高考化学一轮复习 专题二 非金属元素及其化合物 课时1.docx

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高考化学一轮复习专题二非金属元素及其化合物课时1

课时10氮及其化合物

(本课时对应学生用书第43~47页)

【课时导航】

复习目标

1.了解氮及其化合物的主要性质和重要应用。

2.了解氮循环对生态平衡的重要作用。

知识网络

问题思考

问题1 如何鉴别NO2与溴蒸气?

问题2 “雷雨发庄稼”蕴含哪些化学反应?

 

【自主学习】

考点1 氮气及氮的氧化物

【基础梳理】

1.氮元素的存在

在自然界中,氮元素既有    态,也有    态,大部分氮元素以    态的形式存在于空气中。

2.氮气的物理性质

颜色:

    ,状态:

    ,气味:

    ,水溶性:

    溶于水。

3.氮气的化学性质

常温下,氮气的化学性质稳定,通常情况下不易发生化学反应。

写出下列反应的化学方程式。

(1)工业上合成NH3:

         。

(2)N2和O2在放电条件下生成NO:

         。

(3)Mg在N2中燃烧:

         。

4.氮的固定

(1)含义:

将    的氮转变为    的氮。

(2)方式:

    、生物固氮、工业固氮。

5.氮的氧化物

氮有多种价态的氧化物:

N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。

完成NO和NO2的比较:

NO

NO2

物理

性质

颜色

    

    

毒性

    

    

溶解性

    

    

化学

性质

与O2反应

2NO+O2

2NO2

与H2O反应

3NO2+H2O

2HNO3+NO

实验室制法(用化学方程式表示)

3Cu+8HNO3(稀)

3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

Cu+4HNO3(浓)

Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

注意:

(1)氮的氧化物都是大气污染物。

空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素

(2)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

【举题说法】

例题1 (2013·上海高考)一定条件下,将0.1LCO、0.2LCO2、0.1LNO、0.2LNO2和0.2LNH3混合,然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶(洗气瓶排列顺序不确定)。

假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应,则尾气(已干燥)(  )

A.可能是单一气体

B.不可能含有一氧化碳

C.可能存在原气体中的两种气体

D.成分和洗气瓶的排列顺序无关

【答案】 AC

【解析】 洗气瓶排列顺序有6种,若第一个洗气瓶装氢氧化钠溶液,则发生反应:

CO2+2NaOH

Na2CO3+H2O,NO2+NO+2NaOH

2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH

NaNO2+NaNO3+H2O,这时出来的气体有CO、NH3,后面的2个洗气瓶无论顺序怎样,最后的气体为CO;若第一个洗气瓶装水,则这时出来的气体有CO、CO2、NO,后面的2个洗气瓶无论顺序怎样,最后的气体为CO、NO;若第一个洗气瓶装饱和碳酸氢钠溶液,则这时出来的气体有CO、CO2、NO,后面的2个洗气瓶无论顺序怎样,最后的气体为CO、NO。

综上所述,A、C正确,B、D错误。

变式1 (2013·北京高考改编)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)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下图所示。

2Pt电极上发生的是    (填“氧化”或“还原”)反应。

1写出NiO电极的电极反应式:

         。

【答案】 

(1)3NO2+H2O

2HNO3+NO

(2)2CO+2NO

N2+2CO2

(3)①还原 ②NO+O2--2e-

NO2

【解析】 

(1)二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮。

(2)空气不足,尾气中NO被CO还原成N2,则CO被氧化生成CO2。

(3)原电池中阴离子移向负极,所以NiO电极为负极,Pt电极为正极,发生还原反应。

②NO在NiO电极上失电子发生氧化反应。

 

微课1 书写减少氮氧化物排放的化学方程式

图1图2图3

(1)汽车排出的尾气中也含有氮氧化物,为避免污染,常给汽车安装尾气净化装置。

净化装置里装有催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图1所示。

写出净化过程中的总化学方程式:

 。

(2)TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH,OH能将NO、NO2氧化,如图2所示,OH与NO2反应的化学方程式为NO2+OH

HNO3。

写出OH与NO反应的化学方程式:

             。

(3)用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝(除NOx)技术。

其脱硝机理如图3,写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式:

            。

分析:

