2023年高一化学寒假复习第五章化工生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物（解析版）.pdf

第五章化工生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物【学习目标】1 .说明氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。2 .认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理。3 .认识氨、彼盐的性质与转化，促 进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。4 .设计实验，如氨的性质实验、制备实验，铁盐的性质实验及核离子的检验。5 .能从物质类别、氮元素化合价的角度认识硝酸的性质及含氮物质间的相互转化，促 进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。6 .认识二氧化硫、氮氧化物为大气污染物，了解酸雨的形成、危害及其防治，增强环保意识和社会责任感。【基础知识】一、氮气与氮的固定1、氮元素的位置、结构与存在(1)氮元素位于元素周期表的 第二 周期、第 V A 族。氮原子的最外电子层有工电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过 共用电子对 与其他原子相互结合构成物质。(2)氮元素在自然界中主要以氮 分 子 的形式存在于空气中,部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 硝 酸 盐 和 镂盐 中。2、氮气的物理性质N?是 一 种 无 色、无 味 的气体,p(N 2)N H4 HC O 3受热分解的化学方程式分别为 N H4 C 1 =N Ha T +HC l T 、N H4 HC O 3 N H3 T +H2 O +C O 2 t 。2、与碱的反应(1)固体反应：N H4 cl与N a O H反应的化学方程式为：N H4C 1+NaOH=NH3T +N a C l+H2O o(2)溶液中镂盐与强碱反应的离子方程式(加热)：N H：+O H一一=N H3 f+H2 O。(3)稀溶液中镀盐与强碱反应的离子方程式(不加热)：N Hr+O H =NH yH?O o3、钱盐与碱反应的两个应用(D检验N H&：待测液中加N a O H溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸放置于试管口,若试纸变蓬，说明溶液中含N Ht。(2)实验室制备N H34、氨气的实验室制法(1)原理：2 N H4C 1+C a(O H)2C a C l2+2 N H3?+2 H2O o(2)装置发生装置：固体+固体 气体，与 实 验 室 利 用 氯 酸 钾 和：氧 化 锦 加热制取氧气的装置相同。净化装置：通 常 用 碱 石 灰 干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓 硫 酸 和无水氯化钙干燥。(3)收集方法：向 下 排空气法收集,试管口塞一团疏松的棉花团，目 的 是 防 止 氨 气 与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气。(4)验满方法方法一：用镜子夹住一片湿润的红 色 石 蕊 试纸放在试管口,若试纸变蓝，说明己经收集满。方法二：用蘸取 浓 盐 酸 的玻璃棒靠近试管口,若有白烟 生成,说明已经收集满。(5)尾气处理：多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或 稀 硫 酸 浸润的棉花球)以避免污染空气。在 吸 收 时 要 防 止 倒 吸，常采用的装置如图所示：5、实验室快速制氨气的方法一(1)加热浓氨水法：N H 3-H 2 O不稳定，受热易分解生成N H a：N H3-H20-N H3f+H20,故可直接加热 浓 氮 水 制备N比。(2)浓氨水加固体N a O H(或生石灰、碱石灰)法：固体N a O H溶于水放出大量的热，会促使氨水分解，而生石灰可与水反应生成C a(O H)2,同 时 反 应 放 热，也 会 促 使 氨 水 分解,故可在常温下向固体N a O H或C a O中滴加 浓氨水 来制备N H 3。反应装置图分别为:四、硝酸1、物理性质颜色状态气味特性无色液态有刺激性 气味易挥发2、化学性质(1 )酸 性：属 于 强 酸，具 有 酸 的 通 性，如C a C C h与H N C h反 应 的 化 学 方 程 式 为：C a C C h+2 H N C 3(稀)=C a(N O 3)2+C O 2 f+H 2。