广东省雷州市2020年高三化学一轮复习 元素化合物 专题八 氮及其化合物

专题八 氮及其化合物【考纲要求】1.了解氮及其氧化物的主要性质。 2.了解氮的氧化物对大气的污染及其防治。3.掌握硝酸的强氧化性。 4.了解氨的性质、用途及制法。5.了解铵盐的主要性质，认识它在生产中的应用。【教学内容】【重点知识部分】一.物理性质1.氮气的物理性质通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小。在标准大气压下，冷却至-195.8时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.8时，固态氮变成雪状的固体。2.NO、NO2的物理性质颜色毒性密度水溶性NO无色有毒比空气略大难溶NO2红棕色有毒比空气大与水反应3.硝酸的物理性质 纯硝酸是无色有刺激性气味、易挥发的液体，与水以任意比互溶。4.氨气的物理性质 无色、有特殊刺激气味的气体，极易液化、极易溶于水，常温常压下，1体积水约能溶解700体积的NH3，可做喷泉实验。5.铵盐的物理性质 均是白色或无色晶体，都易溶于水。二.化学性质【问题讨论部分】1.根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属元素，为什么氮气很稳定？2.如何鉴别NO2与溴蒸气？3. 谈谈空气中NO、NO2主要来源及引起常见的污染类型和常见的NOx尾气处理方法。4.久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存浓硝酸？5.常温下，铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？6.如何理解液氨作制冷剂。7.固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？请说明判断的理由。8.在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀【习 题 部 分】【题型一】NO、NO2的性质及对环境的影响1.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）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： ；（3）汽车尾气净化装置里装有Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。 尾气净化装置中发生的总反应的化学方程式为 （4）用氨可以和NOx在一定的条件下转化为N2和H20，若在标准状况下5 L NOx与4 L NH3恰好完全作用，则x为 。（5）用3%的H202溶液吸收尾气中的NOx生成HN03，再用NaOH 标准溶液滴定HNO3。可以测定NOx在汽车尾气中的体积分数，若通人3%的H202溶液的汽车的尾气体积为VL（标准状况），滴定时消耗浓度为cmolL-1标准NaOH溶液amL，则NOx的体积分数为_ 。（6）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下: Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)。写出NiO电极的电极反应式: 。2.氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH36NO 5N26H2O,8NH36NO2 7N212H2O。同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是_。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。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：_。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_。(3)纯碱溶液也能用于处理氮氧化合物废气，反应原理与上述(2)类似，同时产生CO2。请写出纯碱溶液吸收NO2的化学方程式：_。现有一定量的某工业废气，其中含有3.36LNO2、1.12LNO(已换算为标准状况，假设不含N2O4)，恰好被200mL碳酸钠溶液吸收，所得盐的物质的量分别为_、_，该碳酸钠溶液的物质的量浓度为_molL1。（4）利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)， 其目的是 ；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是 (填化学式)。该工艺需控制NO 和NO2 物质的量之比接近1：1。若n(NO)：n(NO2)1：1，则会导致 ；若n(NO)：n(NO2)1：1，则会导致 。生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2 会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为 。【题型二】探究NO、NO2与Na2O2反应和亚硝酸钠(NaNO2)3.某研究性学习小组根据氧化还原反应规律，探究NO、NO2与Na2O2反应的情况，提出假设并进行相关实验。.从理论上分析过氧化钠和二氧化氮既有氧化性又有还原性,于是提出如下假设:假设1：过氧化钠氧化二氧化氮假设2：二氧化氮氧化过氧化钠(1)小组甲同学设计如图装置的实验如下：试管A中反应的化学方程式是 。待试管B中充满红棕色气体,向试管B中加入适量Na2O2粉末,塞紧塞子,轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将余烬木条迅速伸进试管内,看见木条复燃。甲同学认为假设2正确；乙同学认为该装置不能达到实验目的,为达到实验目的,在A、B之间增加一个装置,该装置的作用是 。乙同学用改进后装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失；余烬木条未复燃。得出结论:假设1正确。NO2和Na2O2反应的化学方程式是。(2)丙同学认为NO易与O2发生反应,应更易被Na2O2氧化。查阅资料:2NO+Na2O22NaNO2;2NaNO2+2HCl2NaCl+NO2+4NO+H2O；酸性条件下,NO或NO2都能与MnO4反应生成NO3和Mn2+。2NaNO32NaNO2O2；NaNO2为白色粉末状固体，既有氧化性又有还原性；NaNO2溶液显弱碱性(原因：强碱弱酸盐的水解)。丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。在反应前,打开弹簧夹,通入一段时间N2,目的是。B中观察到的主要现象是,C、E中所盛的试剂不能是 。 a.无水硫酸铜 b.无水氯化钙 c.碱石灰 d.生石灰充分反应后,检验D装置中产物的方法是：取D装置中产物少许, 。装置E的作用是。F装置的作用是。F装置中发生反应的离子方程式 。