2019-2020年高考化學一輪復習專題5非金屬及其化合物第四單元生產生活中的含氮化合物(加試)學案蘇教版.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習專題5非金屬及其化合物第四單元生產生活中的含氮化合物(加試)學案蘇教版 [考試標準] 知識條目 必考要求 加試要求 1.氮氧化物的產生、轉化及其性質 a 2.氮及其化合物的相互轉化關系 c 3.氨的性質與用途 b 4.工業(yè)合成氨 b 5.銨鹽的性質與用途 b 6.硝酸的性質與用途 b 7.工業(yè)制取硝酸的設備和流程 b 8.氮肥的性質與科學使用 a 考點一　氮氣及其氮氧化物 1．氮氣 寫出有關反應的化學方程式： ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 2．氮氧化物 氮有多種價態(tài)的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。 完成下表中NO和NO2的比較： NO NO2 物理性質 顏色 無色 紅棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶 能溶 化學性質 與O2反應 2NO＋O2===2NO2 與H2O反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 與人體、 環(huán)境的關系 ①與血紅蛋白結合使人中毒 ②轉化成NO2形成酸雨、光化學煙霧 形成酸雨、光化學煙霧 題組一　氮氣及氮氧化物的性質 1．下列關于氮氣性質的說法中錯誤的是(　　) A．氮在自然界中既以游離態(tài)存在又以化合態(tài)存在 B．通常情況下，氮氣性質很不活潑 C．可在氧氣中燃燒生成一氧化氮 D．大氣、陸地和水體中的氮元素在不停地進行著氮的循環(huán) 答案　C 解析　通常情況下氮氣的性質很不活潑，在放電或高溫條件下，能跟氧氣反應。 2．下列關于氮氣的說法中錯誤的是(　　) A．通常情況下N2性質很穩(wěn)定，所以N2可以在電焊時作保護氣 B．N2＋O22NO，該反應是汽車尾氣造成污染的主要因素之一 C．N2在空氣中約占質量比的 D．在反應3Mg＋N2Mg3N2中N2作氧化劑 答案　C 解析　N2很穩(wěn)定，常用作保護氣，但在高溫下N2與O2產生的NO易被氧化為NO2，故汽車尾氣會造成環(huán)境污染，N2在空氣中的體積含量約為4/5，N2與金屬、H2反應時作氧化劑。 3．下列氧化物中，不屬于酸性氧化物的是(　　) A．CO2 B．NO2 C．SiO2 D．SO2 答案　B 4．下列關于NO的說法正確的是(　　) A．NO是酸性氧化物 B．NO只能通過人工合成 C．NO是大氣污染物，會形成酸雨 D．NO可以用向上排空氣法收集 答案　C 5．對于3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應的下列說法正確的是(　　) A．氧化劑與還原劑的質量比為1∶2 B．氧化產物與還原產物的物質的量之比為1∶2 C．NO2是氧化劑，H2O是還原劑 D．在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有3 mol 電子發(fā)生轉移 答案　A 題組二　NO、NO2對環(huán)境的污染和治理 6．汽車排放的尾氣中含有NO2，NO2是城市大氣污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2發(fā)生一系列光化學煙霧的循環(huán)反應，從而不斷產生O3，加重空氣污染。反應過程為①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列對該反應過程及生成物敘述正確的是(　　) A．NO2起催化劑作用 B．NO起催化劑作用 C．NO2只起氧化劑作用 D．O3與O2為同分異構體 答案　A 解析　反應過程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化劑作用，反應過程中NO2作氧化劑，A項正確，B、C項錯誤；O3與O2不是同分異構體，屬同素異形體，D項錯誤。 7．汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。 (1)汽車尾氣中的CO來自于______________________，NO來自于______________________。汽車尾氣對環(huán)境的危害主要有______________________(至少填兩種)。 (2)NOx能形成酸雨，寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式：____________________________。 (3)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理，使它們相互反應生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：____________________________ _______________________________________________。 答案　(1)汽油的不完全燃燒　N2與O2在汽車汽缸內的高溫環(huán)境下的反應　形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產生溫室效應(任填兩種即可) (2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)2CO＋2NON2＋2CO2 解析　(1)汽車汽缸內不斷進行著汽油的燃燒反應，當空氣不足時，汽油不完全燃燒，會產生CO；當空氣過量時，N2和O2在放電或高溫條件下反應生成NO。汽車尾氣對環(huán)境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，導致光化學煙霧，產生溫室效應。(3)CO、NOx反應后生成的無毒氣體為CO2和N2。 氮氧化物對環(huán)境的污染及防治 1．