高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 第2节 氮的循环学案 鲁科版.doc

第2节氮的循环考纲定位全国卷5年考情1.掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2.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)。3.了解氮及其重要化合物的制备方法。2017年：卷t26；卷t8(c)、t13(c)2016年：卷t8(b)、t10(b)、t26；卷t26(4)(5)；卷t272015年：卷t7、t8(d)、t10(a)；卷t13(b)2014年：卷t8(c)、t27；卷t282013年：卷t7(b)考点1| 氮气及其氧化物的性质及应用(对应学生用书第52页)考纲知识整合1自然界中氮的存在和氮的固定2n2的性质及应用(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、沸点比o2的低。(2)化学性质n2的电子式为:nn:，结构式为nn。与h2反应的化学方程式：n23h22nh3，n2表现氧化性。与mg反应的化学方程式：n23mgmg3n2，n2表现氧化性。与o2反应的化学方程式：n2o22no，n2表现还原性。提醒：氮元素是一种活泼非金属，但n2稳定的原因是n2分子中氮氮叁键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。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；no2与n2o4能相互转化2no2n2o4(写方程式)。(2)no、no2的比较nono2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性难溶于水易溶于水与o2或与h2o反应2noo2=2no23no2h2o=2hno3no收集方法排水法向上排空气法与人体、环境的关系与血红蛋白结合，使人中毒转化成no2，形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾实验探究在进行no2溶于水的实验时有如图所示操作。(1)将充满no2的试管倒扣在盛有水的水槽中，可观察到的现象是：红棕色气体逐渐变为无色，水位上升，最后水充满整个试管的。化学方程式为3no2h2o=2hno3no。(2)当向试管中通入o2，现象是无色气体又变为红棕色气体，试管内液面上升至充满，继续通o2试管内液面又下降。高考命题点突破命题点1n2和nox的主要性质及应用1下列说法正确的是_(填序号)(1)食品袋中充氮气可用来防腐(2)(2016全国卷)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的no(3)制二氧化氮时，用水或naoh溶液吸收尾气(4)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应(5)no2与溴蒸气的鉴别可以用水，agno3溶液或ccl4，但不能用湿润的淀粉ki试纸(6)no2通入feso4溶液中始终无明显现象(7)在实验室里，no和no2均可用排水法收集(8)no能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒(9)1 mol no与0.5 mol o2恰好反应生成1 mol no2(10)除去no中的no2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓h2so4的洗气瓶中(11)no2与h2o反应中氧化剂与还原剂的质量比为21【答案】(1)(4)(5)(8)(10)命题点2nox与h2o或碱液反应的问题分析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，可以观察到试管内水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体是() 【导学号：95160054】a可能是n2与no2的混合气体b只能是o2与no2的混合气体c可能是no与no2的混合气体d只能是no2一种气体c根据题意3no2h2o=2hno3no，2noo2=2no2。将反应合并可得4no2o22h2o=4hno3。最后试管充满水的条件是no2或no2和no混合或no2和o2混合。3(2017辽宁抚顺期末)将no2、co2的混合气体通过装有足量na2o2的容器后，再用干燥烧瓶收集得到混合气体2.5 mol，然后倒立于水槽中，最后水充满整个烧瓶，则混合气体中no2的物质的量是()a4 molb3 molc2 mol d1 molc由于水能充满整个烧瓶，由反应4no2o22h2o=4hno3可知n(no2)2.5 mol2 mol。4工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。(1)no2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比11，写出该反应的化学方程式：_(2)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_。