高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第14讲氮及其化合物学案.docx
- 文档编号:7555159
- 上传时间:2023-01-25
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:303.78KB
高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第14讲氮及其化合物学案.docx
《高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第14讲氮及其化合物学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第14讲氮及其化合物学案.docx(30页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第14讲氮及其化合物学案
第14讲 氮及其化合物
目标要求
1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.结合实例认识氮及其化合物性质的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
1.氮的固定
2.氮气
(1)物理性质:
无色无味气体,密度比空气略小,难溶于水。
(2)化学性质
写出有关化学方程式:
①3Mg+N2
Mg3N2;
②N2+3H2
2NH3;
③N2+O2
2NO。
3.氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1~+5价都有对应的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)NO和NO2的比较
性质
NO
NO2
色、态、味
无色、无味气体
红棕色、有刺激性气味气体
溶解性
难溶于水
毒性
有毒,大气污染物之一
有毒,大气污染物之一
与水反应
不反应
3NO2+H2O===2HNO3+NO
与氧气反应
NO+O2===2NO2
不反应
对环境的影响
NO与血红蛋白结合使人中毒,NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层
深度思考
(1)结合N2、NO、NO2的化学性质,用方程式解释“雷雨发庄稼”的科学道理。
答案 ①N2+O2
2NO
②2NO+O2===2NO2
③3NO2+H2O===2HNO3+NO
(2)NO2和溴蒸气均为红棕色气体,你用哪些实验方法鉴别二者,写出所用试剂和区别的现象。
方案一:
试剂________________,现象________________________________________。
方案二:
试剂________________,现象________________________________________。
方案三:
试剂________________,现象________________________________________。
答案 方案一:
AgNO3溶液 NO2中AgNO3溶液无明显变化,溴蒸气中产生浅黄色沉淀
方案二:
CCl4(或汽油) NO2中CCl4(或汽油)仍为无色,溴蒸气中CCl4(或汽油)的颜色加深
方案三:
蒸馏水 NO2中蒸馏水不变色,溴蒸气中水的颜色加深(其他合理的答案均正确)
解析 NO2和Br2在性质上有不少相似性,例如:
①均具有氧化性;②溶于水均有酸生成;③均可与碱反应;④均为红棕色等。
因此不能用淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别,但二者性质又有差别,可以用下列方法或试剂鉴别:
①AgNO3溶液;②CCl4溶液;③水洗法。
4.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
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理,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)。
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。
问题思考
(1)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:
____________________________
________________________________________________________________________。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。
如,4NH3+6NO
5N2+6H2O,
写出氨气转化NO2的化学方程式:
____________________________________________
________________________________________________________________________,
氧化产物与还原产物的质量之比为________。
(3)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,其物质的量之比为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__________________________________________________________________。
答案
(1)2CO+2NO
N2+2CO2
(2)8NH3+6NO2
7N2+12H2O 4∶3
(3)①2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
②NaNO2
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应( )
(2)通过灼热的镁粉,可除N2中的少量氧气( )
(3)NO中的NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去( )
(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在( )
(5)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2( )
(6)NO既可以用排水法收集,又可以用排空气法收集( )
(7)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂( )
(8)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物( )
答案
(1)√
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
题组一 氮及其氧化物的性质和应用
1.下列有关氮气的说法正确的是( )
A.氮气是由氮原子构成的双原子分子,所以化学性质不活泼
B.1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3
C.电闪雷鸣的雨天,雨水中会含有一定量的硝酸,其中发生的反应之一是N2+2O2===2NO2
D.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
答案 D
解析 A项,氮原子最外层5个电子,氮与氮形成三对共用电子对,达8电子的稳定结构;B项,氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应;C项,氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮;D项,NO和氧气能反应生成NO2;NO2和水反应生成NO。
2.下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
答案 D
解析 一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮,
2NO + O2 === 2NO2
2 1 2
22.4mL 11.2mL 22.4mL
反应后生成了22.4mL二氧化氮,假设二氧化氮的体积不变,则容器中气体的密度为
ρ(NO2)=
≈2.054g·L-1,因存在转化平衡:
2NO2N2O4,则混合气体的体积小于22.4mL,所以容器中气体的密度应大于2.054g·L-1。
题组二 NOx与水或碱反应的理解应用
3.(NOx与H2O反应计算)如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。
假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )
A.1∶1B.5∶7C.7∶5D.4∶3
答案 A
解析 NO2、NO装满试管,则体积相同,根据阿伏加德罗定律:
n(NO2)=n(NO),根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同,溶液的体积相同,所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
4.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
答案 A
5.(2020·洛阳模拟)同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。
将3支试管均倒置于盛水的水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列的关系正确的是( )
A.V1>V2>V3B.V1>V3>V2
C.V2>V3>V1D.V3>V1>V2
答案 B
解析 设各种气体的体积都为1体积。
①根据3NO2+H2O===2HNO3+NO,即剩余NO的体积V1=(1+
)体积。
②根据4NO2+O2+2H2O===4HNO3,即剩余O2的体积V2=(1-
)体积。
③剩余N2的体积V3=1体积,即B项符合题意。
氮氧化物溶于水的问题分析
无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O===2HNO3+NO,2NO+O2===2NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。
(1)若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O===4HNO3(4∶3)。
(2)若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3(4∶1)。
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)硝酸浓度不同,其还原产物不同,一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO。
(2)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。
理解应用
(1)将浓硝酸存放在无色试剂瓶中,一段时间后观察到溶液变黄,用方程式解释变黄的原因,由此得到启示,如何保存浓硝酸?
