高考化学 氮族元素必备专题复习.doc

2014高考化学必备专题氮族元素、氨、铵盐和硝酸【考纲解读】1. 了解氮的单质及其氧化物、氢化物的性质。2. 了解氮的氧化物对大气的污染及其防治；初步了解含磷洗涤剂对环境及人类健康的影响。3.掌握氨、铵盐的性质、掌握nh4+的检验。4.掌握nh3的实验室制法。5. 掌握hno3的性质。【高考预测】 1.氮族元素性质的相似性、递变性及其应用。2.有关氮的氧化物和氧气的混合气体与水反应的计算。3.nox、含磷洗涤剂对环境及人类健康的危害与防治。4.nh3的结构特点；nh3、铵盐的化学性质及其应用。5.nh3的实验室制法、工业制法的反应原理、仪器、原理、收集及检验；nh4+的检验。6.hno3的强氧化性；运用电子守恒进行hno3的相关计算。一、氮气的化学性质1.氮的固定 使空气中_的氮转化为_的过程。2.氮气的性质物理性质 纯净的n2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的_。化学性质 放电 氮气的化学性质：常温稳定、高温活泼（与nn叁键键能有关） 点燃 催化剂高温高压压还原性：n2 + o2 2no 注：no与o2进一步化合2no + o2 = 2no2（红棕色）氧化性：n2 + 3h2 2nh3。 3 mg+n2 mg3n2例1、（2013上海化学18）汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10nan3+2kno3k2o+5na2o+16n2。若氧化物比还原物多1.75mol，则下列判断正确的是a.生成40.0ln2（标准状况） b.有0.250molkno3被氧化c.转移电子的物质的量为1.25mol d.被氧化的n原子的物质的量为3.75mol【答案】cd 二、氮的氧化物1在氮族元素中氮和其它元素比较，有很大的特殊性，它的主要化合价有3、+1、+2、+3、+4、+5，氮元素能以不同的价态与氧结合，可以形成多种氧化物：n2o、no、n2o3、n2o4、no2、n2o5。【特别提醒】no是一种无色无味难溶于水的气体，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒；no被称为“明星分子”或“信使分子”。 no2是一种红棕色、具有剌激性气味、有毒的气体。 no2和n2o4可以通过非氧化还原反应相互转化：2no2 n2o4。 n2o3、n2o5分别是亚硝酸和硝酸的酸酐。 氮氧化物特别是no和no2是主要的空气污染物，是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。2氮的氧化物溶于水的计算no2或no2与n2 的混合气体溶于水时，可依据3no2+h2o=2hno3+no，利用气体体积变化差值进行计算。no2和o2的混合气体溶于水时，依据如下表格计算no2与o2的体积比发生的化学反应剩余气体=4:14no2+o2+2h2o=4hno3无4:14no2+o2+2h2o=4hno33no2+h2o=2hno3+nonono和o2的混合气体溶于水时，依据如下表格计算no与o2的体积比发生的化学反应剩余气体=4:34no+3o2+2h2o=4hno3无4:34no+3o2+2h2o=4hno3nono、no2、o2三种混合气体溶于水时，可先按求出no2与水反应生成no的体积，再加上原混合气体中的no按方法进行计算。【特别提醒】化学计算题有时会遇到两个反应（或多个反应）相循环的情况，即两个反应的反应物互为对方的生成物，这种情况如果按实际发生的反应方程式进行计算就会无法求出结果，正确的解法是通过适当的调整反应方程式的化学计量数，将两个方程式合并，消去中间产物，得到初始反应物的总反应化学方程式，并用来进行计算。例2、（2013上海化学21）一定条件下，将0.1lco、0.2lco2、0.1lno、0.2lno2和0.2lnh3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶（洗气瓶排列顺序不确定）。假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应则尾气（已干燥）a.可能是单一气体 b.不可能含有一氧化碳c.可能存在原气体中的两种气体 d.