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1、新优化高考化学一轮全国通用版精致讲义第四章+5+第四讲 氮及其重要化合物+Word版含答案第四讲氮及其重要化合物1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3.掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。4.以上各部分知识的综合应用。氮气及氮的氧化物知识梳理1.氮气写出有关化学方程式：3MgN2Mg3N2；N23H22NH3；N2O22NO。2.氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。完成下表中NO和NO2的比较：NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶

2、解性不溶能溶化学性质与O2反应2NO O2=2NO2与H2O反应3NO2H2O=2HNO3NO3.氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。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。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。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2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、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(N

3、O)，一般适合工业尾气中NOx的处理。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)。自我检测1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化。()(2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的。()(3)氮元素有负化合价，正化合价和零价，因而常温下，N2既能与氧气反应，又能与H2反应。()(4)在实验室里，NO和NO2均用排水法收集。()(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。()(6)通过灼热的镁粉，可除N2

4、中的少量O2。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下图中能实现人工固氮的是()解析：选D。选项A、C为自然固氮，合成氨为人工固氮。3.(教材改编题)下列环境问题与NO2的排放有关的是_。A.酸雨 B.臭氧空洞 C.温室效应 D.光化学烟雾E.PM2.5答案：ABD(1)氮的固定是指氮元素由单质转化为化合物的过程，并非气态变为固态的意思，如N2NO，N2NH3都属于氮的固定，而氨气生成氯化铵就不是。(2)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2 N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。(3)验证某无色

5、气体是NO的方法：向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色，即证明该气体为NO。(4)NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。(教材改编题)一个大试管的容积为27 mL，装满二氧化氮和氧气，把它倒扣在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为2 mL。则通入的O2体积可能是或。解析NO2、O2混合气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式：4NO2O22H2O=4HNO3。若剩余的2 mL气体为O2，则参加上式反应的NO2和O2的总体积为27 mL2 mL25 mL，则原混合气体中，NO2的体积为25 mL20 mL，O2的体积为27 mL2

6、0 mL7 mL。若剩余的2 mL气体为NO，该气体由NO2和O2共同反应后剩余了6 mL的NO2再单独与水反应而得，则按4NO2O22H2O=4HNO3反应的NO2和O2的总体积为27 mL6 mL21 mL，则原混合气体中，O2的体积为21 mL4.2 mL。答案 7 mL 4.2 mL一个大试管的容积为24 mL，收集满一氧化氮气体，把它倒扣在盛满水的水槽里再通入氧气，一段时间后，试管里剩余气体体积为2 mL。则通入的O2体积可能是或。解析：NO、O2混合气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式：4NO3O22H2O=4HNO3。若剩余的2 mL气体为O2，则是24 mL NO被氧气按

7、上述方程式完全反应后又通入了2 mL O2，则O2的体积为24 mL2 mL20 mL。若剩余的2 mL气体为NO，该气体是由NO与O2共同反应后剩余了2 mL的NO，则按4NO3O22H2O=4HNO3反应的NO体积为24 mL2 mL22 mL，则通入O2的体积为22 mL16.5 mL。答案：20 mL16.5 mL有关氮的氧化物溶于水的计算(1)NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2O22H2O=4HNO3可知，当体积比：V(NO2)V(O2) (2)NO和O2的混合气体溶于水时，其反应是2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，总反应式为4NO3O22H2O=4HNO

8、3可知，当体积比：V(NO)V(O2) 注意 4NO2O2和4NO3O2从组成上均相当于2N2O5，即、两反应式都与N2O5H2O=2HNO3等效。这不仅是记忆两式的一种好方法，也为上述问题的解法提供了新的解题思路，即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：N(N)N(O) 题组一氮气和氮的氧化物对环境的影响1.(2015高考北京卷)下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是()A.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、氧三种元素也参加了氮循环解析：选A。A.N2NH3过程中氮元素由0价变为3价，被还原。B.工业合成氨的过程属于人工

