1、高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第4节 氮及其重要化合物学案氮及其重要化合物明考纲1了解NO、NO2的性质。2掌握硝酸的性质和用途，结合金属与HNO3的反应，掌握守恒法的计算技巧。3了解氨气、铵盐的性质及用途；掌握氨气的实验室制法。4掌握铵根离子的检验。5了解氮的氧化物及含磷洗涤剂对环境及人类健康的影响。析考情高考对本节内容的考查有四点：一是结合氮及其化合物的转化考查基本概念、基本理论；二是以NOx和HNO3的性质考查相关实验及计算；三是以框图推断考查氮及化合物的性质和应用；四是结合相关工业生产考查含氮化合物对环境质量的影响。考点氮气及其氧化物1氮元素在自然界中的存在及氮的固定2氮
2、气(1)分子式：N2，电子式： NN，结构式：NN。(2)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点很低。(3)化学性质与氧气反应：N2O22NO(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)与氢气反应：N23H22NH3(工业合成氨的反应原理)与Mg反应：3MgN2Mg3N23氮的氧化物(1)氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)NO和NO2性质的比较性质NONO2颜色状态气味无色无味气体红棕色有刺激性气味的气体溶解性难溶于水与水反应毒性有毒(跟血红蛋白结合)有毒与水反应不反应3
3、NO2H2O=2HNO3NO与氧气反应2NOO2=2NO2不反应对环境的影响导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层 易错警示(1)NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2 N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。(2)NO只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。(3)验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。(4)NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)NO2溶于水时生成HNO3，故NO2是硝酸的酸酐。()(2)CO、N
4、O、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。()(3)NO2溶于水时发生氧化还原反应。()(4)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。()(5)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂，二者的物质的量之比为31。()(6)溴蒸气和NO2都为红棕色气体用湿润的淀粉KI试纸可以鉴别。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一 氮气及氮的循环1.2015北京高考下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()A氮元素均被氧化B工业合成氨属于人工固氮C含氮无机物和含氮有机物可相互转化D碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环答案A解析在雷电作用下N2与O2反应生成NO，氮元素被氧化，工业
5、合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A项错误，B项正确；由图可看出含氮无机物和含氮有机物可以相互转化，C项正确；合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确 。题组二 NO、NO2的性质及对环境的影响2.NO对环境的危害在于()破坏臭氧层高温下能使一些金属被氧化造成酸雨与人体血红蛋白相结合A仅 B仅C D答案A解析NO在高温下不能氧化金属，错误，不属于对环境的危害，正确。3氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。(1)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。汽车尾气中的CO来自于_，NO来自于_。汽车尾气对
6、环境的危害主要有_(至少填两种)。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。反应的化学方程式可表示为_。(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH36NO5N26H2O,8NH36NO27N212H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO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_。(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_。答案(1)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的
7、反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)2xCO2NOx2xCO2N2(2)13(3)NaNO2解析(1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)V(NO)V(NO2)3.0 LV(NO)V(NO2)3.5 L则V(NO)0.75 LV(NO2)2.25 LV(NO)V(NO2)13。(3)NO中氮的化合价为2价，NO2中氮的化合价为4价，利用电子守
8、恒，二者11混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为3，即为NaNO2。总结提升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排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。(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2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、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NO
9、x的处理。(2)催化转化：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CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。题组三 氮的氧化物与水的反应4.2015沈阳模拟在一定条件下，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 mLA BC D答案D解析首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2，则V(NO2)(122) mL8 mL，则混合气中：V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的2 mL气体是NO，则混