答案 4HNO3(浓)
2H2O+4NO2↑+O2↑,浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处。
(2)用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应
向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
①反应开始阶段产生________________色气体,化学方程式为____________________
________________________________________________________________________。
②反应进行一段时间后又产生无色气体,此时的化学方程式为___________________
________________________________________________________________________。
③待反应停止后,再加入少量的稀硫酸,这时Cu片上又有气泡产生,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 ①红棕 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
③加入稀硫酸后,氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸,又能与过量的铜反应
(3)将FeO溶于足量稀硝酸中,固体完全溶解,写出该反应的离子方程式,指出HNO3表现的性质。
答案 3FeO+10H++NO
===3Fe3++NO↑+5H2O,酸性和强氧化性。
(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气( )
(2)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( )
(3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S( )
(4)过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有NO( )
(5)浓硝酸在光照下久置,会变黄( )
(6)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性( )
(7)炽热的炭在浓硝酸中反应的化学方程式为:
C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O( )
(8)将石蕊溶液滴入浓硝酸中,溶液先变红后退色( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)√
(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
(2)硝酸的还原产物不只有NO2和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。
(4)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地写成复分解反应,如正误判断中的(3)。
题组一 硝酸的性质及应用
1.(2020·宝鸡期末)硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一,下列有关硝酸的说法不正确的是( )
A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存,原理相同
B.将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时,有白烟生成
C.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸,原理相同
D.浓硝酸溅到皮肤上,皮肤会变黄
答案 C
解析 A项,HNO3和氯水中的HClO见光都易分解,都应避光保存,正确;B项,浓HNO3和浓氨水都具有挥发性,HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3,正确;C项,铁在浓硝酸中钝化,而Pt与浓硝酸不反应,原理不同,错误;D项,浓HNO3能使蛋白质显黄色,正确。
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:
稀硝酸少于浓硝酸
C.试管内壁上的铜用浓硝酸除去比用稀硝酸好,因为反应速率快
D.两者用排水法收集的气体的体积相同
答案 D
解析 铜完全反应,在进行相关计算时以铜为标准,等质量的铜在反应中失去的电子数相同,生成的Cu(NO3)2的量相同,浓硝酸被还原为NO2,化合价由+5价降到+4价,每个氮原子只得到1个电子,稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子,故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少,生成的NO2也比NO多。
用排水法收集气体时,由于会发生反应:
3NO2+H2O===2HNO3+NO,故两种情况收集到的气体一样多。
3.某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A.①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为NO2
B.③中反应的离子方程式为3Cu+2NO
+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O
C.③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强
D.由上述实验可知,Cu在常温下既可与稀硝酸反应,又可与稀硫酸反应
答案 B
解析 Cu与稀硝酸发生反应3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,稀硝酸被还原为NO,NO遇空气中的O2生成NO2,故试管口有红棕色气体产生,A错误;③中溶液含有NO
,滴加稀硫酸后,Cu、NO
、H+继续反应生成NO,B正确;③中铜片继续溶解,是因为稀硫酸提供H+,与NO
形成HNO3,HNO3继续与Cu反应,C错误;Cu是不活泼金属,在常温下,可与稀硝酸反应,但不能与稀硫酸反应,D错误。
题组二 金属与硝酸反应的计算(不定项选择题)
4.(2020·芜湖联考)铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mL的N2O4气体(都已折算成标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为( )
