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氮及其化合物
考点一 氮气及其氧化物
1.氮气
写出有关化学方程式:
①
②
③
2.氮的氧化物
氮有多种价态的氧化物:
N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
完成下表中NO和NO2的比较:
NO
NO2
物理
性质
颜色
毒性
溶解性
化学
性质
与O2反应
与H2O反应
3.氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
①光化学烟雾:
NOx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。
②酸雨:
NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层:
NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
NO2+NaOH===
NO2+NO+NaOH===
NO2、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。
②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(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。
一般适用于汽车尾气的处理。
深度思考
1.俗话说“雷雨发庄稼”,这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮。
请写出三个有关的化学方程式:
(1)________________________________________________________________________;
(2)________________________________________________________________________;
(3)________________________________________________________________________。
2.如何鉴别NO2与溴蒸气?
3.2NO2⇌N2O4 ΔH<0的应用
通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯,因为在常温常压下能发生反应:
2NO2⇋N2O4,由于此平衡的存在,导致一些物理量的理论值与实验值有一定的误差。
例如:
(1)收集1molNO2时在标准状况下的体积应22.4L。
(填“大于”或“小于”下同)
(2)标准状况下22.4LNO2的质量46g。
(3)NO与O2混合后,相对分子质量应按体积比求得的数值。
(4)温度影响“2NO2⇌N2O4”平衡体系,其他条件不变,体系颜色随温度改变而改变。
升高温度,气体颜色;降低温度,气体颜色。
题组一 NO、NO2的性质及对环境的影响
1.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一。
在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。
反应过程为①2NO2―→2NO+2O,②2NO+O2―→2NO2,③O+O2―→O3。
下列对该反应过程及生成物叙述正确的是( )
A.NO2起催化剂作用B.NO起催化剂作用
C.NO2只起氧化剂作用D.O3与O2为同分异构体
2.NO2可以用氢氧化钠溶液吸收,或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质,发生反应的化学方程式分别是:
2NO2+2NaOH===M+NaNO3+H2O,8NH3+6NO2===7X+12H2O。
则M、X代表的物质的化学式分别是( )
A.NaNO2、N2B.HNO2、N2
C.NO、HNO3D.N2、N2
3.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx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)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:
_______________________。
(3)汽车尾气中的CO、NOx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还原的化学方程式:
__________________________。
题组二 有关氮的氧化物的简单计算
4.在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中,充分反应后剩余2mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为( )
①1.2mL ②2.4mL ③3mL ④4mL
A.①②B.②③C.③④D.①④
5.右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1.369g·L-1
B.等于2.054g·L-1
C.在1.369g·L-1和2.054g·L-1之间
D.大于2.054g·L-1
6.无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100mL甲气体经过如图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为( )
A.NH3、NO2、N2B.NH3、NO、CO2
C.NH3、NO2、CO2D.NO、CO2、N2
7.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合物污染的方法。
(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。
已知:
4NH3+6NO
5N2+6H2O,8NH3+6NO2
7N2+12H2O。
同温同压下,3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。
(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比1∶1,写出该反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②NO与NO2按物质的量之比1∶1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______。
考点二 硝酸的性质及应用
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:
(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:
①与金属反应:
稀硝酸与铜反应:
浓硝酸与铜反应:
②与非金属反应:
浓硝酸与C的反应:
③与还原性化合物反应:
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式:
(3)与有机物反应
①硝化反应(
与反应):
②颜色反应:
含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
深度思考
1.久置的浓硝酸呈黄色,如何除去?
怎样保存浓硝酸?
2.常温下,铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗?
