高考化学总复习第四单元第4讲氮及其重要化合物教案新人教版.docx

第4讲氮及其重要化合物一、氮气及其常见氧化物1.氮元素在自然界中的存在及氮的固定2.氮气(1)物理性质:无色、无味气体,密度比空气略小,难溶于水。(2)化学性质:a.与氧气反应:(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮);b.与氢气反应:(工业合成氨的反应原理);c.氮气与金属镁反应的化学方程式为。3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物,如、N2O3、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是。(2)NO和NO2的比较性质NONO2色、态、味溶解性毒性(跟血红蛋白结合)与水反应不反应3NO2+H2O2HNO3+NO与氧气反应不反应对环境的影响NO与血红蛋白结合使人中毒,NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层 1.氮气与氧气反应的条件为放电,而一氧化氮与氧气在常温下就可反应,且反应较快。2.N2O42NO2的正反应为吸热反应。3.二氧化氮气体中存在一定量的四氧化二氮。二、氨气和铵盐1.氨气(1)物理性质:色有气味的气体,密度比空气,易液化,极易溶于水(1700)。(2)化学性质a.还原性:与氧气反应:。b.与酸反应与氯化氢气体反应:,现象:;应用:用于NH3与挥发性酸的互相检验。c.与水反应:,氨的水溶液叫氨水,呈弱碱性。(3)用途:化工原料,用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素,用作制冷剂。2.氨气的实验室制法加热固态铵盐和碱的混合物(装置如图所示)反应原理反应装置固体+固体气体(与用KClO3或KMnO4制 O2的装置相同)净化装置用干燥收集装置用法。收集时,一般在管口塞一 团棉花球,可减小NH3与空气的对流速率,收集 到更纯净的NH3验满方法(1)将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变 (2)将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有 产生3.铵盐(1)物理性质:都是无色或白色晶体,易溶于水。(2)化学性质.不稳定性a.NH4Cl受热分解:。b.NH4HCO3受热分解:。.与碱反应(离子方程式)a.在稀溶液中不加热:。b.加热时或浓溶液:。(3)NH4+的检验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的存在。2.氨水的成分是三分子:NH3、NH3H2O、H2O,三离子: NH4+、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:NH4ClNH3+HCl,NH3和HCl不共存:NH3+HClNH4Cl,但这两个反应不是可逆反应。三、硝酸1.物理性质硝酸是色易挥发的液体,有气味。2.化学性质(1)不稳定性a.反应:b.市售浓硝酸呈黄色的原因:硝酸分解生成的溶解在硝酸里。c.硝酸保存在试剂瓶中,置于冷暗处,不能用塞。(2)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;常温时浓硝酸会使铁、铝钝化。a.与金属反应(化学方程式)稀硝酸与铜反应:;浓硝酸与铜反应:。b.与非金属C的反应:。c.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。稀硝酸与FeSO4溶液反应:(离子方程式)。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变红,加热褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。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),发生的反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3。N2+O22NON2+3H22NH33Mg+N2Mg3N2N2ONONO2N2O4N2O3、N2O5无色无味气体红棕色有刺激性气味的气体难溶于水易溶于水且与水反应有毒有毒2NO+O22NO2无刺激性小4NH3+5O24NO+6H2ONH3+HClNH4Cl产生白烟NH3+H2ONH3H2ONH3H2ONH4+OH-2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O碱石灰向下排空气蓝白烟NH4ClNH3+HClNH4HCO3NH3+CO2+H2ONH4+OH-NH3H2ONH4+OH-NH3+H2O无刺激性4HNO32H2O+4NO2+O2NO2棕色橡胶3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2OC+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O3Fe2+4H+NO3-3Fe3+NO+2H2O1.牢记1条转化主线N2NH3NONO2HNO3NH4NO32.特殊的颜色NO2为红棕色气体。3.特殊的检验(1)NO:无色气体遇到空气变成红棕色。(2)NH4+:NH4+无色气体变蓝4.