(2)不稳定性：见光或者受热易分解，化学方程式为4H N C h罕T N O z T+C hf+2比0。所以硝酸一般保或光照存 在 棕 色 试 剂 瓶 中,并 放 置 在 阴凉处。(3)强氧化性 C u与浓硝酸反应的化学方程式为 C u+4H N C h(浓)=C u(N C h)2+2 N C)2 T+2 H 2。C u与稀硝酸反应的化学方程式为3C u+8 H N C h(稀)=3C u(N O 3)2+2 N O T+4H 2。与F e、A l反应：常温下，浓硝酸或浓硫酸可使铁、铝表面形成一层致密的 氧化物 薄膜,所以可以用铁制容器或铝制容器来盛装浓 硝 酸 或浓 硫 酸。当加热时，F e、A l会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1：3)叫做 王 水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、伯等溶解。3、用途硝酸是重要的化工原料，可 用 于 制 造 化 肥、炸 药、染料、农 药 等。五、酸雨及防治1、S O 2、N 0 x的主要来源(1)S O2：主 要 来 源 于 煤、石 油 和 某 些 含 硫 的 金 属 矿 物 的燃烧或冶炼。(2)N 0 x：主要来源于机动车产生的尾气。2、S O 2、N O x对人体的危害S O?与N O、会引起 呼吸道 疾病,危害人体健康，严重时会使人死亡。3、酸雨S O 2、含氮氧化物及其在大气中发生反应后的生 成 物 溶于雨水后形成的。4、酸雨防治(1)工业废气排放到大气中之前，必须进行适当处理，防止 有害物质 污染大气。(2)减少化石燃料的直接 如脱硫处理。六、硝酸与金属反应的计算1、电子守恒法：硝酸与 金属 反应属于氧化还原反应,氯原子得到的电子总数等于金属原子 失去的电总数。2、原子守恒法：硝酸与金属反应时，反应前硝酸中的NO；一部分仍以NO；的形式存在，一部分转化为上原_ 产物，这两部分中N 的 物质的量 之和与反应消耗的硝酸中N 的 物质的量 相等。3、电荷守恒法：HNCh过 量 时,反应后溶液中（不考虑OH）根据电荷守恒有c（NO；）=c（H+）+nc（M）（Mn+代表金属离子）。4、利用离子方程式计算：硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO.；与硫酸电离出的H+仍能继续与金属反应。如金属铜与混酸的反应方程式为3Cu+8H+2NO,=3Cu2+2NOT+4H2O。【考点剖析】考点一氮气和氮的固定1.氮气能大量存在于空气中的根本原因是（）A.氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应B.氮气比空气轻且不溶于水C.氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定D.氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应答 案 C解析 N2性质稳定，但在高温下可与。2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且不溶于水并不是N?能大量存在于空气中的根本原因：N?能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。2.氮气的用途也很广泛，下列不属于氮气用途的是（）A.合成氨制作氮肥B.充入灯泡作保护气C.液氮可作制冷剂D.医疗上可作为危重病人的急救气答 案 D解析氮气与氢气合成氨能用于制作氨肥、氮气充入灯泡作保护气、液氮蒸发吸热用作制冷剂属于氮气的用途：氮气不具有帮助呼吸的性质，医疗上不可作为危重病人的急救气。3.下列氮的循环过程中，氮元素由游离态转化为化合态的是（）A.钱盐在硝化细菌的作用下转化为硝酸盐B.雷雨天气会有氮的氧化物生成C.硝酸盐在某些细菌的作用下分解D.农作物枝叶燃烧产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋答 案 B解析 雷雨天气中有N2+O2盘=2N O,氮元素由游离态转化为化合态。考点二一氧化氮和二氧化氮4 .M u r a d 等三位教授关于一氧化氮分子在人体内的独特功能的研究，曾获得诺贝尔医学或生理学奖。关于一氧化氮的下列叙述不正确的是（）A.一氧化氮是某些含低价氮物质氧化的产物B.一氧化氮是亚硝酸的酸酎C.一氧化氮是某些含高价氮物质还原的产物D.一氧化氮具有还原性，在空气中极易被氧化答 案 B解析 氮元素的化合价有一3、0、+1、+2、+3、+4、+5等，在一氧化氮分子中，氮元素为+2价，它既可以是含低价氮物质被氧化的产物，又可以是含高价氮物质被还原的产物；亚硝酸的酸肝是三氧化二氮，一氧化氮不是酸好；一氧化氮具有较强的还原性，在空气中极易被氧化为红棕色的二氧化氮气体。5 .