【答案】(1)2no22naoh=nano3nano2h2o(2)nano2(1)氮氧化物溶于水的问题分析,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。若no和o2通入水中，总关系式为4no3o22h2o=4hno3(43)。若no2和o2通入水中，总关系式为4no2o22h2o=4hno3(41)。,(2)nox与naoh溶液反应问题分析no2能被naoh溶液吸收生成2种盐。no不能被naoh溶液吸收。n(no2)n(no)1时能完全被naoh溶液吸收。考点2| 硝酸的性质及其应用(对应学生用书第53页)考纲知识整合硝酸的主要性质纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与h2o以任意比互溶。1不稳定性(1)反应：4hno32h2o4no2o2。(2)市售浓硝酸呈黄色的原因是hno3分解生成的no2溶于硝酸中。(3)浓hno3的保存方法是保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于冷暗处。2强氧化性(1)与不活泼金属反应稀硝酸与铜反应：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o。浓硝酸与铜反应：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o。(2)常温下，浓hno3使fe、al钝化。常温下浓hno3可用铁桶盛装。(3)与非金属反应如浓硝酸与c的反应：c4hno3(浓)co24no22h2o。(4)与还原性化合物反应硝酸可氧化h2s、so2、na2so3、hi、fe2、feo等还原性物质。如稀hno3与so2、na2so3、feo反应的离子方程式分别为3so22no2h2o=3so2no4h，3so2no2h=3so2noh2o，3feono10h=3fe3no5h2o。提醒：(1)fe与稀hno3反应时，当fe少量时生成fe(no3)3，当fe过量时生成fe(no3)2，当fe一定量反应完全时，可能生成fe(no3)2和fe(no3)3。(2)硝酸与金属反应的规律hno3与金属反应一般不能产生h2。还原产物一般为hno3(浓)no2，hno3(稀)no；很稀的硝酸还原产物也可能为n2o、n2或nh4no3。硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。3与有机物反应(1)硝化反应(与反应)：；(2)颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。应用体验正误判断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。()(2)可用稀硝酸与fes固体反应制取h2s。()(3)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有no。()(4)浓硝酸在光照下久置，会变黄，通入o2会消除黄色。()(5)浓硝酸中滴加紫色石蕊试液，最终变为红色。()(6)(2016全国卷)1 mol fe溶于过量硝酸，电子转移数为2na。()(7)金属与硝酸反应的还原产物只可能是no2与no。()(8)与浓hno3的硝化反应为取代反应。()(9)浓hno3遇蛋白质的颜色变化为化学变化。()(10)c、s与浓hno3反应时，浓hno3只表现氧化性。()(11)浓hno3与过量cu反应结束后，再加稀h2so4，反应仍能发生生成h2。()(12)浓hno3应保存在带有橡胶塞的棕色玻璃瓶中。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)高考命题点突破命题点1硝酸与金属反应的定性和定量分析1如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 moll1的硝酸并加热，待反应结束时，下列微粒在体系中一定大量存在的是 ()nofe3hnono2h2abc dbfe与浓hno3反应时，开始生成的还原产物是no2，并且若铁少量时，还原产物只有no2；当铁过量时，氧化产物是fe2，当hno3过量时，氧化产物是fe3。因产物有硝酸盐，故溶液中一定还有no。2将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()a硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少b反应中转移的电子总数稀硝酸少c试管内壁上的铜用浓硝酸除较好，因反应速率快d两者用排水法收集的气体的体积相同d铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的cu(no3)2的量相同，浓硝酸被还原为no2，价态由5降到4，每个氮原子只得1个电子，稀hno3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的no2也比no多。 用排水法收集气体时，3no2h2o=2hno3no，故两种情况收集到的气体一样多。