2021版高考化学一轮复习 第4章 非金属及其重要化合物 第16讲 氮及其重要化合物学案 新人教版

1 第第 1616 讲讲 氮及其重要化合物氮及其重要化合物 考点一 氮及其氧化物 知识梳理 一 氮的固定 将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定 1 自然固氮 2 人工固氮 工业合成氨 二 氮气 写出有关反应的化学方程式 3mg n2mg3n2 点燃 n2 3h22nh3 高温 高压 催化剂 n2 o22no 放电或高温 三 氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物 n2o no n2o3 no2 或 n2o4 n2o5等 其中属于酸性氧化物 2 的是 n2o3和 n2o5 完成下表中 no 和 no2的比较 氮的氧化物 nono2 颜色无色红棕色 毒性有毒有毒 物 理 性 质 溶解性不溶于水易溶于水 与 o2反应 2no o2 2no2 不反应化 学 性 质 与 h2o 反应 不反应 3no2 h2o 2hno3 no 1 no 能与血红蛋白结合而使人中毒 2 no no2均能与 nh3反应生成 n2 4nh3 6no5n2 6h2o 8nh3 6no2 催化剂 7n2 12h2o 催化剂 四 氮氧化物对环境的污染及防治 1 常见的污染类型 1 光化学烟雾 nox在紫外线作用下 与碳氢化合物发生一系列光化学反应 产生的 一种有毒的烟雾 2 酸雨 nox排入大气后 与水反应生成 hno3和 hno2 随雨水降到地面形成酸雨 3 破坏臭氧层 no2可使平流层中的臭氧减少 导致地面紫外线辐射量增加 2 常见的 nox尾气处理方法 1 碱液吸收法 2no2 2naoh nano3 nano2 h2o no2 no 2naoh 2nano2 h2o 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 此法一般适 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 nox与 co 在一定温度 下可催化转化为无毒气体 n2和 co2 此法一般适用于汽车尾气的处理 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 3 1 固氮反应一定属于氧化还原反应 2 no 中的 no2杂质气体 可通过盛有水的洗气瓶除去 3 co no no2都是大气污染气体 在空气中都能稳定存在 4 n2与 o2在放电条件下直接化合成 no2 5 no2溶于水时 no2是氧化剂 水是还原剂 6 可用 no2与水反应制取硝酸 故 no2是酸性氧化物 7 溴蒸气和 no2都是红棕色气体 不能用湿润的淀粉 ki 试纸和 naoh 溶液鉴别 可用 agno3溶液 蒸馏水或 ccl4鉴别 解析 5 3no2 h2o 2hno3 no no2既是氧化剂 又是还原剂 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 完成下列填空 1 2018 高考全国卷 28 2 某小组为探究三草酸合铁酸钾 k3 fe c2o4 3 3h2o 的热分解产物 按如图所示装置进行实验 通入氮气的目的是 2 2018 高考天津卷 no 被 h2o2氧化为 no的离子方程式是 3 3 2017 高考全国卷 26 改编 绿矾 feso4 xh2o 易被氧化 在测定其结晶水含 量或分解产物时 应先向装置中缓缓通入 n2 目的是 答案 1 隔绝空气 使反应产生的气体全部进入后续装置 2 2no 3h2o2 2h 2no 2h2o 3 排出装置中的空气 3 演练一 氮气及其氧化物的性质和应用 1 下列有关氮气用途说法不正确的是 a 做焊接金属的保护气 b 制硝酸和化肥的原料 c 食品袋中充氮气来防腐 4 d 与氧气反应制 no 从而制硝酸 解析 选 d 氮气的化学性质不活泼 能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化 a 项 正确 氮气可用于合成氨 氨可制硝酸和化肥 b 项正确 食品袋中充氮气可减缓食品被 氧化而变质的速率 c 项正确 氮气与氧气的反应很难进行 不宜用氮气与氧气反应制 no 从而制备硝酸 d 项错误 2 murad 等三位教授提出 no 在人体内有独特的功能 下列关于 no 的叙述正确的是 no 可以是某些含低价氮物质氧化的产物 no 是亚硝酸的酸酐 no 可以是某些 含高价氮物质还原的产物 no 是无色气体 在空气中可变为红棕色 a 全部b c d 解析 选 b no 中氮元素的化合价处于中间价态 它可以是还原产物 如 hno3 no 也可以是氧化产物 如 nh3 no hno2的酸酐是 n2o3 no 是无色气体 可被空气中的氧气 氧化为红棕色的 no2 演练二 氮的氧化物溶于水或碱溶液的计算 3 同温同压下 在 3 支相同体积的试管中分别充有等体积混合的 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 则下列关系正确的是 a v1 v2 v3b v1 v3 v2 c v2 v3 v1d v3 v1 v2 解析 选 b 设各种气体的体积都为 1 体积 根据 3no2 h2o 2hno3 no 可得 剩 余 no 的体积v1 1 体积 根据 4no2 o2 2h2o 4hno3可得 剩余 o2的体积 1 3 v2 1 体积 根据 nh3极易溶于水 n2难溶于水且 n2与水不发生化学反应可得 剩 1 4 余 n2的体积v3 1 体积 由上述分析可知 v1 v3 v2 故 b 项符合题意 4 