三张图都是物质进出图,通过图中标有化学物质的进和出来书写化学方程式,解题共同点是需要确定反应物和生成物,根据得失电子守恒、化合价升降相等、质量守恒(原子守恒)、题干信息书写化学方程式。

(1)图1中加入的物质是NO、O2、CO,出来的物质是CO2、N2,其中NO2为中间产物不列入化学方程式中,然后根据化合价升降相等配平化学方程式。

(2)图2中进入的物质是NO、NO2与OH,出来的物质是HNO3+H2O,其中TiO2为催化剂,根据原子守恒配平化学方程式。

(3)图3中乙烯和NO2反应,出来的物质是CO2、N2、H2O,根据化合价升降相等配平化学方程式。

答案:

(1)2NO+O2+4CO

4CO2+N2 

(2)3OH+NO

HNO3+H2O

(3)2C2H4+6NO2

4CO2+3N2+4H2O 

 

考点2 氨气及铵盐

【基础梳理】

  1.氨气

(1)氨气的物理性质

颜色:

    ;气味:

    ;密度:

比空气    ;溶解性:

    溶于水(常温常压下,1体积水中大约可溶解    体积氨气);熔、沸点低,易液化。

(2)氨气的化学性质

①与水反应:

NH3+H2O

NH3·H2O

计算氨水浓度时通常将    视作溶质,氨水的浓度越大,密度    。

弱碱性:

NH3·H2O

N

+OH-

络合性:

Ag++2NH3·H2O

[Ag(NH3)2]++2H2O

②与酸反应:

实质是NH3+H+

N

③与O2反应:

4NH3+5O2

4NO+6H2O

(3)NH3的用途

液氨可用作    。

NH3是一种重要的化工原料,可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等。

2.铵盐

(1)铵盐的物理性质:

    色晶体,    溶于水。

(2)铵盐的化学性质

①热不稳定性

NH4Cl

          

NH4HCO3

          

②与碱溶液的反应

N

+OH-

       ,氨气能使        试纸变    色(可用于检验铵盐)。

(3)N

的检验

未知液

呈碱性

湿润的    色石蕊试纸变    色,则证明含N

【举题说法】

例题2 下列说法正确的是(  )

A.氨气与氯气相遇可能冒白烟

B.氨气通入浓硫酸或浓硝酸中会被氧化

C.氨气可以由所有铵盐受热分解得到

D.氨气比PH3易液化是因为N—H键的键能比P—H键的键能大

【答案】 A

【解析】 氨气和氯气反应的化学方程式为3Cl2+8NH3

N2+6NH4Cl,生成的白烟为氯化铵小颗粒,A正确;氨气为碱性气体,能被浓硫酸或浓硝酸吸收生成铵盐,而不是被浓硝酸或浓硫酸氧化,B错误;硝酸铵受热分解得不到氨气,C错误;氨气和PH3都属于同一主族的氢化物,分子晶体的沸点与其相对分子质量成正比,但氨气中含有氢键,PH3不含氢键,氢键的存在导致氨气的沸点升高,D错误。

变式2 (2015·南通一模)探究氨气及铵盐性质的过程中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是(  )

A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨气极易溶于水

B.将pH=11的氨水稀释1000倍,测得pH>8,说明NH3·H2O为弱碱

C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3受热不稳定

D.将红热的铂丝伸入右图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量红棕色气体,说明氨气的氧化产物为NO2

【答案】 D

【解析】 氨气极易溶于水,使试管内压强迅速降低,液体迅速充满试管,A正确;强碱稀释10n倍,pH减小n个单位,而将pH=11的氨水稀释1000倍,测得pH>8,说明NH3·H2O为弱碱,B正确;加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明碳酸氢铵受热分解,不稳定,C正确;氨气催化氧化生成一氧化氮,一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮,D错误。

1.NH3的实验室制法

(1)方法一:

加热固态铵盐和碱的混合物。

一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物。

原理:

2NH4Cl+Ca(OH)2

CaCl2+2NH3↑+2H2O

装置:

固体+固体

气体(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。

收集:

只能用向下排空气法。

干燥:

用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物),不能用CaCl2。

验满:

用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。

注意事项:

收集时,一般在试管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球,可减小NH3与空气的对流速率,收集到纯净的NH3,同时也可避免污染空气。

(2)方法二:

