教辅：高考化学复习之氮及其化合物

1、第11讲,氮及其化合物,考纲导视,基础反馈 判断正误，正确的画“”，错误的画“,1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质,2)将可调高度的铜丝伸入稀 HNO3 中，溶液变蓝，则 Cu,与稀 HNO3 发生置换反应,3)实验室用锌粒、稀 HNO3 以及试管、带导管的橡皮塞可,制取 H2,4)由于反应物浓度越大，反应速率越快，因而常温下，相 同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解,完,5)制二氧化氮时，用水或 NaOH 溶液吸收尾气( (6)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别 Br2(g)和 NO2( (7)液氨作为清洁能源的反应原理是 4NH35O2,。,4NO6H2O,答案：(1,2,3

2、,4,5,6,7,8,考点一,氮气和氮的氧化物,知识梳理,一、氮族元素,N(氮)、P(磷)、As(砷,5,1氮族元素包括_、Sb(锑)、Bi(铋) 五种元素。在元素周期表中位于_族，最高正化合价为 _，最高价氧化物的通式为_，其对应水化物的 通式为_或_。最低负化合价为_，其氢,化物的通式为_,H3RO4,3,RH3,第A,R2O5,HRO3,2氮族元素原子结构的异同点,5,增多,增大,减弱,相同点是最外层都是_个电子；不同点是电子层数,逐渐_，原子半径逐渐_,增强,减弱,3氮族元素化学性质上的主要递变规律,减弱,增强,从上到下，元素的非金属性逐渐_ ，金属性逐渐 _；最高价氧化物的水化物的酸

3、性逐渐_；气态 氢化物(RH3)的热稳定性逐渐_，还原性逐渐_,二、氮气与氮的固定,1物理性质,无,无,难,78,_色、_味的气体，_溶于水，难液化，空 气中含_(体积分数)的氮气。沸点为195.8 ，熔点为 209.9,2分子结构,NN,NN,氮气的电子式为_；结构式为_； 氮氮三键键能很高,3化学性质,常温稳定，高温活泼,2NO,2NH3,1)还原性：N2O2 (2)氧化性：N23H2,_。 _,4用途。 合成氨、制硝酸、作保护气等,5氮的固定,氮的固定,自然固氮,人工固氮,使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的方法叫做 _。氮的固定主要有_和_,三、一氧化氮和二氧化氮的性质,1氮元素有1、

4、2、3、4、5 五种正价态，五种 正价对应六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,2NO 和 NO2 的性质比较,与水反应：3NO2H2O= _； 自身化合生成_色的N2O4： 2NO2,无,无,红棕,刺激性,难,水,2NO2,2HNO3NO,无,N2O4,蓝,注意：(1)氮的氧化物都是大气污染物,2)空气中NO2 是造成光化学烟雾的主要因素,3)空气中NO、NO2 主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾,气、硝酸工厂等,4)NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主,3.氮氧化物对环境的污染及防治。 (1)常见的污染类型,光化学烟雾：NOx 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生

5、,一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾,酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成 HNO3 和 HNO2,随雨雪降到地面,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,NO 与血红蛋白结合使人中毒,2)常见的NOx尾气处理方法。 碱液吸收法。 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O 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。 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)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和C

6、O2)。一般适用于汽车尾气的处理,考点集训,例1设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是()。 A.常温常压下，14 g由N2和CO组成的混合气体含有的原子数为NA B.标准状况下，6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA C.46 g NO2和N2O4混合气体中含有的氮原子数为3NA D.2.24 L NO2含有氧原子数为0.2NA,思路指导：涉及混合物的题型，可以采用极端假设法,答案：A,解析：N2和CO都是双原子分子，其摩尔质量均为28 g mol1, 14 g混合气体的物质的量为0.5 mol，含有的原子数目为NA，A项正确；NO2与H2O发生的反应为3NO2H

7、2O=2HNO3NO,6.72 L NO2为0.3 mol，与水发生反应时转移0.2 mol电子(即0.2NA)，B项错误；46 g NO2和N2O4混合气体相当于含1 mol NO2气体，则含有氮原子数为NA，C项错误；没给特定的条件 (温度、压强)，无法确定Vm的值，不能计算，D项错误,5 molL1 NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液,例2(20162017 学年河北邯郸大名一中月考)足量铜与一 定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和 NO2、N2O4、NO的混合 气体，这些气体与 1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有 气体完全被水吸收生成硝酸，若向所得硝酸铜溶