成分和洗气瓶的排列顺序无关【答案】ac三、磷1磷的同素异形体：白磷和红磷名 称白 磷红 磷分子结构p4正四面体红磷分子结构很复杂颜色状态白色（淡黄色）蜡状固体红棕色粉末状固体溶解性不溶于水、易溶于cs2不溶于水也不溶于cs2毒 性剧毒无毒着火点40240保存方法少量可保存在水里，大量密封保存密封保存（易缓慢氧化，生成易吸水的氧化物）相互转化点燃 白磷 红磷2磷的化学性质：与o2的反应：4p + 5o2 2p2o5（白烟）点燃p2o5 + h2o（冷水）= 2hpo3（有毒） p2o5 + 3h2o（热水）=2h3po4（无毒）点燃白色烟雾与cl2的反应：2p + 3cl2 (不足) 2pcl32p + 5cl2 (过量) 2pcl5四、氨气的实验室制法1氨气是 色 气味的气体， 液化， 溶于水。电子式是 ，它的空间构型是 ，是 性分子。2氨气是 色有 气味的气体，密度比空气小，易液化，所以常用作制冷剂。极易溶于水。常温常压下，1体积的水能溶解700体积的氨气。（用喷泉实验证明，喷泉实验成功的关键是什么，想一想还有哪些气体能做喷泉实验？）【规律总结】喷泉实验成功的关键：烧瓶、预先吸水的滴管及直玻璃管都要干燥；气体要充满圆底烧瓶；瓶塞要严密，不漏气，止水夹要夹紧。注意：满足下列条件时，均能形成美丽的喷泉：液体为水时，nh3、hbr、hcl、hi、so2等易溶于水的气体或是no2、no2o2、noo2、no2noo2等易与水反应的气体。液体是naoh、koh等强碱性溶液时，co2、so2、no2、h2s等酸性气体。液体是盐酸或硫酸时，nh3等碱性气体。3氨气的化学性质：（1）与水的反应： 思考：氨水和液氨在微粒的组成、性质上有何区别。（2）与酸的反应：离子方程式为 。氨水易挥发，不易运输，因此常将其转化为各种固态铵盐加以使用。4氨气的实验室制法：（1）原理： （2）收集方法： （3）干燥方法： （4）验满方法 （5）尾气处理： 思考：哪些气体最后要进行尾气处理。特别提醒：1.铵盐与碱共热制取氨气:使用此方法制取氨气需注意以下几个问题：（1）所用铵盐不能用硝酸铵、碳铵。因为加热过程中硝酸铵可能发生爆炸性的分解反应，易出现危险；而碳铵受热极易分解产生二氧化碳，使制得的氨气中混有大量的二氧化碳杂质。(2)消石灰不能用naoh、koh代替，因为它们具有吸湿性，易结块，不利于氨气产生，并且它们在加热的条件下能腐蚀试管。2.加热浓氨水来制取氨气：nh3h2onh3+ h2o3.用浓氨水与固体烧碱（或生石灰）混合制取氨气：（1）浓氨水与固体烧碱制取氨气的原理：在浓氨水中存在nh3 + h2onh3h2o nh4+ +oh等平衡体系，固体烧碱溶于氨水时放出大量的热且溶液中c（oh-）增大，使上述平衡体系均向左移动，从而制得氨气。（2）浓氨水与生石灰制取氨气的原理：氧化钙与水反应放出大量的热促使nh3h2o分解放出氨气，所发生的反应可表示为：cao+nh3h2o nh3+ ca(oh)2。（3）主要发生装置：烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导气管。例3、（2013安徽理综8）实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示（省略夹持和净化装置）。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质a浓氨水caonh3hob浓硫酸na2so3so2naoh溶液c稀硝酸cuno2h2od浓盐酸mno2cl2naoh溶液【答案】b五、铵盐1.结构： （铵根离子电子式）1 物理性质：都是离子晶体，都易溶于水。2 化学性质：（1）受热分解：nh4cl nh4hco3 铵盐的受热分解比较复杂，并非都生成对应的酸和氨气。 （2）与碱的反应： 思考：nh4+的检验：操作为 离子方程式为 例4、（2013广西理综27）（15分）五种短周期元素a、b、c、d、e的原子序数依次增大，a和c同族，b和d 同族，c离子和b离子具有相同的电子层结构。a和b、d、e均能形成共价型化合物。a和b形成的化合物在水中呈碱性，c和e形成的化合物在水中呈中性。回答下列问题：（1）五种元素中，原子半径最大的是 ，非金属性最强的是 （填元素符号）；（2）由a和b、d、e所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是 （用化学式表示）；（3）a和e形成的化合物与a和b形成的化合物反应，产物的化学式为 ，其中存在的化学键类型为 ；（4）d最高价氧化物的水化物的化学式为 ；（5）单质d在充足的单质e中燃烧，反应的化学方程式为 ；d在不充足的e中燃烧，生成的主要产物的化学式为 ；（6）单质e与水反应的离子方程式为 。【答案】（1）na（1分） cl （1分） （2）ph3（2分） （3）nh4cl（2分） 离子键和共价键（2分）（4）h3po4（2分） (5)2p5cl22pcl5（2分） pcl3（1分）（6）cl2h2ohclhclo（2分）六、硝酸（一）、物理性质 纯净的硝酸是 无色 易 挥发 有 刺激性 气味的液体，密度为1.50gcm3，沸点83，凝固点42，能与水 以任意比例 互溶，有腐蚀性。