加热浓氨水。

原理:

NH3·H2O

NH3↑+H2O

装置:

(3)方法三:

浓氨水中加固态碱性物质(如NaOH粉末)。

原理:

浓氨水中存在平衡NH3+H2O

NH3·H2O

N

+OH-,加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等),使平衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3·H2O的分解。

装置:

2.NH3的催化氧化反应

4NH3+5O2

4NO+6H2O

4NH3+6NO

5N2+6H2O

8NH3+6NO2

7N2+12H2O

 

考点3 硝酸

【基础梳理】

1.硝酸的性质

(1)硝酸的物理性质

纯硝酸是    色、有    气味、易    的液体,能跟水以    互溶,常用浓硝酸的质量分数为    ,“发烟硝酸”的浓度为    。

(2)硝酸的化学性质

①强酸性

与CaCO3反应:

CaCO3+2HNO3

Ca(NO3)2+CO2↑+H2O

稀硝酸遇石蕊试液,        (填现象)。

浓硝酸遇石蕊试液,        (填现象)。

②不稳定性

HNO3受热或光照分解的化学方程式为                   。

③强氧化性

常温下,Fe、Al遇冷、浓硝酸    (填现象)。

Cu与稀硝酸反应:

Cu与浓硝酸反应:

C与浓硝酸反应:

2.硝酸的用途

硝酸是一种重要的化工原料,常用来制造    、    、    、    、    等。

【举题说法】

例题3 (2014·山东高考)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是(  )

  A.FeO B.Fe2O3C.FeSO4 D.Fe3O4

【答案】 A

【解析】 Fe2O3与稀硝酸反应不能放出NO,1molFe3O4中含有1molFe2+,利用得失电子守恒可知生成1molNO需消耗FeO、FeSO4、Fe3O4的物质的量均为3mol,FeO、FeSO4、Fe3O4的摩尔质量(g·mol-1)分别为72、152、232,所以等质量的FeO、FeSO4、Fe3O4与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是FeO。

变式3 (2013·江苏学测)对于1LHNO3和H2SO4的混合溶液,若HNO3和H2SO4物质的量浓度存在如下关系:

c(H2SO4)+c(HNO3)=1.2mol·L-1。

则理论上最多能溶解铜的物质的量为(  )

  A.0.80mol B.0.72mol C.0.45mol D.0.40mol

【答案】 B

【解析】 物质的量浓度为1.2mol·L-1属于稀溶液,而稀硫酸与铜不反应,溶解铜的是稀硝酸,稀硫酸提供氢离子参与反应。

溶解最多的铜,N

被完全反应。

假设1LHNO3和H2SO4的混合溶液中n(H2SO4)=xmol,n(HNO3)=ymol,x+y=1.2mol…①;铜被溶解的离子方程式是3Cu+8H++2N

3Cu2++2NO↑+4H2O

   8mol2mol

   2x+yy

则8∶2=(2x+y)∶y…②。

解①②得x=0.72、y=0.48,根据3Cu~2N

,被溶解的铜为0.72mol。

硝酸的工业生产

1.工业生产中的物质转化:

NH3→NO→NO2→HNO3

2.主要原料:

氨气、空气、水

3.主要原理:

(1)4NH3+5O2

4NO+6H2O

(2)2NO+O2

2NO2

(3)3NO2+H2O

2HNO3+NO

4.尾气处理

NO+NO2+2NaOH

2NaNO2+H2O

2NO2+2NaOH

NaNO3+NaNO2+H2O

 

【随堂检测】

1.(2015·南通三模)下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质,其中能达到实验目的的是(  )

A.用装置甲制取氨气

B.用装置乙除去氨气中的水蒸气

C.用装置丙验证氨气具有还原性

D.用装置丁吸收尾气

【答案】 C

【解析】 氨气极易溶于水,用氢氧化钠溶液和氯化铵溶液反应,氨气很难逸出,A错误;氨气和浓硫酸反应,应用碱石灰干燥氨气,B错误;加热条件下,氨气与氧化铜发生氧化还原反应,根据氧化铜的颜色变化可判断是否发生氧化还原反应,C正确;氨气直接通入水中,不能防止倒吸,应用四氯化碳,D错误。

2.一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。

下列叙述一定正确的是(  )

