2020版领军高考化学真题透析专题4.4氮及其化合物（精讲深剖）.docx

第4讲 氮及其化合物1. （2019江苏）反应NH4Cl+NaNO2NaCl+N2+2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是A. 中子数为18的氯原子：B. N2的结构式：N=NC. Na+的结构示意图： D. H2O的电子式： 【答案】D【解析】A.核素的表达式中A表示X原子的质量数，Z表示X原子的质子数，则中子数=A-Z，中子数为18的氯原子为，A项错误；B.氮原子最外层电子数为5，还需要3个电子（或形成3对共用电子对）达到8电子稳定结构，所以两个氮原子共用3对电子，氮气的结构式为NN，B项错误；C.钠原子的核外有11个电子，钠离子是由钠原子失去一个电子形成的，则钠离子核外有10个电子，Na+的结构示意图为，C项错误；D.氧原子最外层有6个电子，两个氢原子分别和氧原子形成1对共用电子对，D项正确。2. （2019江苏）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A. NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)B. MgCl2(aq)Mg(OH)2(s)MgO (s)C. S(s)SO3(g)H2SO4(aq)D. N2(g) NH3(g)Na2CO3(s)【答案】B【解析】A.氯气的氧化性强，与铁单质反应直接生成氯化铁，故A错误；B.氯化镁与石灰乳发生复分解反应生成氢氧化镁，氢氧化镁高温煅烧生成氧化镁和水，故B正确；C.硫单质在空气中燃烧只能生成SO2，SO2在与氧气在催化剂条件下生成SO3，故C错误；D.氨气与二氧化碳和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解可生成碳酸钠，故D错误。3.（2019北京）下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是物质（括号内杂质）除杂试剂AFeCl2溶液（FeCl3）Fe粉BNaCl溶液（MgCl2）NaOH溶液、稀HClCCl2（HCl）H2O、浓H2SO4DNO（NO2）H2O、无水CaCl2【答案】B【解析】A.FeCl3与Fe反应生成FeCl2，2FeCl3+Fe=3FeCl2，此过程中Fe的化合价发生变化，涉及到了氧化还原反应，故A不符合题意；B.MgCl2与NaOH溶液发生复分解反应MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2 +2NaCl，过量的NaOH溶液可用HCl除去HCl+NaOH=NaCl+H2O ，此过程中没有元素化合价发生变化，未涉及氧化还原反应，故B符合题意；C.部分氯气与H2O 发生反应生成氯化氢和次氯酸，反应过程中氯元素化合价变化，涉及到了氧化还原反应，故C不符合题意；D.NO2 与水反应生成硝酸和NO。反应过程中氮元素化合价发生变化，涉及到了氧化还原反应，故D不符合题意。4（2018年江苏化学高考试题）下列说法正确的是A. 氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能B. 反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应C. 3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于66.021023D. 在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快【答案】C【解析】A项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%90%，A项错误；B项，反应4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）的S0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应，B项错误；C项，N2与H2的反应为可逆反应，3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子数小于6mol，转移电子数小于66.021023，C项正确；D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误；答案选C。5(2018年江苏化学高考试题)下列有关物质性质的叙述一定不正确的是A. 向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色B. KAl(SO4) 212H2O溶于水可形成 Al(OH)3胶体C. NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3D. Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2【答案】A【解析】A项，FeCl2溶液中含Fe2+，NH4SCN用于检验Fe3+，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，A项错误；B项，KAl（SO4）212H2O溶于水电离出的Al3+水解形成Al（OH）3胶体，离子方程式为Al3+3H2OAl（OH）3（胶体）+3H+，B项正确；C项，实验室可用NH4Cl和Ca（OH）2混合共热制NH3，反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3+2H2O，C项正确；D项，Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，D项正确；答案选A。