10、合气中的V(O2)(12 mL2 mL3)1.2 mL，D项正确。52015宜宾检测如图所示，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()A11 B57C75 D43答案A解析4NO2O22H2O=4HNO3,4NO3O22H2O=4HNO3，V(NO2)V(NO)，n(NO2)n(NO)，则生成的HNO3物质的量相等，溶液的体积也相同，故两个试管内溶液物质的量浓度相等。总结提升氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法1加合式法
11、(1)NO2和O2混合气体溶于水的计算：由4NO2O22H2O=4HNO3可知：V(NO2)V(O2) (2)NO与O2同时通入水中：2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO总的化学方程式为4NO3O22H2O=4HNO3可知：V(NO)V(O2) (3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO3O22H2O=4HNO3情况处理。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
12、合气体中N、O原子个数比进行分析判断。n(N)n(O) 3电子守恒法NO与O2的混合气体通入水中发生反应：2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO，在这当中，存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲，NOHNO3，N的化合价升高是由于被O2氧化，因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。考点氨和铵盐1氨的分子结构与性质(1)分子结构分子式：NH3，电子式：，空间构型：三角锥形。属于极性分子。(2)物理性质无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化可用作制冷剂，极易溶于水(1700)，可由喷泉实验证明。(3)化学性质与水反应：NH3H2
13、O NH3H2O NHOH，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。a组成：三种分子：NH3、H2O、NH3H2O；三种离子：NH、OH、H；b性质：氨水质量分数越大，其密度越小；氨水是很好的沉淀剂，能使Mg2、Al3、Fe2、Fe3、Cu2、Zn2转变为氢氧化物沉淀，其中AgOH、Cu(OH)2、Zn(OH)2等沉淀能溶于过量氨水，生成络离子；c氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3H2ONH3H2O。氨气与酸反应a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。化学方程式为HClNH3=NH4Cl、NH3HNO3=NH4NO3。b与
14、CO2等酸性氧化物反应：NH3CO2H2O=NH4HCO3或2NH3CO2H2O=(NH4)2CO3。NH3的还原性氨的催化氧化：4NH35O24NO6H2O；与CuO的反应：2NH33CuO3CuN23H2O；与Cl2的反应：2NH33Cl2=6HClN2或8NH33Cl2=6NH4ClN2。与盐溶液反应将氨水加入下列溶液，完成下表：被滴试剂现象离子方程式FeCl3溶液生成红褐色沉淀Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NHAlCl3溶液生成白色沉淀Al33NH3H2O= Al(OH)33NH2.氨气的制法(1)工业制法：N23H22NH3；反应条件：温度400500 ，压强2050 MPa
15、，催化剂铁触媒。(2)实验室制法原理：NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。(注：a.不能用NH4NO3，因NH4NO3受热爆炸；b.Ca(OH)2不能用KOH或NaOH代替，因两者易吸湿，易结块，不利于产生NH3，且高温下腐蚀试管)。实验装置装置类型：固固气体。净化装置：如图或图所示(不能用浓H2SO4、P2O5、CaCl2、无水硫酸铜作干燥剂)。收集方法：向下排空气法。验满方法：a.将湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若试纸变蓝色，说明NH3已收集满。b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟产生，说明NH3已收集满。尾气处理：在集气管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花，可减
16、小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3。3铵盐及NH4的检验(1)铵盐的物理性质铵盐都是无色固体，均易溶于水。(2)铵盐的化学性质(3)NH的检验未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。 易错警示(1)NH3是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题的突破口，确定NH3的存在。氨与酸反应的实质是NH3与H结合形成NH。(2)计算氨水浓度时，溶质视为NH3。(3)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为(4)铵盐受热都能分解，但不是都产生NH3，如NH4NO3受热分解生成N2O和H2O。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(
17、1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。()(2)实验室用浓氨水与NaOH固体制取氨气。()(3)氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟。()(4)某晶体与NaOH共热放出一种使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NH。()(5)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH。()(6)把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应。()(7)液氨作为清洁能源的反应原理是4NH35O24NO6H2O。()(8)氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3H2O(除水外)。()(9)在1 molL1氨水中，NH3H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 molL1。(
18、)(10)液氨和氨水在组成上相同。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)题组一 氨气的性质1.如下图所示，利用培养皿探究氨气的性质。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C氯化物溶液变浑浊该溶液一定是AlCl3溶液D湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱答案A解析向NaOH固体上滴几滴浓氨水后，产生NH3。NH3遇挥发出来的HCl生成NH4Cl固体而产生白烟；H2SO4难
