备战2023年高考全国通用化学复习考点考点11氮及其化合物(解析版).pdf
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1、考点1 1氮及其化合物本考点重点考查氮氧化物的性质、镀盐的性质(N H J的水解、与碱反应)、氨气的还原性、硝酸的强氧化性,多以实验题和工艺流程题的形式出现,与生产、生活实际相联系,将物质的循环利用、保护环境等观念渗透在考题中,以体现“科学态度与社会责任 的化学核心素养。预测2023年高考单独考查含氮化合物的性质的可能性不大,但与其相关的内容会分散在一些题目中进行考查;此外,还应关注磷、碎及其化合物的性质和应用一、氮及其氧化物二、硝酸-游离态|N2(空气中体积分数约为78%)氮j素|-3%一分为自然固氮和人工固氮-化3态 动 植 物 体 内、土壤和水体中2.氮气(1)物理性质:无色无味气体,密
2、度比空气略小,难溶于水。(2)化学性质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、N2O 3、NC h(或N2O 4)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O 3、N2O5O(2)NO和NO?的比较性质NONO2色、态、昧无色、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=2 H N O3+NO4.氮氧化物对环境的污染及防治与氧气反应NO+O2=2 N O2不反应对环境的影响N O 与血红蛋白结合使人中毒,及破坏臭氧层NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨(1)常见的污染
3、类型光化学烟雾:NQ.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。酸雨:NO.、排入大气中后,与水反应生成HNCh和 HNCh,随雨雪降到地面。破坏臭氧层:NO?可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。N 0与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的NO,尾气处理方法碱液吸收法2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2ON02+NO+2NaOH=2NaNO2+H20NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)(NO)o 一般适合工业尾气中NO.V的处理。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 NO.
4、与 C O 在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和 C02)。一般适用于汽车尾气的处理。【易混易错】请判断下列说法的正误(正确的打“Y”,错误的打“X”)(D氮气在通常情况下不燃烧,也不支持燃烧,不能供呼吸()(2)液氮可用于医学和高科技领域,制造低温环境()(3)高温高压催化剂条件下与氢气反应时,氮气作还原剂()(4)固氮反应一定属于氧化还原反应()(5)高温或通电的条件下,氮气能与氧气化合生成一氧化氮()(6)N2与 02在放电条件下直接化合成N C h()(5)NC2溶于水时,N02是氧化剂,水是还原剂()(7)NO易溶于水,所 以 可 用 排 空 气 法 收 集()(8)NO是一种有刺
5、激性气味的红棕色气体()(9)常温常压下,含等质量氧元素的NO和 C O 的体积相等()(10)NC)2不 能 通 过 化 合 反 应 获 得()(ll)N 02能与水反应生成硝酸,故 N02为酸性氧化物()(12)除去Ch中混有的NO?,可将混合气体通过水,将 NCh溶解()(13)NO2与湿蒸气的鉴别可用NaOH溶液,溶于NaOH溶液得无色溶液的是NCh,得橙色溶液的为漠蒸气()(14)C0、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在()答案:(1)4(2)4(3)x(4)4(5)4(6)x(7)x(8)x(9)(10)x(ll)x(12)x(13)x(14)x【典例】例 1下列关于
6、N2的说法错误的是()A.通常情况下Nz性质很稳定,所以N2可在电焊时作保护气B.反应N H O,高温2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一4C.N2的质量约占空气总质量的1D.在反应3Mg+N2点燃M&3N2中,N2作氧化剂【答案】C【解析】A 项,N2可在电焊时作保护气,是利用氮气的稳定性,故 A 正确;B 项,汽车尾气造成污染的主要原因之一是N2+O2里2 N O,故 B 正确;C 项,氮气的体积约占空气总体积的:,故 C 错误;D项,在反应3M&+N2点燃M g g 中,N 元素的化合价降低,得电子,即 N2作氧化剂,故 D 正确。例 2 自然界的氮循环如图所示。下列说法中,不正确的是
