2021版江苏新高考选考化学(苏教版)一轮复习教师用书:专题4 2 第二单元 生产生活中的含氮化合物 .doc
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1、第二单元生产生活中的含氮化合物学习任务1氮气及常见氮的氧化物一、氮的固定将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定。(1)自然固氮(2)人工固氮:工业合成氨。二、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(1)与氧气反应:N2O22NO(雷电固氮和导致汽车尾气中产生氮的氧化物)。(2)与氢气反应:N23H22NH3。三、氮的氧化物1.氮有多种价态的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。2.NO和NO2的比较物质NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水能溶于水化学性质与O2反应2NOO2=2NO2与H2O反应3NO2H2O=2H
2、NO3NO对人体或环境的影响(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1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)N2分子的结构稳定,因而氮气不支持任何物质的燃烧。()(2)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定,是物理变化。()(3)NO2与水反应生成硝酸,故NO2是酸性氧化物。()(4)制取二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气。()(5)溴蒸气和NO2都是红棕色气体,可用湿润的淀粉KI试纸和NaOH溶液鉴别。()(6)汽车尾气中的氮氧化物是由化合态氮转化来的。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.下列反应必须加入氧化剂且一
3、步反应就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3A.B.C.D.解析:选C。该题有两个要求:(1)必须加入氧化剂;(2)一步反应就能完成。反应从化合价角度来看都升高,但反应N2NO2不能一步反应完成;而反应NO2HNO3,虽然氮的化合价升高,但不加氧化剂也能实现,如3NO2H2O=2HNO3NO,在该反应中,NO2既是氧化剂又是还原剂;只有反应N2NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。3.下图中能实现人工固氮的是()解析:选D。选项A、C为自然固氮,合成氨为人工固氮,选项B电解食盐水与固氮无关。(1)氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4存在下列平衡:2NO2N2O4
4、,因此实验测得NO2的平均相对分子质量大于46。(2)NO只能用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2只能用向上排空气法收集,不能用排水法收集。(3)验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色。(4)NO2既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。 提升一N2、NO、NO2的性质及对环境的影响1.下列有关氮气用途说法不正确的是()A.做焊接金属的保护气B.制硝酸和化肥的原料C.食品袋中充氮气来防腐D.与氧气反应制NO从而制硝酸解析:选D。氮气的化学性质不活泼,能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化,A项正确;氮气可用于合成氨,氨可
5、制硝酸和化肥,B项正确;食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率,C项正确;氮气与氧气的反应很难进行,不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸,D项错误。2.(双选)下列说法正确的是()A.CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在B.NO可用于某些疾病的治疗C.NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象D.常温常压下,NO能与空气中的氧气直接化合解析:选BD。NO易被氧化为NO2;NO2通入FeSO4溶液中首先生成HNO3,然后生成的HNO3能把Fe2氧化成Fe3,溶液由浅绿色变成棕黄色。3.氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物,必须进行处理。(1)汽车尾气主要含有CO2、CO
6、、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。汽车尾气中的CO来自,NO来自。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。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。反应的化学方程式可表示为_。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理,若NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐,该钠盐的化学式是_。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;N2和O2在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,