A.9.02gB.8.51g
C.8.26gD.7.04g
答案 B
解析 最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜,所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH-的质量。
由于金属阳离子结合的OH-的物质的量就是金属失去电子的物质的量,所以根据得失电子守恒可知,金属失去电子的物质的量是
+
×2=0.23mol,所以和金属阳离子结合的OH-的物质的量也是0.23mol,质量是3.91g,则沉淀的质量是8.51g,B项正确。
5.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
答案 B
解析 铁若生成Fe3+,应消耗6molH+,若生成Fe2+消耗4molH+,根据题给物质的量关系可知应同时生成Fe2+、Fe3+,则有:
解得n(Fe2+)=0.75mol,n(Fe3+)=0.75mol,
则生成NO的物质的量为0.75mol+
×0.75mol=1.25mol。
A项中未给出是在标准状况下,无法计算NO气体的体积;C项中不知道溶液的体积,无法计算NO
的浓度;D项中根据原子守恒,溶液中的溶质肯定还有K2SO4,所以A、C、D均不正确。
6.向200mL2mol·L-1HNO3溶液中,逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2+)随n(Fe)变化如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A.该过程中产生标准状况下的氢气4.48L
B.向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C.图中a=0.15、b=0.1
D.当加入铁粉nmol时(0.1 答案 CD 解析 硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水,不生成氢气,A错误;c点处的溶液是硝酸亚铁,若加入盐酸,H+、NO 和Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+,溶液变为黄色,B错误;向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,硝酸的物质的量为0.4mol,则消耗铁的物质的量为0.1mol,b=0.1,生成硝酸铁0.1mol,随后发生反应2Fe(NO3)3+Fe===3Fe(NO3)2,生成硝酸亚铁为0.15mol,则a=0.15,C正确;根据上述分析,当加入铁粉nmol时(0.1 金属与硝酸反应的思维模型 题组三 硝酸反应产物综合实验探究题 7.(2020·合肥高三测试)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。 图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。 请回答有关问题: (1)设计装置A的目的是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在完成 (1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热之,观察到装置B中的现象是______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; B中反应的离子方程式为__________________________________________________。 (3)装置E和F的作用是____________________________________________________; 为实现此作用,其操作方法是_______________________________________________。 (4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,兼有____________的功能。 答案 (1)产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰 (2)Cu丝表面产生气泡,稀硝酸液面上方仍为无色,溶液变蓝 3Cu+8H++2NO ===3Cu2++2NO↑+4H2O (3)验证NO的生成 将注射器中的空气推入E中,若气体变为红棕色则说明生成了NO (4)防止倒吸 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 刺激性气味 极易溶于水(1∶700) 2.氨的化学性质 深度思考 (1)氨水含有哪些微粒? 答案 H2O、NH3·H2O、NH3、NH 、OH-、H+。 (2)蘸有浓硝酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,能产生白烟现象吗? 简述原因。 若将浓硝酸改为浓硫酸也会出现相同的现象吗? 答案 能,浓硝酸、浓氨水均有挥发性,挥发的HNO3与NH3相遇生成白色固体小颗粒NH4NO3。 不会。 (3)将氨与氯气混合也会产生白烟,用化学方程式解释产生白烟的过程。 答案 2NH3+3Cl2===N2+6HCl,NH3+HCl===NH4Cl(白烟)。 3.铵盐及NH 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 的检验步骤 未知液 呈碱性 湿润的红色石蕊试纸变蓝色,则证明含NH 。 深度思考 (1)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火,其原因是①______________________;②______________________________。 答案 氯化铵分解吸收热量,降低了温度 氯化铵分解产生的气体隔绝了空气 (2)完成下列方程式,思考NH 的性质 ①在饱和NH4Cl溶液中滴加Na[Al(OH)4],产生刺激性气味的气体和白色沉淀: ________________________________________,体现________________________________。 ②实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)加热来制取氮气: _______________________________,体现______
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考 化学 一轮 复习 非金属 及其 化合物 14