9、固氮。C.1828 年，德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成了尿素；而含氮的有机物也可以直接分解为无机物。D.雷电发生时涉及的反应有N2O22NO，2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，HNO3进入土壤，与矿物质结合成硝酸盐；豆科植物也可以将N2合成氮肥，生物体内含有碳元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。2.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气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

10、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：_。(4)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，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是。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

11、后生成的无毒气体为CO2和N2。(4)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V(NH3)V(NO)，处理NO2需V(NH3)V(NO2)，则有解得：V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 L，则V(NO)V(NO2)13。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(4)13 题组二氮氧化物溶于水的定量判断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

12、温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()1.2 mL 2.4 mL3 mL 4 mLA. B. C. D.解析：选D。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，则混合气中的V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的2 mL气体是NO，则混合气中的V(O2)(12 mL2 mL3)1.2 mL，D项正确。4.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，则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为()

13、A.11 B.57C.75 D.43解析：选A。在相同条件下，将NO2、NO分别装满两个容积相同的试管，依据阿伏加德罗定律，n(NO2)n(NO)，根据氮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的物质的量浓度之比为11。解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应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，不可能是NO2。故强调牢记以下2个总方程式。(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO3O22H2O=4HNO3。(2)若NO2和O2通入

14、水中，总关系式为4NO2O22H2O=4HNO3。 氨和铵盐知识梳理1.氨气(1)分子结构和物理性质电子式密度气味水溶性比空气小强烈刺激性气味极易溶于水(1700)(2)化学性质(填化学方程式)(3)实验室制取2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O固体固体气体(与用KClO3和MnO2 或KMnO4制O2的装置相同)用碱石灰干燥向下排空气法收集时，一般在管口塞一团棉花，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3(4)用途作为化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素；用作制冷剂。2.铵盐(1)(2)NH的检验自我检测1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)氨气溶于水能

15、导电，所以氨气是电解质。()(2)实验室可用浓氨水与生石灰制取氨气。()(3)氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验。()(4)实验室制取氨气的方法是加热分解氯化铵。()(5)铵盐加热都易分解，产生氨气。()(6)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH。()(7)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.(教材改编题)下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()A. B.C. D.解析：选D。NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新反应生成NH4Cl，在此过程中还有可能出现堵塞导管的情况，因此不能用的方法制取氨气。中试管口未

16、向下倾斜，会导致加热产生的水蒸气冷凝后发生倒流而使试管炸裂，不可行。浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaONH3H2O=Ca(OH)2NH3，故可用的方法制取氨气。浓氨水受热挥发出氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，所以符合要求。(1)NH3是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题的突破口，确定NH3或NH的存在。(2)氨水的成分是三分子：NH3、NH3H2O、H2O；三离子：NH、OH、H，氨水呈弱碱性。计算氨水浓度时，溶质视为NH3。(3)NH4Cl受热易分解：NH4ClNH3HCl，NH3和HCl不共存：NH3HCl=NH4Cl，但这两个反应不是可逆反应。(2016高考全

17、国卷，26，14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的，反应的化学方程式为_。欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置(按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中Y管中_反应的化学

18、方程式：_将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2_解析(1)观察装置知，A装置适合加热固体制备气体，B装置适合加热液体与固体制备气体或加热液体制备气体。实验室通过氯化铵和消石灰共热制备氨气，加热固体混合物制备气体，可以选择A装置作氨气的发生装置，化学方程式为2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O。实验室还可以通过加热浓氨水制备氨气，故也可以选择B装置作氨气的发生装置，化学方程式为NH3H2ONH3H2O。实验室用碱石灰干燥氨气，用向下排空气法收集氨气，用水吸收尾气中的氨气并注意防倒吸，故选择C、D、F装置，注意连接干燥管时应大口进气，