锌与某浓度的硝酸以物质的量之比为13发生反应，若硝酸被还原的产物为n2o，反应结束后锌没有剩余，下列说法正确的是()a在此反应中硝酸体现强氧化性，全部被还原b向反应后的溶液中再加入金属铁，不再发生化学反应c该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为14d该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为15d设锌的物质的量为a，则稀硝酸中hno3的物质的量为3a，发生还原反应的hno3与锌的关系为hno32zn，由于锌不足，被还原的hno3为，未被还原的hno3为，二者之比为15，d项正确。338.4 g cu跟一定量浓hno3反应，cu全部溶解，共收集no、no2的总体积为22.4 l(标准状况)，所得溶液中h的物质的量为0.02 mol，请回答：(1)反应中被还原的硝酸为_mol。(2)参加反应的硝酸为_mol，反应过程中转移电子数为_ mol。(3)生成的no与no2的物质的量之比为_。(4)溶液中no的物质的量为_mol。【解析】(1)被还原的hno3物质的量为no、no2的总物质的量。(2)参加反应的hno3包括与cu结合的no和no、no2。即mol2.2 mol。转移的电子数为2 mol1.2 mol。(3)解之n(no)0.1 mol，n(no2)0.9 mol。(4)n(no)2n(cu2)n(h)2 mol0.02 mol1.22 mol。【答案】(1)1(2)2.21.2(3)19(4)1.22(1)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。,(2)得失电子守恒法,hno3与金属的反应属于氧化还原反应，hno3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。, (3)电荷守恒法,hno3过量时反应后溶液中(不考虑oh)则有：,c(no)c(h)nc(mn)(mn代表金属离子)。命题点2硝酸的氧化性实验探究4(2017北京高考)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da对：浓hno3具有不稳定性，中浓hno3受热发生分解反应：4hno34no2o22h2o，故中所得红棕色气体是no2和o2的混合气体。b对：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对：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错：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。5(2018河北保定调研)铜与硝酸的反应是高中化学学习中较为重要的内容，铜与浓硝酸反应和铜与稀硝酸反应，产物不同，现象也不同。请回答下列问题： 【导学号：95160055】(1)某课外小组为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为no，设计如图所示的实验装置，请你根据他们的思路，选择下列某些药品(锌粒和碳酸钙固体必选其一)完成实验，在下表中填写实验操作。药品：稀硝酸、稀盐酸，锌粒、碳酸钙固体。实验步骤实验操作检验装置的气密性用注射器向试管中推入氧气或空气(2)上述能证明稀硝酸与铜反应的还原产物为no的实验现象是_。(3)问题讨论：用如图装置在铜与浓硝酸反应的实验过程中如果操作不慎，易出现倒吸现象，对该实验装置进行改进的方案是在a与b装置之间连接_(填装置的名称)。在用等质量的铜丝与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)分别反应时，发现反应后试管中的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。前者溶液呈绿色的原因是_，设计一个简单的实验进行验证(简述实验方案)_ _。【解析】(1)根据题意，为验证铜与稀硝酸反应生成no，应先排除空气中氧气的干扰，根据所给药品，应选用稀硝酸与碳酸钙固体反应，以生成co2，将反应装置中的氧气排出，所以需要补充的实验步骤是：向试管中加入一定量的碳酸钙固体；向试管中加入一定量的稀硝酸，并迅速盖上带铜丝和导管的橡皮塞；待反应完全后，将右边导气管插入集气瓶内接近液面；将铜丝插入到溶液中。(2)用注射器向试管中推入氧气或空气，试管内有红棕色气体产生，说明稀硝酸与铜反应的还原产物为no。(3)为防止倒吸，可以在a与b装置之间连接安全瓶。由于两个试管中铜离子浓度相同，所以铜丝与浓硝酸反应溶液呈绿色的原因可能是生成的红棕色二氧化氮溶解于溶液中，可以通过加热试管中的绿色溶液(或向绿色溶液中通入氧气或向绿色溶液中加水)，观察试管中溶液是否变蓝来验证该结论。【答案】(1)向试管中加入一定量的碳酸钙固体向试管中加入一定量的稀硝酸，并迅速盖上带铜丝和导管的橡皮塞待反应完全后，将右边导气管插入集气瓶内接近液面将铜丝插入到溶液中(2)用注射器向试管中推入氧气或空气，试管内有红棕色气体产生(3)安全瓶生成的红棕色二氧化氮溶解于溶液中加热试管中的绿色溶液(或通氧气或加水)，观察溶液的颜色变化考点3| 氨和铵盐的性质及应用(对应学生用书第55页)考纲知识整合1氨的性质(1)氨的物理性质无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，易液化，液氨常作制冷剂，极易溶于水(1700)，可由喷泉实验证明。(2)氨的化学性质与水的反应氨气溶于水呈碱性原因的方程式为nh3h2onh3h2onhoh。