专题复习氮及其化合物.docx
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专题复习氮及其化合物.docx
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专题复习氮及其化合物
氮及其化合物
高考“指挥棒”
考纲要求
了解NH4+的检验方法,能对常见的物质组成进行检验和分析。
了解氮及其化合物的主要性质和重要应用。
解读定位
①氮气分子的结构与化学性质
②氨气分子的结构、性质及实验室制法
③铵盐的性质及按根离子的检验方法
④氮氧化物的性质及其对大气的污染
⑤硝酸的性质及用途
考情回顾
考点
年份
情况统计
氨气的性质及制法
2007
上海
2008
重庆(8)江苏(6)
2009
全国(28)
硝酸的性质及用途
2007
重庆理综
2008
海南(4)广东理基(31)
2009
安徽(9)北京理综(27)全国(6)
铵盐的性质及铵根离子的检验
2007
广东
2008
上海(15)
2009
氮氧化物的性质及其污染
2007
北京理综
2008
广东理基(35)广东(10)
2009
江苏(20)北京理综(27)福建理综(25)
宁夏理综(7)浙江理综(27)
命题预测
氮及其化合物的有关知识是历年高考的热点和难点,每年各省的高考试卷中几乎都有涉及。
常以氮及其化合物为载体与化学基本概念、基本理论、化学实验及化学计算有机结合,来考察学生的综合分析能力,氮及其化合将会一直是高考命题人热衷于考察的知识点。
课本“放大镜”
一、氮气和氨气
1、氮气
空气中含量最多的是,约占空气体积的,密度比空气。
氮气分子的电子式是,结构式是。
氮气的化学性质很稳定,常作保护气,通常情况下氮气与氧气不发生反应,但这种稳定是相对的,在一定条件下(如高温、放电等),也能跟某些物质(如氧气、氢气等)发生反应。
N2+O22NON2+3H22NH3
固氮作用:
态氮转变为态氮的方法。
2、氨气
(1)氨气的实验室制法(右图)
反应方程式:
氨气的干燥可用:
(2)物理性质
氨气常温下为色味的气体,密度比空气小,极易溶于水。
氨易液化,液态氨气化时要吸收大量的热,所以,液态氨常用作。
氨气分子的结构
写出氨气的电子式和结构式:
(3)化学性质
①与水反应
氨气溶于水后呈碱性,所以氨气被称之为碱性气体
写出氨气与水反应的化学方程式:
比较液氨与氨水:
名称
液氨
氨水
形成
物质分类
所含微粒
②与酸反应
NH3+HCl=NH4Cl
③氧化反应(氨的催化氧化)
反应方程式:
(4)氨气的检验
①
②
二、氮的氧化物
NO
NO2
色、态(常温下)
气味
毒性
典型反应
氮氧化物对环境
的污染、危害及
防治措施
三、硝酸的工业制法、性质及应用
(1)硝酸的工业制法
工业上制备硝酸的过程:
氨在催化剂作用下与氧气发生反应,生成NO,NO进一步被氧气成二氧化氮,用水吸收二氧化氮就生成了硝酸。
工业硝酸中因溶解了部分而呈棕黄色。
(2)物理性质
纯硝酸是色,有气味的液体,挥发。
(3)化学性质
①不稳定性:
在光或热的作用下,硝酸易分解,所以硝酸应保存在试剂瓶中。
反应方程式:
②酸性:
硝酸具有酸的通性。
③强氧化性:
HNO3中的+5价N元素处于最高价态,具有很强的氧化性。
a.硝酸能与某些金属反应
Cu+HNO3(稀)=
Cu+HNO3(浓)
常温下,浓硝酸会使铝、铁发生钝化现象,在表面形成薄膜。
所以,可以用铝槽车装运浓硝酸和浓硫酸。
b.硝酸能与某些非金属反应
C+HNO3(浓)
CO2↑+NO2↑+H2O
(4)硝酸的应用
硝酸是重要的化工原料,也是化学实验室里必备的重要试剂。
在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
四、铵盐的性质及应用
铵盐受热易,且能与反应放出氨气,因此铵盐要保存在阴凉的地方。
铵盐属于铵态氮肥,在施用时,要避免与碱性肥料混合使用。
常见的铵盐有硫酸铵(俗称,又称)、氯化铵(俗称)、碳酸氢铵(俗称),硝酸铵(俗称)等,它们都是色、易溶于水的晶体。
除了铵态氮肥外,氮肥还包括硝酸氮肥和尿素(化学式)等。
考点“一一破”
击破考点一:
氨气的制备及性质
例1:
下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是
A.B.C.D.