题组一 硝酸的酸性和强氧化性
1.下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是( )
A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B.硝酸能与FeO反应,只表现氧化性
C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
2.将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )
A.硝酸浓度越大消耗的硝酸越少,产生的有毒气体也越少
B.反应中转移的电子总数稀硝酸少
C.试管内壁上的铜用浓硝酸除好,因反应速率快
D.两者用排水法收集的气体的体积相同
3.下列说法正确的是( )
A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解
B.铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NO
===Cu2++2NO2↑+2H2O
C.1.0mol·L-1的KNO3溶液中可大量存在H+、Fe2+、Cl-、SO
D.硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS+2H+===H2S↑+Cu2+
题组二 硝酸与金属反应的计算
4.某稀溶液中含有4molKNO3和2.5molH2SO4,向其中加入1.5molFe,充分反应(已知NO
被还原为NO)。
下列说法正确的是( )
A.反应后生成NO的体积为28L
B.所得溶液中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=1∶1
C.所得溶液中c(NO
)=2.75mol·L-1
D.所得溶液中的溶质只有FeSO4
5.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。
请回答下列问题:
(1)NO的体积为________L,NO2的体积为________L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是________。
(3)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入VmLamol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为________mol·L-1。
(4)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。
6.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL,平均分成两份。
向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6g。
向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。
下列分析或结果错误的是( )
A.原混合酸中NO
物质的量为0.1mol
B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段产生氢气
C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D.H2SO4浓度为2.5mol·L-1
题组三 有关硝酸氧化性的实验探究
7.如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。
Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验
将铜片置于具支试管的底部,在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸,往具支试管中放入约2mL浓硝酸,用排水法收集产生的气体。
(1)具支试管中发生反应的化学方程式:
___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验
(3)上述反应完成后,欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性,紧接的简便、合理的实验操作是_______________________________________________________________________。
(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是________________________(填字母)。
A.c中收集到无色气体
B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色
C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色
Ⅲ.实验反思
(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应,再进行铜与稀硝酸反应的实验,其好处是________________________________________________________________________。
Ⅳ.问题讨论
用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、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。
对此有两种说法:
①两者颜色不同的原因是因为Cu2+浓度差异引起的。
②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。
(6)你认为上述说法________(填“①”或“②”)合理。
若是①合理,说明理由,若是②合理,设计一个简单实验证明:
____________________________________________________。
考点三 氨和铵盐
1.氨的分子结构和物理性质
电子式
密度
气味
水溶性
比空气小
强烈刺激性气味
极易溶于水
(1∶700)
2.氨的化学性质
(1)氨气与水的反应
NH3+H2O⇌NH3·H2O⇌NH
+OH-,氨气溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NH
、OH-、H+。
氨水为可溶性一元弱碱,易挥发,不稳定,易分解:
NH3·H2O
NH3↑+H2O。
(2)氨气与酸的反应
蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为,将浓盐酸改为浓硝酸,也会出现相同的现象。
化学方程式:
(3)与盐溶液的反应
如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式:
(4)氨气的还原性——氨的催化氧化
化学方程式:
3.氨气的实验室制法
4.铵盐及NH
的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体,均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(3)NH
的检验
未知液
呈碱性
湿润的色石蕊试纸变色,则证明含NH
。
深度思考
1.
(1)现有1mol·L-1的氨水,则该溶液中NH3·H2O浓度是1mol·L-1吗?
为什么?
(2)为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?
蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟?
2.固态NH4Cl受热变成气体,气体遇冷又变为固态NH4Cl;固态碘受热变成蒸气,蒸气遇冷又变成固态碘,这两种现象的本质是否相同?
请说明判断的理由。
题组一 氨与铵盐的性质及应用
1.关于氨的下列叙述中,错误的是( )
A.氨易液化,因此可用来作制冷剂
B.氨溶解于水显弱碱性,因此可使酚酞溶液变为红色
C.氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应,产生白烟现象
D.氨气可被氯气氧化生成N2,同时还可能产生白烟现象
2.下列说法中正确的是( )
A.所有铵盐受热均可以分解,但产物不一定有NH3
B.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C.在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中,滴加少量NaOH溶液,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝
D.铵盐都易溶于水,其水溶液均呈酸性
3.下列关于氨水的说法中,不正确的是( )
A.氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是纯净物
B.氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(水除外)
C.氨水显弱碱性,是弱电解质
D.在1mol·L-1氨水中,NH3·H2O、NH
、NH3的物质的量浓度之和为1mol·L-1
4.