下列关于NO和 N 02的说法中正确的是（）A.N Ch 是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物B.N O2可由N 2 和 02直接化合得到C.N O 和 N O 2 均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D.N O 和 N Ch 在一定条件下可以相互转化答 案 D解析 A 选项，N C h 不是酸性氧化物；B 选项，在高温或放电条件下，N?和。2 直接化合生成N O:C 选项，NO易与空气中的氧气反应生成N Ch,只能用排水法收集，N O?能与水反应，只能用排空气法收集；D 选项，NO和氧气反应生成N Ch,N C h 与水反应生成H N C h 和 N O o6 .下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是（）N2-NO2 N O 2-*N O N C h f H N O 3 N O N2-NH3A.B.C.D.答 案 C解析 N z f N O?不能一步完成，N O?与 比0反应即可，但 H 2 O 不是氧化剂，NfNO中N?被氧化，需要加入氧化剂，N 2 与 H 2 反应生成N H 3,加入的H 2 是还原剂。7 .除去NO中混入的少量N Ch，应将该混合气体通过下列试剂中的（）A.N a 2 c Ch 溶液 B.N a H CCh 溶液C.H 2 O D.无水硫酸铜答 案 C解 析 N C）2 溶于水生成硝酸和一氧化氮，若混合气体通入碳酸钠溶液或碳酸羲钠溶液中，硝酸会与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成二氧化碳，引入新杂质。混合气体通入水中，可以生成一氧化氟，且不引入杂质。无水硫酸铜不与二氧化氮反应。考点三氨的性质与喷泉实验8 .关于氨的下列叙述中，正确的是（）A.氨因为有刺激性气味，因此不用来作制冷剂B .氨具有还原性，可以被氧化为N OC.氨极易溶于水，因此氨水比较稳定，不容易分解D.氨水中滴入酚酸溶液，溶液变红色，是因为氨气能电离出OH一答 案 B解析 氮易液化，液氮汽化时要吸收大量的热，常作制冷剂，A 项错误：4N H3+5 O 2=4 NO+6 H2O,B项正确；氨水不稳定，受热易分解为N t h 和 H2O,C 项错误；氨水显碱性的原因是N H 3 与水反应生成的N H3 H2O电离出O H,D项错误。9.下列关于氨水的叙述正确的是（）A.氨水显碱性，是因为氨水是一种弱碱B.氨水和液氨成分相同C.氨水中物质的量浓度最大的粒子是NE（除水外）D.l mo l-L 1的氨水指在1 L溶液中含N%、N H3 H2O,N H；物质的量之和为1 mo l答 案 D解析 溶于水的氮气大部分与水反应生成NHrHq,所以除水外，物质的量浓度最大的粒子是N H.r H z O;N H 3 H 2 O 是一种弱碱，在水中发生部分电离使溶液呈碱性；氨水中共含有六种粒子，分别是H 2 O、N H 3、N H 3 H 2 O,N H；、O F T和少量的H+,是一种混合物，液氨是纯净物。1 0 .下列叙述中，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.氨水显碱性，溶液中只有OK,没有H+C.氨气与氯化氢气体相遇产生白色烟雾D.在反应N H 3+H+=N H；中，氨失去电子被氧化答 案 A解析 氨水是混合物，液氮是纯净物；所有水溶液中都会同时含有H+和 OHZ 氯气与氯化氢气体相遇，发生反应生成氯化铁固体小颗粒，产生白烟；N H 3 +H+=NH；中，无电子转移，不是氧化还原反应。1 1 .如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置，下列叙述不正确的是（）A.该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性C.形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压D.用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验答 案 D解析 A 项，N%极易溶于水，可用来做喷泉实验；B 项，氨水呈碱性，能使酚猷溶液变红色；C 项，NH3极易溶于水，使烧瓶内的气压小于大气压，在压强差的作用下，烧杯中的水沿导管迅速向上流动，从而形成喷泉：D 项，Ch在水中的溶解度较小，不能用于做喷泉实验。考点四铁盐的性质与检验12.下列对于镇盐的描述都正确的是（）绝大多数都溶于水都是白色晶体都有刺激性气味加热后都有氨气放出与碱混合后加热都有氨气放出都能使石蕊试纸变蓝A.全 部 B.C.D.