浙江省备战高考化学一遍过考点22氮及其化合物（含解析）.docx

考点22 氮及其化合物一、氮气1氮气的循环2物理性质 氮气是无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。氮气在水中的溶解度很小，通常状况下。1体积水溶解0.02体积（标准状况）的氮气。常压时，氮气在-195.8时变成无色液体，在-209.9时变成雪花状固体。3分子结构电子式： 结构式：NN4化学性质通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。写出相关方程式：N2能与一些活泼的金属在无氧气存在的环境下反应生成相应氮化物，如Na3N、Ca3N2等。5用途 作保护气；医疗上用作冷冻麻醉剂；合成氨等。（1）N2约占空气总体积的78%、总质量的75%。（2）N2中氮元素处于中间价态，既可表现还原性，又可表现氧化性。（3）N2可作保护气，是因为在通常情况下N2的化学性质很稳定，不与O2、酸、碱等发生反应；性质稳定是由氮气分子内氮氮三键的键能大决定的。二、氮的氧化物1氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。2NO和NO2的比较NONO2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水与O2反应2NOO2=2NO2与H2O反应3NO2H2O=2HNO3NO实验室制法3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+ 2NO+4H2O，只能用排水法收集Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，只能用排空气法收集对人体、环境的影响（1）与血红蛋白结合，使人中毒（2）转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾3氮氧化物对环境的污染和防治（1）氮的氧化物都是有毒气体，都是大气污染物。（2）空气中的NO2等是造成光化学烟雾的主要因素。（3）空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等。（4）污染的种类大气污染光化学烟雾：NOx与碳氢化合物在紫外线作用下发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾酸雨：NOx排入大气后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面，就有可能形成酸雨水体污染水体富营养化（5）常见的NOx尾气处理方法碱液吸收法：NO2、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。2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O催化转化：在催化剂、一定温度下，NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体（N2和CO2）。一般适用于汽车尾气的处理。反应方程式为4NH36NO5N26H2O；8NH36NO27N212H2O；2NO2CON22CO2；2NO24CON24CO2。三、氨和铵盐1氨（1）氨气的结构和物理性质氨气是无色有刺激性气味的气体，易液化可作制冷剂，常温、常压下，1体积的水可溶解700体积的氨气，可由喷泉实验证明。电子式结构式密度颜色气味水溶性特点比空气小无色刺激性极易溶于水易液化（2）喷泉实验喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表：气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水（3）化学性质（4）氨气的制法用铵盐和碱制取用浓氨水制取方法化学方程式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NH3H2O分解，且OH浓度的增大有利于NH3的逸出浓氨水+固体CaOCaO与水反应，使溶剂（水）减少；反应放热，促使NH3H2O分解，NH3逸出。NH3H2O+CaONH3+ Ca(OH)2工业制法：N23H22NH3（5）用途：化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。（1）氨的电子式为，结构式为，分子构型为三角锥形。（2）氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。（3）氨水中含有三种分子（H2O、NH3H2O、NH3）和三种离子（OH、NH4+、H+），其中含量最多的是NH3H2O，但计算其物质的量浓度和溶质质量分数时，氨水的溶质以NH3代入。（4）氨水中存在平衡：NH3+H2ONH3H2ONH4+OH。生成的一水合氨（NH3H2O）是一种弱碱，很不稳定，受热会分解：NH3H2ONH3H2O。当氨水作反应物时，在离子方程式中用分子式表示。2铵盐（1）物理性质 铵盐都是白色或无色晶体，都易溶于水。（2）化学性质（3）NH4+的检验四、硝酸实验室中HNO3保存在棕色、细口、磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中，并放置在避光处。硝酸的保存与其性质有着密切关系。98%以上的硝酸叫作发烟硝酸。1物理性质 硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。2化学性质（1）不稳定性 化学方程式：4HNO34NO2O22H2O。（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。与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。与非金属反应浓硝酸与C的反应：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O；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溶液反应的离子方程式：3Fe24H=3Fe3NO2H2O。（3）与有机物反应硝化反应(与反应)：带有苯环的有机物与硝酸反应生成带有硝基的有机物。颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。3硝酸的用途重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。4硝酸的工业制法（1）制备流程：（2）相关化学方程式：4NH35O24NO6H2O，2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO。5的检验试液浓缩后，加入浓硫酸和Cu片，出现蓝色溶液和红棕色气体。若待测液较稀，相当于Cu与稀硝酸反应，产生无色气体NO，现象不明显。因此可将稀溶液浓缩后再检验。考向一 氮的氧化物性质与相关计算有关氮的氧化物溶于水的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。NO2和NO有如下反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 （1）NO和NO2的混合气体NO、NO2的混合气体溶于水时仅涉及反应，可利用气体体积变化差值进行计算：V剩=V(NO)原+V(NO2)。