（3）丁同学对D中固体的成分，因此对D中的固体进行探究假如Na2O2已反应完全，为确定D中固体产物的成分，该同学将固体溶于水后，经测定发现溶液呈强碱性，再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。由此现象推断固体产物中可能含有的物质是_(填化学式)。该同学又取适量固体产物于试管中密闭加热，发现白色固体部分变为淡黄色。此现象说明固体产物中还可能含有的成分是_(填化学式)。根据以上推测，写出Na2O2与NO反应的化学方程式_ 。4.亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。已知：NONO22OH=2NOH2O气体液化的温度：NO2为21，NO为152(1)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(按左右连接)为A、C、_、_、_。(2)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是_ 。(3)在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是_。装置E的作用是_。(4) 如果向D中通入过量O2，则装置B中发生反应的化学方程式为_。 如果没有装置C，对实验结论造成的影响是_。(5)通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是_。(6)NaNO2有像食盐一样的咸味，但能引起中毒。已知亚硝酸钠能发生如下反应：2NaNO2+4HI=2NO+I2+2NaI+2H2O，根据上述反应，可以用试剂和生活中常见的物质进行实验，以鉴别亚硝酸钠和食盐。进行实验时，必须选用的物质有_。 A自来水 B碘化钾淀粉试液 C淀粉 D白糖 E食醋 F白酒【题型三】硝酸性质及实验探究5.下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是() A浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B硝酸能与FeO反应，只表现氧化性 C硝酸可与Na2S反应制得H2S气体 D浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色6.相同质量的铜片分别与体积相同且过量的浓硝酸、稀硝酸反应，二者比较相等的是() A反应中氧化剂得到电子总数 B铜片消耗完所需时间 C反应后溶液中铜离子浓度(反应后溶液体积不变) D反应生成气体的体积(同温、同压)7.下列说法正确的是() A投入铁片产生H2的溶液中可大量存在H、Mg2、SO、NO B可用稀硝酸除去试管内壁上的银镜 C1.0molL1的KNO3溶液中可大量存在H、Fe2、Cl、SO D硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS2H=H2SCu28.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.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O22NO2 B.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、中现象,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸 D.针对中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化9.如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。.浓硝酸的强氧化性实验将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸，往具支试管中放入约2 mL浓硝酸，用排水法收集产生的气体。(1)具支试管中发生反应的化学方程式：_。(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象_。.稀硝酸的强氧化性实验(3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、 合理的实验操作是_。(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是_(填写序号)。 A.c中收集到无色气体 B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色 C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色.实验反思(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是_。.问题讨论用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。对此有两种看法：两者颜色不同的原因是因为Cu2浓度差异引起的。前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。(6)你认为上述看法_(填“”或“”)合理。若是合理，说明理由，若是合理，设计一个简单实验证明：_。【题型四】NO3的检验与硝酸盐的分解规律10.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(NO2)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+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ON2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 仪器连接后，放入固体试剂之前，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，加热前通入N2以驱尽装置内的空气，其目的是_；关闭K，先移动酒精灯预热硬质玻璃管,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。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。【题型五】氨气的性质与制备11.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。空气图1(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)，(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_。(4)如图1所示，向盛有浓氨水的锥形瓶内通入空气，同时插入红热铂丝。则铂丝保持红热的原因是： ，锥形瓶中还可观察到的现象是: .12.某化学小组在实验室中利用CaSO4、NH3、CO2制备(NH4)2SO4，工艺流程如下。