变式训练1:
实验室合成氨装置如图:
(1)装置甲的作用是:
①_______________________,②_____________________________,
(2)从丙导出的气体是______,(3)乙中发生的反应方程____________________________,
(4)检验产物的简单化学方法是__________________________________________________。
变式训练2:
(04天津)I.合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。
写出氨的两种重要用途 。
II.实验室制备氨气,下列方法中适宜选用的是 。
①固态氯化铵加热分解 ②固体氢氧化钠中滴加浓氨水
③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 ④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热
III.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气,有人设计了上图装置(图中夹持装置均已略去)。
[实验操作]
①检查实验装置的气密性后,关闭弹簧夹a、b、c、d、e。
在A中加入锌粒,向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。
打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生。
在F出口处收集氢气并检验其纯度。
②关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验纯后点燃,然后立即罩上无底细口瓶C,塞紧瓶塞,如图所示。
氢气继续在瓶内燃烧,几分钟后火焰熄灭。
③用酒精灯加热反应管E,继续通氢气,待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的溶液变红。
回答下列问题:
(1)检验氢气纯度的目的是 。
(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时,A装置内发生的现象是 ,防止了实验装置中压强过大。
此时再打开弹簧夹b的原因是 ,C瓶内气体的成份是 。
(3)在步骤③中,先加热铁触媒的原因是 。
反应管E中发生反应的化学方程式是 。
击破考点二:
与硝酸有关的计算
例2:
某单质跟浓硝酸反应,若参加反应的单质和硝酸的物质的量之比为1:
4,浓硝酸还原为NO2,则该元素在反应中显示的化合价可能是()
A.+2B.+3C.+4D.+4
变式训练3:
将mg铁粉置于稀硝酸中,要使铁粉完全溶解,则硝酸的用量不可能是()
A.3mgB.3.5mgC.
D.2.5mg
变式训练4:
将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。
请回答:
(1)NO的体积为 L,NO2的体积为 L。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液加入
的NaOH溶液,恰好使溶液中的
全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为 mol/L。
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水_____g。
击破考点三:
与含氮化合物有关的推断
例3:
(05全国)已知A、B、C、D为气体,E、F为固体,G是氯化钙,它们之间的转换关系如下图所示:
⑴D的化学式(分子式)是_____________,E的化学式(分子式)是_____________。
⑵A和B反应生成C的化学方程式是______________________________。
⑶E和F反应生成D、H和G的化学方程式是___________________________________。
变式训练5:
(04江苏)下图中A是一种无色液体,G是一种极易溶于水的碱性气体,Y是胃酸的主要成分,K是不溶于稀硝酸的白色沉淀,反应5是工业制X的主要反应之一。
请按要求填空:
(1)写出下列物质的化学式A、E、F、Y;
(2)写出反应5的化学方程式;
(3)1molB通过反应2得到1molF,B中F的质量分数为72%,则B的化学式为。
变式训练6:
已知A为常见金属,X、Y为常见非金属,X、E、F、G常温下为气体,C为液体,B是一种盐,受热极易分解,在工农业生产中用途较广(如被用作某些电池的电解质)。
现用A与石墨作电极,B的浓溶液作电解质,构成原电池。
有关物质之间的转化关系如下图:
(注意:
其中有些反应的条件及部分生成物被略去)
请填写下列空白:
(1)反应④为A在某种气体中燃烧,生成单质Y和A的氧化物,其反应方程式为_____