常見的污染類型 (1)光化學煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應，產生的一種有毒的煙霧。 (2)酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。 (3)破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。 2．常見的NOx尾氣處理方法 (1)堿液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是：n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。 (2)催化轉化法 在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。 考點二　氨氣和銨鹽 1．氨的分子結構和物理性質 電子式 密度 氣味 水溶性 比空氣小 強烈刺激性氣味 極易溶于水 (1∶700) 2.氨的化學性質 (1)氨氣與水的反應 NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－，氨氣溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。氨水為可溶性一元弱堿，易揮發(fā)，不穩(wěn)定，易分解：NH3H2ONH3↑＋H2O。 (2)氨氣與酸的反應 蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現象為有白煙生成，將濃鹽酸改為濃硝酸，也會出現相同的現象。 化學方程式：HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。 (3)與鹽溶液的反應 如過量氨水與AlCl3反應的離子方程式： Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (4)氨氣的還原性——氨的催化氧化 化學方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 3．氨氣的制法 (1)工業(yè)合成氨的原理 N2＋3H22NH3 (2)實驗室制法 4．銨鹽及NH的檢驗 (1)銨鹽的物理性質 銨鹽都是白色固體，均易溶于水。 (2)銨鹽的化學性質 (3)NH的檢驗 未知液呈堿性濕潤的紅色石蕊試紙變藍色，則證明含NH。 題組一　氨與銨鹽的性質及應用 1．下列關于氨的敘述中，錯誤的是(　　) A．氨易液化，因此可用來作制冷劑 B．氨易溶解于水，因此可用來做噴泉實驗 C．氨極易溶解于水，因此氨水比較穩(wěn)定(不容易分解) D．氨溶解于水顯弱堿性，因此可使酚酞溶液變?yōu)榧t色 答案　C 解析　氨易液化，常用作制冷劑，A項正確；極易溶于水的氣體(如NH3、HCl等)可用來做噴泉實驗，B項正確；氨水不穩(wěn)定，受熱發(fā)生分解反應(NH3H2ONH3↑＋H2O)，放出氨氣，C項錯誤；氨水顯弱堿性，可使酚酞溶液顯紅色，D項正確。 2．下列說法中正確的是(　　) A．由氨制取硝酸過程中，氮元素被還原 B．氨的噴泉實驗體現了氨的溶解性和氧化性 C．氨氣遇到濃鹽酸、硫酸都會發(fā)生反應，產生白煙現象 D．氨氣可被氯氣氧化生成N2，同時還可能產生白煙現象 答案　D 解析　A項，NH3→HNO3，氮元素被氧化；B項，氨的噴泉實驗體現了氨氣極易溶于水的性質，不能體現其氧化性；C項，NH3＋HCl===NH4Cl，有白煙生成，但與H2SO4反應不會產生白煙；D項，氨氣可被氯氣氧化生成N2，氯氣被還原生成HCl，HCl與NH3化合產生白煙現象。 3．下列說法中正確的是(　　) A．所有銨鹽受熱均可以分解，產物均有NH3 B．硝酸銨受熱易分解爆炸，實驗室常用加熱氯化銨與氫氧化鈣的固體混合物制備氨氣 C．在盛有硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的試管中，滴加少量NaOH溶液，在試管口用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍 D．銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性 答案　B 解析　銨鹽分解不一定產生氨氣，如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2和H2O，A項錯；Fe2＋比NH更易結合OH－，因而加入少量NaOH不會產生NH3，C項錯；NH4HCO3、(NH4)2S等溶液均呈堿性，D項錯。 題組二　氨氣及銨鹽的性質實驗 4．某同學探究氨氣和銨鹽的性質，對相關實驗操作及現象描述正確的是(　　) A．室溫下測定等濃度氨水和NaOH溶液的pH，比較氨水和NaOH堿性強弱 B．向試管中滴加稀NaOH溶液，將濕潤紅色石蕊試紙置于試管口，若試紙不變藍，則原溶液中無NH C．液氨作為清潔能源的反應原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O D．加熱可除去NH4Cl中的少量NaHCO3 答案　A 解析　NH3H2O是弱電解質，NaOH是強電解質，前者部分電離，后者完全電離，故通過室溫下測定等濃度氨水和NaOH溶液的pH，可比較氨水和NaOH堿性強弱，A正確；B項，NH3極易溶于水，稀溶液中不加熱NH3不能逸出，無法確定是否含NH；C項，產生的NO是大氣污染物，不能作清潔能源；NH4Cl受熱也會分解，故不可采用加熱法除雜，D錯誤。 5．噴泉是一種常見的自然現象，其產生的原因是存在壓強差。 (1)實驗室制取氨氣的化學方程式___________________________________________ ________________________________________________________________________。 ①用圖1裝置進行噴泉實驗，上部燒瓶已充滿干燥氨氣，引發(fā)水上噴的操作是________________________________________________________________________。 