高中化学一轮复习精品学案第4章 第4节 氮及其化合物.docx

1、高中化学一轮复习精品学案第4章 第4节 氮及其化合物第四节氮及其化合物考纲定位考情播报1.掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。4了解氮及其重要化合物的制备方法。2016全国甲卷T26(4)(5)/全国乙卷T8(B)、T10(B)、T26/全国丙卷T272015全国卷T7、T8(D)、T10(A)/全国卷T13(B)2014全国卷T8(C)、T27/全国卷T282013全国卷T7(B)2012全国卷T9(C)考点1| 氮气及其氧化物的性质基础知识整合1自然界中氮的存在和氮的

2、固定2N2的性质及应用(1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点比O2的低。(2)化学性质N2的电子式为 NN ，结构式为NN。与H2反应的化学方程式：N23H22NH3，N2表现氧化性。与Mg反应的化学方程式：N23MgMg3N2，N2表现氧化性。与O2反应的化学方程式：N2O22NO，N2表现还原性。3NO、NO2的比较NONO2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性难溶于水易溶于水与O2或与H2O反应2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO收集方法排水法向上排空气法与人体、环境的关系与血红蛋白结合，使人中毒转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟

3、雾注：氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3、N2O5分别为HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(酸酐)。NO2与N2O4可相互转化2NO2 N2O4。应用体验1(1)氮元素的非金属性很强，但N2的化学性质特别稳定，其原因是什么？(2)溴蒸气和NO2都为红棕色气体，如何区分？用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液可以吗？提示(1)N2的结构式为NN，N原子间以三键结合，键稳定，难破坏，所以N2的化学性质非常稳定。(2)用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。不能用湿润的淀粉

4、KI试纸或NaOH溶液区分，因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I氧化成I2，使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收Br2蒸气和NO2而形成无色溶液。2实验探究：在进行NO2溶于水的实验时有如图所示操作。(1)将充满NO2的试管倒扣在盛有水的水槽中，可观察到的现象是：红棕色气体逐渐变为无色，水位上升，最后水充满整个试管的。化学方程式为3NO2H2O=2HNO3NO。(2)当向试管中通入O2，现象是无色气体又变为红棕色气体，试管内液面上升至充满，继续通O2试管内液面又下降。考点多维探究角度1N2和NOx的主要性质及对环境的影响1将空气中的氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。能实现人工固氮的是(

5、) A雷雨天闪电 BNH3催化氧化制NOC豆科植物根瘤菌 D工业合成氨答案D2烧瓶中放入铜片和稀硝酸，来制取较纯净的一氧化氮，反应开始后发现烧瓶中充满红棕色气体，这时的操作应是()A立即接上收集容器，用向上排空气法收集B待烧瓶中红棕色气体消失后，用向上排空气法收集C待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集D立即用排水法收集D红棕色气体为NO2，NO2与水反应生成NO。3(2017大连模拟)随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是()A反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B汽车尾气的主要污染成分包括CO、N

6、O和N2CNO和O2必须在催化剂表面才能反应D催化转化总化学方程式为2NOO24CO4CO2N2DA项，反应中NO、O2均为氧化剂，N2为还原产物；B项，N2不是污染成分；C项，NO与O2常温下就可以发生反应。NOx对环境的3种污染类型(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。角度2NOx与H2O或碱液反应的问题分析4. 如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的

7、水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管内水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体是()A可能是N2与NO2的混合气体B只能是O2与NO2的混合气体C可能是NO与NO2的混合气体D只能是NO2一种气体C根据题意3NO2H2O=2HNO3NO，2NOO2=2NO2。将反应合并可得4NO2O22H2O=4HNO3。最后试管充满水的条件是NO2或NO2和NO混合或NO2和O2混合。5工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。(1)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：_(2)NO与NO2按

8、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_。答案(1)2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(2)NaNO2(1)氮氧化物溶于水的问题分析无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2H2O=2HNO3NO,2NOO2=2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。若NO和O2通入水中，总关系式为4NO3O22H2O=4HNO3(43)。若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2O22H2O=4HNO3(41)。(2)NOx与NaOH溶液反应问题分析NO2能被NaOH溶液吸收生成2种盐。NO

9、不能被NaOH溶液吸收。n(NO2)n(NO)1时能完全被NaOH溶液吸收。考点2硝酸的性质及其应用基础知识整合硝酸的主要性质纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与H2O以任意比互溶。1不稳定性(1)反应：4HNO32H2O4NO2O2。(2)市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。2强氧化性(1)与不活泼金属反应稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)常温下，浓HNO3使Fe、Al钝化。常温下浓HNO3可用铁桶盛装。(3)与非金属反应如浓硝酸与C的反应

