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2019-2020年高考化学一轮复习 课时15 氮及其化合物考点过关氮气【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。(1)工业合成NH3的化学方程式为。(2)N2和O2在放电条件下生成NO:N2+O22NO。(3)Mg在N2中燃烧:3Mg+N2。【典型例题】 下列有关“固氮”的说法正确的是 ()A. N2和H2在高温、高压、催化剂条件下生成NH3的反应是固氮B. NH3与CO2反应制尿素是固氮C. NH3催化氧化生成NO的反应是固氮D. 氮的固定只有在高温、高压、催化剂的条件下才能实现答案A 解析氮的固定是指将N2转化为氮的化合物的过程，B项、C项错;固氮还有生物固氮，D项错。 氮元素在地球上含量丰富，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述与氮元素的循环无关的是 ()A. 工业合成氨的过程是固氮的过程B. 自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物C. 为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气D. 电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收答案C解析用氮气作保护气是利用氮气的稳定性，与氮的循环无关。固氮作用“固氮”是将游离态的氮转变为化合态的氮。“固氮”的方式有:自然固氮、生物固氮、工业固氮。常温下，氮气的化学性质稳定(氮氮三键的键能大)，通常情况下不易发生化学反应。氮的氧化物【基础梳理】氮的氧化物氮有多种价态的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。NO和NO2的比较如下:NONO2物理性质颜色毒性溶解性化学性质与O2反应2NO+O22NO2与H2O反应3NO2+H2O2HNO3+NO实验室制法3Cu+8HNO3(稀)Cu+4HNO3(浓)氮的氧化物来源及主要危害来源:人类活动中氮肥的生产、工业上制硝酸和的排放等;自然界中的火山爆发、电闪雷鸣危害:形成，产生(1)有关化学反应方程式2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO4NO2+O2+2H2O4HNO34NO+3O2+2H2O4HNO3(2)原子组成法4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5 的组成，即(1)中的两种情况中的总反应式都与N2O5+H2O2HNO3 等效。N(N)N(O)=(3)电子守恒法:当NO2 或NO转化为HNO3 时要失去电子，若上述两种气体与O2混合通入水中时，O2得电子，且得失电子数必然相等，这是电子守恒法解答此类题目的依据。特别提醒:因为水溶液中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO，所以无论何种情况下水溶液中不会剩余NO2。当NO2 与N2O4 的混合气体作用于H2O时，不要忽视由于NO2的消耗，N2O4会转化为NO2。【典型例题】一、 氮的氧化物性质 如下图所示，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，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被溶液充满，关于原来试管中盛装的气体不正确的猜测是()A. 可能是N2与NO2的混合气体B. 可能是O2与NO2的混合气体C. 可能是NO与NO2的混合气体D. 可能是NO2一种气体答案A解析选项分析结论A因为N2的存在，最终试管内不会充满溶液不正确B若V(NO2)V(O2)41，则会出现题中所述现象正确CNO与NO2按任意比混合都会出现题中所述现象正确D只有NO2时，溶液先充入试管的，通入适量O2后试管内可充满溶液正确二、 环境保护 (xx北京理综改编)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所示:Pt电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应。写出NiO电极的电极反应式:。答案(1)3NO2+H2O2HNO3+NO(2)2CO+2NON2+2CO2(3)还原NO+O2-2e-NO2解析(1)二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，3NO2+H2O2HNO3+NO。(2)空气不足，尾气中NO被CO还原成N2，则CO被氧化生成CO2，2NO+2CON2+2CO2。(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;NiO电极上反应为NO-2e-+O2-NO2。 汽车尾气(含有烃类、CO、NOx、SO2)是城市空气的主要污染源，治理方法之一是在汽车排气管上加装“催化转化器”，它使CO和NOx反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并使烃类充分燃烧及SO2转化，下列说法错误的是 ()A. CO和NOx反应的化学方程式为2xCO+2NOx2xCO2+N2B. 