6（2018年北京卷）下列实验中的颜色变化，与氧化还原反应无关的是ABCD实验NaOH溶液滴入FeSO4溶液中石蕊溶液滴入氯水中Na2S溶液滴入AgCl浊液中热铜丝插入稀硝酸中现象产生白色沉淀，随后变为红褐色溶液变红，随后迅速褪色沉淀由白色逐渐变为黑色产生无色气体，随后变为红棕色【答案】C【解析】A项，NaOH溶液滴入FeSO4溶液中产生白色Fe（OH）2沉淀，白色沉淀变为红褐色沉淀时的反应为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，该反应前后元素化合价有升降，为氧化还原反应；B项，氯水中存在反应Cl2+H2OHCl+HClO，由于氯水呈酸性，石蕊溶液滴入后溶液先变红，红色褪色是HClO表现强氧化性，与有色物质发生氧化还原反应；C项，白色沉淀变为黑色时的反应为2AgCl+Na2S=Ag2S+2NaCl，反应前后元素化合价不变，不是氧化还原反应；D项，Cu与稀HNO3反应生成Cu（NO3）2、NO气体和H2O，气体由无色变为红棕色时的反应为2NO+O2=2NO2，反应前后元素化合价有升降，为氧化还原反应；与氧化还原反应无关的是C项，答案选C。7(2017北京)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所的结论不正确的是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产生了反应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【答案】D【解析】题中涉及实验都在加热条件下，浓硝酸不稳定，加热分解生成的二氧化氮气体为红棕色，且加热条件下，浓硝酸可与碳发生氧化还原反应。A加热条件下，浓硝酸分解生成二氧化氮和氧气，则产生的气体一定是混合气体，故A正确； B在加热条件下，浓硝酸可分解生成二氧化氮，不一定与碳反应生成，故B正确； C硝酸中N元素化合价为+5价，生成二氧化氮的N元素化合价为+4价，化合价降低，在生成的红棕色气体为还原产物，故C正确；D碳加热至红热，可与空气中O2生成二氧化碳，不一定为与浓硝酸发生了反应， D错。8. （2019江苏）N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。（1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_。（2）NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为NO+NO2+2OH2+H2O2NO2+2OH+H2O下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有_（填字母）。A加快通入尾气的速率B采用气、液逆流的方式吸收尾气C吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是_（填化学式）；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_（填化学式）。（3）NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH（用稀盐酸调节）的变化如图所示。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl和，其离子方程式为_。NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是_。【答案】 (1). 2NH3+2O2N2O+3H2O (2). BC (3). NaNO3 (4). NO (5). 3HClO+2NO+H2O3Cl+2+5H+ (6). 溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强【解析】（1）NH3与O2在加热和催化剂作用下发生氧化还原反应生成N2O，根据得失电子守恒和原子守恒可知反应有水生成，配平化学方程式为：2NH3+2O2N2O+3H2O，故答案为：2NH3+2O2N2O+3H2O；（2）A.加快通入尾气的速率，不能提高尾气中NO和NO2的去除率，不选A；B.采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气液充分接触，能提高尾气中NO和NO2的去除率，选B；C.定期补充适量的NaOH溶液可增大反应物浓度，能提高尾气中NO和NO2的去除率，选C。故答案为：BC；由吸收反应：NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O，2NO2+2OH-=NO2-+ NO3-+H2O可知，反应后得到NaNO2和NaNO3混合溶液，经浓缩、结晶、过滤得到NaNO2和NaNO3晶体，因此得到NaNO2混有NaNO3；由吸收反应可知，若NO和NO2的物质的量之比大于1：1，NO不能被吸收，因此，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO，故答案为：NaNO3；NO；（3）在酸性的NaClO溶液中，次氯酸根离子和氢离子结合生成HClO，HClO和NO发生氧化还原反应生成NO3-和Cl-，根据得失电子守恒及电荷守恒、原子守恒，配平离子方程式为2NO+3HClO+H2O=2 NO3-+3 Cl-+5H+，故答案为：2NO+3HClO+H2O=2 NO3-+3 Cl-+5H+；在相同条件下，氧化剂的浓度越大，氧化能力越强，由反应2NO+3HClO+H2O=2NO3-+3 Cl-+5H+可知，溶液pH越小，溶液中HClO浓度越大，氧化NO的能力越强，故答案为：溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强。