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1、第四章第四讲氮及重要化合物第四讲氮及其重要化合物2017高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.了解氮单质及其重要化合物的主要性质及应用。2了解常见的氮的氧化物(NO、NO2)对环境质量的影响。3会用硝酸的氧化性解释硝酸与金属、非金属及其他具有还原性物质反应的特点。4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)。2015，卷 7T、10T(A)；2015，卷 13T(B)；2014，卷 8T(C)、13T(D)预计2017年高考对本部分的考查仍将以氨气、铵盐、一氧化氮、二氧化氮和硝酸等物质的性质为重点，以化学实验、化工生产工艺流程为载体，突出考查有关化学方程式的书写和氧化还原反应

2、的计算。复习备考时，注重硝酸的氧化性以及相关计算。考点一氮气及氮的氧化物学生用书P1001氮的固定2氮气(填化学方程式)3氮的氧化物(1)物理性质颜色气味毒性密度溶解性NO无色有毒比空气稍重不溶于水NO2红棕色有刺激性气味有毒比空气重与水发生反应(2)化学性质NONO2：2NOO2=2NO2NO2HNO3(NO)：3NO2H2O=2HNO3NO(3)对环境的污染形成光化学烟雾，污染空气。形成酸雨。破坏臭氧层。与血红蛋白结合使人中毒。1下列起固氮作用的化学反应是()AN2和H2在一定条件下反应生成NH3BNO与O2反应生成NO2CNH3催化氧化生成NOD由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO

3、4解析：选A。氮的固定是指将N2转化为氮的化合物的过程。符合题意的为A项。2下列说法正确的是()ACO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在BNO可用于某些疾病的治疗C常温下，N2既能与O2反应又能与H2反应D汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2答案：B3下列物质的转化，能一步完成的是_。N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3答案：名师点拨(1)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。(2)验证某无色气体是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

4、NO。(3)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)一个大试管的容积为27 mL，收集满二氧化氮气体，把它倒扣在盛满水的水槽里同时通入氧气，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混合气体与水的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 mL20 mL7 mL。若剩余的2 mL气体为NO，该气体由NO2和O2共

5、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 mL1NO2、O2混合气体与水反应的化学方程式4NO2O22H2O=4HNO3是怎么得到的？答案：NO2和O2的混合气体溶于水时，发生如下反应：3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO2反应的反应物(NO2)和产物(NO)分别是反应的产物和反应物，这两个反应互为“循环反应”。进行计算时可采用“加合式”法消去中间产物(NO)，式2式得：4NO2O22H2O=4HNO3。2

6、若将NO与O2共同通入水中进行反应，写出恰好完全反应的化学方程式。答案：3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO2采用“加合式”法消去中间产物(NO2)，式2式3得：4NO3O22H2O=4HNO3。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=4HNO3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N2O5H

7、2O=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) 题组一氮气及其氧化物的性质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N2O22N

8、O,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C元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。2(2016湖北重点高中联考)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。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是()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为同分异构体解析：选A。反应过程得O22O，OO2O3，NO

9、2起催化剂作用，反应过程中NO2还作氧化剂，A项正确，B、C项错误；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项错误。题组二氮的氧化物溶于水的简单计算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 BC 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

10、.2 mL，D项正确。4如下图所示，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 B23C83 D38解析：选C。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气体与n体积的氧气恰好完全反应，由4NO3O22H2O=4HNO3得n，即mn83。(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。(3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。 考点二硝酸的性质及应用学生用书P1021物理性质色味态：

11、无色有刺激性气味液体；挥发性：易挥发。水溶性：与水以任意比互溶；发烟硝酸：质量分数在98%以上的硝酸。2化学性质(1)不稳定性：4HNO34NO2O22H2O。(2)强氧化性与金属反应a与除Au、Pt外大部分金属反应浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O；稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。b常温下浓硝酸使Fe、Al钝化。与非金属反应浓硝酸与炭反应：C4HNO3(浓) CO24NO22H2O。与某些还原性化合物(如Fe2、SO等形成的化合物)反应。(3)与有机物反应硝化反应(与C6H6反应)：C6H6HNO3C6H5NO2H

