化学步步高高考总复习专题5 第四单元知识点+经典例题+易混点纠正.docx
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化学步步高高考总复习专题5第四单元知识点+经典例题+易混点纠正
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.氮氧化物的产生、转化及其性质
a
2.氮及其化合物的相互转化关系
c
3.氨的性质与用途
b
4.工业合成氨
b
5.铵盐的性质与用途
b
6.硝酸的性质与用途
b
7.工业制取硝酸的设备和流程
b
8.氮肥的性质与科学使用
a
考点一 氮气及其氮氧化物
1.氮气
写出有关反应的化学方程式:
①3Mg+N2
Mg3N2;
②N2+3H2
2NH3;
③N2+O2
2NO。
2.氮氧化物
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
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶
能溶
化学性质
与O2反应
2NO+O2===2NO2
与H2O反应
3NO2+H2O===2HNO3+NO
与人体、
环境的关系
①与血红蛋白结合使人中毒
②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
题组一 氮气及氮氧化物的性质
1.下列关于氮气性质的说法中错误的是( )
A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B.通常情况下,氮气性质很不活泼
C.可在氧气中燃烧生成一氧化氮
D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
答案 C
解析 通常情况下氮气的性质很不活泼,在放电或高温条件下,能跟氧气反应。
2.下列关于氮气的说法中错误的是( )
A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气
B.N2+O2
2NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C.N2在空气中约占质量比的
D.在反应3Mg+N2
Mg3N2中N2作氧化剂
答案 C
解析 N2很稳定,常用作保护气,但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染,N2在空气中的体积含量约为4/5,N2与金属、H2反应时作氧化剂。
3.下列氧化物中,不属于酸性氧化物的是( )
A.CO2B.NO2
C.SiO2D.SO2
答案 B
4.下列关于NO的说法正确的是( )
A.NO是酸性氧化物
B.NO只能通过人工合成
C.NO是大气污染物,会形成酸雨
D.NO可以用向上排空气法收集
答案 C
5.对于3NO2+H2O===2HNO3+NO反应的下列说法正确的是( )
A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6molNO2参与反应时,有3mol电子发生转移
答案 A
题组二 NO、NO2对环境的污染和治理
6.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
答案 A
解析 反应过程①+②得O2―→2O,③O+O2―→O3,NO2起催化剂作用,反应过程中NO2作氧化剂,A项正确,B、C项错误;O3与O2不是同分异构体,属同素异形体,D项错误。
7.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:
____________________________
_______________________________________________。
答案
(1)汽油的不完全燃烧 N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)
(2)3NO2+H2O===2HNO3+NO
(3)2CO+2NO
N2+2CO2
解析
(1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应,当空气不足时,汽油不完全燃烧,会产生CO;当空气过量时,N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。
汽车尾气对环境的危害很大,可以形成硝酸型酸雨,导致光化学烟雾,产生温室效应。
(3)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。
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,产生的一种有毒的烟雾。
(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。
2.常见的NOx尾气处理方法
(1)碱液吸收法
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
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。
考点二 氨气和铵盐
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+H2ONH3·H2ONH
+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,其现象为有白烟生成,将浓盐酸改为浓硝酸,也会出现相同的现象。
化学方程式:
HCl+NH3===NH4Cl、NH3+HNO3===NH4NO3。
(3)与盐溶液的反应
如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式:
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
。
(4)氨气的还原性——氨的催化氧化
化学方程式:
4NH3+5O2
4NO+6H2O。
3.氨气的制法
(1)工业合成氨的原理
N2+3H2
2NH3
(2)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
湿润的红色石蕊试纸变蓝色,则证明含NH
。
题组一 氨与铵盐的性质及应用
1.下列关于氨的叙述中,错误的是( )
A.氨易液化,因此可用来作制冷剂
B.氨易溶解于水,因此可用来做喷泉实验
C.氨极易溶解于水,因此氨水比较稳定(不容易分解)
D.氨溶解于水显弱碱性,因此可使酚酞溶液变为红色
答案 C
解析 氨易液化,常用作制冷剂,A项正确;极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)可用来做喷泉实验,B项正确;氨水不稳定,受热发生分解反应(NH3·H2O
NH3↑+H2O),放出氨气,C项错误;氨水显弱碱性,可使酚酞溶液显红色,D项正确。
2.下列说法中正确的是( )
A.由氨制取硝酸过程中,氮元素被还原
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
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
答案 D