(2)从D溶液制备D的无水晶体的“操作a”为。
(3)反应②的化学方程式为 。
(4)反应⑤的化学方程式为 。
击破考点四:
环境保护的知识考察
例4:
机动车尾气(含有烃类、NO、CO2、CO、SO2等物质)是城市大气污染的主要污染源之一,对汽车尾气的治理方法之一是在汽车的排气管上安装“催化转换器”(用Pt、Pd合金作催化剂),使NO和CO反应生成可参与生态环境循环的气体,并促使烃类燃烧及SO2的转化。
请据此回答下列问题:
⑴机动车尾气可导致的环境污染有()
1温室效应②臭氧层损耗③酸雨④光化学烟雾⑤白色污染
A①②B①②③C①②③④D①②③④⑤
⑵写出NO和CO反应的化学方程式____________________________________。
⑶“催化转换器”在一定程度上提高了空气的酸度,其原因是________
________________。
变式训练7:
洗衣粉中含有三磷酸五钠(Na5P3O10)。
若含磷废水直接排入水中,会造成水质富营养化,促使藻类如蓝藻等的大量繁殖,蓝藻死后经氧化,消耗水中的氧气,造成水体缺氧,致使河水变黑变臭,鱼类等水生生物因缺氧而死亡。
试求:
⑴定量分析得蓝藻的元素组成(质量分数)为C:
35.83%;O:
49.58%;P:
0.87%;H:
7.40%;N:
6.31%;且蓝藻的式量不超过4,000,求蓝藻的化学式。
⑵写出蓝藻被氧气完全氧化的化学方程式(N、P被氧化为最高价)。
⑶某居民生活区附近有一水塘,面积为10,000平方米,平均水深10米,水塘中的氧气含量为9.1mg/L,若居民区每天向水塘中排入含质量分数为30%的三磷酸五钠洗涤剂1,000kg,求多少天后水塘中的氧气被蓝藻完全耗尽(设P元素全部转化为蓝藻,且不考虑空气中氧气在水塘中的再溶解)。
变式训练8:
在硝酸的生产过程所排放出来的气体中含有NO和NO2,它们污染环境,现用氨催化还原法将它们转化为无毒气体(填名称)直接排入空气中。
写出有关的方程式。
现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后所得产物中,若经还原得到的产物比经氧化得到的产物多1.4g。
试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能各是多少。
真题“试一试”
1.(08江苏)下列装置或操作能达到实验目的的是
2.(08上海)已知气体的摩尔质量越小,扩散速度越快。
右图所示为气体扩散速度的试验,两种气体扩散相遇时形成白色烟环。
下列关于物质甲、乙的判断正确的是
A.甲是浓氨水,乙是浓硫酸
B.甲是浓盐酸,乙是浓氨水
C.甲是浓氨水,乙是浓盐酸
D.甲是浓硝酸,乙是浓氨水
3.(09宁夏)将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积11.2L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为
A.NO2B.N2O2C.N2OD.N2O4
4.(09全国)物质的量之比为2:
5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是
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A.1:
4B.1:
5C.2:
3D.2:
5
5.(07江苏)下图中各物质均由常见元素(原子序数≤20)组成。
已知A、B、K为单质,且在常温下A和K为气体,B为固体。
D为常见的无色液体。
I是一种常用的化肥,在其水溶液中滴加AgNO3溶液有不溶于稀HNO3的白色沉淀产生。
J是一种实验室常用的干燥剂。
它们的相互转化关系如右图所示(图中反应条件未列出)。
请回答下列问题:
(1)I的化学式为;J的电子式为
(2)反应①的化学方程式为
(3)F的水溶液与氯气反应的离子方程式为
6.(04广东)我国研制的长征捆绑式火箭在第一、二级发动机中用“偏二甲(基)肼”和四氧化二氮作为液体燃料。
(1)已知偏二甲(基)肼的相对分子质量为60,其中含碳40%,含氢13.33%,其余为氮;又知其分子中有一个氮原子不与氢原子相连。
通过计算写出偏二甲肼的化学式和分子结构简式:
_______________________________________;
(2)在发动机中偏二甲(基)肼在四氧化二氮中充分燃烧,写出该燃烧反应的化学方程式(反应中所有的氮元素均转化为N2)。
_________________________________
7.(09全国)已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用下图中的装置可以实现该反应。
回答下列问题:
(1)A中加入的物质是__________________________________________.