教材改编题 1 一个大试管的容积为 27ml 装满二氧化氮和氧气 把它倒扣在盛 满水的水槽里 一段时间后 量筒里剩余气体体积为 2ml 则原混合气体中 o2的体积可能 是 或 2 一个大试管的容积为 24ml 收集满一氧化氮气体 把它倒扣在盛满水的水槽里再 通入氧气 一段时间后 试管里剩余气体体积为 2ml 则通入 o2的体积可能是 或 解析 1 no2 o2混合气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式 4no2 o2 2h2o 4hno3 若剩余的 2ml 气体为 o2 则参加上述反应的 no2和 o2的总体积为 27ml 2ml 25ml 则原混合气体中 no2的体积为 25ml 20ml o2的体积为 4 5 5 27ml 20ml 7ml 若剩余的 2ml 气体为 no 该气体由 no2和 o2共同反应后剩余了 6ml 的 no2再单独与水反应而得 则按 4no2 o2 2h2o 4hno3反应的 no2和 o2的总体积为 27ml 6ml 21ml 则原混合气体中 o2的体积为 21ml 4 2ml 1 5 2 no o2混合气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式 4no 3o2 2h2o 4hno3 若剩余的 2ml 气体为 o2 则是 24mlno 按上述化学方程式完全反 应后又通入了 2mlo2 则通入 o2的体积为 24ml 2ml 20ml 若剩余的 2ml 气体为 no 3 4 则按 4no 3o2 2h2o 4hno3反应的 no 体积为 24ml 2ml 22ml 则通入 o2的体积为 22ml 16 5ml 3 4 答案 1 7ml 4 2ml 2 20ml 16 5ml 氮氧化物溶于水的计算问题 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 3no2 h2o 2hno3 no 2no o2 2no2 故若有气体剩余只能是 no 或 o2 不可能是 no2 1 若 no 和 o2通入水中 总反应的化学方程式为 4no 3o2 2h2o 4hno3 4 3 2 若 no2和 o2通入水中 总反应的化学方程式为 4no2 o2 2h2o 4hno3 4 1 5 已知氮的氧化物跟 naoh 溶液发生的化学反应如下 2no2 2naoh nano3 nano2 h2o no2 no 2naoh 2nano2 h2o 现有mmolno2和 nmolno 组成的混合气体 要用 naoh 溶液使其被完全吸收无气体剩余 现有浓度 amol l 1的 naoh 溶液 则需此 naoh 溶液的体积为 a lb l m a 2m 3a c ld l m n a 2 m n 3a 解析 选 c 生成物不论是硝酸钠还是亚硝酸钠 根据原子守恒可知 氢氧化钠的物 质的量就是 no2和 no 的物质的量之和 则氢氧化钠的物质的量是 m n mol 则氢氧化钠 溶液的体积为l m n a 氮氧化物与 naoh 溶液反应的有关问题分析 1 no2能被 naoh 溶液吸收发生转化生成 nano3和 nano2 2 no 不能被 naoh 溶液吸收 3 n no2 n no 1 时 no2 no 的混合气体能完全被 naoh 溶液吸收 6 考点二 氨 铵盐 肼 n2h4 知识梳理 一 氨的分子结构和物理性质 电子式密度气味水溶性 比空气的小 强烈刺激性 气味 极易溶于水 1 700 二 氨的化学性质 1 与水的反应 nh3 h2o nh3 h2o nh oh 氨溶于水得氨水 4 1 氨水中含有的粒子有 nh3 h2o nh3 h2o nh oh h 4 2 一水合氨为可溶性一元弱碱 易挥发 不稳定 易分解 nh3 h2o nh3 h2o 2 与酸的反应 蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近 其现象为有白烟生成 将浓盐酸改 为浓硝酸 也会出现相同的现象 化学方程式 hcl nh3 nh4cl nh3 hno3 nh4no3 3 与盐溶液的反应 如过量氨水与 alcl3溶液反应的离子方程式 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh 4 4 氨的还原性 氨的催化氧化 化学方程式 4nh3 5o24no 6h2o 催化剂 三 氨的实验室制法 7 实验室制取 nh3的简易方法 方法 化学方程式 或原理 气体发生装置 加热浓氨水 浓氨水 固体 naoh naoh 溶于水放热 促使 nh3 h2o 分解 且 oh 浓度的增大也 有利于 nh3的生成 浓氨水 固体 cao 四 铵盐的性质及 nh的检验 4 8 1 铵盐的物理性质 铵盐都是白色固体 均易溶于水 2 铵盐的化学性质 3 nh的检验 4 未知液有刺激性气味的气体试纸变蓝色原溶液中含 oh 湿润的红色石蕊试纸 结论 有 nh 4 五 肼 n2h4 1 碱性 溶于水形成二元弱碱 碱性比 nh3 h2o 弱 在水中的电离与 nh3 h2o 相似 与硫酸反应形成的酸式盐为 n2h6 hso4 2 2 强还原性 能被氧气 h2o2等氧化 可用作喷气式发动机的推进剂 火箭燃料等 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 2019 高考全国卷 9c 改编 气态氢化物热稳定性 ph3 nh3 2 2017 高考江苏卷改编 由于 nh3极易溶于水 故可用作制冷剂 3 氨遇到浓盐酸 浓硫酸都会发生反应 产生白烟 4 氨水中含氮微粒中数目最多的是 nh 4 5 铵盐都易溶于水 其水溶液均呈酸性 6 