1、第4节 氮及其化合物-2-考纲要求:1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3.掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。-3-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 氮气及氮的氧化物的性质 1.氮的固定 2.氮气(1)物理性质:无色无味气体,密度比空气略小,难溶于水。(2)化学性质:-4-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1+5价都有对应的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O
2、3、N2O5。-5-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三(2)NO和NO2性质比较。性质 NO NO2 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 有毒 与水反应 不反应 3NO2+H2O2HNO3+NO 与氧气反应 2NO+O22NO2 不反应 对人体和环境的影响 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、光化学烟雾 -6-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 自主巩固(1)写出 2 个固氮反应的化学方程式N2+O22NO、N2+3H22NH3。(2)对于 3NO2+H2O2HNO3+NO 反应,其中
3、氧化剂是 NO2,还原剂是 NO2,氧化产物是 HNO3,被氧化与被还原物质的物质的量比为 21。(3)俗话说“雷雨肥庄稼”,该过程中发生了含氮物质间的转化:N2NONO2HNO3硝酸盐。-7-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 氮的氧化物与 O2、H2O 反应的计算方法1.关系式法(1)NO 和 O2 的混合气体通入水中。由 2NO+O22NO2 和 3NO2+H2O2HNO3+NO得总反应为 4NO+3O2+2H2O4HNO3可知当体积比 V(NO)V(O2)-8-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三(2)NO2 和 O2 的混合气体通入水中。由 3NO2+H2O2HNO3+
4、NO 和 2NO+O22NO2 得总反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3可知当体积比 V(NO2)V(O2)(3)NO、NO2 和 O2 的混合气体通入水中。先按 3NO2+H2O2HNO3+NO 计算出生成的 NO 体积,再加上原来混合气体中 NO 的体积,再按(1)中关系计算。-9-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 2.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。3.原子守恒法 4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合
5、气体通入水中时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。N(N)N(O)2 5 剩余 NO-10-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 例1将容积为50 mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体,将量筒倒置在盛满水的水槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5 mL,若向量筒内鼓入氧气后,量筒内水柱继续上升,直至量筒内完全被水充满,则原混合气体中NO2和O2体积比是()A.437B.187 C.41D.223 A解析:NO2、O2与水的反应属于循环反应,可简化为4NO2+O2+2H2O4HNO3;根据“若向量筒内鼓入氧气后,可以观察到量筒内水柱继续上升,直至量筒内完全被水充满”可知,反应后
6、剩余气体为NO,其体积为5 mL,结合反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知生成5 mL NO,需消耗NO2的体积为5 mL3=15 mL,其余的35mL混合气体按V(NO2)V(O2)=41恰好发生反应,则混合气体中氧气的体积为35 mL=7 mL,则二氧化氮的体积为50 mL-7mL=43 mL,故原混合气体中NO2和O2体积比为437。15-11-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 例2汽车尾气含氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等,直接排放容易造成“雾霾”。因此,不少汽车都安装尾气净化装置(净化处理过程如图)。下列有关叙述中错误的是()A.尾气造成“雾霾”与汽油未
7、充分燃烧有关 B.尾气处理过程中,氮氧化物(NOx)被还原 C.Pt-Rh催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率 D.使用氢氧燃料电池作汽车动力能源能有效减少雾霾 答案 解析 解析 关闭汽油未充分燃烧可增加氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等的排放,可造成“雾霾”,A正确;尾气处理过程,氮氧化物(NOx)中氮元素化合价降低,得电子,被还原,B正确;催化剂只改变化学反应速率,不会改变平衡转化率,C错误;使用氢氧燃料电池作汽车动力能源能减少氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等的排放,能有效控制雾霾,D正确。答案 解析 关闭C-12-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三
8、归纳总结 NOx的处理方法 氮的氧化物均有毒,是主要的污染性气体,对其处理主要有如下三种方法:(1)转化为HNO3。利用NOx、O2、H2O共同作用生产HNO3。(2)转化为N2。利用NOx的氧化性,与CO、NH3等在催化剂作用下生成无毒无害的N2。(3)碱液吸收法。主要化学方程式有:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O。-13-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 跟踪训练 1.把一支充满NO2气体的试管,倒置于水槽中,向其中缓慢通入O2直至试管全部充满水。假设整个过程中溶质不会扩散入水槽,则硝酸的物质的量浓度c(HNO3)与