发生反应的化学方程式是______________________________________;
(2)B中加入的物质是_____________,其作用是________________________:
(3)实验时在C中观察到得现象是______________________________,
发生反应的化学方程式是_____________________________________;
(4)实验时在D中观察到得现象是__________________________________,
D中收集到的物质是______________,检验该物质的方法和现象是______________________.
8.(09北京)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的,按下图装置进行试验(夹持仪器已略去)。
实验表明浓硝酸能将
氧化成
,而稀硝酸不能氧化
。
由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品:
浓硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳
已知:
氢氧化钠溶液不与
反应,能与
反应
(1)实验应避免有害气体排放到空气中,装置③、④、⑥中乘放的药品依次是
(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后
。
(3)装置①中发生反应的化学方程式是
(4)装置②的作用是,发生反应的化学方程式是
(5)该小组得出的结论一局的试验现象是
。
(6)试验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。
甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。
同学们分别涉及了一下4个试验来判断两种看法是否正确。
这些方案中可行的是(选填序号字母)
a.加热该绿色溶液,观察颜色变化
b.加水稀释绿色溶液,观察颜色变化
c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化
d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反映产生的气体,观察颜色变化
9.(09江苏)联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料,N2H4与N2O4能放出大量的热。
(1)已知:
2NO2(g)=N2O4(g)△H=-57.20kJ·mol-1。
一定温度下,在密闭容器中反应
2NO2(g)=N2O4(g)达到平衡。
其它条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是(填字母)。
A.减小NO2的浓度B.降低温度C.增加NO2的浓度D.升高温度
(2)25℃时,1.00gN2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l),放出19.14kJ的热量。
则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H=kJ·mol-1
(3)17℃、1.01×105Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,
c(NO2)=0.0300kJ·mol-1、c(N2O4)=0.0120kJ·mol-1
计算反应2NO2(g)
N2O4(g)的平衡常数K。
(4)现用一定量的Cu与足量的浓HNO3反应,制得1.00L已达平衡的N2O4和NO2混合气体(17℃、1.01×105Pa),理论上至少需消耗Cu多少克?
反馈“小练习”
一、选择题
()1.下列气体中,不会造成空气污染的是
A.N2B.NO、COC.NO2D.SO2
()2.起固氮作用的化学反应的是:
()
A.氨气经催化氧化生成一氧化氮 B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮
C.工业上用氮气和氢气合成氨气 D.由氨气制碳酸氢氨和硫酸氨
()3.上世纪80年代后期人们逐渐认识到,NO在人体内起着多方面的重要作用。
下列关于NO的说法不正确的是
A.NO分子中有极性共价键B.NO是造成光化学烟雾的因素之一
C.NO是汽车尾气的有害成分之一D.NO分子所含电子总数为偶数
()4.锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。
当生成1mol硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为
A.2molB.1molC.0.5molD.0.25mol
()5.右图的装置中,干燥烧瓶中盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。
挤压胶管的胶头,下列与试验事实不相符的是
A.CO2(NaHCO3溶液)无色喷泉
B.NH3(H2O含酚酞)红色喷泉
C.H2S(CuSO4溶液)黑色喷泉
D.HCl(AgNO3溶液)白色喷泉