上述方法的缺点是由于CO2增多，会大大提高空气的酸度C. 多植树造林，增大绿化面积，可有效控制城市空气各种污染源D. 汽车改用天然气为燃料或开发氢能源，都会减少对空气的污染答案B解析CO2增多，CO2对应酸是弱酸，不会大大提高空气的酸度。三、 实验探究 某同学利用右图装置制NO并进行相关实验探究。(1)写出制备NO的化学方程式: 。(2)收集的气体与空气混合后变红色，这说明NO具有性。(3)制备NO的步骤如下:按图所示连接好装置;取下注射器，通过U形长管加入稀硝酸至接近U形短管的铜丝;在针头上安装好注射器，抽出U形短管中的所有空气;然后拔出注射器，并排尽注射器中的空气;待硝酸与铜丝分离后，用已排除空气的注射器抽出生成的NO，将注射器针头插入橡皮塞中以封口。在上述操作中遗漏的一个步骤是，在步骤中可以观察到的现象为。答案(1)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(2)还原(3)检查装置的气密性U形管短管中溶液与铜丝接触反应;有气泡产生，溶液变蓝色，铜丝减少解析(2)NO与空气中的氧气发生化学反应，生成NO2，NO具有还原性。(3)组装好装置后，在实验之前，必须先检查装置的气密性。 用下列装置制备、收集二氧化氮气体，并探究其性质。(1)装置A中的分液漏斗盛装的液体是，烧瓶中预先加入的是铜屑，铁的价格比铜的价格低，此处用铜不用铁的原因是。(2)干燥管B、D中盛装的干燥剂可以是(填“浓硫酸”、“无水氯化钙”、“五氧化二磷”或“碱石灰”)，干燥管D中干燥剂的作用是。(3)装置E的作用是吸收尾气，吸收过程中发生反应的化学方程式如下，请将其补充完整。NaOH+NO2+NaNO2+H2O(4)用上述装置收集到了NO气体，采用的收集装置是(填“F”或“G”)。答案(1)浓硝酸铁在浓硝酸中会钝化而终止反应(2)无水氯化钙或五氧化二磷防止E装置中的水蒸气进入集气瓶(3)221NaNO311(4)G解析(1)铁在浓硝酸中钝化，故使用铜屑与浓硝酸反应制备二氧化氮。(3)根据提供的反应物，NaOH中各元素化合价不可能发生变化，而NO2中N元素的化合价由+4价降低为产物NaNO2中的+3价，则另外一种产物中含有N，且N的化合价为+5价，该物质是NaNO3，根据氧化还原反应化学方程式的配平方法可以配平该化学方程式。(4)二氧化氮溶于水生成NO，故用排水法可以收集到NO。 NO、NO2气体的收集方法(1)NO密度与空气相近，且易被氧化，所以不能用排空气法收集。根据其难溶于水， 所以可用排水集气法收集。尤其是在铜与硝酸反应中，排水集气法还能除去NO中的NO2。(2)NO2与水可以反应，所以不能用排水集气法收集。根据其密度大于空气，所以用向上排空法收集。(3)实验应用:在利用铜与硝酸的反应制备NO的实验中，生成的混合气体用排水集气法收集NO的好处是还能除去NO中的NO2气体。氨气和铵盐【基础梳理】1. 氨气(1)氨的物理性质颜色:;气味: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)氨的化学性质与水反应:NH3+H2ONH3H2Oa. 喷泉实验实验操作实验现象结 论形成美丽的喷泉，液体几乎充满整个烧瓶，溶液显色氨气溶于水，水溶液显b. 氨水氨水是氨溶于水形成的水溶液，具有性，氨水显性，原因是NH3H2ON+OH-，能使酚酞变色。与酸反应氨与酸反应生成。如NH3与HCl相遇产生(NH4Cl小颗粒)，反应的化学方程式为，该反应可用于检验NH3，挥发性的强酸(如HCl、HBr、HI、HNO3)与NH3在空气中相遇都有此现象。氨与H2SO4反应的化学方程式为。氨的催化氧化4NH3+5O24NO+6H2O(3)NH3的用途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。液氨可用作。(4)NH3的制备方法一:加热固态铵盐和碱的混合物原理:一般用加热NH4Cl 和Ca(OH)2的混合物。装置:“固+固气”(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。收集:用向下排空气法。收集时，一般在试管口塞一团棉花球，可减小NH3与空气的对流。干燥:用(NaOH和CaO固体的混合物)。验满方法: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)。方法二:加热浓氨水原理:NH3H2ONH3+H2O装置:如右图方法三:把浓氨水滴加到固态碱性物质原理:浓氨水中存在平衡NH3+H2ONH3H2ON+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NH3H2O的分解。装置:如右图2. 铵盐(1)铵盐的物理性质铵盐一般都是色晶体，溶于水。(2)铵盐的化学性质热不稳定性NH4ClNH4HCO3与碱溶液的反应N+OH-(用于检验铵盐)氨气能使试纸变色。(3)氮肥类别铵态氮肥有机氮肥名称硫酸铵氯化铵碳酸氢铵硝酸铵碳酰二胺俗称硫铵氯铵碳铵硝铵尿素化学式(NH4)2SO4NH4ClNH4HCO3NH4NO3CO(NH2)2贮存时，应密封并放在阴凉处。施用时，应埋在土壤中，并避免与肥料(如草木灰等)混用。【典型例题】 (xx上海卷)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是 () A. 是氨气发生装置 B. 是氨气发生装置C. 