7、()A.工业合成氨属于人工固氮B.雷电作用下用 与 02发生化学反应C.在氮循环过程中不涉及氧化还原反应D.含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化【答案】C【解析】A 项,工业合成氨是将N2与比在一定条件下反应生成N H 3,属于人工固氮,故 A 正确;B项,雷电作用下N2与 发 生 化 学 反 应 生 成 N O,故 B 正确;C 项,N2与 02发生化学反应生成N O 的反应是氧化还原反应,所以在氮循环过程中涉及氧化还原反应,故 C 错误;D 项,由氮循环的示意图可知,通过生物体可以将镀盐和蛋白质相互转化,实现了含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化,故 D 正确。【对点提升】对 点 1下列说
8、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.N C h通入F e S C h溶液中始终无明显现象D.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合【答案】B【解析】NO易被氧化为N O2;N O?通 入F e S C h溶液中首先生成H N O3,然后生成的H N C h能 把F e2+氧化成F e 3+,溶液由浅绿色变成棕黄色:常温常压下,NO易与空气中的氧气直接化合生成N C h。对 点2自然界中氮循环的部分过程如图所示。下列说法正确的是()I-1-大气中的氯-翦番-Jl I I 动物卫制造蛋白质雷电工业合成氨 I|豆科植物的根瘤排
9、泄点遗体|I 细菌分解-氨或钱拄 -1-遗体%Y N O 2 硝 化 反 应(与 反 应):N/+H N O 3(浓)缥鳖+H2O;显色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。【易混易错】请判断下列说法的正误(正确的打错误的打“X”)(1)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化()(2)可用稀硝酸与F e S 固体反应制取H2S()(3)过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有N 0()(4)浓硝酸在光照下久置,会变黄()(5)硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子()(6)浓硝酸与浓盐酸按3 :1 的体积比所得的混合物叫王水()硝酸电离出的H 能被Z n、F e等金属还原成H2()(8)常温
10、下,向浓硝酸中投入铁片,会 产 生 大 量 红 棕 色 气 体()(9)不用浓硝酸与铜屑反应来制取硝酸铜,说 明 浓 硝 酸 具 有 挥 发 性()(1 0)足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化Fe 2+()(1 1)锌与稀硝酸反应得不到氢气,说 明 稀 硝 酸 能 使 锌 钝 化()(1 2)稀硝酸与C u反应生成N0,而浓硝酸与C u 反应生成N O 2,稀硝酸得电子更多,故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸()(1 3)在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入CU(N O 3)2 固体,铜粉仍不溶解(1 4)铜与浓硝酸反应的离子方程式为C u+4 H+2 N O3=Cu2+2 N 0
11、 2 T+2 H2O(1 5)H N O 3TN OTN O 2,以上各步变化均能通过一步实验完成()答案:(1 W (2)X(3)4 (4)4 (5)d (6)x (7)X(8)x (9)x (1 0)x (H)x (1 2)x (1 3)x (1 4)Y(1 5 W【典例】例 1例 2例 1 硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是()A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后退色酸性和强氧化性B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性C.要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性D.能使滴有酚酷的氢氧化钠溶液的红色退去强氧化性【答案】D【解析】浓硝酸使紫色石蕊
12、溶液变红表现的是酸性,使其退色表现的是强氧化性,A 项正确;硝酸具有强氧化性,与锌反应生成的是氮的氧化物,不是氢气,B项正确;浓硝酸见光易分解,应用棕色试剂瓶存放,C项正确;硝酸与N a O H 溶液中和后,使溶液中的红色退去,利用的是酸性,D项错误。例 2 下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()A.B.C.D.选项实验操作现象解释或结论过量的F e粉中加入稀H N O3,充分反应后,滴入K S C N 溶液溶液呈红色稀 H N O3将 F e氧化为F e3+浓 H N O 3 久置或光照变黄色H N O 3 不稳定易分解A1 箔插入稀H N O.3 中无现象A1 箔表面被H N C