8、液中加入,的体积是,A.60 mL,B.45 mL,C.30 mL,D.15 mL,答案：A,方法技巧,氮氧化物与O2、H2O反应的计算方法 (1)电子守恒法。 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 (2)原子守恒法。 4NO2O2和4NO3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5H2O=2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断,例 3(2015 年湖南模拟)氮的固定是几百年来科学家一直研,究的课题,1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分 K,值,分

9、析数据可知：大气固氮反应属于_(填“吸热”或,放热”)反应,分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因 _。 从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际 工业生产却选择 500 左右的高温，解释其原因_ _,2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定 N2 的平 衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，如图所示的 图示中，正确的是_(填“A”或“B”)；比较 p1、p2 的大小关 系_,A,B,C,3)20 世纪末，科学家采用高质子导电性的 SCY 陶瓷(能传 递 H)为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电 极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的

10、转化率， 其实验简图如 C 所示，阴极的电极反应式是_ _。 (4)近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下,合成氨气的新思路，反应原理为：2N2(g)6H2O(l) 4NH3(g) 3O2(g)，则其反应热H_,已知：N2(g)3H2(g,2NH3(g) H92.4 kJmol1,2H2(g)O2(g,2H2O(l) H571.6 kJmol1,答案：(1)吸热,K 值小，正向进行的程度小(或转化率,低)，不适合大规模生产 从反应速率角度考虑，高温更好，但从催化剂活性等综 合因素考虑选择 500 左右合适 (2)A p2p1 (3)N26e6H=2NH3 (4)1530 kJmol1

11、,考点二,氨和铵盐,知识梳理】 一、氨 1物理性质。 _色有_气味的气体，密度比空气_，易 液化，_溶于水(通常 1 体积水能溶解 700 体积氨气)。 2分子结构。 电子式：_，空间结构：三角锥形,无,刺激性,小,极易,NH4 OH,3化学性质,NH3H2O,1)与水反应：NH3H2O,_,氨气溶于水得氨水，密度小于 1 gcm3，氨水中含有的粒子有 _。氨水为可溶性一元,弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3H2O (2)与酸反应：得到相应的铵盐,_,NH3HCl=_(两种气体相遇产生白烟，可用,于两者检验,NH4Cl,NH3H2O,NH4)2SO4,NH4NO3,CH3COONH4,NH4

12、HCO3,2NH3H2SO4=_(硫铵、肥田粉)； NH3HNO3=_(硝铵、炸药)； NH3CH3COOH=_； NH3CO2H2O=_(碳铵,3)还原性,4NO6H2O,4NH35O2,_(工业制硝酸,4)与某些盐反应。 Al33NH3H2O=_实验室制 Al(OH)3,4制法,1) 氨气的实验室制法。 反应原理 _,气体(与用 KClO3 和 MnO2 制,反应装置 固体固体 O2 的装置相同,碱石灰,向下排空气法,白烟,蓝色,验满方式,净化装置 用_ 收集装置 _ 将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有_产生 用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变_ 收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸

13、湿 的棉花球，可减小 NH3 与空气的对流速率， 收集到纯净的 NH3,收集方式,2)工业制法：N23H2,_,2NH3,5用途：制氮肥、铵盐、硝酸、纯碱、作制冷剂等,二、铵盐,从反应上看，铵盐都是氨与酸反应的产物；从构成上看， 1物理性质。 铵盐都是_溶于水的离子化合物,易,_(NH3HCl=NH4Cl，试管,溶液：NH4 OH,_(可用于 NH 4 的检,2化学性质,H2ONH3CO2,NH3HCl,1)热稳定性差，受热分解,_,NH4HCO3 NH4Cl,冷,上端内壁有白色固体附着)。 (2)与碱反应：铵盐与碱共热都能产生 NH3,固态：NH4Cl NaOH,_( 不,能写离子方程式,N