該實驗的原理是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②如果只提供圖2的裝置，請說明引發(fā)噴泉的方法：_________________________________。 (2)利用圖3裝置，在錐形瓶中分別加入足量的下列物質，反應后可能產生噴泉的是________(填字母)。 A．Cu與稀鹽酸 B．NaHCO3溶液與NaOH溶液 C．CaCO3與稀硫酸 D．NH4HCO3與稀鹽酸 (3)從產生噴泉的原理分析，圖1、2是____________上部燒瓶內的壓強。圖3是______________下部錐形瓶內氣體的壓強(均填“增大”或“減小”)。人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與上述裝置圖________________原理相似。 答案　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O?、俅蜷_止水夾，擠壓膠頭滴管　NH3溶于少量水中，使圓底燒瓶內壓強減小，燒杯內的水進入圓底燒瓶，形成噴泉　②打開止水夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶至有氣泡從水中冒出，移去熱毛巾 (2)D (3)減小　增大　3 解析　(1)圖1引發(fā)噴泉，只需打開止水夾，擠壓膠頭滴管即可；圖2則需先打開止水夾，再用熱毛巾捂住圓底燒瓶，發(fā)現有氣泡冒出后，移去熱毛巾即可。 (2)能在錐形瓶內反應產生氣體，壓強大于圓底燒瓶內壓強方可，故應選NH4HCO3和稀鹽酸，其他要么不反應，要么反應不生成氣體或產生氣體很少。 (3)圖1、2是上部壓強減小導致噴泉，圖3是下部壓強增大導致噴泉；人造噴泉及火山爆發(fā)均與圖3原理相似。 題組三　氨氣的實驗室制法 6．某學習興趣小組探究氨氣的制取實驗： (1)甲同學擬用下列實驗方法制備氨氣，其中合理的是________(填字母)。 A．將氯化銨固體加熱分解收集產生的氣體 B．將濃氨水滴入氫氧化鈉固體中，收集產生的氣體 C．將碳酸氫銨加熱分解產生的氣體用堿石灰干燥 D．將氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中，收集產生的氣體 (2)根據上述正確的原理，該同學欲用下列常見的實驗室制氣裝置制取氨氣，適宜的裝置是________。 (3)氣體的性質是氣體收集方法選擇的主要依據。下列性質與收集方法無關的是____________(填序號)。 ①密度　②顏色?、廴芙庑浴、軣岱€(wěn)定性?、菖c氧氣反應 (4)下圖是甲同學設計收集氨氣的幾種裝置，其中可行的是________，集氣的原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)BC　(2)CD　(3)②④　(4)d　利用氨氣密度小于空氣，采用短管進氨氣，長管出空氣，即可收集氨氣 解析　(1)加熱氯化銨產生氯化氫和氨氣，遇冷又轉化為氯化銨固體，不能制取氨氣；用濃氨水與氫氧化鈉固體混合制氨氣時，將氨水滴入氫氧化鈉固體中更方便操作，而且節(jié)約氨水的用量。(2)將濃氨水滴入氫氧化鈉固體制氨氣用C裝置，將碳酸氫銨加熱分解，產生的氣體用堿石灰干燥制氨氣選用D裝置。(3)收集氣體可采用排空氣法(密度、氣體不能被氧氣氧化等)，也可采用排水法(不易溶于水)，與其他性質無關。(4)氨氣極易溶于水，故采用向下排空氣法收集。 1．噴泉實驗的原理 中學教材中噴泉實驗裝置如右圖所示。實驗操作是打開橡皮管上的夾子，擠壓滴管的膠頭，則燒杯中的水由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉。 (1)噴泉實驗的原理 因為燒瓶內氣體易溶于水或易與水反應，使瓶內壓強減小，形成壓強差，大氣壓將燒杯中的水壓入燒瓶而形成噴泉。 (2)能形成噴泉的條件 從原理上講，氣體要易溶于水或易與水反應，以形成足夠大的壓強差；從實驗條件上講，燒瓶內氣體要充滿，氣體和儀器均要干燥，裝置的氣密性要好。 (3)中學化學中常見的能形成噴泉實驗的氣體和吸收劑如下表： 氣體 HCl NH3 CO2、SO2、 Cl2、H2S NO2＋O2 吸收劑 水或NaOH 溶液 水或 鹽酸 濃NaOH 溶液 水 2.實驗室制取少量NH3的兩種簡易方法 (1)加熱濃氨水 ①反應原理：NH3H2ONH3↑＋H2O。 ②裝置：見圖甲。 (2)濃氨水中加固態(tài)堿性物質 ①反應原理：濃氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－，加入固態(tài)堿性物質(如CaO、NaOH、堿石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移動，同時反應放熱，促進NH3H2O的分解。 ②裝置：見圖乙。 考點三　硝酸的性質及工業(yè)制法 1．物理性質 硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。 2．化學性質 (1)不穩(wěn)定性 反應的化學方程式：4HNO3(濃)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。 (2)強氧化性 硝酸無論濃、稀都有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。 按要求完成下列反應的方程式： ①與金屬反應： 稀硝酸與銅反應：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； 濃硝酸與銅反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②與非金屬反應： 濃硝酸與C的反應：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③與還原性化合物反應： 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。 稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 (3)與有機物反應 ①硝化反應： 與C6H6反應的化學方程式：C6H6＋HNO3C6H5NO2＋H2O。 ②顏色反應：含有苯基的蛋白質遇到濃硝酸時變黃色。 3．用途 硝酸是重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料、塑料和硝酸鹽等，也是實驗室里必備的重要試劑。 4．工業(yè)上氨氧化法生產硝酸的過程 (1)生產流程 (2)生產設備主要有熱交換器、轉化器和吸收塔。 (3)主要反應的化學方程式 轉化器：4NH3＋5O24NO＋6H2O； 熱交換器：2NO＋O2===2NO2； 吸收塔：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 題組一　硝酸的工業(yè)制法 1．在NH3、HNO3、H2SO4的工業(yè)生產中，具有的共同點是(　　) A．使用吸收塔設備 B．使用尾氣吸收裝置 C．使用H2作原料 D．使用催化劑 答案　D 2．下列關于工業(yè)制硫酸和硝酸的說法不正確的是(　　) A．工業(yè)制硝酸是將NO2溶于水，需要通入氧氣 B．工業(yè)制硫酸會產生SO2和SO3尾氣 C．工業(yè)制硫酸應對SO2進行循環(huán)利用 D．工業(yè)制硝酸和硫酸排放的尾氣是造成酸雨的主要原因 答案　D 題組二　硝酸的酸性和強氧化性 3．下列有關硝酸化學性質的敘述中，正確的是(　　) A．濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色 B．硝酸能與FeO反應，只表現氧化性 C．硝酸可與Na2S反應制得H2S氣體 D．濃硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黃色 答案　D 解析　硝酸是一種具有強氧化性的強酸，并且濃度越大，氧化性越強。濃硝酸可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色，故選項A錯；硝酸是一種強氧化性酸，可氧化許多還原性物質，因此硝酸與Na2S反應不能生成H2S，與FeO反應時表現氧化性和酸性，所以選項B、C錯。 4．下列說法正確的是(　　) A．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固體，銅粉仍不溶解 B．銅與濃硝酸反應的離子方程式為Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O C．1.0 molL－1的KNO3溶液中可大量存在H＋、Fe2＋、Cl－、SO D．硫化銅溶于硝酸的離子方程式為CuS＋2H＋===H2S↑＋Cu2＋ 答案　B 解析　酸性條件下NO能溶解銅，A項錯；Fe2＋在稀HNO3中不能大量存在，C項錯；硝酸與CuS不能發(fā)生復分解反應，而是發(fā)生氧化還原反應，D項錯。 1．硝酸與金屬反應的規(guī)律 (1)HNO3與金屬反應一般不能產生H2。 (2)還原產物一般為HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸還原產物也可能為N2O、N2或NH4NO3。 (3)硝酸與金屬反應時既表現氧化性又表現酸性。 2．涉及HNO3的離子反應常見的易錯問題 (1)忽視NO在酸性條件下的強氧化性。在酸性條件下NO不能與Fe2＋、I－、SO、S2－等還原性較強的離子大量共存。 (2)在書寫離子方程式時，忽視HNO3的強氧化性，將氧化還原反應簡單的寫成復分解反應。 題組三　硝酸與金屬反應的簡單計算 5．在標準狀況下將1.92 g銅粉投入一定量濃HNO3中，隨著銅粉的溶解，反應生成的氣體顏色逐漸變淺，當銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12 L，則反應消耗HNO3的物質的量為(　　) A．0.8 mol B．0.6 mol C．0.11 mol D．無法計算 答案　C 解析　根據原子守恒法計算。 ①被還原的硝酸物質的量即為氣體NO2與NO物質的量的總和，n(HNO3)被還原＝＝0.05 mol， ②未被還原的HNO3的物質的量等于Cu(NO3)2中NO的物質的量，n(Cu)＝＝0.03 mol，所以n[Cu(NO3)2]＝0.03 mol， ③消耗的HNO3的物質的量為0.03 mol2＋0.05 mol＝0.11 mol，故C項正確。 6．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析或結果錯誤的是(　　) A．原混合酸中NO物質的量為0.1 mol B．OA段產生的是NO，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產生氫氣 C．第二份溶液中最終溶質為FeSO4 D．H2SO4濃度為2.5 molL－1 答案　A 解析　鐵粉既能與硝酸反應也能與硫酸反應，從題干圖中看出(注意只是第二份100 mL)OA段產生的是NO，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產生氫氣，反應為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知NO反應完全，第二份中NO應為33＝0.1 mol，溶液中最終溶質為FeSO4，此時反應的鐵的質量是14 g，即0.25 mol，故原混合酸中H2SO4濃度為＝2.5 molL－1，NO物質的量為0.2 mol。所以選A。 　金屬與硝酸反應計算題的一般方法 1．思維模型 2．計算中的守恒思想的應用 (1)原子守恒法 HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉化為還原產物，這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量。 (2)得失電子守恒法 HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量。 (3)電荷守恒法 HNO3過量時反應后溶液中(不考慮OH－)則有： c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金屬離子)。 (4)離子方程式計算法 金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應，因此此類題目應用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據完全反應的金屬或H＋或NO進行相關計算，且溶液中要符合電荷守恒。 題組四　有關硝酸氧化性的實驗探究 7．如圖是用濃硝酸、銅片、水等試劑探究濃、稀硝酸的強氧化性并觀察還原產物的實驗裝置。 Ⅰ.濃硝酸的強氧化性實驗 將銅片置于具支試管的底部，在分液漏斗中加入約5 mL濃硝酸，往具支試管中放入約2 mL濃硝酸，用排水法收集產生的氣體。 (1)具支試管中發(fā)生反應的化學方程式： _______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實驗中觀察到能證明濃硝酸具有強氧化性的現象是 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.稀硝酸的強氧化性實驗 (3)上述反應完成后，欲進一步證明稀硝酸也具有強氧化性，緊接的簡便、合理的實驗操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)能證明稀硝酸與銅反應產生NO的實驗現象是______________________________(填字母)。 A．c中收集到無色氣體 B．c中收集到的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色 C．b中產生的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色 Ⅲ.實驗反思 (5)利用該裝置先進行銅與濃硝酸反應，再進行銅與稀硝酸反應的實驗，其好處是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅳ.問題討論 用等質量的銅片與等體積的濃硝酸、稀硝酸(硝酸均過量)反應時，發(fā)現反應后所得溶液前者呈綠色，后者呈藍色。對此有兩種看法： ①兩者顏色不同的原因是因為Cu2＋濃度差異引起的。 ②前者溶液呈綠色，是因為生成的紅棕色NO2溶解于溶液中引起的。 (6)你認為上述看法________(填“①”或“②”)合理。若是①合理，說明理由，若是②合理，設計一個簡單實驗證明： __________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)銅片逐漸溶解，溶液變藍，放出紅棕色氣體　(3)往分液漏斗中加水稀釋濃硝酸，打開活塞，滴入稀硝酸　(4)C　(5)利用Cu與濃硝酸反應生成的NO2排出具支試管中的空氣，有利于觀察Cu與稀硝酸的反應產物　(6)②　往藍色溶液中通入NO2，溶液變成綠色(或加熱綠色溶液，有紅棕色氣體產生，溶液變成藍色) 解析?、?銅與濃硝酸反應的化學方程式為Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，實驗中具支試管中溶液變藍，且有紅棕色氣體產生。 Ⅱ.向分液漏斗中加水將濃硝酸稀釋后，可以繼續(xù)進行銅與稀硝酸反應的實驗，這樣可以利用Cu與濃硝酸反應產生的NO2排出具支試管中的空氣，有利于觀察銅與稀硝酸反應的產物。 Ⅳ.由于硝酸均過量，銅的質量相同，溶液的體積相同，所以銅無論是與稀硝酸反應，還是與濃硝酸反應，生成的Cu2＋的濃度是相同的，看法①是不合理的?？赏ㄟ^向藍色溶液中通入NO2看溶液是否變綠，或加熱綠色溶液看是否有紅棕色氣體產生來證明。 1．性質實驗方案的設計模板 (1)探索性實驗方案的設計程序為物質→實驗事實→科學抽象→結論。 (2)驗證性實驗方案的設計程序為物質→性質推測→實驗驗證→結論。 2．現象描述答題模板 (1)全面描述現象的程序——“海、陸、空” “?！薄芤河惺裁醋兓?； “陸”——固體有什么變化； “空”——氣體有什么變化。 (2)規(guī)范描述現象的答題模板 如①顏色：……由……(具體顏色)變?yōu)椤?具體顏色)； ②氣體：溶液中產生……(顏色)的氣泡，(或)在固體表面產生……(顏色)氣泡； ③沉淀：在……(顏色)溶液中產生……(顏色)的沉淀(渾濁)…… 考點四　氨及其化合物的相互轉化關系 1．轉化關系 注意　箭頭指出可體現物質的性質，指向可尋找該物質的制備方法。 2．不同價態(tài)的含氮物質相互轉化的幾種形式 (1)歧化——同一種物質中同一價態(tài)的同一元素的化合價在同一反應中既升高又降低。 如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (2)歸中——同種元素的不同化合物發(fā)生氧化還原反應，元素的兩種化合價向中間靠攏。 如：6NO＋4NH35N2＋6H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O (3)含氮物質的連續(xù)氧化 NH3NONO2HNO3 N2NONO2HNO3 1．NH3是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(如圖)。下列有關表述正確的是(　　) A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥 B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受熱時都易分解 C．NH3和NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應 D．圖中所涉及的鹽類物質均可以水解 答案　C 解析　NaHCO3不能用作肥料，A項錯；Na2CO3很穩(wěn)定，受熱時不易分解，B項錯；圖中的NaCl是強酸強堿鹽，不水解，D項錯。 2．實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下： 已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經加熱后反應制取氮氣。 (1)從圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮氣______________________________________、 氫氣______________。 (2)氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有________________、 ________________________________________________________________________。 (3)氨合成器出來經冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(“會”或“不會”)發(fā)生倒吸，原因是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內，能使鉑絲保持紅熱的原因是_________________________________________________， 錐形瓶中還可觀察到的現象是_______________________________________________。 (5)寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式： ________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)a　b (2)干燥氣體　控制氫氣和氮氣的流速 (3)不會　因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮氣、氫氣 (4)氨的氧化反應是一個放熱反應　有紅棕色氣體產生 (5)4NH3＋5O24NO＋6H2O 1．(xx全國卷Ⅰ，7)我國清代《本草綱目拾遺》中記敘無機藥物335種，其中“強水”條目下寫道：“性最烈，能蝕五金……其水甚強，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”這里的“強水”是指(　　) A．氨水 B. 硝酸 C．醋 D．鹵水 答案　B 解析　根據題意，“強水”能溶解大多數金屬和礦物，所以為硝酸。 2．(xx上海，2)下列物質見光不會分解的是(　　) A．HClO ．NH4Cl C．HNO3 ．AgNO3 答案　B 解析　A項，HClO不穩(wěn)定，光照發(fā)生分解反應產生HCl和O2，反應方程式為2HClO2HCl＋O2↑，錯誤；B項，NH4Cl在加熱時發(fā)生分解反應，而在光照時不會分解，正確；C項，HNO3不穩(wěn)定，在加熱或光照時發(fā)生分解反應，反應方程式為4HNO3(濃)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，錯誤；D項，AgNO3不穩(wěn)定，光照發(fā)生分解反應，反應方程式為2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑，錯誤。 3．(xx北京理綜，8)下列關于自然界中氮循環(huán)(如下圖)的說法不正確的是(　　) A．氮元素均被氧化 B．工業(yè)合成氨屬于人工固氮 C．含氮無機物和含氮有機物可相互轉化 D．碳、氫、氧三種元素也參加了氮循環(huán) 答案　A 解析　A項，合成氨反應中，氮元素的化合價降低被還原，錯誤；B項，工業(yè)合成氨屬于人工固氮，正確；C項，硝酸鹽轉化為蛋白質及經動物消化使蛋白質轉化為氨氣和銨鹽，實現了含氮無機物和含氮有機物的相互轉化，并且碳、氫、氧三種元素也參加了氮的循環(huán)，C正確，D正確。 4．(xx北京理綜，12)在通風櫥中進行下列實驗： 步驟 現象 Fe表面產生大量無色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色 Fe表面產生少量紅棕色氣泡后，迅速停止 Fe、Cu接觸后，其表面均產生紅棕色氣泡 下列說法不正確的是(　　) A．Ⅰ中氣體由無色變?yōu)榧t棕色的化學方程式：2NO＋O2===2NO2 B．Ⅱ中的現象說明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe進一步反應 C．對比Ⅰ、Ⅱ中的現象，說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3 D．針對Ⅲ中的現象，在Fe、Cu之間連接電流計，可判斷Fe是否被氧化 答案　C 解析　A項，鐵與稀硝酸反應生成NO，NO與空氣中O2反應生成NO2,2NO＋O2===2NO2，正確；B項，鐵遇濃硝酸鈍化，阻止鐵繼續(xù)與濃硝酸反應，正確；C項，對比Ⅰ、Ⅱ，說明濃硝酸的氧化性強于稀硝酸，錯誤；D項，裝置Ⅲ形成原電池，通過電流計指針偏轉的方向，可判斷鐵是否被氧化，正確。 5．xx高考涉及氮及其化合物選項正誤判斷，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (1)NH3能使酚酞溶液變紅，因而NH3可用于設計噴泉實驗(　　)(xx廣東理綜，9C) (2)實驗室用鋅粒、稀HNO3以及試管、帶導管的橡皮塞可制取H2(　　)(xx安徽理綜，9C) (3)由于反應物濃度越大，反應速率越快，因而常溫下，相同的鋁片中分別加入足量的濃、稀硝酸，濃硝酸中鋁片先溶解完(　　)(xx安徽理綜，12B) (4)制二氧化氮時，用水或NaOH溶液吸收尾氣(　　)(xx天津理綜，2D) (5)用濕潤的碘化鉀淀粉試紙鑒別Br2(g)和NO2(　　)(xx重慶理綜，2B) (6)Cu溶于稀HNO3的離子方程式為Cu＋2H＋＋NO===Cu2＋＋NO2↑＋H2O(　　) (xx江蘇，7A) (7)NH3、O2和HNO3三種物質中，任意兩種物質在一定條件下均能發(fā)生反應(　　)(xx江蘇，8B) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)　(5)　(6) (7) 解析　(1)NH3可用于設計噴泉實驗，是因為氨氣易溶于水。(2)稀HNO3具有強氧化性，鋅粒與稀硝酸反應不能產生H2。(3)濃硝酸使鋁片在常溫下鈍化。(4)二氧化氮與水反應產生NO，不能用水吸收。(5)Br2(g)和NO2都具有強氧化性，都能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{。