12、2O。颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色。()(2)硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2。()(3)硝酸可与Na2S反应制得H2S气体。()(4)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。()(5)常温下，铝和铁在浓HNO3中“钝化”，说明铝和铁与浓HNO3不反应。()(6)(2014高考广东卷)将可调高度的铜丝伸入稀HNO3中，溶液变蓝，说明Cu与稀HNO3发生置换反应。()(7)用浓HNO3与Cu反应制备NO2。()(8)向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，在管口观察到有红棕色气体产生，这

13、是因为HNO3分解生成了NO2。()答案：(1)(2)(3) (4)(5)(6)(7)(8)2写出下列反应的离子方程式，并指出HNO3所表现的性质。(1)Fe3O4和稀HNO3反应：_，_。(2)NaI和稀HNO3反应：_，_。(3)Na2SO3和稀HNO3反应：_，_。答案：(1)3Fe3O428HNO=9Fe3NO14H2O酸性和强氧化性(2)6I8H2NO=3I22NO4H2O强氧化性(3)3SO2H2NO=3SO2NOH2O强氧化性名师点拨(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。(2)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸

14、性和强氧化性。(3)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，故常温下，浓硝酸可用铁桶盛放。(4)纯净的硝酸是无色的液体，但实验室里的浓硝酸常显黄色，消除黄色的方法是向浓硝酸中通入空气(或O2)，发生反应为4NO2O22H2O= 4HNO3。(5)硝酸几乎能够与所有的金属反应(除Au、Pt外)，但不生成氢气；与变价金属反应时，金属能够被氧化为最高价态。(2016三门峡高三模拟)足量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1.68 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。若向所得硝酸铜溶液中加入5 molL1 NaOH溶液至Cu2恰

15、好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A60 mL B45 mLC30 mL D15 mL解析由题意可知：HNO3HNO3，则Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等，即n(Cu)2n(O2)20.15 mol。根据质量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式：n(NaOH)2nCu(NO3)22n(Cu)0.3 mol，则V(NaOH)0.06 L60 mL。答案A将上题修改为“19.2 g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，这些气体与一定量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。”请问需要标准状况的O2多少升？答案：根据电

16、子转移关系，铜失去的电子最终被氧气所得，则有关系式2CuO2，O2的体积为19.2 g64 g/mol222.4 L/mol3.36 L。解硝酸与金属反应计算题的整体思路和计算方法(1)整体思路(2)计算方法原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO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。电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。离子方程式计算法涉及HNO3、H2SO4的混合酸与金属反应计算时应采用离子方程式计算。 题组一硝酸的

17、性质与计算1(2016衡水高三调研)铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO)：编号稀硝酸体积/mL100200300400剩余金属/g18.09.600NO体积/mL2 2404 4806 720V下列计算结果错误的是()A实验中溶解了8.4 g FeB原混合物总质量为105.6 gC硝酸的浓度为4 mol/LD实验中V6 720解析：选D。实验都有金属剩余，则溶液中金属离子为2价，实验中再加入100 mL稀硝酸，参加反应的金属的质量为18.0 g9.6 g8.4 g，生成NO的体积为

18、4 480 mL2 240 mL2 240 mL，NO的物质的量为0.1 mol，根据得失电子守恒可知，参加反应的金属的物质的量为0.15 mol，参加反应的金属的平均摩尔质量为56 g/mol，故该过程只有Fe参加反应，即实验中8.4 g Fe参与反应，A正确；实验中再加入100 mL稀硝酸，参加反应的金属的质量为9.6 g，生成NO的体积为6 720 mL4 480 mL2 240 mL，NO的物质的量为0.1 mol，若该过程只有Cu参加反应，根据得失电子守恒，则Cu的质量为64 g/mol9.6 g，等于参加反应金属的质量，故该过程只有Cu反应，且Cu恰好完全反应，故加入200 mL稀