考纲解读考点内容说明氮及其化合物常见非金属元素（如 H、C、N、O、Si、S、Cl 等） 了解常见非金属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。 了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。 以上各部分知识的综合应用。主要考查氮的氧化物、氨气、硝酸的强氧化性。考点精讲考点一 氮气1. 氮气的分子结构，N2电子式：，结构式为NN。由于N2分子中的NN键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼。2. 物理性质：是一种无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。3. 氮气的化学性质：常温下氮气很稳定，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下（如高温、放电等），也能跟某些物质（如氧气、氢气等）发生反应。 N2的氧化性： 与H2化合生成NH3 N2 +3H22NH3 该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理。点燃 镁条能在N2中燃烧 N2 + 3Mg = Mg3N2（金属镁、锂均能与氮气反应）Mg3N2易与水反应：Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3点燃点燃点燃镁条在空气中点燃发生的反应有： 2Mg + O2 = 2MgO N2 + 3Mg = Mg3N2 2Mg + CO2 = 2MgO + C N2与O2化合生成NO： N2 + O22NO 在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应。4氮气的用途： 合成氨，制硝酸； 代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化； 在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发； 保存粮食、水果等食品，以防止腐烂； 医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术； 利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能。5制法： 实验室制法：加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物。NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2+ 2H2O 工业制法： 6氮的固定：游离态氮转变为化合态氮的方法。自然固氮 闪电时，N2 转化为NO生物固氮 豆科作物根瘤菌将N2 转化为化合态氮 工业固氮 工业上用N2 和H2合成氨气典例1给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是（）ASSO2BaSO4BSiO2H2SiO3Na2SiO3（aq）CMgCl26H2OMgCl2MgDN2NO2HNO3【答案】A【解析】A硫单质点燃生成二氧化硫，二氧化硫通入硝酸钡溶液，溶液显酸性，硝酸根氧化二氧化硫为硫酸，结合钡离子生成不溶于水和酸的硫酸钡沉淀，转化关系可以一步实现，A正确；B二氧化硅是酸性氧化物，但不溶于水不能一步生成硅酸，B错误；C氯化镁晶体加热过程中会发生水解得到氢氧化镁，不能生成氯化镁固体，需要在氯化氢气流中加热失去结晶水得到氯化镁固体，C错误；D氮气与氧气放电件下反应生成一氧化氮，不能一步生成二氧化氮气体，D错误。典例2（2018届江苏省南京市金陵中学、海安高级中学、南京外国语学校高三第四次模拟）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A. CCO2COCO2B. Na2SO3SO2H2SO3C. CaCO3CaCl2Ca(ClO)2D. N2NOHNO3【答案】A【解析】A项，C在O2中完全燃烧生成CO2，CO2与C高温下反应生成CO，CO与Fe2O3高温反应生成Fe和CO2，三步反应均能实现，A项正确；B项，Na2SO3与H2SO4反应生成Na2SO4、H2O和SO2，SO2与溴水反应生成H2SO4和HBr，B项错误；C项，CaCO3与HCl反应生成CaCl2、H2O和CO2，CaCl2与O2不反应，C项错误；D项，N2与O2高温反应生成NO，NO与H2O不反应，D项错误；答案选A。考点一精练：1化学与生产生活、环境保护密切相关，下列说法正确的是A氢氧化铝、碳酸氢钠都是常见的胃酸中和剂B用活性炭为糖浆脱色和利用臭氧漂白纸浆，原理相似C光导纤维和聚酯纤维都是新型无机非金属材料D汽车尾气中含有的氮氧化合物，是汽油不完全燃烧造成的【答案】A【解析】A. 氢氧化铝、碳酸氢钠都能与胃酸中的盐酸反应，能够作胃酸的中和剂，故A正确；B.活性炭为糖浆脱色是利用它的吸附性，臭氧漂白纸浆是利用其强氧化性，故B错误；C. 光导纤维是新型无机非金属材料，聚酯纤维为有机高分子材料，故C错误；D. 