重要的化学方程式(1)N2+O22NO(2)3NO2+H2O2HNO3+NO(3)2NO2N2O4(4)NH3+HClNH4Cl(有白烟生成,用于检验氨气)(5)4NH3+5O24NO+6H2O(6)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(7)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(8)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(9)C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O见自学听讲P78氮气及氮的常见氧化物1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)氮的氧化物都是大气污染物,其中NOx是造成光化学烟雾的主要因素。()(2)标准状况下,22.4 L NO2气体中含有NA个NO2分子。()(3)NO既可以用排水法收集,又可以用排空气法收集。()(4)制NO2时,用水或NaOH溶液吸收尾气。()(5)工业上利用合成氨实现人工固氮不涉及氧化还原反应。()(6)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。()(7)NO能够与人体中血红蛋白结合,造成人体缺氧中毒。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.你是如何理解“活泼的氮原子,孤僻的N2分子”的?答案根据氮在元素周期表中的位置,可知氮元素是一种活泼的非金属,但N2很稳定,因为氮气分子存在键,键能很大,分子结构稳定。3.试用化学方程式表示“雷雨发庄稼”的原理。答案N2+O22NO2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO4.如何鉴别NO2与溴蒸气?答案NO2和Br2在性质上有不少相似性,例如:均具有氧化性;溶于水均有酸生成;均可与碱反应;均为红棕色等。因此不能用淀粉-KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别,但二者性质又有差别,可以用下列方法或试剂鉴别:AgNO3溶液;CCl4溶液;水洗法。5.将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气体,则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体分别是()。A.1.2 mL,NOB.2.4 mL,O2C.3.5 mL,O2D.4 mL,NO解析解题依据的化学方程式:4NO2+O2+2H2O4HNO3;3NO2+H2O2HNO3+NO。设O2的体积为x,剩余的气体有两种可能:若剩O2,则V剩=x-14(12 mL-x)=2 mL,解得x=4 mL,B、C两项均不正确;若剩NO,则V剩=13(12 mL-x)-4x=2 mL,解得x=1.2 mL,D项不正确,A项正确。答案A一、常见的氮氧化物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。4.常见的NOx尾气处理方法(1)碱液吸收法2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2ONO2、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(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。(2)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。二、NOx和O2混合型计算题的规律总结1.关系式法(1)NO和O2的混合气体通入水中由2NO+O22NO2和3NO2+H2O2HNO3+NO得总反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3。当体积比V(NO)V(O2)(2)NO2和O2的混合气体通入水中由3NO2+H2O2HNO3+NO和2NO+O22NO2得总反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3。当体积比V(NO2)V(O2)(3)NO、NO2和O2三种气体通入水中先按3NO2+H2O2HNO3+NO计算出生成的NO体积,再加上原来混合气体中NO体积,再按(1)计算。2.电子守恒法NOx转化为硝酸时失去电子,如果是NOx与O2的混合气体,则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。1.下列说法中正确的是()。A.氮气的化学性质不如磷活泼,故氮元素的非金属性弱于磷元素B.磷酸比硝酸稳定,所以磷元素的非金属性比氮元素强C.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有:N2NONO2HNO3硝酸盐D.NO与O2反应生成NO2属于氮的固定解析氮原子半径小,得电子能力强,非金属性比磷强,A项错误;不能依据含氧酸的稳定性大小比较元素的非金属性强弱,B项错误;氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,D项错误。答案C2.NO2可以用氢氧化钠溶液吸收,或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质,发生反应的化学方程式分别是2NO2+2NaOHM+NaNO3+H2O,8NH3+6NO27X+12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是()。A.NaNO2、N2B.HNO2、N2C.NO、HNO3D.N2、N2解析根据化合价升降关系以及原子守恒,判断M为NaNO2,X为N2。答案A3.(2018年湖南大学附中模拟)同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充入等体积混合的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,则下列的关系正确的是()。A.