回答下列问题：(1)操作的名称_，操作需要用到的仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒和_。(2)所得母液显酸性的原因用离子方程式表示为_。(3)下列装置能用于实验室制氨气的是_(填序号)。选择氨气的制取装置后，再选用下列装置收集干燥的氨气，并制取硫酸铵溶液，连接的顺序(用接口序号字母表示)是：a接_。(4)该小组还通过实验研究氨气的性质。利用下图所示装置探究NH3能否被NO2氧化(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。E装置中制取NO2反应的离子方程式是_。A中发生反应的化学方程式为_。若NH3能被NO2氧化全部生成无毒物质，预期观察到C装置中的现象是_。若此反应转移电子0.4 mol，则消耗标准状况下的NO2_ L。实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：NO2氧化性较弱，不能将NH3氧化；在此条件下，NH3的转化率极低；_。此实验装置存在一个明显的缺陷是_。(5)已知：Ksp(AgCl)=1.810-10；Ag2CrO4为砖红色，Ksp(Ag2CrO4)=1.210-12。该小组同学设计实验测定25时，NH4Cl饱和溶液的物质的量浓度。取NH4Cl饱和溶液1000 mL，于锥形瓶中，滴加23滴K2CrO4溶液；用2.000 molL-1的AgNO3标准溶液滴定，重复滴定3次，平均消耗AgNO3溶液2600 mL。判断达到滴定终点的方法为_；NH4Cl饱和溶液的物质的量浓度为_。1. 1.（1）3NO2+2H2O=2HNO3+NO； （2）2NO+2CO N2+2CO2（3）2NO + O2 + 4CO = N2 +2CO2 (4)1.2 (5)（2.24ac/V）% （6）还原；NO+O2-2e-=NO22. 2.(1)13 (2) 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O NaNO2 (3)Na2CO32NO2=NaNO3NaNO2CO2 NaNO3：0.05molNaNO2：0.15mol0.5molL1(4) 使尾气中的NO、NO2 被充分吸收 Ca(OH)2排放气体中NO 含量升高 产品Ca(NO2)2 中Ca(NO3)2 含量升高3NO2 -+2H+ =NO3- +2NO+H2O3.(1)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O除去生成NO2气体中混有的水蒸气 Na2O2+2NO22NaNO3(2)将装置中的空气排出铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色,有无色气泡产生 a加入稀盐酸,若产生无色气体,遇到空气变为红棕色,产物是亚硝酸钠,反之为硝酸钠防止水蒸气进入D中,干扰实验 吸收未反应的NO；5NO + 3MnO4 + 4H+ =5NO3+3Mn2+ + 2H2O(3)Na2O、NaNO2(5)NaNO32Na2O22NO=NaNO3NaNO2Na2O4. (1)EDB(2)防止可能产生的NO被氧化成NO2，造成对A中反应产物检验的干扰(3)装置D中通入氧气后出现红棕色气体冷凝，使NO2完全液化(4)4NO2O24NaOH=4NaNO32H2O水蒸气会与NO2反应产生NO，造成对NO的来源认识不清(5)2NaNO2H2SO4=Na2SO4NO2NOH2O（6）BE9.(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(2)铜片逐渐溶解，溶液变蓝，放出红棕色气体(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸，打开活塞，放入稀硝酸(4)C(5)利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察Cu与稀硝酸的反应产物(6)往蓝色溶液中通入NO2，溶液变成绿色(或加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色)10.（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检验产生干扰（或其它合理答案）；（3）乙； 2Na2SO3+O2=2Na2SO4， 2Na2SO3+O2=2Na2SO4；O2在通过装置B时已参与反应（或其它合理答案）11. (1)或(2)在装置C与D之间增加一个防倒吸装置在D后增加一个尾气吸收装置(3)吸收CO2和水蒸气，并生成O24NH35O24NO6H2O铜片逐渐减少直至溶解，溶液变蓝色，生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色(4)氨的氧化反应是一个放热反应 ； 有红棕色气体产生和冒白烟。12. (1)过滤蒸发皿、漏斗、烧杯 (2)NHH2ONH3H2OH (3)甲丁degfcbh (4)Cu4H2NO=Cu22NO22H2O2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O 红棕色消失2.24反应速率慢无尾气处理装置(5)滴入最后一滴AgNO3溶液，出现砖红色沉淀，半分钟不溶解 5.2mol/L（1）A 2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O defel(2) 红棕色气体慢慢变浅 8NH36NO2 7N212H2O。Z中NaOH溶液产生倒吸现象 反应后分子数减少，Y管中压强小于外压某小组模拟工业合成氨，并制备NaHCO3，设计实验如下(夹持装置略去)。回答下列问题：(1)装置E中盛放碱石灰的仪器名称为_。(2)装置A中发生反应的离子方程式为_。(3)装置C的作用为使N2和H2混合均匀_、_。(4)实验时，应先打开装置B中分液漏斗活塞，反应一段时间，在装置末端导管处收集H2并验纯后，再点燃D处酒精灯，原因为_。(5)当F中的氨气饱和后，取下装置F，再向其中通入足量CO2，现象为_；发生反应的离子方程式为_。(6)已知：Ksp(AgCl)=1.810-10；Ag2CrO4为砖红色，Ksp(Ag2CrO4)=1.210-12。该小组同学设计实验测定25时，NH4Cl饱和溶液的物质的量浓度。取NH4Cl饱和溶液1000 mL，于锥形瓶中，滴加23滴K2CrO4溶液；用2.000 molL-1的AgNO3标准溶液滴定，重复滴定3次，平均消耗AgNO3溶液2600 mL。判断达到滴定终点的方法为_；NH4Cl饱和溶液的物质的量浓度为_。（1）干燥管（2）NH4+ +NO3 N2 +2H2O （3）干燥N2和H2 通过气泡逸出速率控制N2和H2的充入比例（4）防止加热时空气中的O2和水蒸气与Fe反应，使Fe失去催化作用；防止H2与空气混合加热爆炸。（5）有白色晶体析出 Na+ +CO2 +NH3+H2O =NaHCO3+NH4+（6）滴入最后一滴AgNO3溶液，出现砖红色沉淀，半分钟不溶解 5.2mol/L