解析 A项,NH3→HNO3,氮元素被氧化;B项,氨的喷泉实验体现了氨气极易溶于水的性质,不能体现其氧化性;C项,NH3+HCl===NH4Cl,有白烟生成,但与H2SO4反应不会产生白烟;D项,氨气可被氯气氧化生成N2,氯气被还原生成HCl,HCl与NH3化合产生白烟现象。
3.下列说法中正确的是( )
A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.硝酸铵受热易分解爆炸,实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气
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
答案 B
解析 铵盐分解不一定产生氨气,如NH4NO3在400℃以上分解生成N2、NO2和H2O,A项错;Fe2+比NH
更易结合OH-,因而加入少量NaOH不会产生NH3,C项错;NH4HCO3、(NH4)2S等溶液均呈碱性,D项错。
题组二 氨气及铵盐的性质实验
4.某同学探究氨气和铵盐的性质,对相关实验操作及现象描述正确的是( )
A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,比较氨水和NaOH碱性强弱
B.向试管中滴加稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口,若试纸不变蓝,则原溶液中无NH
C.液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3+5O2
4NO+6H2O
D.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
答案 A
解析 NH3·H2O是弱电解质,NaOH是强电解质,前者部分电离,后者完全电离,故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,可比较氨水和NaOH碱性强弱,A正确;B项,NH3极易溶于水,稀溶液中不加热NH3不能逸出,无法确定是否含NH
;C项,产生的NO是大气污染物,不能作清洁能源;NH4Cl受热也会分解,故不可采用加热法除杂,D错误。
5.喷泉是一种常见的自然现象,其产生的原因是存在压强差。
(1)实验室制取氨气的化学方程式___________________________________________
________________________________________________________________________。
①用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已充满干燥氨气,引发水上喷的操作是________________________________________________________________________。
该实验的原理是_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②如果只提供图2的装置,请说明引发喷泉的方法:
_________________________________。
(2)利用图3装置,在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________(填字母)。
A.Cu与稀盐酸
B.NaHCO3溶液与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
(3)从产生喷泉的原理分析,图1、2是____________上部烧瓶内的压强。
图3是______________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。
人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图________________原理相似。
答案
(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O ①打开止水夹,挤压胶头滴管 NH3溶于少量水中,使圆底烧瓶内压强减小,烧杯内的水进入圆底烧瓶,形成喷泉 ②打开止水夹,用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出,移去热毛巾
(2)D
(3)减小 增大 3
解析
(1)图1引发喷泉,只需打开止水夹,挤压胶头滴管即可;图2则需先打开止水夹,再用热毛巾捂住圆底烧瓶,发现有气泡冒出后,移去热毛巾即可。
(2)能在锥形瓶内反应产生气体,压强大于圆底烧瓶内压强方可,故应选NH4HCO3和稀盐酸,其他要么不反应,要么反应不生成气体或产生气体很少。
(3)图1、2是上部压强减小导致喷泉,图3是下部压强增大导致喷泉;人造喷泉及火山爆发均与图3原理相似。
题组三 氨气的实验室制法
6.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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)BC
(2)CD (3)②④ (4)d 利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨气
解析
(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作,而且节约氨水的用量。
(2)将浓氨水滴入氢氧化钠固体制氨气用C装置,将碳酸氢铵加热分解,产生的气体用碱石灰干燥制氨气选用D装置。
(3)收集气体可采用排空气法(密度、气体不能被氧气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。
(4)氨气极易溶于水,故采用向下排空气法收集。
1.喷泉实验的原理
中学教材中喷泉实验装置如右图所示。
实验操作是打开橡皮管上的夹子,挤压滴管的胶头,则烧杯中的水由玻璃管进入烧瓶,形成喷泉。
(1)喷泉实验的原理
因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应,使瓶内压强减小,形成压强差,大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。
(2)能形成喷泉的条件
从原理上讲,气体要易溶于水或易与水反应,以形成足够大的压强差;从实验条件上讲,烧瓶内气体要充满,气体和仪器均要干燥,装置的气密性要好。
(3)中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表:
气体
HCl
NH3
CO2、SO2、
Cl2、H2S
NO2+O2
吸收剂
水或NaOH
溶液
水或
盐酸
浓NaOH
溶液
水
2.实验室制取少量NH3的两种简易方法
(1)加热浓氨水
①反应原理:
NH3·H2O
NH3↑+H2O。
②装置:
见图甲。
(2)浓氨水中加固态碱性物质
①反应原理:
浓氨水中存在以下平衡:
NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-,加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等),消耗水且使c(OH-)增大,使平衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3·H2O的分解。
②装置:
见图乙。
考点三 硝酸的性质及工业制法