现有 1mol l 1的氨水 则该溶液中 nh3 h2o 的浓度是 1mol l 1 解析 3 硫酸难挥发 与氨反应不产生白烟 5 nh4hco3 nh4 2s 溶液呈碱性 答案 1 2 3 4 5 6 2 1 2017 高考北京卷改编 写出 nh3在催化剂条件下还原 no2生成 n2和 h2o 的化 学方程式 2 2017 高考北京卷改编 在有氧条件下 15no 与 nh3以一定比例反应时 得到的笑 气 n2o 几乎都是 15nno 写出该反应的化学方程式 9 3 实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨 n2h4 反应的化学方程式为 答案 1 8nh3 6no27n2 12h2o 催化剂 2 415no 4nh3 3o2415nno 6h2o 催化剂 3 naclo 2nh3 n2h4 nacl h2o 演练一 氨 铵盐的性质 1 2020 长春高三模拟 探究氨及铵盐性质的过程中 下列根据实 验现象得出的结论不正确的是 a 将集有氨的试管倒扣于水槽中 液体迅速充满试管 说明氨极易 溶于水 b 向氨水中加入浓氢氧化钠溶液 加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 说明 氨水中含有 nh 4 c 加热 nh4hco3固体 观察到固体逐渐减少 试管口有液滴产生 说明 nh4hco3具有 热不稳定性 d 将红热的 pt 丝伸入如图所示的锥形瓶中 瓶口出现少量的红棕色气体 说明氨催 化氧化的产物中有 no 解析 选 b b 项 因为氨水中存在氨分子 加热 氨逸出 也能使湿润的红色石蕊试 纸变蓝 不能证明是氨水中的铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨 错误 d 项 4nh3 5o2 4no 6h2o 2no o2 2no2 nh3的催化氧化产物为 no 正确 pt 实验室用铂丝按如图进行氨的催化氧化实验 操作现象总结如下 1 空气通入氨水中 其作用是让氨易挥发出来 从而使氧气和氨充分混合 2 锥形瓶中气体呈红棕色 这是因为 nh3被氧化为 no no 遇到空气中的 o2又迅速被 氧化为红棕色的 no2 3 通常瓶内有白烟出现 这是由于锥形瓶里有水蒸气存在 水蒸气和 no2反应生成了 10 hno3 3no2 h2o 2hno3 no hno3再跟 nh3反应生成微小的白色 nh4no3晶体 nh3 hno3 nh4no3 4 铂丝总是呈红色 这是因为 nh3与 o2在铂丝的表面上进行的反应是放热反应 反应 放出的热量足以使铂丝继续保持红热状态 2 教材改编题 如下图 利用培养皿探究氨的性质 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与浓盐酸挥发出的 hcl 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 续表 选项实验现象解释 c 氯化物溶液变浑浊该溶液一定是 alcl3溶液 d 干燥的红色石蕊试纸不变色 湿润的红色石蕊试纸变 蓝 nh3是一种可溶性碱 解析 选 a nh3能与 hcl 发生化合反应生成 nh4cl 白色固体 nh3也能与 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 nh3 h2o nh3 h2o 是一种可溶性碱 nh3是氢化物 演练二 氨的制备与性质实验综合 3 2020 舟山高三期中 如图是某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 选 b 氯气易溶于有机溶剂四氯化碳 烧瓶中的气体压强减小 故能形成喷泉 11 氢气不溶于水 也不和氢氧化钠反应 烧瓶中的气体压强不会有明显的变化 故不能形成 喷泉 用鼓气装置从装置 的 a 处不断鼓入空气 使锥形瓶中的水进入烧瓶中 因氨极易 溶于水 所以烧瓶中的气体压强减小 故能形成喷泉 浓硫酸溶于水时放热 促使浓氨水 放出氨 氨和氯化氢气体反应 烧瓶中的气体压强减小 故能形成喷泉 4 教材改编题 根据如图装置 回答下列问题 1 该装置能否制得纯净 干燥的 nh3 原因是什么 2 要制得纯净 干燥的 nh3 若反应物还是选用一种固体药品 应选择 其 原理是 结合化学方程式和必要的文字说明 3 在实验室中还可以把浓氨水滴入 naoh 固体中制备 nh3 下列适宜的装置是 其收集装置可以选用 尾气处理装置可以选用 12 答案 1 不能 因为 nh4cl 固体受热分解生成 nh3和 hcl 它们在试管口又重新生成 nh4cl 2 nh4hco3 或 nh4 2co3 nh4hco3nh3 h2o co2 或 nh4 2co3 2nh3 h2o co2 生成的 h2o 和 co2可以被碱石灰吸收 可制得纯净 干燥的 nh3 3 ag bd 5 如图为化学教学中所用的喷泉实验装置 某同学用烧瓶盛装不同成分的气体进行喷泉实验 请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液 的浓度 假设是在标准状况下完成实验 且溶质不扩散 1 若用 hcl 气体 则c hcl 2 若用 no2气体 则c hno3 3 若用n no2 n o2 4 1 的混合气体 则c hno3 4 若用n no2 n o2 2 1 的混合气体 则c hno3 解析 设烧瓶的容积为vl 则气体的物质的量均为mol v 22 4 1 若用 hcl 气体 喷泉完成后 溶液充满整个烧瓶 则溶液的体积为vl c hcl mol l 1 v 22 4mol vl 1 22 4 2 若用 no2气体 喷泉完成后 