氨气与酸反应a蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为产生白烟，将浓盐酸改为浓hno3，也会出现相同的现象。化学方程式分别为hclnh3=nh4cl，hno3nh3=nh4no3。b氨气通入酸的本质反应为nh3h=nh。nh3的还原性氨的催化氧化化学方程式为4nh35o24no6h2o。该反应是工业制hno3的基础反应。提醒：氨水的组成和性质(1)粒子成分：h2o、nh3h2o、oh、nh、nh3、h，以溶解的nh3总量为溶质进行浓度计算。(2)性质：氨水中nh3h2o为一元弱碱，其电离方程式为nh3h2onhoh。不稳定性：nh3h2onh3h2o。碱的通性a氨水使酚酞试剂变红b中和反应：nh3h2oh=nhh2o(注意nh3与酸反应的差异)。c沉淀反应：3nh3h2oal3=al(oh)33nh。2铵盐的性质与检验(1)铵盐的性质铵盐均为离子化合物，无色晶体，易溶于水不稳定性受热易分解anh4cl受热分解：nh4clnh3hcl。bnh4hco3受热分解：nh4hco3nh3h2oco2。与碱反应：铵盐都可与碱反应生成nh3h2o(弱碱)，但加热生成nh3和h2o。写出铵盐与碱溶液反应的离子方程式：a稀溶液不加热：nhoh=nh3h2o。b浓溶液加热：nhohnh3h2o。“水解”铵盐溶于水易水解，离子方程式：nhh2onh3h2oh，溶液呈酸性。(2)nh的检验3喷泉实验(1)喷泉实验的原理由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中，容器内压强小于容器外压强，从而产生喷泉。(2)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)吸收剂水、naoh溶液水naoh溶液水水(3)常见的喷泉实验装置装置：打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，导致大量的nh3溶解。烧瓶内形成负压而产生喷泉。装置：挤压气球，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶，导致大量的nh3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。装置：去掉了胶头滴管。打开止水夹，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水)提醒：其他类型喷泉原理容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应产生气体，容器内产生大量气体，压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是利用此原理。高考命题点突破命题点1氨、铵盐的主要性质及应用1下列说法正确的是_(填序号)。(1)(2017全国卷)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，若石蕊试纸变蓝可得出nh4hco3显碱性(2)nh3易液化且液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂(3)(2014全国卷)施肥时，草木灰(有效成分为k2co3)不能与nh4cl混合使用，是因为k2co3与nh4cl反应生成氨气会降低肥效(4)(2013全国卷)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气(5)氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟现象(6)1 l 1 moll1氨水中，溶液中nh3h2o的物质的量是1 mol(7)nh3与o2在催化剂作用下催化氧化生成no2(8)(nh4)2so4、nh4cl、na2co3、nano3四种溶液可用ba(oh)2溶液鉴别(9)nh4h、nh4cl均为离子化合物，溶于水后的溶液均呈酸性(10)可利用铵盐受热分解能否生成nh3来检验铵根离子【答案】(2)(3)(4)(8)2下列关于nh3和氨水的说法正确的是()anh3溶于水形成的氨水中浓度最大的粒子是nh3(h2o除外)bnh3、氨水与盐酸反应的离子方程式均为nh3h=nhc在1 moll1氨水中，nh3h2o、nh、nh3的物质的量浓度之和为1 moll1d将1 mol nh3通入500 g水中，溶液的溶质质量分数为6.8%ca项，氨水中除h2o外浓度最大的粒子是nh3h2o；b项，氨水与盐酸反应的离子方程式为nh3h2oh=nhh2o；d项，氨水的溶质按nh3计算，溶液的溶质质量分数为100%3.3%。3如图，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anh3能与浓hcl发生化合反应，生成nh4cl白色固体，nh3也能与浓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属于碱，nh3不属于碱。命题点2喷泉实验分析与计算4下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bh2难溶于naoh溶液，不能形成较大的压强差，不能引发喷泉现象。5如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某