答 案 C解析绝大多数铁盐都是易溶于水的白色晶体；都能与碱反应，加热后生成氮气和水；大多数铁盐加热后分解生成氨气（氨气有刺激性气味，能使湿涧的红色石蕊试纸变篮），镁盐加热并不一定全部放出氨气，如硝酸铁受热分解可生成氮气或氮的氧化物等。13.给装有下列少量固体物质的试管加热，试管底部的物质不可能完全消失的是（）A.碳 酸 氢 镀 B.碳酸氢钠C.氯化镂 D.碳酸镂答 案 B解析碳酸氢馁受热分解生成氨气、二氧化碳和水，氯化接受热分解生成氨气和氯化氢，碳酸接受热分解生成氯气、二氧化碳和水，即锭盐受热分解无固体残留物。碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、水和固体碳酸钠，试管底部的物质不可能完全消失。14.检验试管中盛有的少量白色固体是镂盐的方法是（）A.加氢氧化钠溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，看试纸是否变蓝B.将固体加热，产生的气体通入紫色石蕊溶液，看是否变红C.加水溶解，用 pH试纸测溶液的酸碱性D.加入氢氧化钠溶液，加热，再滴入酚酥溶液答 案 A解析 检脸铁盐的方法：将某固体（或其溶液）与强碱共热，若产生刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则原固体为铁盐（或其溶液）。考点五氨的制法与检验15.如图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.答 案 B解析 氯化锭分解生成的N H 3 与 H C 1 在试管口冷却后重新生成NHCl,不能得到N H.；,错误；C a O 与水反应消耗了水，并且放出大量的热，使 N H 3-H 2 O 分解放出氨气，正确；N H 。与 C a（O H）2 加热条件下反应，有水生成，试管口应略向下倾斜，错误；加热浓氨水，促进N H Hq的分解和氯气的逸出，正确。1 6.下列操作不能用于检验氨的是（）A.气体能使湿润的酚醐试纸变红B.气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝C.气体与蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近D.气体与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近答 案 C解析 检验氨气常选用的试剂或仪器是湿润的酚酿试纸（变红）、湿涧的红色石蕊试纸（变蓝）、蘸有浓盐酸的玻璃棒（有白烟产生），而浓硫酸难挥发，与 N H 3 反应不能形成白烟，故 C项符合题意。1 7.某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气，并探究氨气的性质（部分仪器已略去）。请回答：（1）实验室制备氨气的化学方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 用 装 置 B 收集氨气时，应 选 择 氨 气 的 进 气 口 是（填 a”或 b”），并说明选择的理由是_ O 打 开 装 置 B 中 的 止 水 夹 c,若 观 察 到 烧 瓶 内 产 生 了 红 色 喷 泉，则 说 明 氨 气 具 有 的 性 质 是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ O（4）为防止污染环境，以下装置（盛放的液体均为水）可用于吸收多余氨气的是_ _ _ _ _ _ _（填序号）。答 案(1 )2 N H4C 1+C a(OH)2=C a C l2+2 N H3 t +2 H2O(2)a氨气的密度比空气的密度小(3)极易溶于水，与水反应生成碱解 析(1)实验室制取氮气的化学方程式为2 N H 4 C l+C a(OH)2=9=C a C L+2 N H 3 t +2 H20o(2)氨气比空气的密度小，可用向下排空气法收集，进气导气管要伸入烧瓶底部。(3)能形成喷泉，证明氨气极易溶于水，酚改变红，说明水溶液显碱性。(4)不利于氮气的吸收，、能防止倒吸，会发生倒吸。考点六硝酸的性质1 8.下列有关硝酸的性质及用途的叙述正确的是()A.纯净的硝酸是一种易挥发、有刺激性气味的黄色液体B.硝酸不稳定，见光或受热易分解C.硝酸必须密封保存在无色细口瓶中，并置于阴暗处D.硝酸可用于制备炸药、染料及石膏等产品答 案B解析 纯净的硝酸是无色液体，A项错误；硝酸不稳定，见光或受热易分解，B项正确：硝酸应该保存在棕色试剂瓶中，C项错误；石膏是硫酸盐，不能由硝酸制备，D项错误。1 9.下列关于硝酸的叙述正确的是()A.常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化B.稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气C.