高中化学 专题四 第二单元硫、氮和可持续发展练习 苏教版必修1

1.了解氮的循环过程，了解氮循环对自然界的意义和人类活动对氮的循环的影响。2了解氮的固定，掌握氮气的性质。3了解氮的氧化物(NO、NO2)的主要性质及其对大气的污染与防治方法。4掌握氨的物理性质和化学性质、实验室制法和主要用途，了解铵盐的性质及氮肥的应用。5掌握硝酸的性质。了解自然界中形成硝酸的过程。,第二单元生产、生活中的含氮化合物,一、氮在自然界中的循环1氮的存在，氮是地球上含量丰富的一种元素，以的形式存在于大气中，以的形式存在于动植物体里、土壤和水体中。2氮在自然界中的循环(1)在自然界中豆科植物根部的，把空气中的氮气转变为等含氮的化合物。在放电条件下，空气中少量的与化合生成NO，NO和O2迅速生成并随雨水进入土壤和水体。(2)人们通过化学方法把空气中氮气转化为，再根据需要进一步转化成各种。,单质,化合态,根瘤菌,硝酸盐,N2,O2,NO2,含氮化合物,氨,3氮的固定(1)含义：使空气中的氮转化为的过程。(2)方法：,游离态,含氮化合物,二、氮的单质及其氧化物1氮气(1)物理性质颜色：，气味：，状态：，溶解性：，密度比空气。(2)化学性质：由于分子内的非常牢固，通常情况下N2的化学性质。在一定条件下可与下列物质反应：,无色,无味,气体,难溶于水,略小,化学键,不活泼,与氢气反应化学方程式为：。与氧气反应化学方程式为：。与镁反应化学方程式为：。(3)存在及用途：N2在大气中的体积分数约为；主要用作合成氨的，液态氮可做等。,4/5,原料气,致冷剂,2.氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如等，其中、分别是HNO2和HNO3的酸酐。(1)一氧化氮物理性质颜色：，状态：，溶解性：，密度比空气，有毒，在生物学方面有独特的作用。化学性质易与O2化合，化学方程式为：。,N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5,N2O3,N2O5,无色,气体,难溶于水,大,2NOO2=2NO2,(2)二氧化氮物理性质颜色：，气味：，状态：，密度比空气，有毒。化学性质与水反应的化学方程式为：。(3)氮的氧化物对环境的污染形成，污染空气；形成酸雨；破坏臭氧层。,红棕色,刺激性气味,气体,大,光化学烟雾,3NO2H2O=2HNO3NO,【想一想】俗话说“雷雨发庄稼”，道理是什么？答：在雷雨放电过程中，N2和O2反应N2O22NO,2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO，生成的HNO3进入土壤形成硝酸盐而被植物吸收。,1氨气(1)物理性质颜色：，气味：，状态：，密度：比空气，易，极于水。在常温常压下，1体积H2O能溶解体积氨气。(2)化学性质与H2O反应化学方程式为：。,无色,刺激性气味,气体,小,液化,易溶,700,与硫酸反应的化学方程式为：。还原性与O2、Cl2反应的化学方程式为：；。(3)用途：生产、等。,2NH3H2SO4=(NH4)2SO4,2NH33Cl2=N26HCl,氮肥,硝酸,2铵盐(1)物理性质：都于水，色晶体。(2)化学性质受热易分解NH4HCO3受热分解的化学方程式：。现象：有刺激性气味的气体产生，最后无固体残渣。NH4Cl受热分解的化学方程式：。现象：产生白烟，受热部位白色晶体，在冷却部位又白色晶体。,易溶,无,消失,重新生成,与碱反应在干态下(如NH4Cl晶体与熟石灰反应)，化学方程式：。在水溶液中(如NH4Cl溶液和NaOH溶液反应)，离子方程式分别为：加热时：。不加热时：。(3)铵根离子(铵盐)的检验取样品与碱共热，用试纸检验，若试纸，说明含NH(或为铵盐)。,湿润的红色石蕊,变蓝,【想一想】要干燥NH3能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙吗？如果不能可选用什么干燥剂？答：不能，因为浓H2SO4和NH3反应，P2O5吸水后生成酸也能吸收NH3，无水氯化钙也能和NH3反应，可以选用固体NaOH或碱石灰。,1物理性质纯硝酸是的液体，与水以任意比互溶，沸点，易挥发，在空气中遇水蒸气成白雾。质量分数在98%以上的硝酸叫做。2化学性质(1)强酸性：硝酸具有酸的通性。使指示剂变色：稀HNO3仅使紫色石蕊溶液；浓HNO3可使紫色石蕊溶液。,无色,低,发烟硝酸,变红,先变红后退色,(2)不稳定性硝酸不稳定，见光或受热易分解，其反应的化学方程式为：。(3)强氧化性与金属的反应(除Au、Pt外，大部分金属能与硝酸反应)aCu与浓、稀硝酸都能反应，其反应的化学方程式分别为：。,Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O,b铁、铝遇冷的浓HNO3能发生，故可用铁、铝容器运输冷的浓HNO3。与非金属的反应碳与浓硝酸反应的化学方程式为：C4HNO3(浓)4NO2CO22H2O。与某些还原性化合物(如Fe2、SO等)反应，离子方程式分别是为：。,钝化,3.