19、小口出气，所以，连接顺序为a、d、c、f、e、i或b、d、c、f、e、i。(2)NO2呈红棕色，氨气与二氧化氮发生反应：8NH36NO27N212H2O，故观察到Y管中红棕色气体慢慢变浅。NH3与NO2反应后生成的气态水凝聚，反应后气体分子数减少，装置Y内压强小于外压，故打开K2，氢氧化钠溶液会产生倒吸现象。答案(1)A2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O或BNH3H2ONH3H2Odcfei(2)红棕色气体慢慢变浅8NH36NO27N212H2OZ中NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压上述例题实验验证了氨的还原性，资料表明，氨气可被多种氧化剂氧化，

20、试写出以下条件时反应的化学方程式。(1)NH3可将NO还原生成N2：_；(2)氨气在催化剂作用下被氧气氧化：_；氨气在纯氧中燃烧生成氮气：_；(3)氨气被氯气氧化：_；(4)氨气还原氧化铜：_。答案：(1)4NH36NO5N26H2O(2)4NH35O24NO6H2O4NH33O22N26H2O(3)2NH33Cl2=N26HCl(Cl2过量)或3Cl28NH3=6NH4ClN2(NH3过量)(4)2NH33CuON23Cu3H2O 题组一氨气铵盐的性质实验1.探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶

21、于水B.向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NHC.加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有热不稳定性D.将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨气催化氧化的产物中有NO解析：选B。B项，因为氨水中存在氨分子，加热，氨气逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨气，错误；D项，4NH35O24NO6H2O，2NOO2=2NO2，NH3的氧化产物应为NO，正确。2.如下图，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

22、表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与浓盐酸反应产生了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氯化物溶液变浑浊该溶液一定是AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析：选A。NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体；NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4；NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等；NH3溶于水生成NH3H2O，NH3H2O是一种可溶性碱，NH3是氢化物。 题组二氨气的制法3.某学习兴趣小组探究氨气

23、的制取实验：(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气，其中合理的是(填字母)。A.将氯化铵固体加热分解收集产生的气体B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中，收集产生的气体C.将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中，收集产生的气体(2)根据上述正确的原理，该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气，适宜的装置是。(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是(填序号)。密度颜色溶解性热稳定性与氧气反应(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置，其中可行的是，集气的原理是_。解析：(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气，遇冷又转化为氯化铵固体，不能制取氨

24、气；用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时，将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作，而且节约氨水的用量。(2)将浓氨水滴入氢氧化钠固体制氨气用C装置；将碳酸氢铵加热分解，产生的气体用碱石灰干燥制氨气选用D装置。(3)收集气体可采用排空气法(密度、气体不能被氧气氧化等)，也可采用排水法(不易溶于水)，与其他性质无关。(4)氨气极易溶于水，故采用向下排空气法收集。答案：(1)BC(2)CD(3)(4)d利用氨气密度小于空气，采用短管进氨气，长管出空气，即可收集氨气 题组三喷泉实验4.(2018舟山高三期中)如图是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是()A.挤压装置

25、的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B.挤压装置的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C.用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气并打开止水夹D.向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹解析：选B。氯气易溶于有机溶剂四氯化碳，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉；氢气不溶于水，也不和氢氧化钠反应，所以烧瓶中的气体压强不会有明显的变化，故不能形成喷泉；用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气，使锥形瓶中液体进入烧瓶中，氨气极易溶于水，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉；浓硫酸溶于水时放热，使得浓氨水受热分解产生氨气，和氯化氢气体反应，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉。5.如图，同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满NH3、NO2，进行喷泉实验。经充分反应后，圆底烧瓶内溶质的物质的量浓度()A. B.C. D.不能确定解析：选C。假设两个容器所处的状况均为标准状况，中物质的量浓度计算公式为c(V L22.4 Lmol1)V LmolL1；中物质的量浓度计算公式为c(L22.4 Lmol1)LmolL1。1.喷泉实验中学教材中喷泉实验装置如图所示。实验操作是打开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管，则烧杯中的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉。(1)喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使烧瓶内压强减小，形成压强差，