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2解析设各种气体的体积都为1 L。根据3NO2+H2O2HNO3+NO,即剩余NO的体积V1=(1+13) L。根据4NO2+O2+2H2O4HNO3,即剩余O2的体积V2=(1-14) L。剩余N2的体积V3=1 L。即B项符合题意。答案B氨气和铵盐1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)NH4HCO3受热易分解,可用作氮肥。()(2)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。()(3)能用加热法除去NaCl中NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐。()(4)氨水具有弱碱性,说明氨水是弱电解质。()(5)氨水中微粒种类与NH4Cl溶液中的微粒种类相同。()(6)NH3、O2、HNO3三种物质中,不满足任意两种物质在一定条件下均能发生反应。()(7)检验溶液中是否含NH4+时,取少量溶液于试管中,加入NaOH浓溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.干燥NH3能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂吗?如果不能,可选用什么作干燥剂?答案不能,因为浓H2SO4能与NH3反应,P2O5吸水后生成的酸也能与NH3反应,无水氯化钙也能与NH3反应。可以选用NaOH固体或碱石灰作干燥剂。一、实验室制取少量NH3的两种简易方法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3H2ONH3+H2O浓氨水+固体NaOHNaOH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CaOCaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,且OH-浓度增大,促使氨水分解。化学方程式为NH3H2O+CaONH3+Ca(OH)2二、喷泉实验的原理及应用1.喷泉实验的原理使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。2.形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2(43)NO2、O2(41)吸收剂水水NaOH溶液NaOH溶液水水3.喷泉实验的引发加入某种试剂;采取一定操作使烧瓶内的气体与烧杯中的液体接触。1.下列关于氨的叙述中,错误的是()。A.氨易液化,因此可用来作制冷剂B.氨溶于水显弱碱性,因此可使酚酞溶液变为红色C.氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应,产生白烟D.氨气可被氯气氧化生成N2,同时还可能产生白烟解析C项,NH3+HClNH4Cl,有白烟生成,但与H2SO4反应不会产生白烟;D项,氨气可被氯气氧化生成N2,氯气被还原生成HCl,HCl与NH3化合产生白烟现象。答案C2.下列装置用于进行指定实验时,能达到实验目的的是()。A.用装置甲制备氨气B.用装置乙除去氨气中少量水C.用装置丙收集氨气D.用装置丁吸收多余的氨气解析装置甲中试管口应稍向下倾斜,A项错误;氨气会与浓硫酸反应,B项错误;装置丙中只有气体的流入口,没有气体的流出口,C项错误;氨气在水中的溶解度非常大,被水吸收时容易产生倒吸现象,装置丁可以防止倒吸,D项正确。答案D3.如图是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中Cl2易溶于CCl4,且可与NaOH溶液反应,故能产生喷泉;中H2不溶于NaOH溶液,也不与NaOH反应,不能产生喷泉;中的NH3易溶于水,可以使烧瓶中压强迅速下降,产生喷泉现象;水槽中慢慢加入足量浓硫酸,放出大量的热,使浓氨水受热放出氨气,氨气沿玻璃管进入烧瓶中与HCl反应,使烧瓶中压强迅速减小,形成喷泉。答案B4.某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。探究:利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹,夹持固定装置略去)。(1)A装置中制取NH3的化学方程式是。(2)甲、乙分别是。a.浓硫酸、碱石灰b.碱石灰、碱石灰c.碱石灰、无水氯化钙d.五氧化二磷、五氧化二磷(3)若NO2能够被NH3还原,预期C装置中能观察到的现象是。(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是。探究:探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。(6)G装置中浓硫酸有三种作用:混合NO2、O2气体;干燥NO2、O2;。(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验,若混合气体全部被吸收,则所得溶液物质的量浓度为molL-1(保留两位有效数字)。解析(1)将浓氨水滴入生石灰中,由于CaO+H2OCa(OH)2放热且消耗了水,故促使浓氨水放出氨气。(2)干燥氨气只能用碱石灰,干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。(3)如果能反应,消耗NO2使装置中混合气体颜色变浅。(4)由于NH3、NO2均能污染空气,所以与它们相关的实验均应有尾气吸收装置。(5)O2、NO2密度比空气大,故应进气管短,出气管长。(6)观察气泡的速率控制混合气体的比例。