溶质为 hno3 3no2 h2o 2hno3 no mol mol v 22 4 2 3 v 22 4 则喷泉完成后溶液的体积为vl 2 3 c hno3 mol l 1 2 3 v 22 4mol 2 3vl 1 22 4 3 4 思路同上 13 答案 1 mol l 1 2 mol l 1 1 22 4 1 22 4 3 mol l 1 4 mol l 1 1 28 1 28 喷泉实验 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容器中的液体压入 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组合 气体 hclnh3 co2 cl2 so2 h2s no2 no o2 4 3 no2 o2 4 1 吸收 剂 水 naoh 溶液 水 naoh 溶液 水水水 3 喷泉实验的发散装置及操作方法 喷泉实验是中学化学的重要实验 其本质是形成压强差而引发液体上喷 以教材中的 装置为发散源可设计如图所示多种不同的装置和采用不同的操作 如使气体溶于水 热敷或 冷敷 生成气体 使气体发生反应等 来形成喷泉 设计说明 装置 向锥形瓶通入少量空气 将少量水压入烧瓶 导致大量氨溶解 形成喷泉 装置 省去了胶头滴管 用手 或热毛巾等 捂热烧瓶 氨受热膨胀 赶出玻 14 璃导管内的空气 氨与水接触 即发生喷泉 或用浸冰水的毛巾 冷敷 烧瓶 使水进入烧 瓶中 瓶内氨溶于水 装置 在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升 温而挥发 锥形瓶内气体压强增大产生喷泉 装置 向导管中通入一定量的 h2s 和 so2 现象为有淡黄色粉末状物质生成 瓶内壁附有水珠 naoh 溶液上喷形成喷泉 装置 打 开 处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的 hcl 气体后关闭该止水夹 等充分反应后再 打开 处的止水夹 观察到先有白烟产生 后产生喷泉 装置 中 挤压胶头滴管 然 后打开导管上部的两个活塞 则在右面烧瓶出现喷烟现象 再打开导管下部活塞 则可产 生双喷泉 4 喷泉实验产物的浓度计算 关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积 标准状况下的气体进行喷泉实 验后所得溶液的物质的量浓度 1 若烧瓶内为 hcl nh3 no2气体或它们与其他不溶于水且不与之反应的气体混合时 溶质的物质的量浓度为mol l 1 1 22 4 2 若烧瓶内为 no2和 o2的混合气体且其体积比为 4 1 时 溶质的物质的量浓度即 c hno3 mol l 1 6 如图所示是在实验室进行氨快速制备与性质实验的组合装置 部 1 28 分固定装置未画出 1 在组装好装置后 若要检验 a e 装置的气密性 其操作是首先 然后用酒精灯微热 a 观察到 e 中有气泡冒出 移开酒精灯 e 中导管有一段水柱形成 说明装置气密性良好 2 装置 b 中盛放的试剂是 3 点燃 c 处酒精灯 关闭止水夹 2 打开止水夹 1 从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧 瓶中生石灰后关闭分液漏斗 稍等片刻 装置 c 中黑色固体逐渐变红 装置 e 中溶液里出 现大量气泡 同时产生 填现象 从装置 e 中逸出液面的气体可以直接排入空气 请写出在装置 c 中发生反应的化学方程式 4 当装置 c 中固体全部变成红色后 关闭止水夹 1 慢慢移开酒精灯 待冷却后 称 量装置 c 中固体质量 若反应前固体质量为 16g 反应后称量固体质量减少 2 4g 通过计 算确定该固体产物的成分是 15 用化学式表示 5 在关闭止水夹 1 后 打开止水夹 2 残余气体进入装置 f 中 很快发现装置 f 中产 生白烟 同时装置 g 中溶液迅速倒吸流入装置 f 中 写出产生白烟的化学方程式 迅速产生倒吸的原因是 解析 1 检查 a e 装置气密性的方法为关闭止水夹 2 和分液漏斗活塞 打开止水夹 1 在 e 中装入水 然后用酒精灯微热 a 观察到 e 中有气泡冒出 移开酒精灯 e 中导管 有一段水柱形成 说明装置气密性良好 2 装置 b 是对产生的氨进行干燥的装置 氨为碱 性气体 所以装置 b 中为碱性物质 故为碱石灰或生石灰 3 装置 c 中黑色固体氧化铜逐 渐变红 发生还原反应 而装置 e 中溶液里出现大量气泡 又从装置 e 中逸出液面的气体 可以直接排入空气 说明排出的气体为 n2 故装置 c 中发生的反应为 2nh3 3cuo 3cu n2 3h2o 装置 e 中为溶有二氧化硫的氯化钡溶液 未反应的 nh3 与 h2so3反应生成 nh4 2so3 nh4 2so3与氯化钡反应产生白色沉淀 4 装置 c 中物质为氧 化铜 反应前固体质量为 16g 即含有氧化铜 0 2mol 若全部被还原为 cu 则冷却后称量 应为 12 8g 固体质量减少 3 2g 若全部被还原为 cu2o 固体质量减少 1 6g 但称得固体 质量减少 2 4g 即氧化铜被还原为 cu2o 和 cu 故固体产物的成分是 cu2o 和 cu 5 氨和 氯气直接反应生成氯化铵 产生白烟 3cl2 8nh3 n2 6nh4cl 盛满氯气的集气瓶中因 氨消耗氯气生成部分固体 导致装置 f 内气压减小 引起溶液倒吸 答案 1 关闭止水夹 2 和分液漏斗活塞 打开止水夹 1 在 e 中装入水 2 碱石灰 或生石灰 3 白色沉淀 2nh3 3cuo3cu n2 3h2o 4 cu2o 和 cu 5 3cl2 8nh3 n2 6nh4cl 盛满氯气的集气瓶中因氨消耗氯气生成部分固体 