常用浓硝酸质量分数为69左右，质量分数为98以上的硝酸极易在潮湿的空气中形成 白 色酸雾，因此被称为 发烟硝酸 。（二）、化学性质硝酸是一元强酸 hno3 = h no3 ,具有酸的通性 可使 紫色石蕊试液 变色与碱的反应: naoh hno3 = nano3 h2o 与碱性氧化物的反应: cuo 2hno3 = cu(no3)2 h2o 与某些盐的反应: caco3 2hno3 = ca(no3)2 co2 h2o 硝酸的不稳定性4hno3（浓）4no2 + o2+2h2o(硝酸越浓越易分解) 硝酸的强氧化性 与金属的反应除au、pt外，大部分金属都能与硝酸反应，反应时不生成 h2 ，生成硝酸盐、氮的降价产物和水。 cu与浓硝酸反应： cu+4hno3(浓)=cu(no3)2+2no2+2h2o cu与稀硝酸反应： 3cu+8hno3(稀)=3cu(no3)2+2no+4h2o 浓硝酸在常温下能使fe、al 钝化 ，故可用铁、铝容器运输冷的浓硝酸。（三）、制法(1)实验室制法 nano3 + h2so4（浓）nahso4 + hno3(2)工业制法 氨的催化氧化法 4nh3 + 5o2 4no + 6h2o 2no + o2 = 2no2 3no2 + h2o = 2hno3 + no （四）、硝酸的保存硝酸要密闭存放在 棕色细口 试剂瓶中，并置于 黑暗且温度低的地方 ，盛硝酸的试剂瓶一定要用 玻璃 塞，而不能用 软木塞或橡皮塞 。（五）、几种常见酸的比较（六）、硝酸在反应中的作用在硝酸参与的反应中，有的只显酸性，有的只显氧化性，有的既显酸性又显氧化性，这主要看生成物中氮元素化合价。如果生成物中只有+5价n，则硝酸只显酸性；生成物中无+5价n，则只显氧化性；生成物中既有+5价n又有低于+5价的n，则既显氧化性又显酸性。例：硝酸与naoh发生中和反应生成物中只有+5价n 的nano3 ，则硝酸只显酸性；浓硝酸与c反应生成物中只有+4价n的no2，则硝酸只显氧化性；硝酸遇feo先发生复分解反应（硝酸显酸性）生成fe（no3）2，fe2+再被hno3氧化为fe3+（硝酸显氧化性），即与feo反应时，硝酸既显氧化性又显酸性。（七）、有硝酸参与的氧化还原反应的计算有硝酸参与的氧化还原反应的计算：正确运用两个守恒原理：一是原子守恒；二是得失电子守恒，这样会使解题既快速又准确。1单质与硝酸的反应，分析讨论是金属还是非金属，若为金属参加的反应 ，硝酸分为两部分，一部分作氧化剂，另一部分起酸性生成硝酸盐，应先确定未被还原的硝酸，再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时，硝酸全部被还原。2cu与hno3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小，产物由no2变成no，最终为混合气体。可以这样理解并分析：反应的硝酸在产物中共两部分：cu(no3)2 hno3可以看出：被还原的硝酸无论生成no还是no2均为一个n原子与一个hno3的比例关系，即：被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐如cu (no3)2，一个金属离子与金属离子最高价数个hno3成比例关系，即未被还原的hno3与金属离子的最高价态数相等。例5、（2013福建理综25）（15分）固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以mg(no3)2为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：甲：mg(no3)2、no2、o2 乙：mgo、no2、o2 丙：mg3n2、o2 丁：mgo、no2、n2（1）实验前，小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是_。查阅资料得知：2no2+2naoh=nano3+nano2+h2o针对甲、乙、丙猜想，设计如下图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：（2）实验过程取器连接后，放人固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管（a），观察到e 中有气泡连续放出，表明_ 称取mg(no3)2固体3 . 79 g置于a中，加热前通人n2以驱尽装置内的空气，其目的是_；关闭k，用酒精灯加热时，正确操作是先_然后固定在管中固体部位下加热。 观察到a 中有红棕色气体出现，c、d 中未见明显变化。