江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题4常见的非金属及其化合物第14讲生活中的含氮化合物讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 14 讲 生活中的含氮化合物考纲要求 1.了解氮及其重要化合物的主要性质和重要应用。2.了解氮的化合物对生态环境的影响。考点一 氮气及其氧化物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)化学性质写出有关化学方程式:3MgN 2 Mg3N2;= = = = =点 燃 N 23H 2 2NH3;高 温 、 高 压 催 化 剂N 2O 2 2NO。= = = = = = = = =放 电 或 高 温 3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从15 价都有对应的氧化物,如N2O、NO、N 2O3、NO 2(或 N2O4)、N 2O5,其中属于酸性氧化
2、物的是 N2O3、N 2O5。(2)NO 和 NO2的比较性质 NO NO2色、态、味 无色、无味气体 红棕色、有刺激性气味气体溶解性 难溶于水2毒性 有毒,大气污染物之一 有毒,大气污染物之一与水反应 不反应 3NO2H 2O=2HNO3NO与氧气反应 NOO 2=2NO2 不反应对环境的影响NO 与血红蛋白结合使人中毒,NO、NO 2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层(1)固氮反应一定属于氧化还原反应( )(2)NO 中的 NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去( )(3)CO、NO、NO 2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在( )(4)N2与 O2在放电条件下直接化合成 NO2(
3、)(5)NO2溶于水时,NO 2是氧化剂,水是还原剂( )(6)可用 NO2与水反应制取硝酸,故 NO2是酸性氧化物( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6)解析 (5)3NO 2H 2O=2HNO3NO,NO 2既是氧化剂,又是还原剂。1.汽车尾气主要含有 CO2、CO、SO 2、NO x等物质,这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。(1)汽车尾气中的 CO 来自于_,NO 来自于_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。(2)汽车尾气中的 CO、NO x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。写出 NO 被 CO 还原的化学方程
4、式:_。答案 (1)汽油的不完全燃烧 N 2与 O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应 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)(2)2CO2NO N22CO 2= = = = =催 化 剂 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,汽油燃烧不完全,会产生 CO;当空气过量时,N 2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。(2)CO、NO x反应后生成的无毒气体为 CO2和 N2。2.氮氧化合物(用 NOx表示)是大气污染的重要因素,根据 NOx的性质特点,开发出多种化学治理氮氧化
5、合物污染的方法。3(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如,4NH 36NO 5N26H 2O,= = = = =催 化 剂 写出氨气转化 NO2的化学方程式_,氧化产物与还原产物的质量之比为_。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。NO 2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为 11,写出该反应的化学方程式:_。NO 与 NO2按物质的量之比 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)8NH 36NO 2 7N212H 2O 43= = = = =催 化 剂 (2)2NO 22NaOH= =NaNO3NaNO 2H 2ONaNO
6、 2解析 (2)生成两种钠盐,必须是 NO2的歧化反应,依据量的关系可知两种盐分别为 NaNO3和 NaNO2。NO 中氮的化合价为2 价,NO 2中氮的化合价为4 价,二者 11 混合时与NaOH 反应生成一种钠盐,依据电子守恒可知,钠盐中氮的化合价为3,即为 NaNO2。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:NO x在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生了一种有毒的烟雾。酸雨:NO x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:NO 2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)