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
反应的化学方程式:
4HNO3(浓)
2H2O+4NO2↑+O2↑。
(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:
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
浓硝酸与铜反应:
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
②与非金属反应:
浓硝酸与C的反应:
C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O。
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:
3Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O。
(3)与有机物反应
①硝化反应:
与C6H6反应的化学方程式:
C6H6+HNO3
C6H5NO2+H2O。
②颜色反应:
含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
3.用途
硝酸是重要的化工原料,可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等,也是实验室里必备的重要试剂。
4.工业上氨氧化法生产硝酸的过程
(1)生产流程
(2)生产设备主要有热交换器、转化器和吸收塔。
(3)主要反应的化学方程式
转化器:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;
热交换器:
2NO+O2===2NO2;
吸收塔:
3NO2+H2O===2HNO3+NO。
题组一 硝酸的工业制法
1.在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中,具有的共同点是( )
A.使用吸收塔设备
B.使用尾气吸收装置
C.使用H2作原料
D.使用催化剂
答案 D
2.下列关于工业制硫酸和硝酸的说法不正确的是( )
A.工业制硝酸是将NO2溶于水,需要通入氧气
B.工业制硫酸会产生SO2和SO3尾气
C.工业制硫酸应对SO2进行循环利用
D.工业制硝酸和硫酸排放的尾气是造成酸雨的主要原因
答案 D
题组二 硝酸的酸性和强氧化性
3.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
答案 D
解析 硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。
浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错;硝酸是一种强氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S,与FeO反应时表现氧化性和酸性,所以选项B、C错。
4.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+
答案 B
解析 酸性条件下NO
能溶解铜,A项错;Fe2+在稀HNO3中不能大量存在,C项错;硝酸与CuS不能发生复分解反应,而是发生氧化还原反应,D项错。
1.硝酸与金属反应的规律
(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
(2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO;很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
2.涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
(1)忽视NO
在酸性条件下的强氧化性。
在酸性条件下NO
不能与Fe2+、I-、SO
、S2-等还原性较强的离子大量共存。
(2)在书写离子方程式时,忽视HNO3的强氧化性,将氧化还原反应简单的写成复分解反应。
题组三 硝酸与金属反应的简单计算
5.在标准状况下将1.92g铜粉投入一定量浓HNO3中,随着铜粉的溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12L,则反应消耗HNO3的物质的量为( )
A.0.8molB.0.6mol
C.0.11molD.无法计算
答案 C
解析 根据原子守恒法计算。
①被还原的硝酸物质的量即为气体NO2与NO物质的量的总和,n(HNO3)被还原=
=0.05mol,
②未被还原的HNO3的物质的量等于Cu(NO3)2中NO
的物质的量,n(Cu)=
=0.03mol,所以n[Cu(NO3)2]=0.03mol,
③消耗的HNO3的物质的量为0.03mol×2+0.05mol=0.11mol,故C项正确。
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
答案 A
解析 铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应,从题干图中看出(注意只是第二份100mL)OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段产生氢气,反应为Fe+2H+===Fe2++H2↑,可知NO
反应完全,第二份中NO
应为
×3÷3=0.1mol,溶液中最终溶质为FeSO4,此时反应的铁的质量是14g,即0.25mol,故原混合酸中H2SO4浓度为
=2.5mol·L-1,NO
物质的量为0.2mol。
所以选A。
金属与硝酸反应计算题的一般方法
1.思维模型
2.计算中的守恒思想的应用
(1)原子守恒法
HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO
的形式存在于溶液中;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。
(2)得失电子守恒法
HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。
(3)电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)则有:
c(NO
)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法
金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中NO
在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO
进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。
题组四 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:
_______________________________________
_____________________________________________________________________
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