13、 h 氧化,形成致密的氧化膜用玻璃棒蘸取浓H N O3点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓 H N C h 具有酸性和强氧化性【答案】D【解析】过量的铁粉加入稀H N O 3 生成F e2+,加 入 K S C N 溶液时颜色不变,故错;浓 H N C h 久置变黄是因为H N O 3 分解产生的N O 2 溶于H N C h 所致,故正确;AI 箔遇浓H N C h钝化,稀 H N C h 会使A 1 箔溶解,故错;浓硝酸具有酸性和强氧化性,可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色,故正确,选 D。【对点提升】对 点 1 下列有关硝酸的说法正确的是()A.工业硝酸的质量分数约为6 9%,常因溶有少量
14、NO而略显黄色B.硝酸是一种氧化性很强的酸,可以与金、伯等金属反应C.将木炭放入浓硝酸中,可立即观察到有气泡生成D.工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸【答案】D【解析】A 项,工业硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NC h而略显黄色,而不是N O,故 A 错误;B 项,硝酸是一种氧化性很强的酸,和很多金属(除金、柏)反应,故 B 错误;C项,将木炭放入浓硝酸中,由于木炭的活泼性较弱,反应速率很慢,不能立即观察到有气泡生成,中学阶段一般理解为要加热才反应,故 C错误;D 项,工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸,发生3NO?+H2O =2HNO:;+NO反应,故 D 正确。
15、故选D。对 点 2下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是():/灼 热 碎 玻 璃HNO,:/红 热 木 炭浓 HNO,J 红热木炭m-浓 HNO,A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.的气体产物中检测出C O 2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应【答案】D【解析】中灼热碎玻璃起加热作用,浓硝酸受热分解生成红棕色NO2,硝酸中氮元素化合价降低,必有元素化合价升高,只能为氧元素,因此,还 有 0?生成,产生的气体为混合气体,A 项正确;由可知,浓硝酸受热分解可生
16、成红棕色气体,所以中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的,B 项正确;中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触,产生的NC h是还原产物,C项正确:红热的木炭还可与空气中的O?反应生成CO?,不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了 C 02,D 项错误。【巧学妙记】1.浓、稀硝酸的性质(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性,浓度越大,氧化性越强,其还原产物的价态越高。浓硝酸与金属反应的过程中,浓度逐渐减小,还原产物有可能是N02和 NO的混合物。(2)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红,后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。(3)常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”,故常温下,浓硝酸可用铁桶
17、盛放。(4)硝酸几乎能够与所有的金属反应(除Au、Pt外),但不生成氢气;与变价金属反应时,金属能够被氧化为最高价态。(5)硝酸与具有还原性的弱酸盐(如Na2so3、N ai等)、碱性氧化物、碱以及其他还原剂反应时,优先发生氧化还原反应。(6)在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时,要注意溶液中H+和 NO 的组合,它们相当于HN03,能够氧化具有强还原性的离子,而单纯的NO,不能氧化这些离子。2.金属与硝酸反应的思维模型1.氨的分子结构和物理性质电子式密度气味水溶性Hx N xHXH比空气小强烈刺激性气味极易溶于水(1:700)2.氨的化学性质氨 水(显 碱 性)与水反应NHT%露产-GO(1
18、)氨与水的反应NH3+H2O NH3 H2。N H t+O H,氨溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有NHs-H?。、N%、氏0、NH;、OH,H+o 氨水为可溶性一元弱碱,易挥发,不稳定,易分解:NH3H2O =N H3t+H2O(2)氨与酸的反应: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:HC1+NH3=N H4CK NH3+HNO3=NH4NO3(3)与盐溶液的反应如过量氨水与A1C13反应的离子方程式:A13+3NH3 H2O=A1(OH)3;+3N H(4)氨的还原性氨的催化氧化化学方程式:4NH3+5O2喽为N