(6)Cu與稀硝酸反應產生NO。(7)O2和HNO3二者不能反應。 6．[xx廣東理綜，33，(1)(2)]NH3及其鹽都是重要的化工原料。 (1)用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3，反應發(fā)生、氣體收集和尾氣處理裝置依次為________。 (2)按下圖裝置進行NH3性質實驗。 ①先打開旋塞1，B瓶中的現象是_______________________________________________， 原因是____________________，穩(wěn)定后，關閉旋塞1。 ②再打開旋塞2，B瓶中的現象是____________________________________________。 答案　(1) A、C、G　(2) ①產生白色的煙　氯化氫與氨氣反應生成了氯化銨小顆粒，氯化銨小顆粒形成白煙?、跓械氖锶芤簳沽鬟M入到B瓶中且呈紅色 解析　(1) 用NH4Cl和Ca(OH)2固體制備NH3，因反應物中有H2O生成，反應發(fā)生裝置為“固體＋固體氣體”的裝置A；由于NH3的密度小于空氣的密度，且極易溶于水，故只能用向下排空氣法收集，采用裝置C收集；由于NH3極易溶于水，所以尾氣處理裝置要防止倒吸，其裝置應用倒扣漏斗，且漏斗的邊緣與水面相切，選用裝置G。(2) ①由于A瓶中的HCl壓強大于B瓶中NH3的壓強，當打開旋塞1，A瓶中的HCl進入B瓶中，與B瓶中的氨氣反應生成氯化銨固體小顆粒，形成白煙。②穩(wěn)定后，再打開旋塞2，由于B瓶中壓強減小，在外界大氣壓的作用下，會將燒杯中的石蕊溶液倒吸入B瓶中，其中的剩余的HCl溶于其中顯紅色。 練出高分 1．氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產和國防建設中都有廣泛應用，回答下列問題： (1)寫出N2的電子式________。 (2)NH3與NaClO反應可得到肼(N2H4)，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________。 (3)肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N2O4反應生成N2和水蒸氣。 已知： ①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(l) ΔH1＝－19.5 kJmol－1 ②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534.2 kJmol－1 寫出肼和N2O4 反應的熱化學方程式________________________________________。 (4)肼—空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的反應式為 ________________________________________________________________________。 答案　(1)∶N??N∶ (2)2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O (3)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 048.9 kJmol－1 (4)N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑ 解析　(2)題中給出了反應物和其中一種生成物，則NaClO作氧化劑，還原產物為NaCl，根據原子守恒知有水生成。 (3)方程式可由2②－①得到，所以ΔH＝2ΔH2－ΔH1。 (4)負極反應應該是還原劑失電子的反應，要注意題中堿性條件，故電極反應式中不能出現H＋。 2．某研究性學習小組同學設計如下圖所示裝置探究氨氣的還原性。 (1)氨催化氧化的化學方程式為_______________________________________________。 (2)若實驗時通入氨氣的速率過快，在燒瓶中會出現白煙，該物質的化學式為__________。 (3)該小組同學以氨氣和二氧化碳為原料制備碳酸氫銨。甲同學先將二氧化碳通入水中，充分溶解后，再通入氨氣；乙同學先將氨氣通入水中，充分溶解后，再通入二氧化碳。請選擇合適的方案并說明原因。 答案　(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O (2)NH4NO3 (3)乙同學方案合適。CO2在水中溶解度小，先通CO2再通NH3生成的NH4HCO3的量少，而且易生成(NH4)2CO3；先通NH3至飽和再通CO2至過量，保證產物量大，且生成的全部是NH4HCO3。 3．氮氧化合物(用NOx表示)是大氣污染的重要因素，根據NOx的性質特點，開發(fā)出多種化學治理氮氧化合物污染的方法。 (1)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。已知：4NH3＋6NO5N2＋6H2O,8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同溫同壓下，3.5 L NH3恰好將3.0 L NO和NO2的混合氣體完全轉化為N2，則原混合氣體中NO和NO2的體積之比是________。 (2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。 ①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比1∶1，寫出該反應的化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是______。 (3)純堿溶液也能用于處理氮氧化合物廢氣，反應原理與上述(2)類似，同時產生CO2。 ①請寫出純堿溶液吸收NO2的化學方程式： ____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②現有一定量的某工業(yè)廢氣，其中含有3.36 L NO2、1.12 L NO(已換算為標準狀況，假設不含N2O4)，恰好被200 mL碳酸鈉溶液吸收，所得鹽的物質的量分別為________、________，該碳酸鈉溶液的物質的量濃度為________molL－1。 