导致 装置 f 内气压减小 引起溶液倒吸 考点三 硝酸的性质及应用 知识梳理 一 物理性质 无色 易挥发 有刺激性气味的液体 二 化学性质 16 1 不稳定性 化学方程式 4hno3 浓 2h2o 4no2 o2 或光照 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 1 与金属反应 稀硝酸与铜反应 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 填化学方程式 下同 浓硝酸与铜反应 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 2 与非金属反应 浓硝酸与 c 反应 c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o 3 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 3fe2 4h no 3fe3 no 2h2o 3 3 与有机物反应 1 硝化反应 与反应 hno3no2 h2o 浓硫酸 2 颜色反应 含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 将铜丝插入稀硝酸中 cu 4h 2no cu2 2no2 h2o 3 2 常温下 铁 铝在浓硝酸中的钝化为化学变化 3 可用稀硝酸与 fes 固体反应制取 h2s 4 过量的铜与浓硝酸反应 产物中一定有 no 5 浓硝酸在光照下久置会变黄 6 浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液 最终变为红色 答案 1 2 3 4 5 6 2 用动态观点理解 cu 与浓 hno3的反应 在浓硝酸中放入 cu 片 17 1 反应开始时的离子方程式为 实验现象为 2 若 cu 片有剩余 则反应将要结束时的离子方程式为 3 待反应停止后 再加入少量的稀硫酸 这时 cu 片上又有气泡产生 原因是 答案 1 cu 4h 2no cu2 2no2 2h2o 溶液逐渐变为蓝色 有红棕色气 3 体逸出 2 3cu 8h 2no 3cu2 2no 4h2o 3 3 加入稀硫酸后 氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成了强氧化性酸 又能与过量的 铜反应 1 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 很稀的硝酸的还原产物也可能为 n2o n2或 nh4no3 硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性 2 涉及 hno3的离子反应常见的易错问题 忽视 no在酸性条件下的强氧化性 在酸性条件下 no不能与 3 3 fe2 i so s2 等还原性较强的离子大量共存 2 3 在书写离子方程式时 忽视 hno3的强氧化性 将氧化还原反应简单地写成复分解反 应 演练一 硝酸的性质及应用 1 硝酸被称 国防工业之母 是因为它是制取炸药的重要原料 下列实验事实与硝酸 的性质不相对应的是 a 浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色 酸性和强氧化性 b 不能用稀硝酸与锌反应制取氢气 强氧化性 c 要用棕色瓶盛装浓硝酸 不稳定性 d 能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去 强氧化性 解析 选 d 浓硝酸使紫色石蕊溶液变红表现的是酸性 使其褪色表现的是强氧化性 18 a 项正确 硝酸具有强氧化性 与锌反应生成氮的氧化物 不生成氢气 b 项正确 浓硝酸 见光易分解 应用棕色试剂瓶存放 c 项正确 硝酸与 naoh 溶液中和后 使溶液中的红色 褪色 利用的是酸性 d 项错误 2 硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一 下列有关硝酸的说法不正确的是 a 浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存 原理相同 b 将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时 有白烟生成 c 常温下铁和铂都不溶于浓硝酸 原理相同 d 浓硝酸溅到皮肤上 皮肤会变黄 解析 选 c a 项中 hno3和氯水中 hclo 见光都易分解 都应避光保存 正确 b 项 浓 hno3和浓氨水都具有挥发性 hno3与 nh3化合生成白色固体小颗粒 nh4no3 正确 c 项 铁在浓硝酸中钝化 而铂与浓硝酸不反应 原理不同 错误 d 项 浓 hno3能使蛋白质显 黄色 正确 3 全面描述金属与酸反应的现象 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 而设计了下列实验 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 请回答有关问题 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 发生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 利用碳酸钙与稀硝酸反应产生的 co2排尽装置中的空气 防止因 no 与 o2反 应生成 no2而产生干扰 19 2 cu 丝表面产生气泡 稀硝酸液面上方仍为无色 溶液变蓝 3cu 8h 2no 3cu2 2no 4h2o 3 