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂D.室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应答 案C解 析 常 温 下，浓硝酸可以使铁、铝金属发生钝化，而不能使镁钝化，A错误；稀硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应主要还原产物为含氮元素的物质，不能得到氢气，B错误；浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，C正确；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速率及还原产物不同，D错误。2 0.下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是()A.能使紫色石蕊溶液变为红色B.与铜反应放出一氧化氮气体，生成硝酸铜C.与碳酸钠反应放出二氧化碳气体，生成硝酸钠D.与单质硫混合共热时生成硫酸和二氧化氮答 案B解析硝酸使紫色石蕊溶液变为红色，与碳酸钠反应放出二氧化碳气体，表现的都是硝酸的酸性；硝酸与单质硫混合共热时生成硫酸和二氧化氟，表现的是硝酸的强氧化性；硝酸与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，既表现其强氧化性又表现其酸性。21.以下关于铜跟浓硝酸、稀硝酸反应的说法中错误的是（）A.l mol浓硝酸被还原转移2 m ol电子B.铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈C.铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热D.生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量多答 案A解 析I m ol浓HNCh被还原生成1 mol N O 2,转 移1 m ol电子，A项错误；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，C u与浓HNCh反应比与稀HNCh反应剧烈，B项正确；C u与浓、稀HNCh反应都不需要加热，C项正确；浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是N O,根据得失电子守恒可判断生成等量的CU（NO3）2,消耗浓HNCh的量多，D项正确。考点七酸性条件下硝酸盐溶液的强氧化性22.铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显现象发生。当加入一种盐后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出。该盐是（）A.硫酸铁 B.碳酸钠C.硝酸钾 D.硫酸亚铁答 案C解析 铜与稀硫酸不反应，但加入硝酸钾后，可形成稀硝酸，与铜发生如下反应：3Cu+8H+2NO?=3Cu2+2NO t+4H2O,铜粉质量减少并有气体逸出。23.在酸性溶液中，下列各组离子能大量共存的是（）A.K*、NO,、COM、Na+B.Na、Ba2+NO,、HCO3C.NOI、Fe2,K、ClD.NO5、K，Mg2+、Cl答 案D解析 A项，在酸性溶液中c o r不能大量存在；B项，HCO在酸性条件下不能大量存在；C项，在酸性溶液中NO；具有强氧化性，Fe?+不能大量存在。考点八酸雨及防治24.酸雨形成的最主要原因是（）A.森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡B.工业上大量燃烧含硫燃料C.大气中二氧化碳的含量增多D.汽车排出大量尾气答 案 B解析空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。酸雨的形成主要是由于空气中SO?和 NO,的增多。在我国主要是SO2的增多。空气中SO2的主要来源是：化石燃料(煤和石油产品)的燃烧；含硫矿石的冶炼；硫酸、磷肥、纸浆厂的工业废气。目前，由于汽车用的燃料汽油、柴油等都经过了脱硫处理，所以形成酸雨的最主要原因是工业上大量燃烧含硫燃料。25.在碳、氮、硫的氧化物中，许多是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很多环境问题。下列有关这些元素的氧化物的说法，不正确的是()A.开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将有利于减少这些氧化物的产生B.这些氧化物使雨水的p H 7,我们把pH2+、6 1 =0.65 mol64 g-mol 1 22.4 L-mol 1