（2）NO2和O2的混合气体NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应，其计算如下表：x=0x4反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO2过量，剩余气体为NO（3）NO和O2的混合气体NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应，其计算如下表：x=0x反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO过量，剩余气体为NO典例1 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 mLABCD【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有4NO2O22H2O=4HNO3，3NO2H2O=2HNO3NO。若12 mL全部为NO2，发生反应，剩余气体4 mL大于实际剩余气体2 mL，故剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)(122)mL8 mL，V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)6 mL NO2，则V(O2)(126)mL1.2 mL。【答案】D1现有等体积混合而成的4组气体：NO2NO、NO2O2、HClN2、Cl2SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4，则高度关系是Ah4h2h3h1Bh4h3h2h1Ch2h3h1h4Dh3h2h1h4考向二 氨与铵盐的性质及应用典例1 下列有关氨或铵盐的说法不正确的是ANH3属于弱电解质B可用湿润的红色石蕊试纸检验氨气C用盐酸滴定氨水，当溶液呈中性时，c()=c(Cl)D常温时，0.1molL1NH4Cl溶液加水稀释，的值不变【解析】本题考查有关氨或铵盐的知识、弱电解质的电离平衡、离子浓度的比较。NH3属于非电解质，故A错；氨气溶于水呈碱性，所以氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故B正确；用盐酸滴定氨水，当溶液呈中性时，溶质为一水合氨和氯化铵，根据电荷守恒可得：c()+c(H+)=c(Cl)+ c(OH-)，由于溶液呈中性，则c(H+)= c(OH-)，所以c()=c(Cl)，故C正确；= =，常温时，0.1molL1NH4Cl溶液加水稀释，由于温度不变，所以 的值不变，即的值也不变，故D正确。答案选A。【答案】A2下列说法中正确的是A所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3B硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气C在盛有硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝D铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性考向三 喷泉实验典例1 利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。（1）若要在烧瓶中产生“喷泉”现象，烧瓶中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_。（2）若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是_。（3）通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶中产生“喷泉”现象，烧瓶中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_。若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是_。【解析】（1）打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶中，由于NH3极易溶于水，使烧瓶内气体压强迅速减小，烧杯中的水迅速进入烧瓶中，形成喷泉。（2）先打开a、c活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶中，烧瓶中的气压迅速减小，烧瓶中的HCl气体会流向烧瓶中，且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。（3）在（2）基础上，若关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶中，形成喷泉；若打开b活塞，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧瓶和中，形成双喷泉。【答案】（1）先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞)（2）烧瓶中导管口处产生白烟（3）先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，关闭a活塞，然后打开b活塞先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，打开b活塞3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喷 泉 实 验（1）喷泉实验的原理当挤压胶头滴管胶头，使少量水进入烧瓶后，气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够大的压强差(负压)，则打开止水夹后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。（2）形成喷泉的气体与液体组合极易溶于水的气体(NH3、HCl等)与水可形成喷泉；酸性气体与NaOH溶液组合能形成喷泉。气体 HCl NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2 NO2+O2 CH2=CH2吸收剂 水或氢氧化钠溶液 水或盐酸 氢氧化钠溶液 水 溴水（3）喷泉实验成功的关键盛气体的烧瓶必须干燥；气体要充满烧瓶；装置不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体能快速反应。（4）喷泉实验的几种常见装置说明：装置中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。考向四 氨气的实验室制法典例1 下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是ABCD【解析】中NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管底部而使试管炸裂，故符合题意。【答案】D4为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。实验操作检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。回答下列问题：（1）检验氢气纯度的目的是 。