7、常见的 NOx尾气处理方法碱液吸收法2NO22NaOH= =NaNO3NaNO 2H 2ONO2NO2NaOH= =2NaNO2H 2ONO2、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(N 2),或 NOx与 CO 在一定温度下催化转化为无毒气体(N 2和 CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。4题组一 氮气及氧化物的性质和应用1.下列有关氮气用途的说法不正确的是( )A.作焊接金属的保护气B.制硝酸和化肥的原料C.食品袋中充氮气来防腐D.与氧气反应制 NO 从而制硝
8、酸答案 D解析 氮气的化学性质不活泼,能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化,A 项正确;氮气可用于合成氨,氨可作制硝酸和化肥的原料,B 项正确;食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率,C 项正确;氮气与氧气的反应很难进行,不宜用氮气与氧气反应制 NO 从而制备硝酸,D 项错误。2.Murad 等三位教授提出 NO 在人体内有独特的功能,关于 NO 的叙述正确的是( )NO 可以是某些含低价氮物质氧化的产物 NO 是亚硝酸的酸酐 NO 可以是某些含高价氮物质还原的产物 NO 是无色气体,在空气中可变为红棕色A.全部 B.C.D.答案 B解析 NO 中氮元素的化合价处于中间价态,它可以是还原产
9、物,如 HNO3NO,也可以是氧化产物,如 NH3NO;HNO 2的酸酐是 N2O3;NO 是无色气体,可被空气中的氧气氧化为红棕色的 NO2。3.如图为装有活塞的密闭容器,内盛 22.4mL 一氧化氮。若通入 11.2mL 氧气(气体体积均在标准状况下测定),保持温度、压强不变,则容器内物质的密度为( )A.等于 1.369gL1B.等于 2.054gL1C.在 1.369gL1 和 2.054gL1 之间D.大于 2.054gL1答案 D解析 一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮,52NO O 2 = = 2NO 22 1 222.4mL 11.2mL 22.4mL反应后生成了 22.
10、4mL 二氧化氮,假设二氧化氮体积不变,则容器中气体的密度为 (NO2) 2.054gL 1 ,因存在转化平衡:46gmol 122.410 3L22.4Lmol 122.410 3L2NO2N2O4,则混合气体的体积小于 22.4mL,所以容器中气体 应大于 2.054gL1 。题组二 氮氧化物溶于水的定量判断4.(NOx与 H2O 反应计算)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( )A.11B.57C.
11、75D.43答案 A解析 NO 2、NO 装满试管,则体积相同,根据阿伏加德罗定律: n(NO2) n(NO),根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同,溶液的体积相同,所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为11。5.同温同压下,在 3 支相同体积的试管中分别充有等体积混合的 2 种气体,它们是NO 和NO2,NO 2和 O2,NH 3和 N2。将 3 支试管均倒置于盛水的水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为 V1、 V2、 V3,则下列的关系正确的是( )A.V1 V2 V3 B.V1 V3 V2C.V2 V3 V1 D.V3 V1 V2答案 B解析 设各种气体的体积都为 1 体积。根据
12、 3NO2H 2O=2HNO3NO,即剩余 NO 的体积V1(1 )体积。根据 4NO2O 22H 2O=4HNO3,即剩余 O2的体积 V2(1 )体积。剩13 14余 N2的体积 V31 体积。即 B 项符合题意。氮氧化物溶于水的问题分析无论是单一气体(NO 2),还是 NO、NO 2、O 2中的两者的混合气体,反应的实质是3NO2H 2O=2HNO3NO,2NOO 2=2NO2,故若有气体剩余只能是 NO 或 O2,不可能是 NO2。6(1)若 NO 和 O2通入水中,总关系式为 4NO3O 22H 2O=4HNO3(43)。(2)若 NO2和 O2通入水中,总关系式为 4NO2O 22
13、H 2O=4HNO3(41)。考点二 典型的氧化性酸硝酸1.物理性质硝酸是无色易挥发的液体,有刺激性气味。2.化学性质(1)不稳定性反应:4HNO 3(浓) 2H2O4NO 2O 2。= = = = = = = = 或 光 照 (2)强氧化性硝酸无论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大,氧化性越强。按要求完成下列反应的方程式:与金属反应:稀硝酸与铜反应:3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O;浓硝酸与铜反应:Cu4HNO 3(浓)= =Cu(NO3)22NO 22H 2O。与非金属反应:浓硝酸与 C 的反应:C4HNO 3(浓) CO24NO 22H 2O。= = = =