(7)烧瓶中充满溶液,由反应4NO2+O2+2H2O4HNO3恰好发生,HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比41)总物质的量的45,溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积,设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V,则溶液浓度为V22.4 Lmol-145V=122.445 molL-1,即c(HNO3)0.036 molL-1。答案(1)NH3H2O+CaONH3+Ca(OH)2(2)c(3)C装置中混合气体颜色变浅(4)缺少尾气吸收装置(5)(进气管短,出气管长)(6)观察气泡的速率,控制混合气体的比例(7)0.036硝酸1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)实验室里用锌粒与稀HNO3反应制取H2。()(2)铜与浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应生成氮的更低价氧化物NO,则氧化性:稀硝酸浓硝酸。()(3)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。()(4)为除去Cu粉中混有的CuO,可加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥。()(5)浓硝酸、浓硫酸的浓度大,书写离子方程式时写分子式,不拆写为离子形式。()(6)将铜丝插入稀硝酸中:Cu+4H+2NO3- Cu2+2NO2+2H2O。()(7)在1.0 molL-1的KNO3溶液中,H+、Fe2+、Cl-、SO42-可以大量共存。()(8)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2+4H+NO3- 3Fe3+NO+2H2O。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.久置的浓硝酸呈黄色,如何除去?怎样保存浓硝酸?答案浓硝酸显黄色是由于浓硝酸见光或受热发生分解,生成的NO2溶于浓硝酸。所以消除的方法是通入O2(或空气),使其发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3。浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处。3.写出下列反应的离子方程式,并指出HNO3所表现的性质。(1)FeO和稀HNO3反应。(2)NaI和稀HNO3反应。(3)Na2SO3和稀HNO3反应。答案(1)3FeO+10H+NO3-3Fe3+NO+5H2O(酸性和强氧化性)(2)6I-+8H+2NO3-3I2+2NO+4H2O(强氧化性)(3)3SO32-+2H+2NO3-3SO42-+2NO+H2O(强氧化性)4.往浓硝酸中加入铜片,回答下列问题:(1)反应开始时的化学方程式为,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为。(3)待反应停止后,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是。答案(1)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O;铜片逐渐溶解,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H2SO4后,H+与原溶液中的NO3-形成HNO3溶液,又能与过量的Cu反应一、硝酸的性质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.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。3.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。4.硝酸与具有还原性的弱酸盐(如Na2SO3、NaI等)、碱性氧化物、碱反应时,优先发生氧化还原反应。5.分析离子共存的问题时要注意隐含的硝酸,即酸性条件的硝酸盐溶液,H+和NO3-共存时相当于稀硝酸,有较强的氧化性。二、金属与硝酸反应的计算中守恒思想的应用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。2.得失电子守恒法:HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮元素得到的电子的物质的量等于金属失去的电子的物质的量。3.电荷守恒法:HNO3过量时反应后的溶液(不考虑OH-)中有:c(NO3-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。4.离子方程式计算法:金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中NO3-在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO3-进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。1.为验证铜与稀硝酸反应的还原产物是NO而不是NO2,设计了如图所示装置,以下叙述错误的是()。A.应先打开活塞再从右侧加入稀硝酸B.左侧稀硝酸须注满C.关闭活塞后铜丝会全部溶解D.反应停止后打开活塞气体变成红棕色解析U形管中含有空气,能将NO氧化为NO2,从而干扰实验,因此应先打开活塞,再从右侧加稀硝酸,排尽装置内的空气,A项正确;左侧Cu与稀硝酸反应生成NO,为防止NO与氧气反应生成NO2,左侧须注满稀硝酸,B项正确;稀硝酸与Cu反应生成NO,NO不溶于水,导致左侧压强增大,Cu与稀硝酸分离,Cu不能完全反应,C项错误;反应停止后打开活塞,分液漏斗中的NO与空气接触,生成红棕色的NO2,D项正确。答案C2.