(1)氢化铵(NH4H)与氯化铵的结构相似,写出NH4H与H2O反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
(2)用浓NH4Cl溶液处理过的舞台幕布下不易着火,其原因是______________________。
题组二 有关喷泉实验的考查
5.喷泉实验是中学化学的一个重要性质实验,也是一种自然现象。
其产生原因是存在压强差。
试根据下图,回答下列问题:
(1)图甲为化学教学中所用的喷泉实验装置。
在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中盛有液体。
下列组合中不可能形成喷泉的是________(填字母,下同。
)
A.HCl和H2OB.O2和H2O
C.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液
(2)在图乙的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是________。
A.Cu与稀盐酸
B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
(3)在图乙的锥形瓶外放一水槽,锥形瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的下列物质,结果也产生了喷泉。
水槽中加入的物质不可能是________。
A.浓硫酸B.生石灰
C.硝酸铵D.烧碱
(4)城市中常见的人造喷泉及火山爆发原理与上述________装置的原理相似。
(5)如果只提供如图丙(烧瓶内充满NH3)的装置,引发喷泉的方法是______________________
___________________________________________________________________________。
6.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、②NO2进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为( )
A.①>②B.①<②
C.①=②D.不能确定
题组三 氨气的实验室制法
7.某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是________(填字母)。
A.将氯化铵固体加热分解收集产生的气体
B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体
C.将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥
D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体
(2)根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气,适宜的装置是________。
(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。
下列性质与收集方法无关的是____________(填序号)。
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ⑤与氧气反应
(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是________,集气的原理是________________________________________________________________________。
考点四 氮及其重要化合物的综合应用
注意 箭头指出可体现物质的性质,指向可寻找该物质的制备方法。
题组一 氮及其化合物的转化
1.NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图)。
下列有关表述正确的是( )
A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B.NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C.NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D.图中所涉及的盐类物质均可以水解
2.在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关系:
当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另外同一种元素。
请回答:
(1)A是________,Y是________,Z是________。
(2)当X是强酸时,E是________,写出B生成C的化学方程式:
___________________。
(3)当X是强碱时,E是________,写出B生成C的化学方程式:
___________________。
题组二 含氮物质的性质与实验综合
3.实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:
已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
(1)从图中选择制取气体的合适装置:
氮气_____________________________________、
氢气______________。
(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有________、____________________________。
(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨,________(“会”或“不会”)发生倒吸,原因是___________________________________________________________。
(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是________________________________________________,
锥形瓶中还可观察到的现象是_______________________________________________。
(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:
_______________________________________。
(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H+、OH-、________、________。
1.(2015·全国卷Ⅰ,7)我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:
“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。
”这里的“强水”是指( )
A.氨水B.硝酸C.醋D.卤水
2.(2015·上海,2)下列物质见光不会分解的是( )
A.HClOB.NH4Cl
C.HNO3D.AgNO3
3.(2015·北京理综,8)下列关于自然界中氮循环(如下图)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、氧三种元素也参加了氮循环
4.(2015·北京理综,12)在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式:
2NO+O2===2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中的现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中的现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
5.2014高考涉及氮及其化合物选项正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)NH3能使酚酞溶液变红,因而NH3可用于设计喷泉实验( )
(2014·广东理综,9C)
(2)实验室用锌粒、稀HNO3以及试管、带导管的橡皮塞可制取H2( )
(2014·安徽理综,9C)
(3)由于反应物浓度越大,反应速率越快,因而常温下,相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸,浓硝酸中铝片先溶解完( )
(2014·安徽理综,12B)
(4)制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气( )
(2014·天津理综,2D)
(5)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2( )
(2014·重庆理综,2B)
(6)Cu溶于稀HNO3的离子方程式为Cu+2H++NO
===Cu2++NO2↑+H2O( )
(2014·江苏,7A)
(7)NH3、O2和HNO3三种物质中,任意两种物质在一定条件下均能发生反应( )
(2014·江苏,8B)
6.(2013·大纲全国卷,28)制备氮化镁的装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)检查装置气密性的方法是________________________________________________,
a的名称是
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- 及其 化合物
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