是氨气吸收装置 D. 是氨气收集、检验装置答案B解析本题通过NH3的制取实验，意在考查学生的实验分析和评价能力。装置在试管口处又生成NH4Cl，无法制得NH3，A项错误;选用装置，使用浓氨水与CaO或NaOH固体、碱石灰都可制取NH3，B项正确;作为NH3的吸收装置，漏斗插入水中，不能防止倒吸，C项错误;利用装置收集NH3时，应在试管口塞一团棉花球，D项错误。 下列叙述不正确的是 ()A. NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水 B. NH3遇到挥发性强酸就能冒白烟 C. 实验室可采用上图所示装置制取NH3D. NH3用向下排空气法收集答案C解析NH4Cl分解生成的HCl和NH3遇冷又生成NH4Cl(在试管中凝结)，C错;NH3密度比空气小，用向下排空气法收集，D正确。 1. 氨水(1)成分三种分子:NH3、NH3H2O、H2O;三种离子:N、OH-、H+。粒子浓度大小顺序:c(NH3H2O)c(OH-) c(N)c(H+)(2)氨水的质量分数越大，其密度越小，因此质量分数为x%的氨水与质量分数为3x%的氨水等体积混合后，所得氨水的质量分数小于2x%。(3)氨水是很好的沉淀剂，可以使Mg2+、Al3+、Fe3+等生成沉淀，但是与Ag+则是先生成沉淀后溶解。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2. 工业制备硝酸(1)工业生产:NH3NONO2HNO3(2)主要原料:(3)主要原理:4NH3+5O2 2NO+O22NO2 3NO2+H2O3. 硝酸的用途硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造、等。【典型例题】一、 硝酸的性质 下列说法正确的是 ()A. 常温下，浓硝酸可以用铝制容器贮存，说明铝与浓硝酸不反应B. 过量的铜与浓硝酸反应，生成的气体只有NO2C. 用铁粉与稀硝酸反应，制取少量氢气，用排水法收集D. 铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸答案D解析钝化也是反应的结果，A项错;过量的铜与浓硝酸反应，随着反应的进行，硝酸的浓度会变稀，会有NO生成，B项错;用铁粉与稀硝酸反应，得不到氢气，C项错。 下列叙述正确的是 ()A. 常温下浓硝酸与铝不反应，可用铝质容器存放浓硝酸B. 浓硝酸见光易分解，应保存在棕色的试剂瓶中C. 在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入固体，铜粉仍不溶解D. 铜与稀硝酸反应的离子方程式为Cu+2N+4H+Cu2+2NO2+2H2O答案B解析A错误，钝化是化学变化;B正确;C错误，Cu不能与稀硫酸反应，但加入Cu(NO3)2后，溶液中存在HNO3，Cu溶解在HNO3中;D项是稀硝酸，离子方程式为3Cu+2N+8H+3Cu2+2NO+4H2O。二、 有关硝酸的计算 对于1 L HNO3和H2SO4的混合溶液中，若HNO3和H2SO4物质的量浓度存在如下关系:c(H2SO4)+c(HNO3)=1.2 molL-1。则理论上最多能溶解铜的物质的量为 ()A. 0.80 molB. 0.72 molC. 0.45 mol D. 0.40mol答案B解析物质的量浓度为1.2 molL-1属于稀溶液，而稀硫酸与铜是不发生反应的，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1 L HNO3和H2SO4的混合溶液中n(H2SO4)=x mol，n(HNO3)=y mol，x+y=1.2;铜被溶解的方程式是3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O 82 2x+y y则82=(2x+y)y，解得x=0.72 mol，y=0.48 mol，根据 3Cu2N， 被溶解的铜为0.72 mol，正确答案是B。 在浓硝酸中放入铜片:(1)开始反应的化学方程式为 ，实验现象为 。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式是 。(3)待反应停止后，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是。(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况)。则所消耗的硝酸的物质的量是。答案(1)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出(2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(3)加入稀硫酸后，与原溶液中的N构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应(4)0.65 mol解析(2)随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。(4)n(NOx)=0.25 mol，故消耗的硝酸为n(HNO3)=2n(Cu)+n(NOx)=2+0.25 mol=0.65 mol。 硝酸工业的尾气处理NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O