有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸,其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4 molL-1和2 molL-1,取10 mL此混合酸,向其中加入过量的铁粉,待反应结束后,可产生标准状况下气体的体积为(设反应中HNO3被还原成NO)()。A.0.448 LB.0.672 LC.0.896 LD.0.224 L解析硫酸是二元强酸,硝酸是一元强酸,因此根据酸的浓度可知,10 mL混合酸中含有氢离子的物质的量为0.01 L24 molL-1+0.01 L2 molL-1=0.1 mol,硝酸根离子的物质的量为0.01 L2 molL-1=0.02 mol。反应中铁过量,则反应的离子方程式为3Fe+2NO3-+8H+3Fe2+2NO+4H2O,如果氢离子过量则继续发生反应Fe+2H+Fe2+H2。3Fe+2NO3-+8H+3Fe2+2NO+4H2O0.02 mol 0.08 mol 0.02 mol因此反应后剩余氢离子的物质的量为0.1 mol-0.08 mol=0.02 mol。所以继续发生反应:Fe+2H+Fe2+H20.02 mol 0.01 mol则最终生成的气体的物质的量为n(NO)+n(H2)=0.02 mol+0.01 mol=0.03 mol,在标准状况下的体积为V(NO)+V(H2)=0.03 mol22.4 Lmol-1=0.672 L。答案B3.(2018年临川第二中学测试)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了如下实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。请回答下列问题:(1)设计装置A的目的是。(2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热,观察到装置B中的现象是;B中反应的离子方程式为。(3)装置E和F的作用是;为实现此作用,其操作方法是。(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,兼有的功能。答案(1)产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰(2)Cu丝表面产生气泡,溶液变蓝;3Cu+8H+2NO3-3Cu2+2NO+4H2O(3)验证NO的生成;将注射器中的空气推入E中,若气体变为红棕色,则说明生成了NO(4)防止倒吸4.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题:(1)NO的体积为 L,NO2的体积为 L。(2)参加反应的HNO3的物质的量是。(3)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a molL-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为 molL-1。(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水的质量为g。解析(1)n(Cu)=32.64 g64 g mol-1=0.51 mol,设混合气体中NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y。根据气体的总体积为11.2 L,有:x+y=0.5 mol。根据得失电子守恒,有:3x+y=(0.512) mol。解方程组得x=0.26 mol,y=0.24 mol。则V(NO)=0.26 mol22.4 L mol-1=5.824 LV(NO2)=11.2 L-5.824 L=5.376 L。(2)参加反应的HNO3分两部分:一部分没有被还原,显酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分被还原成NO2和NO,所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol2+0.5 mol=1.52 mol。(3)HNO3在反应中一部分变成气体,一部分以NO3-的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2+全部转化为沉淀,则溶液中只有NaNO3,其物质的量为10-3aV mol,也就是以NO3-的形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10-3aV mol。所以,c(HNO3)=aV10-3+0.50.14 molL-1。(4)由得失电子守恒得,2n(Cu)=2n(H2O2),32.64 g64 g mol-12=n(H2O2)2,n(H2O2)=0.51 mol,则m(H2O2)=17.34 g。需30%的双氧水17.34 g30%=57.8 g。答案(1)5.824;5.376(2)1.52 mol(3)aV10-3+0.50.14(4)57.8环境污染及防治绿色化学1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施。()(2)大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一个重要因素。()(3)用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染。()(4)绿色化学是绝对不含任何化学物质的无害产品。()(5)绿色化学的核心是指利用化学原理从源头上消除或减少工业生产对环境的污染。()(6)最理想的“原子经济”就是反应物中的原子全部转化为期望的产物,原子的利用率是100%。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.几种常见的环境污染的“罪魁祸首”。(1)酸雨:与及NOx有关。