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 则说明铜与稀 硝酸反应生成了 no 4 防止倒吸 现象描述答题模板 1 全面描述现象的程序 海 陆 空 海 溶液有什么变化 陆 固体有什么变化 空 气体有什么变化 2 规范描述现象的答题模板 颜色 由 具体颜色 变为 具体颜色 气体 溶液中产生 颜色 的气体 或 在固体表面产生 颜色 的气体 沉淀 在 颜色 溶液中产生 颜色 的沉淀 浑浊 演练二 金属与硝酸反应的有关计算 4 2020 哈尔滨高三模拟 在某 100ml 的混合液中 硝酸和硫酸的物质的量浓度分别 是 0 4mol l 0 1mol l 向该混合液中加入 1 92g 铜粉 加热 待充分反应后 所得溶液 中铜离子的物质的量浓度 不考虑溶液体积变化 是 a 0 15mol l b 0 225mol l c 0 30mol ld 0 45mol l 解析 选 b 溶液中同时存在 h 和 no时 cu 就能够发生反应 该溶液中 h 实际为 3 0 06mol 应该根据离子方程式进行计算 设生成 cu2 的物质的量为x 3cu 8h 2no 3cu2 2no 4h2o 3 3 8 2 3 0 03 mol 0 06 mol 0 04 mol x 根据各物质量的关系可知 h 不足 故应根据 h 进行计算 x 3 0 06mol 8 0 0225mol 因此铜离子浓度为 0 225mol l 0 0225mol 0 1l 5 2020 湖北八校联考 将一定量的铜粉加入 100ml 某浓度的稀硝酸中充分反应后 容器内剩有m1g 铜粉 此时共收集到 no 气体 448ml 标准状况 然后向上述混合物中加入 足量稀硫酸至不再反应为止 容器内剩有铜粉m2g 则m1 m2为 a 5 76 b 2 88 c 1 92 d 0 28 解析 选 a 铜与稀硝酸反应的化学方程式为 3cu 8hno3 稀 3cu no3 20 2 2no 4h2o 而第一次反应产生 no 的物质的量为 mol 0 02mol 从而可得剩余 0 448 22 4 no的物质的量为 0 02mol 2 0 06mol 故再次加入足量稀硫酸 可形成的稀硝酸的 3 3 2 物质的量为 0 06mol 最终 no全部转化为 no 而 cu 转化为 cu2 根据得失电子守恒可 3 得 再次参与反应的 cu 的质量为 0 06 64g 5 76g 即m1 m2 5 76 故选 a 3 2 6 5 6gfe 全部溶于一定浓度 200ml 的 hno3溶液中 得到标准状况下的气体 2 24l 测得反应后溶液中 no的浓度为 1 25mol l 1 若反应前后溶液体积变化可忽略不计 3 则下列有关判断错误的是 a 反应后的溶液中铁元素以 fe3 fe2 形式存在 b 反应后的溶液最多还能溶解 2 8gfe c 2 24l 气体是 no no2的混合气体 d 原 hno3溶液的浓度为 1 75mol l 1 解析 选 b n fe 0 1mol 反应后的溶液中n no 5 6g 56g mol 1 3 0 2l 1 25mol l 1 0 25mol 根据 fe 元素守恒 所以反应后的溶液中n fex n no 1 2 5 则反应后的溶液中铁元素以 fe3 和 fe2 形式存在 a 正确 设溶液中 3 含 fe no3 3xmol 则有 3x 0 1 x 2 0 25 解得x 0 05 结合 2fe3 fe 3fe2 可知 还能溶解 fe 56g mol 1 0 05mol 1 4g b 错误 fe 与 hno3反应时失去电子 1 2 0 05mol 3 0 1 0 05 mol 2 0 25mol 结合得失电子守恒和生成n nox 0 1mol 则 2 24l 气体为 no 和 no2组成的混合气体 c 正确 n hno3 2 24l 22 4l mol 1 0 25mol 0 1mol 0 35mol 所以c hno3 1 75mol l 1 d 正确 0 35mol 0 2l 金属与硝酸反应的思维模型 考点四 氮及其重要化合物的相互转化及应用 21 知识梳理 氮及其重要化合物的相互转化 注意 箭头指出可体现物质的性质 指向可寻找该物质的制备方法 演练一 氮及其化合物的转化 1 2020 河南名校模拟 下列关系图中 a 是一种正盐 b 是气态氢化物 c 是单质 f 是强酸 当 x 无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系 其他产物及反应所需条件均已略 去 当 x 是强碱时 过量 b 跟氯气反应除生成 c 外 另一产物是盐酸盐 abcdef x o2 o2 o2 h2o 下列说法不正确的是 a 当 x 是强酸时 a b c d e f 均含有同一种元素 f 是硫酸 b 当 x 是强碱时 a b c d e f 均含有同一种元素 f 是硝酸 c b 和 cl2的反应一定是氧化还原反应 d 当 x 是强酸时 c 常温下是气态单质 解析 选 d a 是一种正盐 且与强酸和强碱反应都能生成气态氢化物 则 a 是 nh4 2s 当 x 是强酸时 b c d e f 分别是 h2s s so2 so3 h2so4 a 项正确 当 x 是强 碱时 b c d e f 分别是 nh3 n2 no no2 hno3 b 项正确 b 和 cl2的反应一定是 氧化还原反应 因为 b 转化为 c 是气态氢化物向单质的转化 一定有化合价的变化 c 项 正确 当 x 是强酸时 c 显然是硫单质 硫单质常温下是固体 d 项错误 2 一定条件下 含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化 回答下列问题 1 