19、硝酸时，Fe的存在形式是硝酸亚铁，在实验的基础上再加入100 mL稀硝酸，硝酸与溶液中的Fe2反应生成NO。原混合物总质量为(18.0 g9.6 g)29.6 g4=105.6 g，B正确；实验发生反应3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，生成NO的物质的量为0.1 mol，根据方程式可知，参加反应的HNO3的物质的量为0.1 mol 40.4 mol，故HNO3的物质的量浓度为0.4 mol/0.1 L4 mol/L，C正确；实验中再加入100 mL稀硝酸，硝酸与溶液中Fe2反应生成NO，则V6 720，D错误。故答案选D。2(2016哈尔滨高三模拟)在某100 mL的混合液中

20、，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是 0.4 mol/L、0.1 mol/L，向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子的物质的量浓度(不考虑溶液体积变化)是()A0.15 mol/L B0.225 mol/LC0.30 mol/L D0.45 mol/L解析：选B。溶液中同时存在H和NO时就能够与Cu发生反应。该溶液中H实际为0.06 mol，应该根据离子方程式进行计算，正确解答思路为3Cu 8H2NO= 3Cu22NO4H2O 3 8 2 3 0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol X根据各物质量的关系可知，H不足，应根据H进行计算。X30.06 mo

21、l80.022 5 mol，因此，铜离子浓度为0.225 mol/L。题组二硝酸的强氧化性实验探究3(2016长沙雅礼中学模拟)某化学兴趣小组设计了如下实验装置，欲探究铜和浓硝酸的反应是否有NO产生，题中所涉及气体体积均为标准状况下的数据，且忽略反应中溶液体积的变化。试回答下列问题：(1)C装置中将铜粉分散在石棉绒中的原因是_；B装置的作用为_。(2)在铜和浓硝酸反应前，挤压打气球鼓入空气，经A、B、C反应后，进入D中的气体主要是_(填化学式)，通入该气体的目的是_；进行此步操作时应关闭_，打开_。(填“k1”“k2”或“k3”)(3)关闭k1、k2，打开k3，由分液漏斗向装有一定量铜片的D中

22、滴加14 molL1浓硝酸10.00 mL。待Cu和浓硝酸反应结束后，再通过分液漏斗向D中加入CCl4至满。你认为这样操作的目的是_。(4)若E中发生倒吸，可采取的应急操作是_。解析：(2)气球中的空气成分主要是氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等，通过氢氧化钠溶液除去二氧化碳，通过浓硫酸除去水蒸气，C装置用于除掉空气中的氧气，所以进入D装置的气体主要是氮气；通入氮气的目的是把试管中的空气排尽，避免生成的一氧化氮气体被氧气氧化为二氧化氮，无法验证铜和浓硝酸反应产物中有一氧化氮气体生成；依据气体流向，关闭k3，打开k1、k2，让氮气把试管中的空气赶尽。(3)关闭k1、k2，打开k3，由分液漏斗向D中滴

23、加浓硝酸，Cu和浓硝酸反应结束后，通过分液漏斗向D中加入CCl4至满，因为氮气和氮氧化物不溶于四氯化碳，可把氮气和生成的气体全部排入E装置。(4)若E中发生倒吸，可以调节F中量气管的液面高度改变压强，向下调节量气管(注意不能使其中的水溢出)，使E中的压强减小，防止液体发生倒吸，或直接关闭k3，不让液体进入D装置。答案：(1)增大铜与空气的接触面积，有利于除去空气中的氧气既能干燥气体，防止加热时仪器炸裂，同时直立于水面的玻璃管平衡内外气压，能显示实验过程中是否存在堵塞，防止发生危险(2)N2赶尽装置中的空气(氧气)，防止可能生成的NO与O2反应而影响实验结论k3k1、k2(3)将反应产生的气体全

24、部赶出，使其与E中水完全反应(4)及时关闭k3(或将F中的量气管向下移动，但不能让其中的水溢出)4某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O。(1)实验应避免有害气体排放到空气中，装置、中盛放的药品依次是_。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。(3)装

25、置中发生反应的化学方程式是_。(4)装置的作用是_，发生反应的化学方程式是_。(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是_。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是_(选填序号字母)。a加热该绿色溶液，观察颜色变化b加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化解析：本题主要考查HNO3的性质、化学基本实验设计和评价能力。(1)先根据装置特点和实验目的来分析各装置中应盛放何种物质；装置中盛放浓HNO3以验证浓HNO3将NO氧