(2)温室效应:与有关。(3)光化学烟雾:与及碳氢化合物有关。(4)臭氧层破坏:与NOx及有关。(5)赤潮、水华:与含氮、的大量污水有关。(6)白色污染:等难降解的塑料制品。答案(1)SO2(2)CO2(3)NOx(4)氟氯烃(5)磷(6)聚乙烯一、化学实验绿色化的基本途径1.防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染,实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收,对实验产物尽可能再利用等。2.在保证实验效果的前提下,尽量开展实验小型化、微型化。3.妥善处置实验产生的废物,防止污染环境。二、常见的环境问题类型成因温室效应CO2排放量过大,造成全球气温上升赤潮/水华大量富含N、P等营养物质的废水的排放使水体富营养化酸雨硫的氧化物、氮的氧化物的大量排放,造成雨水酸度过大臭氧空洞氟氯烃的大量排放使臭氧层损耗光化学污染主要是由氮的氧化物和烯烃类碳氢化合物引起的白色污染主要是由废弃的难降解的塑料类制品造成的食品污染主要是由人类在动物饲养和植物种植过程中使用的大量生长激素、农药、化肥等造成的飘尘主要是由烟雾、尘埃、煤灰等长时间悬浮于空气中造成的三、工业尾气的主要成分及其治理1.硫酸厂尾气:SO2、SO3等,一般用氨水吸收。2.硝酸厂尾气:NO、NO2等,一般用NaOH溶液吸收。3.高炉煤气:CO、CO2等,一般回收利用。4.炼钢烟气:Fe2O3烟尘、CO等,一般回收利用。5.焦炉气:H2、CH4、CO、C2H4等,可用作燃料。6.氯碱工业:Cl2,一般用NaOH溶液吸收。1.化学与生活密切相关。下列说法错误的是()。A.PM2.5是指微粒直径不大于2.5 m的可吸入悬浮颗粒物B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料解析燃煤中加入CaO,可减少SO2的排放,但不能减少温室气体的排放,C项错误。答案C2.下列关于燃料的说法错误的是()。A.燃料燃烧产物CO2是温室气体之一B.化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C.以液化石油气代替燃油可减轻大气污染D.燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一解析含硫化石燃料完全燃烧,产物含有CO2、SO2等气体,CO2气体能产生温室效应,SO2气体有毒,能造成大气污染,A项正确,B项错误;液化石油气的主要成分是烃,燃烧产物主要为CO2和水,故液化石油气代替燃油可以减轻大气污染,C项正确;燃料不完全燃烧产生的CO有毒,是大气污染物之一,D项正确。答案B3.“绿色化学实验”已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”思想的是()。实验室收集氨气采用图甲所示装置实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸反应的实验A.B.C.D.解析“绿色化学”的思想是尽量使用无毒、无害的原料,采取合理安全的工艺合成产物,原子利用率达到100%,无污染,对环境友好。的做法可防止氨气对空气的污染;对尾气进行吸收处理,有效地防止了氯气对空气的污染;的做法中,铜丝可以抽动,能有效地控制反应的发生与停止,用气球收集反应产生的污染性气体,待反应后处理,也防止了对空气的污染,以上三种做法均符合“绿色化学”的思想。而的做法中氨气与氯化氢气体直接散发到空气中,对空气造成污染,不符合“绿色化学”的思想。答案C4.为落实“五水共治”,某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:下列说法不正确的是()。A.固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B.X可以是空气,且需过量C.捕获剂所捕获的气体主要是COD.处理含NH4+废水时,发生反应的离子方程式为NH4+NO2-N2+2H2O解析Ca(OH)2与CO2、SO2反应生成CaCO3、CaSO3,A项正确;根据产物NaNO2可知,与NaOH溶液反应的气体为NO和NO2,化学方程式为NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,所以NO若与过量空气反应生成二氧化氮,再与氢氧化钠反应生成NaNO3,则不能将铵根离子氧化为氮气,则空气不能过量,B项错误;气体2主要为未反应的CO、N2等,捕获剂捕获的气体为CO,剩余的为无污染的气体N2,C项正确;NaNO2溶液与NH4+反应生成无污染气体,可知发生了氧化还原反应,产物为N2,D项正确。答案B1.(2018年全国卷,8)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)。下列叙述错误的是()。A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关解析NH3参加反应后最终转化为铵盐,因此氨气不是催化剂,C项错误。答案C2.(2018年海南,2)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比为74,该NOx可表示为()。A.N2OB.NOC.N2O3D.NO2解析NOx中N(N)N(O)=714416=21,则该氮氧化物的化学式为N2O,故A项正确。答案A3.下列说法错误的是()。A.(2018年江苏,10)3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于66.021023B.(2018年江苏,6)NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3C.(2017年全国卷,8)标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NAD.