A.硝酸浓度越大,消耗的硝酸越少

B.硝酸浓度不同,生成Fe(NO3)3的物质的量相同

C.硝酸浓度越大,产生的气体越少

D.用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同

【答案】 BD

【解析】 依据Fe+4HNO3(稀)

Fe(NO3)3+NO↑+2H2O及Fe+6HNO3(浓)

Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O可知,硝酸浓度越大,消耗的硝酸越多,A错误;根据铁元素守恒,最后生成的Fe(NO3)3的物质的量相同,B正确;根据化学方程式,硝酸浓度越大,产生的气体越多,C错误;因3NO2+H2O

2HNO3+NO,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,D正确。

3.红热的木炭与浓硝酸共热产生的气体等分为①和②两份,第①份先通过适量蒸馏水,再导入少量石灰水;第②份直接通入少量石灰水。

则石灰水的变化最可能为(  )

A.①不变浑浊,②变乳白色 B.①变乳白色,②不变浑浊

C.①变乳白色,②变乳白色 D.①不变浑浊,②不变浑浊

【答案】 B

【解析】 碳与浓硝酸反应产生CO2和NO2的混合气体,混合气体先通过水,NO2可与水反应生成硝酸和NO,则剩余NO和CO2的混合气体,再通过石灰水会产生CaCO3沉淀;而混合气体直接通过石灰水,NO2可与水反应生成的硝酸为强酸,故会产生Ca(NO3)2溶液,难以得到CaCO3沉淀。

4.判断下列说法是否正确。

(1)分别加热盛有NH4Cl和单质碘的试管,管口均有固体凝结。

(  )

(2)常温下铁能被浓硝酸钝化,可用铁质容器贮运浓硝酸。

(  )

(3)常温下,浓硝酸不跟铁发生化学反应,可用铁制容器盛装浓硝酸。

(  )

(4)液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂。

(  )

(5)氨气显碱性,可用P2O5或无水CaCl2干燥。

(  )

(6)氮气化学性质通常不活泼,可将炽热的镁粉放在氮气中冷却。

(  )

(7)向某稀溶液中加入少量NaOH溶液,未产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该溶液中一定不含N

(  )

(8)标准状况下,6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA。

(  )

(9)氨气具有氧化性,可用浓氨水检验氯气管道是否泄漏。

(  )

(10)加入铝粉能放出氢气的溶液中一定能大量存在C

、Al

、I-、N

等离子。

(  )

【答案】 

(1)√ 

(2)√ (3)✕ (4)√ (5)✕ (6)✕ (7)✕ (8)✕ (9)✕ (10)✕

【解析】 

(1)单质碘能够升华,加热后在管口又冷却凝结,NH4Cl受热会分解,温度降低后氯化氢与氨气又在管口反应形成NH4Cl固体。

(2)常温下,浓硝酸会使铁表面钝化,生成致密氧化膜阻止反应继续进行,因此可用铁制容器贮运浓硝酸。

(3)常温下,浓硝酸会使铁表面钝化,钝化也是化学反应。

(4)液氨汽化形成气体时要吸收外界大量的热,使温度降低,可用作制冷剂。

(5)P2O5为酸性氧化物能与氨气、水反应生成磷酸铵,不能干燥氨气;CaCl2与NH3反应,不能干燥NH3。

(6)炽热的镁粉可与氮气反应生成氮化镁。

(7)稀溶液中N

与NaOH溶液反应生成NH3·H2O,加热时产生氨气,检验过程缺少加热条件。

(8)3NO2+H2O

2HNO3+NO,0.3molNO2与水充分反应转移的电子数目为0.2NA。

(9)氯气和浓氨水反应产生白烟:

3Cl2+8NH3

6NH4Cl+N2,氨气表现出还原性。

(10)与铝粉反应放出氢气的溶液可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液,酸性条件下C

、Al

不能大量存在,I-、H+、N

因发生氧化还原反应而不能大量共存,且N

(H+)溶液中加入铝粉不会放出氢气。

 

【问题思考和基础梳理答案】

【参考答案】

问题思考

问题1 由于NO2和Br2在性质上有不少相似性:

①均具有氧化性、②溶于水均有酸生成、③均可与碱反应、④均为红棕色等,所以不能用淀粉-KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别。

但二者性质又有差别,可以用下列方法鉴别:

①AgNO3溶液、②CCl4溶液、③用水洗法。

问题2 N2+O2

2NO、2NO+O2

2NO2、3NO2+H2O

2HNO3+NO,生成的硝酸和土壤中的物质反应生成硝酸盐,能被植物吸收。

 

基础梳理

考点1 1.游离 化合 游离 2.无色 气体 无味 难

3.