用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造、等，也是实验室里的重要。【想一想】久置的硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存硝酸？答：硝酸分解产生的NO2溶解而使浓硝酸显淡黄色，除去的方法是通入足量的氧气。硝酸通常用棕色细口瓶密封保存，置于冷暗处。,炸药,染料,塑料,硝酸盐,化学试剂,1与氮循环有关的生态环境问题主要有、和等。2氮氧化物的来源及危害(1)来源大气中的氮氧化物主要来源于，以及。(2)危害氮氧化物与发生反应形成，与空气中的水反应生成硝酸和亚硝酸，形成。,光化学烟雾,水体污染,酸雨,化石燃料的燃烧和植物的焚烧,农田土壤和动物排泄物中的含氮化合物的转化,O2,NO2,酸雨,3氮对水体的污染水体中氮的含量增大，造成水体的，导致过度增长而覆盖水面。4减少人类活动对氮循环和环境影响的措施(1)控制进入、和的有害物质的数量。(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力，如、等。,富营养化,藻类,大气,陆地,海洋,保护森林,植物绿化,【例1】室温时，在容积为amL的试管中充满NO2气体，然后倒置在水中到管内水面不再上升时为止；再通入bmLO2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为cmL，且该气体不能支持燃烧。则a、b的关系是()Aa4b3cBa4bcCab41Dab43,解析：根据反应3NO2H2O=2HNO3NO，amLNO2会生成a/3mLNO，通入O2后，最后气体不支持燃烧，故cmL为NO，即与bmLO2反应的NO为(c)mL，根据方程式即(c)b43，整理可得a4b3c。答案：A,1NO、NO2、O2、H2O之间的反应可以利用方程式2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO的加和得到总反应：4NO3O22H2O=4HNO3；4NO2O22H2O=4HNO3，然后利用总反应进行有关的计算。2在分析有关问题时不要忽视“2NO2N2O4”平衡的存在等。,34NO2O2和4NO3O2从组成上均相当于2N2O5的组成。即、两情况中的总反应式均与N2O5H2O=2HNO3等效。这不仅是记忆、两式的方法，也为上述问题的解决提供了新的思路。即利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断：,1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，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为()A11B57C75D43,解析：根据反应方程式：4NO2O22H2O=4HNO34NO3O22H2O=4HNO3生成HNO3的物质的量取决于NO2与NO的体积，由于NO2与NO体积相同，生成HNO3的物质的量相等，即两试管中HNO3的浓度相等。答案：A,2(2009宁夏理综，7)将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为()ANO2BN2O3CN2ODN2O4,解析：相同条件下，气体的体积比即为物质的量之比，由题知NOx和生成的N2物质的量之比为21，设氮氧化合物化学式为NOx。NOxxCuxCuON2，可知x1或2均可。(根据原子守恒，观察可得出)。答案：A,3(2009台湾，25)某氮氧化合物的一分子中含有38个电子。试问该氮氧化合物是下列的哪一选项()ANOBNO2CN2ODN2O3解析：原子序数7、含7个电子；：原子序数8、含8个电子；D选项中N2O3所含电子数为728338个，符合题意。答案：D,【例2】(2009全国理综，28)已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。回答下列问题：,(1)A中加入的物质是_，发生反应的化学方程式是_。(2)B中加入的物质是_，其作用是；(3)实验时在C中观察到的现象是_，发生反应的化学方程式是_；(4)实验时在D中观察到的现象是_，D中收集到的物质是_，检验该物质的方法和现象是_。,解析：本题考查化学实验和有关化学反应方程式，答题时注意实验现象的描述和实验试剂的选择，根据实验目的及要求，反应物为NH3和CuO，故可判断A试管中应加入制NH3的药品，可选择NH4Cl和Ca(OH)2，NH3应用碱石灰或CaO干燥，反应过程中氧化铜被还原为铜，固体的颜色发生了变化，生成的水和氨生成氨水留在D中，而氮气用排水法收集，检验氨气，可利用NH3溶于水显碱性来检验，可用无水CuSO4检验水的存在。,答案：(1)固体NH4Cl和Ca(OH)22NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(2)碱石灰除去NH3气流中的水蒸气(3)黑色粉末部分逐渐变为红色2NH33CuON23Cu3H2O(4)出现无色液体氨水用红色石蕊试纸检验，试纸变蓝，用无水硫酸铜检验，无水硫酸铜变蓝,1液氨与氨水的比较,2.