（2）C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是 ，防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是 ，C瓶内气体的成分是 。（3）在步骤中，先加热铁触媒的原因是 。反应管E中发生反应的化学方程式是 。NH3制取实验中3个方面的创新（1）NH3制取原理的创新实验室制取少量NH3，可不用铵盐和碱混合共热，而采用常温下将浓氨水滴加到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上，来制取NH3。（2）NH3制取装置的创新（3）NH3吸收装置的创新考向五 硝酸与金属反应的计算典例1 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 molL1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_molL1。（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_g。【解析】（1）n(Cu)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：xy0.5 mol。根据得失电子守恒，有：3xy(0.512)mol。解方程组得：x0.26 mol，y0.24 mol。则：V(NO)0.26 mol22.4 Lmol15.824 L， V(NO2)11.2 L5.824 L5.376 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 mol20.5 mol1.52 mol。（3）HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO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103aV mol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为103aV mol。所以，c(HNO3) molL1。（4）由得失电子守恒得：2n(Cu)2n(H2O2)，2n(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）5.8245.376（2）1.52 mol（3）（4）57.855.6 g Fe全部溶于一定浓度、200 mL的HNO3溶液中，得到标准状况下的气体2.24 L，测得反应后溶液中的浓度为1.25 molL1。若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断错误的是A反应后溶液中铁元素以Fe3+、Fe2+形式存在B反应后的溶液最多还能溶解2.8 g FeC2.24 L气体可能是NO、NO2的混合气体D原HNO3溶液的浓度为1.75 molL1硝酸与金属反应的计算方法（1）硝酸与金属反应的计算模型（2）计算技巧1下列物质见光不会分解的是AHClO BNH4Cl CHNO3 DAgNO32下列说法正确的是A只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液B将NH4Cl溶液蒸干制备NH4Cl固体C因为NH3能使酚酞溶液变红，NH3可用于设计喷泉实验D浓氨水可检验氯气管道漏气3合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如图所示。下列说法不正确的是A甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素B反应、和的氧化剂相同C的产物可在上述流程中被再次利用D中发生反应：NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl4如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则（1）和（2）两个试管内溶液物质的量浓度之比为A11B43C57D755下列现象描述正确的是A向KI淀粉溶液中通入少量的二氧化氮，溶液变红色B向亚硫酸氢钡溶液中通入二氧化氮，产生白色沉淀C向氯化亚铁溶液中通入二氧化氮，溶液由浅绿色变红色D向硅酸钠溶液中通入二氧化氮，溶液先变浑浊，后变澄清6“绿色化学”实验已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”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的反应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的反应ABC D7取一定质量含Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化，则转化过程中所加稀HNO3的物质的量浓度为A4.4 molL1 B3.6 molL1C4.0 molL1 D3.2 molL 18如图所示是验证气体性质的实验装置，下列有关说法不正确的是A若水槽中是水，试管中是NO2，可观察到试管中液面上升，若再充入适量的O2可使液体充满整个试管B若水槽中是NaOH溶液，试管中是Cl2，可观察到试管中液面上升C若水槽中是水并滴有几滴紫色石蕊试液，试管中是SO2，可观察到试管中液面上升，试管中溶液呈无色D若水槽中是水并滴有几滴酚酞试液，试管中是NH3，可观察到试管中液面上升，试管中溶液呈红色9在通风橱中进行下列实验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是A中气体由无色变为红棕色的化学方程式：2NOO2=2NO2B中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应C对比、中的现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D针对中的现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化10某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是A原混合酸中NO物质的量为0.1 molBOA段产生的是NO，AB段的反应为Fe2Fe3=3Fe2，BC段产生氢气C第二份溶液中最终溶质为FeSO4DH2SO4浓度为2.5 molL111汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。（1）汽车尾气中的CO来自于_，NO来自于N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。（2）NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_。（3）汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：_。12常温下，将1.92 g铜加入到100 mL H2SO4和HNO3的混合液中，Cu全部溶解，放出无色气体，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448 mL(标准状况)的氢气。请计算：（1）原混合液中NO的物质的量为_mol。（2）溶解的铁粉的质量为_g。（3）原混合溶液中H的物质的量浓度为_molL1。13某小组同学欲探究NH3经一系列反应得到NH4NO3的过程，按如图所示装置