14、aClH2ONH3,H2ONH3,验或铵盐的鉴别,质是铵盐(或含有NH4,3铵盐的检验,1)化学原理：铵盐与碱加热产生氨气,2)检验方法：把 NaOH 溶液加到某物质(固体或溶液)中， 加热后产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，即判断该物,考点集训,例 4关于下列各装置图的叙述中，正确的是( A.用氯化铵和氢氧化钙制 NH3 B.实验室快速制氨气,C.实验室用 NH4Cl 制 NH3,D.NH3 的干燥、收集及处理 答案：B,归纳总结 实验室制取少量 NH3 的两种简易方法 1.加热浓氨水,1)反应原理：NH3H2O (2)装置：见图甲。 甲,NH3H2O。 乙,NH4 OH，加入固态碱性物

15、质(如 CaO、NaOH,2.浓氨水中加固态碱性物质。 (1)反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3H2O,NH3H2O,碱石灰等)，消耗水且使c(OH)增大，使平衡逆向移动，同时反 应放热，促进NH3H2O 的分解。 (2)装置：见图乙,例 5(2016 年新课标卷)氮的氧化物(NOx)是大气污染物 之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生 成N2，某同学在实验室中对NH3与NOx反应进行了探究。回答 下列问题： (1)氨气的制备,A,B,C,D,E,F,氨气的发生装置可以选择上图中的_，反应的化 学方程式为_。 预收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺 序为：发生

16、装置_(按气流方向，用小写字母表示,2)氨气与二氧化氮的反应,将上述收集到的 NH3 充入注射器 X 中，硬质玻璃管 Y 中加 入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温 度下按图示装置进行实验,解析：(1)在实验室中是利用固体碱消石灰与铵盐NH4Cl 混合加热制取氨气，故应选用A 装置，发生反应的化学方程式,为2NH4ClCa(OH)2,CaCl22NH32H2O；利用A装,置制得的氨气，由于氨气是碱性气体，所以需要利用碱石灰进 行干燥，然后再根据氨气的密度比空气小的性质，用向下排空 气法收集，氨气是大气污染物，要进行尾气处理，可利用其在 水中极容易溶解，用水作吸收剂进行

17、尾气处理，故装置的连接 顺序为 adcfei。(2)NO2 具有强氧化性，NH3 有强还 原性，两者相遇，会发生反应产生氮气和水，根据电子守恒、 原子守恒，可得反应的方程式： 8NH36NO2=7N212H2O,故Y 管内看到红棕色气体颜色变浅最终为无色，同时在注射器 的内壁有水珠产生；反应后由于容器内气体的物质的量减少， 所以容器内气体压强减小。当打开K2 后，烧杯内NaOH 溶液在 大气压强的作用下会倒吸入 Y 管内,答案：(1)A2NH4ClCa(OH)2,CaCl22NH3,2H2O adcfei,2)红棕色颜色变浅，最后褪为无色 7N212H2O NaOH 溶液倒吸入 Y 管中,8N

18、H36NO2= 该反应是气体体,积减小的反应，装置内压强降低，在大气压的作用下发生倒吸,例 6(2017 届北京师大附中期中)某化学兴趣小组利用如图 装置制取氨气并探究氨气的有关性质。 (1)装置 A 中烧瓶内试剂可选用_(填序号,a.碱石灰,b.浓硫酸,c.生石灰,d.五氧化二磷,e.烧碱固体,2)若探究氨气的溶解性，需在 K2 的导管末端连接下表装置 中的_(填序号)装置，当装置 D 中集满氨气后，关闭 K1、 K2，打开 K3，引发喷泉的实验操作是_ _,3)若探究氨气的还原性，需打开 K1、K3，K2处导管连接,制取纯净、干燥氯气的装置,用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成气体必须通过盛有

