通用版2020高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物4.7点点突破氮及其重要化合物学案含解析.doc

第7课时点点突破氮及其重要化合物知识点一氮及其氧化物1氮气的结构与性质(1)氮元素的存在与氮的固定(2)N2的物理性质无色、无味气体，密度比空气略，溶于水。 (3)N2的化学性质与氧气反应N2O22NO与氢气反应N23H22NH3与镁反应3MgN2Mg3N22氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物氧化物的化学式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的价态12345N2O俗称笑气，有麻醉作用；N2O3是亚硝酸的酸酐；N2O5为硝酸的酸酐。(2)NO与NO2性质的比较NONO2氮的价态2价4价物理性质色、溶于水的气体红棕色、有刺激性气味的气体，易液化，溶于水化学性质O22NOO2=2NO2不反应H2O不反应3NO2H2O=2HNO3NOH2O、O24NO2H2O3O2=4HNO34NO22H2OO2=4HNO3氧化性有氧化性，但通常情况下表现出还原性强氧化性，在溶液中能氧化S2、I、Fe2等离子对环境的影响有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一制法试剂Cu和稀HNO3Cu和浓HNO3收集通常用排水法收集通常用向上排空气法收集提醒氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。NO与血红蛋白结合使人中毒。3氮氧化物与O2、H2O反应的计算(1)关系式法NO和O2通入水中由2NOO2=2NO2和3NO2H2O=2HNO3NO得总反应为4NO3O22H2O=4HNO3NO2和O2混合气体通入水中由3NO2H2O=2HNO3NO和2NOO2=2NO2得总反应为4NO2O22H2O=4HNO3NO、NO2和O2三种气体通入水中先按3NO2H2O=2HNO3NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按计算。(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。对点训练1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化()(2)氮元素有负化合价、正化合价和零价，因而常温下，N2既能与氧气反应，又能与H2反应()(3)在实验室里，NO和NO2均用排水法收集()(4)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气()2下列关于自然界中氮循环(如图)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解析：选A在雷电作用下N2与O2反应生成NO，氮元素被氧化，工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A项错误，B项正确；由题图可看出含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C项正确；合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确。3NO因污染空气而“臭名昭著”，而奇妙的作用也使其成为“明星分子”。如可用于制HNO3、肥料、炸药、促进血管扩张、促进免疫功能、增强记忆等。下列各组物质中，不能生成NO的是()ACuHNO3(稀)BN2O2CNH4ClCa(OH)2 DNO2H2O解析：选C3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，能生成NO；N2O22NO，能生成NO；2NH4ClCa(OH)22NH32H2OCaCl2，不能生成NO；3NO2H2O=2HNO3NO，能生成NO。4(2019沈阳模拟)在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()1.2 mL2.4 mL3 mL4 mLA BC D解析：选D4NO2O22H2O=4HNO3若剩余的气体是O2，则V(NO2)(122)mL8 mL，V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)6 mL NO2。则V(O2)(126)mL1.2 mL。知识点二氨和铵盐1氨的分子结构与物理性质电子式密度气味水溶性比空气强烈刺激性气味极易溶于水(1700)2氨的化学性质(1)与水反应NH3H2ONH3H2ONHOH。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3H2O、H2O、NH3、NH、OH、H。NH3H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3H2ONH3H2O。(2)与酸的反应蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成。化学方程式分别为HClNH3=NH4Cl、HNO3NH3=NH4NO3。(3)与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。(4)氨气的还原性性质方程式催化氧化4NH35O24NO6H2O被CuO氧化2NH33CuO3CuN23H2O被氯气氧化2NH33Cl2=N26HCl或8NH33Cl2=N26NH4Cl被氮氧化物氧化6NO4NH3=5N26H2O6NO28NH3=7N212H2O提醒NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。氨水呈碱性，NH3H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。3喷泉实验(1)喷泉实验的原理使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。(2)形成喷泉的两大类型极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)与水可形成喷泉。能与NaOH溶液反应的气体能形成喷泉。常见的能形成喷泉的气体和液体组合。气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2、(43)NO2、O2(41)吸收剂水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水4铵盐及NH的检验(1)铵盐的物理性质铵盐都是色固体，均溶于水。(2)铵盐的化学性质(3)NH的检验未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH。对点训练1下列说法错误的是()A检验溶液中是否含有NH的实验操作是取少量试液于试管中，加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体B加热NH4Cl和Ca(OH)2混合物，并将产生的气体通入酚酞溶液中，酚酞溶液变成红色C施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用的原因是K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效D因NH4HCO3受热易分解，所以可用作氮肥解析：选DNH与NaOH溶液共热生成氨气，氨气是碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，A正确；NH4Cl与Ca(OH)2混合加热生成氨气，氨气是碱性气体，通入酚酞溶液中，酚酞溶液变成红色，B正确；K2CO3溶于水显碱性，与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效，C正确；NH4HCO3中含有氮元素，可用作氮肥，D错误。2如下图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与浓盐酸反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液一定是AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析：选AB项，NH3与浓硫酸反应；C项，AlCl3、MgCl2等氯化物溶液均可与NH3反应使溶液变浑浊；D项，NH3H2ONH3H2ONHOH，氨水呈碱性，NH3H2O是碱，NH3不属于碱。3NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法正确的是()ANH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥BNH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解CNH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D图中所涉及的O2都要用纯氧解析：选C化肥主要是含农作物生长所需氮、磷、钾的一些物质，NaHCO3不是常用的化肥，A项不正确；Na2CO3受热不易分解，B项不正确；NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C项正确；氨的催化氧化用空气就可以，不一定要用纯氧，D项不正确。