氮原子的结构示意图为 22 2 图中属于 氮的固定 的是 填字母 下同 转化过程中发生非氧化还原 反应的是 3 若 反应 h 是在 no2与 h2o 的作用下实现的 则该反应中氧化产物与还原产物的 物质的量之比为 4 若 反应 i 是在酸性条件下由 no与 zn 的作用实现的 则该反应的离子方程式 3 为 解析 1 n 位于第二周期 a 族 其原子结构示意图为 2 氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮 根据循环图 得出属于氮的固定的是 c 和 k 发生非氧化还原反应 说明在反应前后元素化合价没有发生变化 即属于非氧化还 原反应的是 a 和 l 3 反应 h 的化学方程式为 3no2 h2o 2hno3 no 氧化产物是 hno3 还原产物是 no 因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为 2 1 4 根据信息 zn h no zn2 n2o h2o zn 的化合价升高 2 价 由 no 3 到 n2o 过程中 n 的化合价降低 4 价 根据得失电子守恒 电荷守恒以及原子守恒可知 3 离子方程式为 4zn 2no 10h 4zn2 n2o 5h2o 3 答案 1 2 ck al 3 2 1 4 4zn 2no 10h 4zn2 n2o 5h2o 3 演练二 含氮物质的性质及其实验探究 3 实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下 已知实验室可用饱和亚硝酸钠 nano2 溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气 1 从图中选择制取气体的合适装置 氮气为 氢气为 2 氮气和氢气通过甲装置 甲装置的作用除了将气体混合外 还有 23 3 从氨合成器出来经冷却的气体 连续通入乙装置的水中吸收氨 填 会 或 不会 发生倒吸 原因是 4 用乙装置吸收一段时间氨后 再通入空气 同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形 瓶内 能使铂丝保持红热的原因是 锥形瓶中还可观察到的现象是 5 写出乙装置中氨催化氧化的化学方程式 6 反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为 h oh 答案 1 a b 2 干燥气体 控制氢气和氮气的流速 3 不会 混合气体中含有大量难溶于水的氮气 氢气 4 氨的催化氧化反应是一个放热反应 有红棕色气体产生 5 4nh3 5o24no 6h2o pt 6 nh no 4 3 4 2020 河北中原名校联盟联考 氮化铬 crn 是一种良好的耐磨材料 实验室可用 无水氯化铬 crcl3 与氨在高温下反应制备 反应原理为 crcl3 nh3crn 3hcl 回答下列问题 高温 1 制备无水氯化铬 氯化铬有很强的吸水性 通常以氯化铬晶体 crcl3 6h2o 的形式存在 直接加热脱水 往往得到 cr2o3 有关反应的化学方程式为 用氯 化铬晶体制备无水氯化铬的方法是 2 制备氮化铬 某实验小组设计制备氮化铬的装置如图所示 夹持与加热装置省略 装置 a 中发生反应的化学方程式为 24 实验开始时 要先打开装置 a 中活塞 后加热装置 c 目的是 装置 b 中盛放的试剂是 装置 d 的作用是 有同学认为该装置有一个缺陷 该缺陷是 3 氮化铬的纯度测定 制得的 crn 中含有 cr2n 杂质 取样品 14 38g 在空气中充分加热 得固体残渣 cr2o3 的质量为 16 72g 则样品中 crn 的质量分数为 结果保留三位有效数字 解析 1 氯化铬易发生水解 故在 hcl 气氛中加热氯化铬晶体获得无水氯化铬 3 设 crn 和 cr2n 的物质的量分别为xmol ymol 则根据 66x 118y 14 38 x 2y 2 可解得答案 16 72 152 答案 1 2crcl3 6h2ocr2o3 9h2o 6hcl 在 hcl 的气氛中加热 2 cao nh3 h2o ca oh 2 nh3 用生成的氨排尽装置内的空气 碱石灰 防止空气中的水蒸气进入装置 c 没有尾气吸收装置 3 91 8 1 有关氮及其重要化合物的推断题 常以 产生白烟 红棕色气体 无色气体在空气 中变为红棕色 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色 等特殊现象为突破口 2 不同价态的含氮物质间的转化 歧化 同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低 例如 3no2 h2o 2hno3 no 2no2 2naoh nano3 nano2 h2o 归中 同一元素的高价态和低价态生成中间价态 例如 6no 4nh35n2 6h2o 催化剂 no2 no 2naoh 2nano2 h2o 含氮物质的连续氧化 nh3nono2hno3 o2 o2 h2o n2nono2hno3 o2 o2 h2o 1 2019 高考江苏卷 在给定条件下 下列选项所示的物质间转化均能实现的是 25 a nacl aq cl2 g fecl2 s 电解 fe s b mgcl2 aq mg oh 2 s mgo s 石灰乳 煅烧 c s s so3 g h2so4 aq o2 g 点燃 h2o l d n2 g nh3 g na2co3 s h2 g 高温高压 催化剂 co2 g nacl aq 解析 选 b a 项 cl2与 fe 发生反应生成 fecl3 错误 b 项 mgcl2与 ca oh 2发生 反应生成 mg oh 2沉淀 煅烧 