7、产生温室效应等。CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)NO中氮的化合价为2价,NO2中氮的化合价为4价,两者按物质的量之比11混合时与NaOH反应生成的钠盐中氮的化合价必然为3价,即为NaNO2。答案:(1)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内高温环境下反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应等(任填两种即可)2xCO2NOx2xCO2N2(2)NaNO2氮氧化物(NOx)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
8、雨水降到地面。(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2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、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: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。 提升二有关氮的氧化物的简单计算4.(双选)在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分
9、反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积可能为()A.1.2 mLB.2.4 mLC.3 mL D.4 mL解析:选AD。首先分析可能发生的反应为4NO2O22H2O=4HNO3,3NO2H2O=2HNO3NO,则剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2,则V(NO2)(122) mL8 mL,则混合气中V(O2)12 mL8 mL4 mL,D项正确。若剩余的2 mL气体是NO,则混合气中V(O2)(12 mL2 mL3)1.2 mL,A项正确。5.设空气中O2的体积分数为0.2,N2的体积分数为0.8。在有水存在的条件下,某氮的氧化物(NO与NO2形成的混合
10、物)和一定量空气混合恰好完全反应生成硝酸,反应后气体体积减小了一半(相同条件下)。则该氮的氧化物中NO与NO2的体积比是()A.15 B.14C.13 D.任意比解析:选A。氮氧化物与空气恰好完全反应生成HNO3,发生反应为4NO2O22H2O=4HNO3,4NO3O22H2O=4HNO3,剩余气体为N2,设剩余N2为0.8 L,则由空气组成可知氧气为0.2 L,原气体总体积为1.6 L,即NO和NO2混合气体体积为0.6 L。有V(NO)V(NO2)0.6 L、V(NO)V(NO2)0.2 L,得V(NO)0.1 L,V(NO2)0.5 L,则V(NO)V(NO2)15。氮氧化物溶于水的计算
11、问题(1)应先明确原理无论是单一气体NO2,还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体,反应的实质是3NO2H2O=2HNO3NO,2NOO2=2NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。若NO和O2通入水中,总化学方程式为4NO3O22H2O=4HNO3。 若NO2和O2通入水中,总化学方程式为4NO2O22H2O=4HNO3。(2)注意原子守恒和得失电子守恒的运用有关氮的氧化物的计算,从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析,简化计算过程,如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算,反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。学习任务2氨与铵
12、盐肼(N2H4)一、氨的物理性质无色、有刺激性气味的气体;密度比空气小,易液化;极易溶于水(1700),可由喷泉实验证明。二、氨的化学性质1.还原性与氧气反应:4NH35O24NO6H2O。2.与酸反应与氯化氢反应:NH3HCl=NH4Cl(产生白烟)。3.与水反应NH3H2ONH3H2ONHOH,氨的水溶液叫氨水,呈弱碱性。4.与盐溶液反应盐溶液现象离子方程式FeCl3溶液生成红褐色沉淀Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH AlCl3溶液生成白色沉淀Al33NH3H2O=Al(OH)33NH 三、氨的用途1.液氨汽化时吸收大量的热,故可用作制冷剂。2.制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。四、氨
13、的制法1.加热固态铵盐和碱的混合物,如图所示。2.实验室制取氨的其他方法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3H2ONH3H2O浓氨水固体NaOHNaOH溶于水放热,促使氨水分解,且OH的浓度增大有利于NH3的生成浓氨水固体CaOCaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使氨水分解,化学方程式为NH3H2OCaO=NH3Ca(OH)2五、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NH4HCO3NH3CO2H2ONHOHNH3H2O3.NH的检验六、肼(N2H4)1.碱性:溶于水形成二元弱碱,碱性比NH3H2O弱,在水中的电离与NH3H2
14、O相似,与硫酸反应形成的酸式盐为N2H6(HSO4)2。2.强还原性:能被氧气、H2O2等氧化,可用作喷气式发动机的推进剂、火箭燃料等。1.判断下列说法是否正确,不正确的说明理由。(1)氨溶于水能导电,所以氨是电解质。(2)实验室可用浓氨水与NaOH固体制取氨。(3)氨与酸反应生成铵盐,与挥发性酸相遇时能形成白烟。(4)某晶体与NaOH共热放出一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该晶体中含有NH。(5)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH。(6)把NH3通入稀HNO3中,当溶液的pH等于7时,是NH3和HNO3等物质的量反应。(7)液氨作为清洁能源的反应原理是4NH35O24NO6H2O。(8)