19、,_试剂的洗气瓶,D 中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味 的气体，该反应的化学方程式为_ _,从 K3 处导管逸出的气体中含有少量 Cl2，则 C 装置中应 盛放_溶液(填化学式)，反应的离子方程式为 _,解析：(1)在浓氨水中存在平衡： NH3H2O,NH3H2O,固体，平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发。碱石灰 的成分是烧碱和生石灰，将浓氨水加入到碱石灰中能快速制备 氨气。(2)氨气极易溶于水，不溶于 CCl4，要用防倒吸装置，因 此选择或。要使装置 D 发生喷泉现象，必须使烧瓶中的压 强迅速降低，形成内外压强差。用热毛巾将烧瓶捂热，可使 D 中氨气受热膨胀，通过导管后溶

20、于水，D 中压强变小即产生“喷 泉”。(3)用二氧化锰与浓盐酸制取的氯气中，混有氯化氢气 体和水蒸气，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水,蒸气。探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生白烟，联 系 NH3HCl=NH4Cl可知，“白烟”的成分为氯化铵，氯元 素化合价降低，则生成的“无色无味气体”必为氨气的氧化产 物，可推知为氮气。氯气是有毒气体，可与强碱溶液反应， 因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。 答案：(1)ace,2)或,用热毛巾将烧瓶捂热片刻(其他合理答案均可,3)饱和食盐水、浓硫酸 3Cl28NH3=6NH4ClN2,NaOHCl22OH=ClClOH2O,考点三 硝酸 【知识

21、梳理,1物理性质,无,刺激性,纯硝酸是_色、易挥发(沸点 83 )、有_气 味的液体，密度为 1.50 gcm3。 浓硝酸(市售)的质量分数为 69%，易挥发出 HNO3，通常为 无色或黄色液体(因 HNO3 分解产生的 NO2 溶在其中而呈黄色)， 密度为 1.42 gcm3,2化学性质,NaNO3H2O,Cu(NO3)2H2O,1)硝酸具有酸的通性：HNO3 NaOH=_； 2HNO3CuO=_；稀硝酸能使紫色石蕊溶液 变红，浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。 (2)硝酸不稳定，受热或见光易分解。 4HNO3(浓)=_(浓度越高、温度越,高、光越强，硝酸越易分解,2H2O4NO2O2,

22、3)硝酸的强氧化性,Cu(NO3)22NO22H2O,硝酸能与除金、铂以外的所有金属反应，产物中没有氢气， 硝酸被还原的产物与硝酸的浓度有关。 Cu4HNO3(浓)=_。 现象：迅速剧烈反应，放出大量红棕色气体，溶液变绿色。 3Cu8HNO3(稀)=_。 现象：反应较缓慢，放出无色气体，在试管口变成红棕色,溶液变蓝色,3Cu(NO3)22NO4H2O,注意：试管口应塞上用碱液润湿的棉团,4)与有机物反应,HNO3,_,3用途：制炸药、染料、塑料、硝酸盐,考点集训,例 7(2015 年北京卷)在通风橱中进行下列实验,A.中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NOO2= 2NO2 B.中的现象说明

23、Fe 表面形成致密的氧化层，阻止 Fe 进 一步反应 C.对比、中现象，说明稀 HNO3 的氧化性强于浓 HNO3 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,答案：C,解析：铁放入稀HNO3中发生反应Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，NO逸出，遇到O2生成NO2，气体由无色变为红棕色，A正确；铁放入浓HNO3中，在常温下会钝化，即在Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应，B正确；浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，C错误；在铁、铜之间加一个电流计，根据电子的流向，可判断铁是否被氧化，若电子由铁移动到铜，则铁被氧化，D正确,例8(20162017

24、学年河北保定定州中学月考)将一定质量 的镁、铜合金加入到稀硝酸中，两者恰好完全反应，假设反应 过程中还原产物全是 NO，向所得溶液中加入物质的量浓度为 3 molL1的 NaOH 溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原,合金的质量增加 5.1 g，则下列有关叙述中正确的是( A.开始加入合金的质量可能为 16.4 g B.标准状况下产物 NO 的体积为 22.4 L C.生成沉淀完全时消耗 NaOH 溶液的体积为 100 mL D.参加反应的硝酸的物质的量为 0.1 mol,答案：C,方法技巧,硝酸与金属反应的计算方法,1)思维模型,2)计算技巧,例 9如下图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、

25、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是,_,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_,填代号,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_,两者颜色不同的原因是因为Cu2浓度差异引起的,问题讨论,用等质量的铜