用浓氨水来制取可利用浓氨水与固体强碱或生石灰来制取NH3。(1)实验装置(下图),(2)反应原理浓NH3H2O与NaOH固体、CaO制取NH3是因将浓氨水滴到固体氢氧化钠(或CaO)上，一方面固体氢氧化钠溶解放热(CaO不仅放热而且还吸收浓NH3H2O中的H2O)，温度升高，氨气的溶解度减小，有利于氨气放出；另一方面，与水作用后生成碱，使溶液中c(OH)增大，化学平衡NH3H2ONH3H2O=OH左移，有利于氨气放出。浓氨水及生石灰反应的化学方程式为：2NH3H2O(浓)CaO=Ca(OH)22NH3H2O,3喷泉问题(1)喷泉形成的原理：容器内外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，使液体通过尖嘴管喷涌。(2)分类负压型(即接纳喷起液体空间压强低于大气压，而待喷液体与大气相通)：通常是容器内气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。如,装置如右图(夹持装置略)：正压型即接纳喷起液体的空间与大气相通，而待喷液体所受压强高于大气压，通常是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，容器内产生大量气体。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等。装置如图：,4(2008上海，15)已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。下图所示为气体扩散速度的实验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于物质甲、乙的判断正确的是()A甲是浓氨水，乙是浓硫酸B甲是浓盐酸，乙是浓氨水C甲是浓氨水，乙是浓盐酸D甲是浓硝酸，乙是浓氨水解析：从图中可知甲中产生的气体摩尔质量较小，乙中产生的气体摩尔质量较大，又由于浓H2SO4不能挥发出气体来，因此只有C正确。答案：C,5.若以w1和w2分别表示浓度为amol/L和bmol/L氨水的质量分数，且知a2b，则下列推断正确的是(氨水的密度比纯水的小)()A2w1w2B2w2w1Cw12w2D2w1w2w1解析：对于氨水来讲，浓度越大，密度越小。然后利用质量分数和物质的量浓度的换算关系，进行判断w1、w2因为a2b，21，所以w12w2。答案：C,6如下图所示，A、B、C是实验室常用的三种制取气体的装置，提供的药品有：大理石、浓盐酸、稀盐酸、锌粒、二氧化锰、氯化铵、熟石灰。现欲利用这些药品分别制取NH3、Cl2、H2、CO2四种气体，试回答以下问题。,(1)选用A装置可制取的气体有_；选用B装置可制取的气体有_；通常选用C装置制取的气体有_。(2)标号、的仪器名称依次为_、_。(3)写出利用上述有关药品制取氨气的化学方程式：_。若要制得干燥的氨气，可选用下列干燥剂中的_(填序号)。a生石灰b浓硫酸c五氧化二磷,解析：本题考查了气体制备原理及装置的选择。由所提供试剂及装置特点，可选出所制备的气体。答案：(1)NH3H2、CO2Cl2(2)分液漏斗圆底烧瓶(3)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2Oa,【例3】(2009北京理综，27)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。,可选药品：浓硝酸、3mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中盛放的药品依次是_。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。,(3)装置中发生反应的化学方程式是_。(4)装置的作用是_，发生反应的化学方程式是_。(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是_。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)_。,a加热该绿色溶液，观察颜色变化b加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化,解析：实验题要先看目的，即要验证什么，由此再来理解或设计实验。“目的决定过程！”本题要证明浓HNO3能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。产生NO2，而非NO，所以中盛水与NO2反应生成硝酸和NO，根据装置特点知中是稀硝酸，中是浓硝酸，中是NaOH溶液，铜和浓硝酸反应时生成NO2，通入水中发生3NO2H2O=2HNO3NO，然后进行题目中的探究实验，选择合适的方法，解决实验中的问题。