化为N2O和另一种红棕色气体，反应的方程式为_，在同温同体积条件下，完全转化时容器内压强与转化前容器内压强之比为_。(

24、3)将0.05 mol NO、0.03 mol O2的混合气体以适当的速率缓慢通入盛有100 mL水的集气瓶中，最终所得溶液中溶质的物质的量浓度为(设溶液体积变化忽略不计)_。答案 (1)CuNO2H=Cu2NOH2O氧化(2)3NON2ONO223(3)0.4 molL1解析(1)NO转化为NO的过程中，氮元素的化合价降低，表现了氧化性，故Cu在反应中只能是还原剂，反应中铜元素化合价升高后转化为Cu2，由此可写出对应的离子方程式。(2)红棕色气体是NO2，故有NON2ONO2，配平后得：3NON2ONO2，同温同体积时，气体压强之比等于其物质的量之比，故完全反应后与反应前容器中压强之比为23

25、。(3)NO与O2的混合气体溶于水发生反应：4NO3O22H2O=4HNO3，由此可求出生成的HNO3为0.04 mol，故所得溶液中硝酸的浓度为0.4 molL1。14(14分)某研究性学习小组学生根据氧化还原反应规律，探究NO2、NO与Na2O2反应的情况，从理论上分析Na2O2和NO2都既有氧化性又有还原性，于是提出如下假设：假设1：Na2O2氧化NO2；假设2：NO2氧化Na2O2。(1)甲同学设计如图装置进行实验：试管A中反应的离子方程式是_。待试管B中充满红棕色气体，关闭旋塞a和b；取下试管B，向其中加入适量Na2O2粉末，塞上塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再

26、将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃。仪器C兼有防倒吸的作用，仪器C的名称为_。结论：甲同学认为假设2正确。(2)乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷，为达到实验目的，在A、B之间应增加一个装置，该装置的作用是_。乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失；带火星的木条未复燃，得出结论：假设1正确。则NO2和Na2O2反应的化学方程式是_。答案 (1)Cu4H2NO=Cu22NO22H2O球形干燥管(2)除去NO2气体中混有的水蒸气Na2O22NO2=2NaNO3解析(1)Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，其反应的离子方程式为Cu4H2NO=Cu22NO22H2O；仪器C为球形干燥管。(2)Cu与浓硝酸反应生成的二氧化氮中含有水蒸气，水蒸气能与过氧化钠反应生成氧气，所以要在A、B之间增加一个干燥装置，除去NO2气体中混有的水蒸气；若过氧化钠氧化二氧化氮，则生成硝酸钠，其反应的化学方程式为Na2O22NO2=2NaNO3。