9、通入O2的体积V(O2)关系正确的是()答案 解析 解析 关闭在缓慢通入 O2 之前,NO2 已经和 H2O 反应,即 3NO2+H2O2HNO3+NO,此时 c(HNO3)=122.4 molL-1。当缓慢通入 O2 直至试管全部充满水,此时发生的反应相当于 4NO+3O2+2H2O4HNO3,从氮原子守恒的角度看,原有 NO2 全部转化为 HNO3,所以此时 c(HNO3)还是122.4 molL-1,故 c(HNO3)始终保持不变,即选 C。答案 解析 关闭C -14-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 2.利用石灰乳与硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得
10、应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:-15-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三(1)一定条件下,NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常数表达式为K=。(2)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)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11,则会导致 ;若n(NO)n(NO2)n(NO2)时,NO 过剩;当 n(NO)c(NH4+)c(H+)c(OH-)(5)2NH3+6OH-6e-N2+6H2O-60-解析
11、:(1)用浓氨水配制一定物质的量浓度溶液的步骤:计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容,用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、100 mL 容量瓶;(2)浓氨水逐滴滴加到过氧化钠固体上,过氧化钠与氨水中的水反应生成氢氧化钠和氧气,同时放出大量的热,促进氨气逸出,所以烧瓶内固体 X 的化学式为 Na2O2;(3)丙中发生氨气催化氧化生成一氧化氮和水的反应,化学方程式为 4NH3+5O24NO+6H2O;(4)氨气易溶于水,部分氨气与水反应生成NH3H2O,NH3H2O 电离生成 NH4+与 OH-,所以溶液显碱性,电离方程式为 NH3H2ONH4+OH-;将等浓度、等体积的氨水与硝酸混合恰
12、好完全反应生成硝酸铵和水,硝酸铵为强酸弱碱盐,NH4+部分发生水解,硝酸铵溶液显酸性,溶液中离子浓度大小关系为c(NO3-)c(NH4+)c(H+)c(OH-);(5)在燃料电池中,燃料在负极发生反应,则通入氨气的电极是负极,碱性条件下该电极发生反应的电极反应式为 2NH3+6OH-6e-N2+6H2O。-61-1.氨气的 3 个性质(1)NH3 与 H2O 反应。(2)NH3 与酸反应。(3)NH3 与 O2 反应。2.铵盐与碱反应的 2 个应用(1)实验室制 NH3。(2)检验铵盐或 NH4+存在。3.硝酸的 3 个反应3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,Cu+4
13、HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O。-62-63-213 41.某同学用滤纸折成一只纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润),挂在铁架台上,另取一个盛某种溶液的烧杯,放在纸蝴蝶的下方(如图)。过一会儿,发现纸蝴蝶变为红色。下表的组合中,能够实现上述变化的是()纸蝴蝶上的喷洒液 石蕊 酚酞 酚酞 石蕊 小烧杯中的溶液 浓盐酸 浓氨水 NaOH 溶液 浓硫酸 A.B.C.D.答案 解析 解析 关闭浓盐酸具有挥发性,挥发出的HCl使石蕊溶液显示红色,正确;浓氨水具有挥发性,挥发出的NH3使酚酞溶液显示红色,正确;氢氧化钠不挥发,不能使喷有酚酞溶
14、液的纸蝴蝶变色,错误;浓硫酸无挥发性,不能使喷有石蕊溶液的纸蝴蝶变色,错误。答案 解析 关闭C-64-213 42工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染,最宜采用的方法是()A.Cu+HNO3(浓)Cu(NO3)2B.Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2C.CuCuOCu(NO3)2D.CuCuSO4Cu(NO3)2C 解析:铜与浓硝酸、稀硝酸和浓硫酸的反应中,均产生有毒有害的气体,A、B、D项错误;铜与氧气反应生成CuO,硝酸与CuO反应生成硝酸铜,该过程中不会产生有毒、有害的气体,也最节约原料,C项正确。-65-431 23.(2017北京理综)下述实验中均有红棕色
15、气体产生,对比分析所得结论不正确的是()A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体 B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸产生了反应 C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物 D.的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 答案 解析 解析 关闭图中产生的红棕色气体应为NO2和O2的混合气体,原因是灼热的碎玻璃促进了硝酸的分解,A项正确;图中的气体可能是红热的木炭促进了硝酸分解生成的,也可能是木炭与浓硝酸反应生成的,B项正确;图中,由于红热的木炭没有插入浓硝酸中,但仍有红棕色气体产生,说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体NO2为还原产物,C项正确;图中气
16、体产物中的二氧化碳也可能是硝酸分解产生的O2与红热的木炭反应生成的,D项错误。答案 解析 关闭D-66-431 24.在100 mL HNO3和H2SO4的混合溶液中,两种酸的物质的量浓度之和为0.6 molL-1。向该溶液中加入足量的铜粉,加热,充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度最大值为(反应前后溶液体积变化忽略不计)()A.0.225 molL-1B.0.30 molL-1 C.0.36 molL-1 D.0.45 molL-1 解析:向混酸中加入铜粉发生反应:3Cu+8H+2NO3-3Cu2+4H2O+2NO,当 H+和 NO3-恰好完全反应时,生成 Cu2+的浓度最大,即 n(H+)n(NO3-)=41 时生成 Cu2+的浓度最大,令 H2SO4的物质的量为 x,则硝酸的物质的量为 10010-30.6 mol-x,根据上述分析,有(10010-30.6mol-x+2x)(10010-30.6 mol-x)=41,解得 x=0.036 mol,则硝酸的物质的量为 0.024 mol,生成 Cu2+的物质的量为 0.02432 mol=0.036mol,则有 c(Cu2+)=0.036mol10010-3L=0.36 molL-1,故答案为 C。C