19、挥发，因此浓硫酸附近无明显现象，但NH3与H2SO4能反应；氨水能使MgCl2、AlCl3等溶液变浑浊；NH3与水反应生成的NH3H2O电离出OH而显碱性，但NH3不是碱。2固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水发生复分解反应。甲组同学用下图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。(1)仪器B的名称是_。(2)实验中，中的试纸变蓝，中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成，则中的试剂为_；中发生反应的化学方程式为_；中的试剂为_。(3)乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为，此时中现象为_，原因是_。(4)经上述反应，2.5 g化合物A理论上可得0.56 L(标准状况)M，则A的化学式为_。答案(1)分
20、液漏斗(2)碱石灰3CuO2NH33CuN23H2O浓硫酸(3)红色石蕊试纸变蓝CuO与氨气反应生成的水和未反应的氨气形成氨水，使红色石蕊试纸变蓝(4)Mg3N2解析(2)化合物A与水反应生成氨气，氨气经碱石灰干燥，与CuO反应生成红色的Cu，根据氧化还原反应原理可知Cu的化合价降低，NH3中N的化合价升高生成气体M(氮气)。(4)经浓硫酸吸收未反应的NH3，收集的氮气的物质的量为n(N2)0.025 mol，所以A中含n(N)0.05 mol，设A的化学式为Q3N或QN时其相对分子质量均为50，Q的相对原子质量分别为12或36，无意义；设A的化学式为Q3N2，其相对分子质量为100，Q的相对
21、原子质量为24，故化合物A为Mg3N2。题组二 喷泉实验与NH的检验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答案B解析H2难溶于NaOH溶液，不能形成较大压强差，不能引发“喷泉”现象。4大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响。现有如图装置，目的是完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。(1)用如图甲装置进行喷泉实验，上部烧
22、瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是_。该实验的原理是_。(2)如果只提供如图乙的装置，请说明引发喷泉的方法：_。答案(1)挤出胶头滴管中的水，打开弹簧夹氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小，水迅速进入烧瓶，形成喷泉(2)打开弹簧夹，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即形成喷泉总结提升喷泉实验的原理及应用(1)喷泉实验的原理由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中，容器内压强小于容器外压强，从而产生喷泉，依据这一原理，只要能够造成容器内气体大量溶于液体，就可以形成喷泉。(2)形成喷泉的类型只要气体易溶于吸收剂，均可做喷泉实
23、验，吸收剂可以是水，也可以是酸液、碱液等。下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2(43)吸收剂水、NaOH溶液水NaOH溶液水水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产生气体。容器内产生大量气体，压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是利用此原理。(3)引发喷泉的几种方法使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。使烧瓶内气体温度降低，使气压减小。使烧瓶外待喷液面上的气压增大。(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
24、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。题组三 铵盐和NH的检验5.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，实验室常加热氯化铵与氢氧化钙的混合物制备氨气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，其水溶液均呈酸性答案B解析铵盐分解不一定产生氨气，如NH4NO3在400 以上分解生成N2、NO2和H2O，A项错；Fe2比NH更易结合OH，因而加入少量NaOH，不会产生NH3，C项错；NH4HCO3、(NH4)2S等均呈碱性，D项
25、错。考点硝酸的性质及应用1物理性质(1)纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体。(2)硝酸沸点较低，易挥发，在空气中遇水蒸气形成白雾。2化学性质(1)强酸性稀硝酸使紫色石蕊试液变红。(2)不稳定性反应：4HNO3(浓) 2H2O4NO2O2。市售浓硝酸呈黄色的原因是硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。(3)强氧化性与金属反应常温下，铁、铝遇冷的浓HNO3能发生钝化。稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与非金属反应如浓硝酸与C的反应为C4HNO3
26、(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。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。王水浓HNO3和浓盐酸按体积比13混合即为王水，它的氧化性更强，能溶解Pt、Au等金属。(4)与有机物反应硝化反应(与C6H6反应)C6H6HNO3C6H5NO2H2O。颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。3用途：化工原料，用于制化肥、染料、炸药等。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)浓硝酸的还原产物一般是NO2，而稀硝酸的还原产物一般是NO，并且硝酸的浓度越大，氧化性越强。()(2)硝酸与
27、金属反应时，只体现硝酸的强氧化性。()(3)硝酸与活泼金属Mg、Al等反应产生H2，而与Cu反应产生NO或者NO2。()(4)将浓硝酸滴在干燥的蓝色石蕊试纸上，现象是先变红后褪色。()(5)硝酸可与Na2S反应制得H2S气体。()(6)常温下，可用铁制或铝制容器盛放浓HNO3，说明Fe、Al与浓HNO3不反应。()(7)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，能溶解在其混合液中。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)题组一 硝酸的性质1.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3浓HNO3久置或光照变黄色HNO3不稳定易分解Al箔插入稀HNO3中无现象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓HNO3具有酸性和强氧化性A BC D答案D解析过量的铁粉加入稀HNO3，生成Fe2，加入KSCN溶液时，颜色不变，故错；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3所致，故正确；Al箔遇浓