10、：C4HNO3(浓) CO24NO22H2O。(4)与还原性化合物反应硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2、FeO等还原性物质。如稀HNO3与SO2、Na2SO3、FeO反应的离子方程式分别为3SO22NO2H2O=3SO2NO4H，3SO2NO2H=3SO2NOH2O，3FeONO10H=3Fe3NO5H2O。3与有机物反应(1)硝化反应(与C6H6反应)C6H6HNO3C6H5NO2H2O。(2)颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。应用体验1(1)浓HNO3如何保存？(2)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3吗？为什么？提示(1)保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中

11、，置于冷暗处。(2)不一定，当Fe少量时生成Fe3，当Fe过量时生成Fe2。2向一定量的浓HNO3中投入过量的Cu充分反应，生成的气体成分有哪些？反应结束后，再加入稀H2SO4写出发生反应的离子方程式。提示NO2、NO、N2O4。3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。考点多维探究角度1硝酸的主要性质及其应用1有关硝酸性质的叙述中，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足量Zn与浓HNO3反应最终产生的气体成分中含有H2C稀HNO3溶液中Fe3、SO、I、Cl、Fe2可以共存D稀HNO3与FeO反应时HNO3既表现氧化性又表现酸性DA项，浓HNO3具有强氧化性，能使红色褪去

12、；B项，HNO3与金属反应不可能生成H2；C项，SO、I、Fe2与HNO3均反应，不能共存；D项，生成Fe(NO3)3表现酸性，生成NO表现氧化性。2如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 molL1的硝酸并加热，待反应结束时，下列微粒在体系中一定大量存在的是 ()NOFe3HNONO2H2A BC DBFe与浓HNO3反应时，开始生成的还原产物是NO2，并且若铁少量时，还原产物只有NO2；当铁过量时，氧化产物是Fe2，当HNO3过量时，氧化产物是Fe3。因产物有硝酸盐，故溶液中一定还有NO。硝酸与金属反应的规律(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。(2)还原产物一般为HNO3(浓)N

13、O2，HNO3(稀)NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2、NH3、NH。(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。(4)浓硝酸与铜反应时，若铜过量，反应开始时浓硝酸被还原为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物变为NO。(5)铁与稀硝酸反应时，铁过量，氧化产物为Fe2；铁不足，氧化产物为Fe3；二者的量在一定范围内，可能生成Fe2和Fe3的混合物。(6)NO (H)不能与Fe2、I、SO、S2等还原性较强的离子大量共存。角度2硝酸与金属反应的有关定量分析3(2016武汉调研)一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正

14、确的是()硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少硝酸浓度不同，生成的Fe(NO3)3的物质的量相同硝酸浓度越大，产生的气体越少用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A只有 BC DB依据Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O及Fe6HNO3(浓)=Fe(NO3)33NO23H2O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，错；根据铁元素守恒，最后生成的Fe(NO3)3的物质的量相同，正确；硝酸浓度越大，产生的气体越多，错；因3NO2H2O=2HNO3NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，正确。438.4 g Cu跟一定量浓HNO3反应，Cu全部溶解，共收集NO、NO2的

15、总体积为22.4 L(标准状况)，所得溶液中H的物质的量为0.02 mol，请回答：(1)反应中被还原的硝酸为_mol。(2)参加反应的硝酸为_mol，反应过程中转移电子数为_ mol。(3)生成的NO与NO2的物质的量之比为_。(4)溶液中NO的物质的量为_mol。解析(1)被还原的HNO3物质的量为NO、NO2的总物质的量。(2)参加反应的HNO3包括与Cu结合的NO和NO、NO2。即mol2.2 mol。转移的电子数为2 mol1.2 mol。(3) 解之n(NO)0.1 mol，n(NO2)0.9 mol。(4)n(NO)2n(Cu2)n(H)2mol0.02 mol1.22 mol。

16、答案(1)1(2)2.21.2(3)19(4)1.22硝酸与金属反应的计算技巧(1)原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。(2)得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 (3)电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)则有：c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。角度3硝酸的强氧化性实验探究5(2017咸阳模拟)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图

17、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、3 molL1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

18、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(7)题中装置易发生倒吸现象，下列装置能代替装置的是_。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。本题要证明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。产生NO2，而非NO，所以中应盛水，与NO2反应生成N

19、O。而NO极易与O2反应产生NO2，故反应前应用CO2将装置中的空气排尽。(6)思路是从溶液中赶出NO2，或在Cu(NO3)2溶液中通入NO2，不能采用稀释绿色溶液的方案，因为Cu(NO3)2溶液稀释后，颜色也会发生相应的变化，而不能得出正确的结论，充入N2无影响，N2本身无色且不参与反应。答案(1)3 molL1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NO 3NO2H2O=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(