zxxk 待样品完全分解，a 装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1 . 0g 取少量剩余固体于试管中，加人适量水，未见明显现象。( 3 ）实验结果分析讨论 根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_是正确的。 根据d 中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有o2，因为若有o2，d中将发生氧化还原反应：_（填写化学方程式），溶液颜色会退去；小组讨论认定分解产物中有o2存在，未检侧到的原因是_。 小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装里进一步研究。【知识点】化学实验。【答案】（1） 不符合氧化还原反应原理（或其它合理答案）（2） 装置气密性良好避免对产物o2的检验产生干扰（或其它合理答案）移动酒精灯预热硬质玻璃管（3） 乙 2na2so3 + o2 =2na2so4o2在通过装置b时已参与反应（或其它合理答案）【考点精析】考点1 氮的氧化物 例1 （2013北京理综26）（14分）nox是汽车尾气中的主要污染物之一。(1) nox能形成酸雨，写出no2转化为hno3的化学方程式:_ .(2)汽车发动机工作时会引发n2和02反应，其能量变化示意图如下: 写出该反应的热化学方程式: _ .随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_ .。（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低nox的排放。当尾气中空气不足时，nox在催化转化器中被还原成n2排出。写出no被co还原的化学方程式：_ . 当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收nox生成盐。其吸收能力顺序如下：12mgo 2ocao 38sro bc d不能确定9无色的混合气体甲，可能含有no、co2、no2、nh3、n2中的几种，将100 ml甲气体经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()anh3、no2、n2 bnh3、no、co2cnh3、no2、co2 dno、co2、n210（2013四川理综化学7）1.52g铜镁合金完全溶解于50ml密度为1.40g/ml、质量分数为63%的浓硝酸中，得到no2和n2o4 的混合气体1120ml (标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0mol/lnaoh溶液,当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀，下列说法不正确的是 a.该合金中铜与镁的物质的量之比是2 1 b.该浓硝酸中hno3的物质的量浓度是14.0mol/l c. no2和n2o4 的混合气体中，no2 的体积分数是80% d. 得到2.54沉淀时，加入naoh溶液的体积是600ml11（2013上海化学22）一定量的cus和cu2s的混合物投入足量的hno3中，收集到气体vl（标准状况），向反应后的溶液中（存在cu2+和so42-）加入足量naoh，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到cuo12.0g，若上述气体为no和no2的混合物，且体积比为11，则v可能为a.9.0l b.13.5l c.15.7l d.16.8l12有某硫酸和硝酸的混合溶液20 ml，其中含有硫酸的浓度为2 moll1，含硝酸的浓度为1 moll1，现向其中加入0.96 g 铜粉，充分反应后(假设只生成no气体)，最多可收集到标准状况下的气体的体积为()a89.6 ml b112 mlc168 ml d224 ml二、非选择题(本题包括4小题，共52分)13(8分)a是一种白色晶体，它与浓naoh溶液共热，放出无色气体b，用圆底烧瓶收集干燥的b，按下图所示装置仪器进行实验。挤压滴管的胶头时，可以得到蓝色喷泉。a与浓h2so4反应，放出无色气体c。用圆底烧瓶收集干燥的c，仍按下图所示装置仪器进行实验，挤压滴管的胶头时，可以得到红色喷泉。(1)a的化学式是_。(2) 可用于除去b中水分的干燥剂是_。收集气体b的方法是_。(3)收集气体c的方法是_。