答案　(1)1∶3 (2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2 (3)①Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2 ②NaNO3：0.05 mol　NaNO2：0.15 mol　0.5 解析　(1)設NO的體積為V(NO)，NO2的體積為V(NO2)，依據方程式知，處理NO需NH3：V(NO)，處理NO2需NH3：V(NO2)，則 解得V(NO)＝0.75 L V(NO2)＝2.25 L V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。 (2)①生成兩種鈉鹽，必然是NO2的歧化反應，依據量的關系可知兩種鹽分別為NaNO3和NaNO2。 ②NO中氮的化合價為＋2價，NO2中氮的化合價為＋4價，二者1∶1混合時與NaOH反應生成一種鈉鹽，依據電子守恒可知，鈉鹽中氮的化合價為＋3，即為NaNO2。 (3)②n(NO2)＝0.15 mol，n(NO)＝0.05 mol Na2CO3　＋　NO2?。O===　2NaNO2＋CO2 0．05 mol　　 0.05 mol　0.05 mol　0.1 mol 則單獨與Na2CO3反應的NO2為0.15 mol－0.05 mol＝0.1 mol Na2CO3?。?NO2===　NaNO3＋　NaNO2＋CO2 0．05 mol　　 0.1 mol　　 0.05 mol 　0.05 mol 所以共生成NaNO3：0.05 mol，NaNO2：0.15 mol c(Na2CO3)＝＝0.5 molL－1。 4．某氮肥廠排放的廢水中的氮元素多以NH和NH3H2O的形式存在，該廢水的處理流程如下： (1)過程Ⅰ：加NaOH溶液，調節(jié)pH到9后，升溫至30 ℃，通空氣將氨趕出并回收。 ①用離子方程式表示加NaOH溶液的作用： _________________________________ ________________________________________________________________________。 ②用化學平衡原理解釋通空氣的目的： ________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)過程Ⅱ：在微生物作用的條件下，NH經過兩步反應被氧化成NO。反應的能量變化示意圖如下： ①第一步反應是________________反應(填“放熱”或“吸熱”)，判斷依據是________________________________________________________________________。 ②寫出1 mol NH(aq)全部轉化為NO(aq)的熱化學方程式________________________________________________________________________。 (3)過程Ⅲ：一定條件下，向廢水中加入CH3OH，將HNO3還原成N2。若該反應消耗32 g CH3OH，轉移6 mol 電子，則參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是______________。 答案　(1)①NH＋OH－===NH3H2O ②當通入空氣后由于溶液中存在平衡NH3H2ONH3＋H2O，故可將其中的NH3排出，促進平衡正向移動，從而盡可能多地將氨趕出 (2)①放熱　因反應物能量比生成物能量高 ②NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－366 kJ mol－1 (3)5∶6 5．制備氮化鎂的裝置示意圖如下： 回答下列問題： (1)檢查裝置氣密性的方法是______________________________________________ ________________________________________________________________________， a的名稱是____________，b的名稱是____________。 (2)寫出NaNO2和(NH4)2SO4反應制備氮氣的化學方程式____________________________。 (3)C的作用是_____________________________________________________________， D的作用是____________________________________________________________， 是否可以把C與D的位置對調并說明理由_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)寫出E中發(fā)生反應的化學方程式___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)請用化學方法確定是否有氮化鎂生成，并檢驗是否含有未反應的鎂，寫出實驗操作及現象________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)關閉分液漏斗活塞，并在G中加入水，微熱b，這時G中有氣泡冒出，停止加熱冷卻后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好　分液漏斗　圓底燒瓶 (2)(NH4)2SO4＋2NaNO2△,2N2↑＋Na2SO4＋4H2O (3)除去氧氣(及氮氧化物)　除去水蒸氣　不能，對調后無法除去水蒸氣 (4)N2＋3Mg△,Mg3N2 (5)取少量產物于試管中，加入少量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，可聞到刺激性氨味(或把濕潤的紅色石蕊試紙放在管口，試紙變藍)，證明產物中含有氮化鎂；棄去上層清液，加入鹽酸，若觀察到有氣泡產生，則證明產物中還含有未反應的鎂 解析　(1)檢查裝置氣密性時要將裝置設置成密閉體系(