14、 = 与还原性化合物反应:硝酸可氧化 H2S、SO 2、Na 2SO3、HI、Fe 2 等还原性物质。稀硝酸与 FeSO4溶液反应的离子方程式:3Fe2 4H NO =3Fe3 NO2H 2O。 3(3)与有机物反应7硝化反应(与 反应):;颜色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。(1)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( )(2)可用稀硝酸与 FeS 固体反应制取 H2S( )(3)过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有 NO( )(4)浓硝酸在光照下久置,会变黄( )答案 (1) (2) (3) (4)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
15、成 Fe3 吗?为什么?答案 (1)应保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中,置于阴凉处。(2)不一定,当 Fe 少量时生成 Fe3 ,当 Fe 过量时生成 Fe2 。2.用动态观点理解 Cu 与浓 HNO3的反应在浓硝酸中放入 Cu 片,(1)反应开始时的化学方程式为_,实验现象为_。(2)若 Cu 片有剩余,则反应将要结束时的化学方程式为_。(3)待反应停止后,再加入少量的稀硫酸,这时 Cu 片上又有气泡产生,原因是_。答案 (1)Cu4HNO 3(浓)= =Cu(NO3)22NO 22H 2O 溶液逐渐变蓝色,有红棕色气体逸出(2)3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H
16、2O(3)加入稀硫酸后,氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸,又能与过量的铜反应(1)HNO3与金属反应一般不能产生 H2。(2)还原产物一般为 HNO3(浓)NO 2,HNO 3(稀)NO;很稀的硝酸还原产物也可能为 N2O、N 2或 NH4NO3。(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。(4)涉及 HNO3的离子反应常见的易错问题8忽视 NO 在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下 NO 不能与 Fe2 、I 、SO 、S 2 3 3 23等还原性较强的离子大量共存。在书写离子方程式时,忽视 HNO3的强氧化性,将氧化还原反应简单地写成复分解反应。题组一 硝酸的性质及应用1.硝酸被
17、称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是( )A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色酸性和强氧化性B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性C.要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去强氧化性答案 D解析 浓硝酸使紫色石蕊溶液变红表现的是酸性,使其褪色表现的是强氧化性,A 项正确;硝酸具有强氧化性,与锌反应生成的是氮的氧化物,不是氢气,B 项正确;浓硝酸见光易分解,应用棕色试剂瓶存放,C 项正确;硝酸与 NaOH 溶液中和后,使溶液中的红色褪去,利用的是酸性,D 项错误。2.硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一,下列有关硝酸
18、的说法不正确的是( )A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存,原理相同B.将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时,有白烟生成C.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸,原理相同D.浓硝酸溅到皮肤上,皮肤会变黄答案 C解析 A 项中 HNO3和氯水中的 HClO 见光都易分解,都应避光保存,正确;B 项,浓 HNO3和浓氨水都具有挥发性,HNO 3与 NH3化合生成白色固体小颗粒 NH4NO3,正确;C 项,铁在浓硝酸中钝化,而 Pt 与浓硝酸不反应,原理不同;D 项,浓 HNO3能使蛋白质显黄色。3.(全面描述金属与硝酸反应的现象)在如图所示的实验装置中,盛有足量水的水槽里放两个烧杯,小烧杯里放有适量铜片和
19、过量浓硝酸,小烧杯外面倒扣一大烧杯,请回答下列问题:(1)实验过程中,观察到的主要现象是_;_;9_;_。(2)用该装置做铜与浓硝酸反应的实验,最突出的优点是_。(3)若要验证最终得到的气体生成物,最简便的操作及现象是_。答案 (1)铜片表面产生气泡,铜片慢慢溶解并逐渐消失小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色大烧杯中有红棕色气体生成,后来慢慢变成无色大烧杯内液面上升,水槽中液面下降(2)反应体系封闭,无氮氧化合物逸出,不污染环境(3)轻轻掀起倒扣的大烧杯,通入适量的空气,若有红棕色气体生成,则证明最终气体生成物为 NO 气体解析 (1)小烧杯中,Cu4HNO 3(浓)= =Cu(NO3)22NO 2
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