()6.研究发现,空气其中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成,反应过程如下:
①SO2+NO2→SO3+NO②SO3+H2O→H2SO4③2NO+O2→2NO2NO2
在上述过程中的作用,与H2SO4在下列变化中的作用相似的是
A.潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
B.硫化氢通入浓H2SO4中
C.浓H2SO4滴入萤石中,加热
D.加入少量H2SO4使乙酸乙酯水解
二、非选择题
7.农作物生长发育需要大量的氮养分,除了可用人工固氮方法(合成氨)获得氨态氮外,自然界雷电现象也是一种固氮途径,经由雷电固定的氮是硝态氮(硝酸或硝酸盐形式),其相关的化学方程式为,,。
8.如下图所示,将甲、乙两个装有不同物质的针筒用导管连接起来,将乙针筒内的物质压到甲针筒内,进行下表所列的不同实验(气体在同温同压下测定)。
实验序号
甲针筒内物质
乙针筒内物质
甲针筒的现象
1
10mLFeSO4溶液
10mLNH3
生成白色沉淀,后变色
2
20mLH2S
10mLSO2
3
30mLNO2(主要)
10mLH2O(l)
剩有无色气体,活塞自动向内压缩
4
15molCl2
40mLNH3
试回答下列问题:
(1)实验1中,沉淀最终变为色,写出沉淀变色的化学方程式。
(2)实验2甲针筒内的现象是:
有生成,活塞移动(填向外、向内、不)。
反应后甲针筒内有少量的残留气体,正确的处理方法是将其通入溶液中。
(3)实验3中,甲中的30mL气体是NO2和N2O4的混合气体,那么甲中最后剩余的无色气体是,写出NO2与H2O反应的化学方程式。
(4)实验4中,已知:
3Cl2+2NH3→N2+6HCl。
甲针筒除活塞有移动,针筒内有白烟产生外,气体的颜色变化为,最后针筒中剩余气体的体积约为mL。
9.已知A、B、C、D是短周期中的四种元素,它们的原子序数依次增大。
A和B可形成常见化合物BA4,1molBA4分子中电子总数为10mol。
C单质在通常状况下为无色无味气体。
D原子的最外层电子数是核外电子总数的3/4。
试回答:
(1)A单质和C单质在一定条件下可生成化合物甲。
写出甲的电子式____________。
(2)由A、C、D三种元素可以组成一种盐,该盐的水溶液呈酸性,其原因是(用离子方程式表示)_______________________________。
(3)工业合成甲时将X单质和Z单质按体积比为1:
3通入合成塔中,在不同条件下达到平衡时,混合物中甲的含量(体积分数)如下表:
①根据表中数据并应用化学平衡移动原理,分析为提高平衡混合物中甲的含量,可采取的措施是(多选或选错均不给分)。
A.增大压强B.减小压强C.升高温度D.降低温度
②在实际生产中,温度控制在500℃左右,其原因是
。
(4)6gB单质在足量D单质中燃烧,所得气体通入1L1mol·L-1的苛性钠溶液中,完全反应后,所得溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为:
________________________________________。
10.科学家一直致力研究常温、常压下“人工围氮”的新方法。
曾有实验报道:
在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。
进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h):
T/K
303
313
323
353
NH3生成量/(10-6mol)
4.8
5.9
6.0
2.0
相应的热化学方程式如下:
N2(g)+3H2O
(1)=2NH3(g)+
O2(g)ΔH=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)请在答题卡的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图,并进行必要标注。
(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。
请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:
。
(3)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。
设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为
。
计算:
①该条件下N2的平衡转化率;
②该条件下反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的平衡常数。
45分钟“小测试”
( )1.下列过程属于人工固氮的是
A.分离液态空气制氮气B.闪电时
转化为
C.合成氨D.豆科作物根瘤菌将
转化为
( )2.光化学烟雾是一次污染物(如氮氧化物、碳氢化合物等)发生光化学反应后生成的二次污染物,主要含有臭氧、过氧硝酸酯等。
下列有关光化学烟雾的说法不正确的是
A.光化学烟雾具有氧化性B.汽车尾气是造成光化学烟雾的主要原因之一
C.
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- 专题 复习 及其 化合物