4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pH11的氨水稀释1 000倍，测得pH8，说明NH3H2O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Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2解析：选D氨气极易溶于水生成氨水，所以将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，故A正确；常温下，pH11的氨水中c(OH)103molL1，稀释1 000倍，测得pH8，c(OH)106molL1，说明稀释时电离平衡正向移动，所以NH3H2O为弱碱，故B正确；碳酸氢铵加热分解为氨气、二氧化碳和水，故C正确；氨气的氧化产物为NO，NO在锥形瓶口与氧气反应生成NO2，所以瓶口出现少量红棕色气体，故D错误。5在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是()选项a(干燥气体)b(液体)ANO2水BCO2水CCl2饱和食盐水DNH31 molL1盐酸解析：选DNO2与水反应，生成HNO3和NO，容器内气体减少，气压减小，形成喷泉，但由于NO不溶于水，所以不充满烧瓶，A错误；CO2在水中的溶解度很小，不能形成喷泉，B错误；Cl2不溶于饱和氯化钠溶液，也不与其反应，锥形瓶与烧瓶内压强相等，不能形成喷泉，C错误；NH3与盐酸能发生反应，生成物为氯化铵溶液，烧瓶内压强减小为零，同外界大气压产生压强差，所以形成喷泉，并充满烧瓶，D正确。知识点三硝酸、氮的化合物之间的转化1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)化学性质不稳定性反应的化学方程式：4HNO32H2O4NO2O2。强氧化性浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)NO2，HNO3(稀)NO。与金属反应稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O与非金属反应浓硝酸与C反应的化学方程式：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O与还原性化合物反应硝酸可氧化Fe2、H2S、SO2、Na2SO3、HI等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式： 3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O与有机物反应a硝化反应(与苯反应)：。b颜色反应：含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变色。提醒硝酸浓度越大，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)NO2，HNO3(稀)NO。浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。(3)硝酸工业制法的反应原理NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH35O24NO6H2O。NO进一步氧化生成NO2：2NOO2=2NO2。用水吸收NO2生成HNO3：3NO2H2O=2HNO3NO。(4)硝酸的保存保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3而呈黄色易混。2含氮元素物质之间的转化关系(1)歧化同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如：3NO2H2O=2HNO3NO2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(2)归中不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢如：6NO4NH35N26H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2O对点训练1硝酸被称为“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解析：选D向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，利用的是硝酸的酸性。2关于氮的变化关系如图：则下列说法不正确的是()A路线是工业生产硝酸的主要途径B路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C上述所有反应都是氧化还原反应D上述反应中只有属于氮的固定解析：选D工业上生产硝酸的流程是：氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应4NH35O24NO6H2O(路线)，一氧化氮与氧气反应2NOO2=2NO2(路线)，二氧化氮被水吸收3NO2H2O=2HNO3NO(路线)，即路线是工业生产硝酸的主要途径，A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应N2O22NO(路线)；NO不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮2NOO2=2NO2(路线)，二氧化氮溶于水生成硝酸3NO2H2O=2HNO3NO(路线)，B正确；从氮的变化关系图可知：N的化合价分别为NH3(3)价、N2(0价)、NO(2价)、NO2(4价)、HNO3(5价)，上述反应都是氧化还原反应，C正确；上述反应中，反应和为空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，其他反应是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，D错误。3(2017北京高考)下述实验中均有红棕色气体产生，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发生了反应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解析：选D中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。4某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO34NO2O22H2O)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为_，产生该气体的化学反应方程式是_。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为_(写化学式)。其中的Ba(OH)2溶液_(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是_。(3)装置B的作用是_。(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。下列对该气体的检验方法合适的是_(填字母)。A敞口观察集气瓶内气体的颜色变化B将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红C将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是_。(5)若将木炭改为铜片，再用等质量的铜片分别与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。针对此现象，同学们进行讨论，提出两种意见：认为两溶液所显颜色不同是由Cu2浓度的差异引起的。认为前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。你认为上述意见_(填“”或“”)合理。(注：若填，下题中只答；若填，下题中只答).如果你认为合理，理由是_。.如果你认为合理，请设计一个简单的实验进行验证_。解析：(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体为红棕色。(2)将NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因为Ca(OH)2微溶于水，溶液中Ca(OH)2含量太少，浓度太低，不足以完全吸收生成的酸性气体，导致溶液呈酸性，从而不能生成CaCO3沉淀。(3)装置B可以防止装置C中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。(4)NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。装置A中除发生木炭与浓硝酸的反应外，还发生浓硝酸的分解反应。(5)因Cu的质量相等，且浓、稀HNO3均过量，Cu完全反应生成的Cu(NO3)2的浓度相等，溶液中的c(Cu2)是一样的，不合理，合理。既然是由红棕色NO2溶于溶液中引起的，只要将NO2除去或者在Cu与稀HNO3反应后的反应器中通入NO2即可验证。答案：(1)红棕色C4HNO3(浓)4NO2CO22H2O(2)BaCO3不能Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2浓度较低，NO2、CO2过量，最终溶液显酸性，不能形成CaCO3沉淀(3)防倒吸(4)AC浓硝酸的分解(5)向显蓝色的Cu(NO3)2溶液中通入NO2(或其他合理答案)