mg oh 2生成 mgo 固体 正确 c 项 s 在 o2中燃烧只能生成 so2 错误 d 项 nh3 co2和 nacl 溶液反应生成 nahco3 反应的化学方程式为 nh3 co2 nacl h2o nahco3 nh4cl 错误 2 2017 高考北京卷 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 选 d 中灼热碎玻璃起加热作用 浓硝酸受热分解生成红棕色 no2 硝酸中氮 元素化合价降低 必有元素化合价升高 只能为氧元素 因此 还有 o2生成 产生的气体 为混合气体 a 项正确 由 可知 浓硝酸受热分解可生成红棕色气体 所以 中产生的 红棕色气体 不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的 b 项正确 中浓硝酸挥发才能 与红热木炭接触 产生的 no2是还原产物 c 项正确 红热的木炭还可与空气中的 o2反应 生成 co2 不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了 co2 d 项错误 3 2017 高考全国卷 26 1 2 3 4 凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典 方法 其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐 利用如图所示装置 处理铵盐 然后通过滴定测量 已知 nh3 h3bo3 nh3 h3bo3 nh3 h3bo3 hcl nh4cl h3bo3 26 回答下列问题 1 a 的作用是 2 b 中放入少量碎瓷片的目的是 f 的名称是 3 清洗仪器 g 中加蒸馏水 打开 k1 关闭 k2 k3 加热 b 蒸气充满管路 停止加 热 关闭 k1 g 中蒸馏水倒吸进入 c 原因是 打开 k2放掉水 重复操作 2 3 次 4 仪器清洗后 g 中加入硼酸 h3bo3 和指示剂 铵盐试样由 d 注入 e 随后注入氢氧 化钠溶液 用蒸馏水冲洗 d 关闭 k3 d 中保留少量水 打开 k1 加热 b 使水蒸气进入 e d 中保留少量水的目的是 e 中主要反应的离子方程式为 e 采用中空双层玻璃瓶的作用是 解析 1 导管 a 与大气相通 其作用是避免烧瓶内气压过大 发生危险 2 加热液 体时加入碎瓷片 其作用是防止液体暴沸 冷凝管有直形冷凝管和球形冷凝管等 要 指明 3 停止加热 瓶内水蒸气冷凝 气体压强减小 会引起 g 中液体倒吸入 c 中 利用蒸馏水倒吸来洗涤仪器 e f 4 止水夹 k3处可能漏气 导致测定的 n 元素质量分 数偏低 故 d 中保留少量水起液封作用 防止氨逸出 e 中发生的主要反应是铵盐与氢 氧化钠的反应 需要加热 使氨全部逸出 中空双层玻璃瓶 考生比较陌生 可以联想平 时生活中保温玻璃瓶来分析问题 答案 1 避免 b 中压强过大 2 防止暴沸 直形冷凝管 3 c 中温度下降 管路中形成负压 4 液封 防止氨逸出 27 nh oh nh3 h2o 保温使氨完全蒸出 4 一 选择题 1 下列叙述与氮元素的循环无关的是 a 工业合成氨的过程是固氮的过程 b 自然界中 氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物 c 为防止粮食 罐头 水果等食品腐烂 常用氮气做保护气 d 电闪雷鸣的雨天 n2与 o2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 解析 选 c c 项中由于 n2很不活泼 故做保护气 不参与化学反应 也就不参与氮 的循环 2 绿色化学 实验已走进课堂 下列做法符合 绿色化学 的是 实验室收集氨采用图甲所示装置 实验室做氯气与钠的反应实验时采用图乙所示 装置 实验室用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨与酸生成铵盐的实验 实验室采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应 a b c d 解析 选 c 实验室收集氨采用图甲所示装置 在制备的过程中用带有酚酞的水吸 收逸出的氨 防止污染环境 符合 绿色化学 的要求 实验室做氯气与钠的反应实验 时采用图乙所示装置 用浸有碱液的棉球可以吸收多余的氯气 防止污染环境 符合 绿 色化学 的要求 实验室用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨与酸生成铵盐的实验 挥发的氯化氢和氨会污染大气 因此不符合 绿色化学 的要求 实验室采用图丙所示 装置进行铜与稀硝酸的反应 生成的氮的氧化物及时收集在气球中 防止污染环境 符合 绿色化学 的要求 综上所述 符合要求 3 下列有关氨和铵盐的叙述正确的是 a nh3易液化 常用作制冷剂 b nh4cl 中含有少量的 i2可通过加热的方法除去 c 将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒相互靠近 有白烟产生 d 某气体通入紫色石蕊溶液后溶液变红 据此可推断该气体为 nh3 解析 选 a 液氨汽化时吸收大量的热导致周围环境温度降低 所以液氨可用作制冷 剂 故 a 正确 加热氯化铵会分解为 nh3和 hcl 遇冷又生成 nh4cl 所以不能用加热的方 28 法除去 nh4cl 中的 i2 故 b 错误 将蘸有浓氨水和挥发性酸 如盐酸和硝酸 的玻璃棒相互 靠近 有白烟产生 而硫酸不是挥发性的酸 故 c 错误 氨通入紫色石蕊溶液后溶液应变 蓝 而不是变红 故 d 错误 4 用下列实验装置和