汽油属于烃类物质，只含有碳氢两种元素，不含有N元素，汽车尾气中含有的氮氧化合物，是空气中的氮气与氧气在高温下反应生成的，故D错误。2根据已学的元素化合物的性质判断，下列说法错误的是A“雷雨发庄稼”是自然固氮BNa2O2可用作潜水艇供氧剂C明矾是净水剂，可用于饮用水的杀菌消毒D工业上生产玻璃和水泥使用到的共同原料有CaCO3【答案】C【解析】A.雷电使空气中的氮气与氧气反应生成NO，NO与氧气反应生成NO2，NO2再与水反应生成硝酸，进入土壤后最终为植物生长提供少量的氮肥，“雷电发庄稼”属于自然固氮，A项正确；B.过氧化钠能与CO2反应并生成氧气：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，Na2O2可用作潜水艇供氧剂，B项正确；C.明矾溶于水后，铝离子水解形成氢氧化铝胶体，可用于净水，以除去水中的悬浮物，明矾并不能杀死水中的细菌和病毒，C项错误；D.生产普通玻璃的原料是石英砂、纯碱和石灰石，生产水泥的原料是黏土、石灰石和石膏，工业上生产普通玻璃和水泥的共同原料是CaCO3，所以D项正确。3化学与生活、社会、科技关系密切，下列解释正确的是A夏天雷雨过后空气清新的主要原因是放电时N2和O2合成了NOB加碘盐中添加的是KI或KIO3C“碳海绵”吸收泄露的原油时发生了化学变化D聚乳酸酯的降解和油脂的皂化都是高分子生成小分子的过程【答案】B【解析】A. 夏天雷雨过后空气清新的主要原因是产生了臭氧，臭氧能消毒杀菌，故A错误；B. 加碘盐中添加的是KI或KIO3，而非碘单质，故B正确；C. “碳海绵”多孔具有强吸附性，吸收泄露的原油时是物理变化，故C错误；D. 油脂属于高级脂肪酸甘油酯，不是高分子，故D错误。4在给定条件下，下列选项所示物质间不满足每一步转化均能实现的是()AN2(g)NO(g)NaNO2(aq)BSiO2Na2SiO3H2SiO3CAlNaAlO2Al(OH)3DFe3O4(s)Fe(s)Fe(NO3)3(aq)【答案】A【解析】A氮气和氧气放电生成NO，一氧化氮和氢氧化钠溶液不反应，不能一步实现，故A错误；B二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，向硅酸钠溶液中通入CO2生成硅酸沉淀，能一步实现，故B正确；C铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，向偏铝酸钠溶液中通入CO2生成氢氧化铝沉淀，能一步实现，故C正确；D四氧化三铁和铝高温条件下发生铝热反应生成铁和氧化铝，铁和足量的硝酸反应生成硝酸铁，能一步实现，故D正确。考点二 氮的氧化物各种价态氮氧化物：（N2O）、（NO）、（N2O3）、（NO2、N2O4）、（N2O5），其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾。1NO、NO2性质：氮的氧化物一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)物理性质为无色、不溶于水、有毒的气体为红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水化学性质极易被空气中的O2氧化：2NO + O2= 2NO2NO中的氮为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性与H2O反应：3NO2 + H2O2HNO3 + NO(工业制HNO3原理在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)与NaOH等强碱溶液的反应，2NO2 + 2NaOH = NaNO2 +NaNO3 + H2O平衡体系：2NO2 N2O4氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施硝酸型酸雨的产生及危害造成光化学烟雾的主要因素：氮氧化物（NxOy）和碳氢化合物（CxHy）在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主要生成光化学氧化剂（主在是O3）及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。破坏臭氧层措施：空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气，因此使用洁净能源，减少氮氧化物的排放；为汽车安装尾气转化装置；处理工厂废气可以减少排放。2NO、NO2的制取： 实验室NO可用Cu与稀HNO3反应制取：3Cu8HNO3（稀）3Cu（NO3）22NO4H2O，由于NO极易与空气中的氧气作用，故只能用排水法收集。 实验室NO2可用Cu与浓HNO3反应制取：Cu4HNO3（浓）Cu（NO3）22NO22H2O，由于NO2可与水反应，故只能用排空气法收集。32NO2 N2O4 HNa+H+C浓HNO3能氧化NO；稀HNO3不能氧化NOHNO3浓度越大，氧化性越强D钠与水反应剧烈；钠与乙醇反应平缓 羟基中氢的活泼性：H2OC2H5OH【答案】B【解析】A、硫酸镁溶液中：Mg22H2OMg(OH)22H，盐类水解是吸热反应，升高温度，促进水解，但硫酸属于难挥发性酸，因此加热蒸干得到的是MgSO4；氯化镁溶液：MgCl22H2OMg(OH)22HCl，加热促进水解，HCl易挥发，加热促进HCl的挥发，更加促进反应向正反应方向进行，因此加热蒸干得到的是Mg(OH)2或MgO，解释合理，故A说法正确；B、根据电解原理，电解CuCl2溶液，阴极上发生Cu22e=Cu