14(15分)（2013广西理综28）制备氮化镁的装置示意图如下：回答下列问题：（1）检查装置气密性的方法是 ，a的名称是 ，b的名称是 ；（2）写出nano2和(nh4)2so4反应制备氮气的化学方程式 ；（3）c的作用是 ，d的作用是 ，是否可以把c和d的位置对调并说明理由 ；（4）写出e中发生反应的化学方程式 ；（5）请用化学方法确定是否有氮化镁生成，并检验是否含有未反应的镁，写出实验操作及现象 。15(15分)(2013许昌质检)某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。(1)a处是气体发生装置，a中所用的试剂只能从下列物质中选取：硝酸铵；碳酸铵；碳酸氢铵；氯化铵；熟石灰；氢氧化钠。若a中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是_(填选项编号)，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器为_(选填下列仪器编号，固定装置省略)。(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：_；_。(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：装置b的作用是_；写出c中发生反应的化学方程式：_；若a、b处试剂足量，则装置d中可以观察到的实验现象有_。16(14分)在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的化学方程式为_。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的反应化学方程式是_。(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，其原因和离子方程式是_。(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 l(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是_，所得气体的平均相对分子质量为_。课时作业(十)1ab、c、d选项是常见的大气污染的结果，均与人为排放的氮的氧化物有关。而a选项则是一种自然现象。2da、b项中的气体在常温下不共存；c项的气体均用向下排空气法收集。3b见光易变质的试剂一般保存在棕色试剂瓶中。4ca项中，有的铵盐受热分解产生氨气(如nh4cl)，有的铵盐受热分解不产生氨气(如硝酸铵在400 以上发生分解，产生n2、no2和h2o)；b项中，所有的铵盐都易溶于水，铵盐里除nh中的n呈3价外，还可能含有其他价态的氮元素(如nh4no3中的n有3、5两种价态)；c项中，铵盐与碱反应时，反应条件不同，产物也不同，即加热时，生成nh3，不加热时，往往生成nh3h2o；d项中，可用加热法分离nh4cl和某些固体(不分解、不升华的固体)的混合物，但其过程为先受热分解，再降温化合，而不是升华。5d由储气瓶的连接方式知，瓶内只能收集密度小于空气的气体，no2、hcl排除；由尾气吸收装置知，该气体为极易溶于水，c项被排除。6c硫酸电离的h使溶液呈酸性，no在酸性条件下具有强氧化性，与铜反应，a错误；氨气极易溶于水且氯化铵溶液显酸性，更利于氨气溶于水，b错误；nh4hco3nh3h2oco2，h2o、co2均能被碱石灰吸收，c正确；氨气溶于水后大部分以nh3h2o的形式存在，d错误。7ab项现象正确，解释错误，nh3应与h2so4反应，只是因为h2so4不具有挥发性，观察不到现象；c项解释错误，除alcl3可能外，像cucl2、fecl3也符合现象；d项解释错误，nh3不属于碱，nh3溶于水后生成碱(nh3h2o)。8c设圆底烧瓶的体积为v l，所含气体的物质的量为x。则c(nh3h2o)mol/l，而3no2h2o=2hno3no，c(hno3)mol/l，c项正确。9b由题意，无色混合气体中一定无no2,100 ml气体通入浓h2so4后，体积变为80 ml，一定有nh3，经na2o2后变为红棕色，则含有co2和no，最后无气体剩余，则不含n2。10d11a 12d铜粉溶解于酸的离子方程式为：3cu8h2no=3cu22no4h2o 0.015 mol 0.1 mol 0.02 mol经比较cu不足。由cu的量求得生成no为0.01 mol，即标准状况下的气体的体积为224 ml。13解析：此题为一推断型的实验题。由题给条件可知，b为nh3，c为hcl气体，所以a为nh4cl。nh3为碱性气体，只能用碱石灰或生石灰、koh固体等不与氨反应的干燥剂干燥。氨气的密度比空气小，应用向下排空气法收集。答案：(1)nh4cl(2)碱石灰向下排空气法(3)