(1)N2+3H2

2NH3 

(2)N2+O2

2NO (3)3Mg+N2

Mg3N2

4.

(1)游离态 化合态 

(2)自然固氮

5.无色 红棕色 有毒 有毒 不溶于水 能溶于水

考点2 1.

(1)无色 刺激性气味 小 极易 700 

(2)①氨气 越小 (3)制冷剂

2.

(1)白 易 

(2)①NH3↑+HCl↑ NH3↑+CO2↑+H2O ②NH3↑+H2O 湿润的红色石蕊 蓝 (3)红 蓝

考点3 1.

(1)无 刺激性 挥发 任意比 69% 90%~97.5% 

(2)①石蕊试液变红 石蕊试液先变红后褪色 

②4HNO3

4NO2↑+O2↑+2H2O 钝化

3Cu+8HNO3(稀)

3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)

Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

C+4HNO3(浓)

CO2↑+4NO2↑+2H2O

2.氮肥 染料 塑料 炸药 硝酸盐

 

趁热打铁,事半功倍。

请老师布置同学们完成《配套检测与评估》中的练习第17~18页。

 

【课后检测】

课时10 氮及其化合物

1.(2015·盐城三模)下列装置应用于实验室制取NH3,并用AlCl3溶液吸收多余氨气制氢氧化铝,最后回收氯化铵的实验,能达到实验目的的是(  )

A.用装置甲制取NH3

B.用装置乙吸收NH3制取Al(OH)3

C.用装置丙在不断搅拌下分离Al(OH)3和NH4Cl溶液

D.用装置丁蒸干NH4Cl溶液并灼烧制NH4Cl

2.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的物质的量浓度(反应后溶液体积不变)

D.反应生成气体的体积(同温、同压)

3.(2015·北京理综)下列关于自然界中氮循环(如下图)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

4.物质的量之比为1∶3的锌与稀硝酸混合,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,下列说法正确的是(  )

A.在此反应中硝酸体现强氧化性,全部被还原

B.向反应后的溶液中再加入金属铁,不再发生化学反应

C.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶4

D.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶5

5.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一。

在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。

反应过程为①2NO2

2NO+2O;②2NO+O2

2NO2;③O+O2

O3。

下列对该反应过程及产物的叙述正确的是(  )

A.NO2起催化剂作用

B.NO起催化剂作用

C.NO2只起氧化剂作用

D.O3与O2互为同分异构体

6.铵盐是一类重要的氮的化合物,设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(  )

A.1molN

含有的电子数为11NA

B.N

中N元素的化合价为-3,在氧化还原反应中常作氧化剂

C.0.1L3mol·L-1NH4NO3溶液中氮原子数等于0.6NA

D.硫酸铵中既含有离子键又含有共价键,而氯化铵中只含有离子键

 

7.判断下列说法是否正确(用“√”或“✕”回答)。

(1)氯化铵、次氯酸都属于强电解质。

(  )

(2)制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气。

(  )

(3)液氨用作制冷剂不涉及化学变化。

(  )

(4)浓氨水可检验氯气管道漏气。

(  )

(5)将NH4Cl溶液蒸干制备NH4Cl固体。

(  )

(6)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。

(  )

(7)只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液。

(  )

(8)标准状况下,22.4L氨水含有NA个NH3分子。

(  )

(9)通过灼热的镁粉除去N2中的O2。

(  )

(10)P2O5可用于干燥Cl2和NH3。

(  )

 

8.(2016·湖北黄冈测试)某校实验小组的同学利用下图所示实验装置探究氨与氧化铜的反应(图中夹持、固定装置均略去)。

(1)按图设计组装好仪器,先          ,再装入药品。

(2)A中分液漏斗内应装      B中固体试剂为        。

(3)打开分液漏斗活塞,加入试剂,点燃C处的酒精灯,一段时间后,观

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