20、6)ad(7)BC考点3| 氨和铵盐的性质与NH3的制法基础知识整合1氨的性质(1)氨的物理性质无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，易液化，液氨可作制冷剂，极易溶于水(1700)，可由喷泉实验证明。(2)氨的化学性质与水的反应氨气溶于水呈碱性原因的方程式为NH3H2O NH3H2O NHOH。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，其现象为产生白烟，将浓盐酸改为浓HNO3，也会出现相同的现象。化学方程式分别为HClNH3=NH4Cl，HNO3NH3=NH4NO3。b氨气通入酸的本质反应为NH3H=NH。NH3的还原性氨的催化氧化化学方程式为4NH35O24NO6H2O。

21、该反应是工业制HNO3的基础反应。2铵盐的性质与检验(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NH无色气体试纸变蓝(4)装有NH4Cl的长试管，用酒精灯对NH4Cl进行加热，现象为固体NH4Cl逐渐变少，试管口部有大量晶体形成。3氨的实验室制法(1)原理：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。注：不能用NH4NO3，因NH4NO3受热爆炸；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。(2)实验装置干燥管中碱石灰的作用是吸收NH3中的水蒸气。棉花往往用水或酸液浸湿，其作用是减少与

22、NH3的对流，吸收剩余的NH3减少污染。应用体验1(1)氨水中有哪些粒子？计算氨水的浓度时以什么物质为溶质？(2)举例说明氨水有哪些化学性质？写出有关的化学方程式。提示(1)H2O、NH3H2O、OH、NH、NH3、H，以溶解的NH3总量为溶质。(2)不稳定性：NH3H2ONH3H2O。碱性：NH3H2OHCl=NH4ClH2O。3NH3H2OFeCl3=Fe(OH)33NH4Cl。2写出NH3催化氧化制HNO3的有关方程式。提示4NH35O24NO6H2O，2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO。考点多维探究角度1氨与铵盐的性质及应用1关于氨的下列叙述中，错误的是 ()A氨易液

23、化，因此可用来作制冷剂B氨溶解于水显弱碱性，因此可使酚酞溶液变为红色C氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟现象D氨气可被氯气氧化生成N2，同时还可能产生白烟现象CC项，硫酸难挥发，与氨气反应不产生白烟。2关于NH3和氨水的说法正确的是() ANH3溶于水形成的氨水中浓度最大的粒子是NH3(H2O除外)BNH3、氨水与盐酸反应的离子方程式均为NH3H=NHC在1 molL1氨水中，NH3H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 molL1D将1 mol NH3通入500 g水中，溶液的溶质质量分数为6.8%CA项，氨水中除H2O外浓度最大的粒子是NH3H2O；B项，氨水与盐酸反应的离子方

24、程式为NH3H2OH=NHH2O；D项，氨水的溶质按NH3计算，溶液的溶质质量分数为100%3.3%。3下列说法中正确的是()A(NH4)2SO4、NH4Cl、Na2CO3、NaNO3四种溶液可用Ba(OH)2溶液鉴别B所有铵盐受热均分解生成NH3C铵盐溶于水呈酸性的原因是NHH2O=NH3H2OHDNH4H与NH4Cl为离子化合物均属于铵盐AB项，铵盐受热分解不一定均生成NH3；C项，NH水解为可逆反应，应用“ ”连接；D项，NH4H不属于铵盐。(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。(2)NH3是非电解质不是碱，而NH3H2O是电解质是碱。(

25、3)NH3催化氧化的产物是NO不是NO2。(4)计算氨水浓度时，溶质视为溶解的NH3。(5)铵盐受热易分解，但不一定均生成NH3。角度2喷泉实验问题分析4下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全都进入烧瓶，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BH2难溶于NaOH溶液，不能形成较大的压强差，不能引发喷泉现象。5如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体(标况下)，烧杯和滴管内盛放某种溶液

26、。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是_(填序号)。CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉NO2(H2O)/充满烧瓶Cl2(NaOH溶液)/充满烧瓶HCl(H2O)/溶液浓度为mol/L解析CO2不溶于NaHCO3溶液，不能形成喷泉；NO2与H2O反应生成NO气体，不能充满烧瓶。答案喷泉实验(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。(2)形成喷泉的类型只要气体易溶于吸收剂，均可做喷泉实验，吸收剂可以是水，也可以是

27、酸液、碱液等。如CO2与NaOH溶液可形成喷泉。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，从而使气压减小。使烧瓶外待喷液面上的气压增大。角度3氨气的实验室制法及NH3的性质探究6(2017泰安模拟)某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。 图1 图2(1)装置A中烧瓶内试剂可选用_(填字母代号)。a碱石灰 B浓硫酸c生石灰 D五氧化二磷e烧碱(2)若探究氨气的溶解性，需在K2的导管末端连接图2装置中的_装置(填序号)，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