(2015年浙江理综,7)燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施解析氮气与氢气间的反应为可逆反应,反应不彻底,生成的NH3的物质的量小于2 mol,则转移电子数小于66.021023,A项正确;NH4Cl与Ca(OH)2共热生成NH3,B项正确;标准状况下,2.24 L 任何气体所含有的分子数都为0.1NA,C项错误;酸雨的成因是氮的氧化物、二氧化硫的任意排放,所以燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施,D项正确。答案C4.(2017年北京理综,12)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是()。A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应解析A项,浓HNO3具有不稳定性,中浓HNO3受热发生分解反应4HNO34NO2+O2+2H2O,故中所得红棕色气体是NO2和O2的混合气体;B项,中红热木炭加入浓HNO3中,有红棕色气体产生,该气体为NO2,但不能说明浓HNO3与木炭发生了反应,可能是浓HNO3在红热木炭作用下发生分解产生了NO2;C项,中红热木炭未插入浓HNO3中,有红棕色气体产生,说明浓HNO3具有挥发性,且挥发产生的HNO3被还原生成NO2,故红棕色气体为还原产物;D项,的气体产物中检测出CO2,不能说明木炭一定与浓HNO3发生了反应,可能是浓HNO3分解产生NO2、O2和H2O,红热木炭与分解产生的O2反应生成CO2。答案D5.下列有关说法正确的是()。A.(2017年全国卷,13)加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸,石蕊试纸变蓝,说明NH4HCO3显碱性B.(2017年天津理综,1)用烧碱处理含高浓度NH4+的废水并回收利用氨C.(2017年江苏,3)NH3易溶于水,可用作制冷剂D.(2017年北京理综,8)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,反应中氨气被还原解析碳酸氢铵受热分解产生的氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明氨气是碱性气体,而不是NH4HCO3显碱性,A项错误;烧碱可以与NH4+反应产生氨气,B项正确;液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂,与NH3的溶解性无关,C项错误;NH3与AlCl3溶液发生复分解反应生成Al(OH)3和NH4Cl,不属于氧化还原反应,D项错误。答案B6.(2015年全国卷,7)我国清代本草纲目拾遗中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金其水甚强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()。A.氨水B.硝酸C.醋D.卤水解析根据题意,“强水”能溶解大多数金属和矿物,所以为硝酸。答案B7.下列说法正确的是()。A.(2016年全国卷,13)通过加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥,可除去Cu粉中混有的CuOB.(2016年江苏,5)将铜丝插入稀硝酸中:Cu+4H+2NO3-Cu2+2NO2+H2OC.(2016年全国卷,10)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NOD.(2016年江苏,9)N2NH3NH4Cl(aq)解析A项,铜与稀硝酸会发生反应,应该用稀盐酸或稀硫酸除去CuO,错误;B项,将铜丝插入稀硝酸中会生成NO,反应的离子方程式为3Cu+8H+2NO3-3Cu2+2NO+4H2O,错误;C项,NO的密度与空气接近,且能与氧气反应生成NO2,NO不能溶于水,所以应该用排水法收集,错误;D项,N2+3H22NH3、NH3+HClNH4Cl,正确。答案D8.(2016年全国卷,26)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管中反应的化学方程式为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)结合图示可知用装置A或装置B制备NH3,利用装置A制备NH3用到的药品为NH4Cl和Ca(OH)2,利用装置B制备NH3时,圆底烧瓶中需加浓氨水,据此可写出相应的化学方程式。NH3需经装有碱石灰的干燥管干燥,由于NH3的密度小于空气,收集气体时需短管进长管出,收集完NH3需进行尾气处理,由于NH3极易溶于水,应用装置F进行尾气处理,即正确的连接顺序为发生装置dcfei。(2)将NH3逐渐推入Y管中,NH3与NO2在催化剂作用下反应,Y管中红棕色气体逐渐变浅,反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。结合化学方程式可知反应后气体分子数减少,Y管内压强减小,打开K2,Z中NaOH溶液会倒吸入Y中。答案(1)A;2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(或B;NH3H2ONH3+H2O)dcfei(2)红棕色气体慢慢变浅8NH3+6NO27N2+12H2OZ中NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压见高效训练P371.NH3的两个性质实验如图所示,下列有关说法中正确的是()。A.两个实验均体现了NH3易溶于水B.两个实验均体现了NH3易挥发C.两个实验均体现了NH3是碱性气体D.两个实验均体现了NH3是还原性气体解析实验一是氨气的喷泉实验,喷泉实验证明氨气极易溶于水。实验二中浓氨