,答案：(1)3molL1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(4)将NO2转化为NO3NO2H2O=2HNO3NO(5)装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色(6)abd,1硝酸是三大强酸之一，不管浓硝酸还是稀硝酸都具有强氧化性，属氧化性酸。硝酸具有酸的通性、不稳定性和强氧化性，其中强氧化性是最重要的化学性质。2硝酸在与不同物质反应时可显示不同的性质硝酸遇还原性物质时显氧化性，与非还原性物质反应时可显酸性。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。,与金属(Pt、Au不反应，Al、Fe钝化)反应时，硝酸也既显氧化性又显酸性，如在Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O中每4mol浓硝酸中，有2molHNO3被还原为NO2，显氧化性，另2molHNO3生成盐Cu(NO3)2，显酸性。3硝酸与金属反应的计算技巧(1)金属与HNO3的反应运用“守恒法”求解，一般类型有电子守恒金属失电子数生成气体时HNO3得电子数。,物料守恒耗HNO3的量盐中的量(表现酸性的HNO3)气体中的N原子的量(被还原的HNO3)。电荷守恒HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有：c()c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。(2)金属与硝酸反应，求算离子浓度、pH等，金属与、H混合溶液反应的计算常用离子方程式分析。,7李明同学在学习了硝酸的性质以后，结合初中化学中学习的工业“三酸”，盐酸、硫酸、硝酸的性质，在笔记中做了如下记录，你认为不正确的是()A浓HNO3和稀HNO3都具有氧化性B铜与HNO3的反应属于置换反应C金属与HNO3反应不产生氢气D可用铁和铝制品盛装浓HNO3,解析：硝酸是氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，A正确；铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别是NO2和NO，没有单质生成，故不属于置换反应，B错误；硝酸是氧化性酸，金属与HNO3反应均不产生H2，而生成水，C正确；铁与铝遇冷浓硝酸钝化，故可用铁或铝制品盛装浓HNO3，D正确。答案：B,8下列反应中，浓硝酸既表现氧化性，又表现出酸性的是()A浓硝酸中滴入石蕊试液并微热B氧化亚铁与浓硝酸反应C氢氧化铝与浓硝酸反应D碳与浓硝酸,解析：浓硝酸中滴入石蕊试液时先变红色，后退为无色，变红色是由于硝酸具有酸性，红色退为无色是由浓硝酸的强氧化性所致；FeO与浓硝酸反应时可得Fe(NO3)3，其中Fe2被氧化为Fe3表现出硝酸的氧化性，Fe3与HNO3反应生成Fe(NO3)3，表现出硝酸的酸性；Al(OH)3与硝酸只发生中和反应，表现出硝酸的酸性；碳与浓硝酸反应生成CO2，只体现HNO3的氧化性。答案：AB,9硝酸铜是重要的化工原料，有多种制取途径，某工厂用铜屑和浓HNO3为原料制取硝酸铜。在实际生产中，先把铜屑在空气中灼烧，再跟用等体积水稀释的浓HNO3反应来制取硝酸铜。根据所学知识，试简要回答下列问题：(1)不宜于用铜屑直接跟硝酸反应来制取硝酸铜的原因是_。(2)浓硝酸用等体积水稀释的目的是_。(3)要得到硝酸铜晶体，应采用_。(4)反应后的尾气必须处理的原因是_，处理的方法是_。,解析：(1)制备物质时应尽可能提高原料利用率，尽可能少的产生污染物，对于产生的污染物应予以吸收，防止污染。(2)浓硝酸具有挥发性和强氧化性，能腐蚀设备，应选用稀硝酸。(4)铜屑与O2反应不完全，有少量的铜存在。,答案：(1)铜跟硝酸直接反应会有氮的氧化物生成，既产生污染，又降低硝酸的利用率；铜屑在空气中灼烧生成CuO，CuO跟HNO3的反应没有氮的氧化物生成，既避免了污染，又提高了硝酸的利用率(2)浓硝酸易挥发、不稳定，对设备腐蚀严重(3)结晶法或重结晶法(4)铜屑灼烧时，仍有少量的Cu，当与稀HNO3反应时，产生的NO会产生污染用NaOH溶液吸收,【例题】(200911月潍坊调研)在反应3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O中，当有1mol铜被氧化时，被还原的硝酸为()A8molB.molC2molD.mol,审题视点：本题利用硝酸和铜反应作为切入点，考查反应中硝酸表现的性质。思路点拨：从反应来看，一部分硝酸起氧化剂作用，另一部分硝酸起酸的作用，由题意和方程式可得Cu与被还原的HNO3的关系式因此D正确。错选A是只注意到HNO3的系数为“8”，没有考虑题目要求及有关量的关系。错选B是只注意了Cu与HNO3反应的物质的量之比为3/8，没有注意“被还原”的要求。正确答案：D,错因分析1审题不清，误认为求算参加反应的量，直接依据方程式计算。2对反应中硝酸的氧化性应从还原产物中找。,【例题】(14分)硫酸铜是一种应用极其广泛的化