15、在1 molL1氨水中,NH3H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 molL1。答案:(2)(3)(4)(8)正确。(1)不正确,NH3本身不能电离,溶于水,与水发生反应NH3H2ONH3H2ONHOH而导电,故NH3不是电解质。(5)不正确,氨水中存在大量的NH3H2O和少量的NH。(6)不正确,NH3和HNO3等物质的量反应时,得到NH4NO3溶液,NH水解使溶液显酸性,pH7。(7)不正确,产生的NO是污染性气体。2.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:(1)氯化铵分解吸收热量,降低了温度(2)氯化铵分解产生的气体隔绝了空气(1)氨极易溶于水,
16、直接通入水中会引起倒吸。氨水的成分主要是NH3H2O,但在计算浓度时,溶质应为NH3。(2)固体中NH的检验方法是取样溶解,加入浓氢氧化钠溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若试纸变蓝说明原固体含有NH。(3)液氨是由氨液化而得到的纯净物,所含粒子只有NH3分子;氨水是由NH3溶于水而形成的混合物,所含粒子有三种分子:NH3、NH3H2O、H2O,三种离子:NH、OH、H。 提升一氨和铵盐的性质及应用1.NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(见下图),下列说法正确的是()A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B.NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解C.NH
17、3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D.图中所涉及的O2都要用纯氧解析:选C。化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质,NaHCO3 不是化肥,A不正确;Na2CO3受热不易分解,B不正确;NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应,如生成氮气,C正确;氨的催化氧化以及NO与O2的反应用空气就可以,不一定要用纯氧,D不正确。2.如图所示利用培养皿探究氨的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释不正确的是()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与挥发出来的HCl反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C
18、氯化物溶液中有红褐色沉淀该溶液一定是FeCl3溶液D干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3H2O是一种可溶性碱解析:选B。挥发出来的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体,产生白烟,A正确;NH3与浓H2SO4反应,但因浓H2SO4难挥发,故无明显现象,B错误;NH3遇到FeCl3溶液生成红褐色Fe(OH)3沉淀,C正确;干燥的红色石蕊试纸不变色,而湿润的红色石蕊试纸变蓝,可说明NH3溶于水生成的NH3H2O为碱,但不能说NH3是碱,D正确。3.(2020常州高三月考)如图是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作中不可能引发喷泉现象的是()A.挤压装置的胶头滴管
19、使稀盐酸全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹B.挤压装置的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹C.用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气并打开止水夹D.向装置的水槽中慢慢加入适量的浓硫酸并打开止水夹解析:选A。A项中稀盐酸与Cl2不能发生反应,且Cl2在稀盐酸中溶解较少,烧瓶内的压强减小不多,不能引发喷泉现象;B项中挤入的NaOH溶液与CO2反应,导致烧瓶内的压强降低,在大气压作用下,烧杯内的水被压入烧瓶而形成喷泉;C项中鼓入空气使锥形瓶内的压强增大,从而将水压入烧瓶而形成喷泉;D项中浓硫酸溶于水时放热,使锥形瓶内的NH3H2O分解生成NH3,导管中浓氨水分解的NH3进入烧瓶,与HCl作
20、用生成NH4Cl,从而导致烧瓶内的压强降低,锥形瓶内的氨水进入烧瓶而形成喷泉。喷泉实验的形成原理(1)形成喷泉的原理:形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时,瓶内气体大量减少,压强降低,外界的大气压将液体压入烧瓶内,如此持续,最后液体将充满烧瓶。(2)常见喷泉的形成主要有以下两类:极易溶于水的气体(NH3、HCl等)与水可形成喷泉;酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH溶液可形成喷泉。(3)喷泉实验成功的关键:盛气体的烧瓶必须干燥;气体要充满烧瓶;烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性);所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应
21、。 提升二氨和铵盐的实验探究4.(双选)某氮肥样品可能含有NH4HCO3、NH4Cl、NH4NO3中的一种或几种。为探究其成分,称取该样品0.500 0 g,溶解配成100 mL溶液,加过量浓NaOH溶液,加热,将产生的氨气通入60.00 mL 0.100 0 molL1的H2SO4溶液中(设产生的NH3全部逸出),剩余的H2SO4溶液能消耗20.00 mL 0.225 0 molL1的NaOH溶液。下列说法正确的是()A.吸收NH3消耗的H2SO4为6.000103 molB.上述过程共产生NH3 168 mL(标准状况下)C.该样品中NH的质量分数为43.2%D.该氮肥样品必含NH4Cl解
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