19、0+6H?0。3.氨的实验室制法(1)加热固态镂盐和碱的混合物一般力 口 热 NH4cl 和 Ca(0H)2 的混合物,化学方程式:2NH4C1+Ca(OH)2=2N H3t+CaCl2+2H2Oo装置:“固体+固体一 工 气体”(与用KCICh或 KMnCh制。2的装置相同)。收集:只能用向下排空气法。验满方法:A.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;B.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,现象是有白烟产生。尾气处理:收集时,一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球,可减小NH3与空气的对流速度,收集到纯净的N%,同时也可避免污染空气。(2)实验室制取氨的其他方法4.钱盐及NHI的检验方
20、法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3H2ONH3t+H20盐 物 质 类 别回答下列问题:(1)在催化剂和加热的条件下,物质A生成NO是工业制硝酸的重要反应,化 学 方 程 式 是。(2)在加热条件下,物质C的浓溶液与碳单质反应,写出反应的化学方程式:。(3)实验室中,检验溶液中含有N H 4+的操作方法是 o(4)物 质B为红棕色气体,写出该物质与水反应的离子方程式:,当反应消耗0.1 5 m o l物质B时,转移电子的物质的量为 o催化剂【答案】(1 )4N H3+5O 2 =4N O+6H2O (2)C+4H N C h(浓)C O 2 T+4N O 2 T+2 H 2 O
21、(3)取少量溶液于试管中,加入氢氧化钠溶液,稍微加热,若有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生,证明溶液中含有N H 4+(4)3N O 2+H2O=2 H+2 N O 3+N O 0,1 m o l【解析】氮元素化合价一物质类别关系分析,A为氨气,B为二氧化氮,C为硝酸,(1)在催化剂和加热的条件下,物质A生成N O,是氨气的催化氧化生成一 氧化氮和水,反应的化学方程式催化剂为:4N H3+5O2=4N O+6H2O;(2)在加热条件下,物质C为硝酸,硝酸的浓溶液与碳单质反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,反应的化学方程式为:C+4H N O 3(浓)&C O 2 f+4N O 2 T+2 H 2
22、 0;(3)实验室中,检验溶液中含有N H 4+的操作方法是:取少量试液于试管中,加入氢氧化钠溶液,稍微加热,有湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生,证明溶液中含有N H J;(4)物质B为红棕色气体为N 0 2,二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,反应的离子方程式为:3N O 2+H2O=2 H+2 N O 3-+N O,反应中3 m o i N C h 参加反应,转移电_2子总数为2 m o l,当反应消耗0.1 5 m o l物质B时,转移电子的物质的量为0.1 5 m o lx=0.1 m o l39.S O 2 和 N O x 是主要的大气污染物。某小组认为一定条件下,用 N H 3与
23、N C h 反应转化为无污染物质可进行汽车尾气无害化处理。(1)氨气的制备若选用B装置制备氨气,分 液 漏 斗 和 圆 底 烧 瓶 内 的 药 瓶 分 别 是。若选用装置A制备和收集纯净、干燥的氨气,可以选择下图装置_ _ _ _(填序号),C中试剂为(2)氨气与二氧化氮的反应。(已知:2 N O 2+2 N a O H-N a N O 3+N a N O2+H2O)Z在硬质玻璃管丫中加入少量催化剂,将 N O 2 气体注入丫管中,Z中应盛装打开K,将注射器X中的N H3缓慢注入丫中,发生反应的方程式为 o将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温,打开K 2,丫中出现倒吸现象,原因是(3)
24、该小组进一步研究S O?的性质,探究S C h 能否与N a 2 C h 发生氧化还原反应。实验室用铜丝和浓硫酸反应生成S O 2 的化学方程式为。利用(2)中装置,将丫中的药品更换为少量N a z C h,将注射器X中 S O 2 缓慢推入丫中,丫装置中淡黄色粉末变成白色,设计方案检验生成的白色物质中含有SO 42。【答案】(1)浓氨水,氧化钙(氢氧化钠或碱石灰)A C D F 或 A C D C F 碱石灰(2)N a O H 溶液 6 N O+8 N H,.催化正7N,+12H,Q反应后气体分子数减少,丫管中压强小于外压(3)CU+2H2SO 4()A CUSO 4+2H 2O+SO 2
25、T 取少量白色固体溶于水,加入少量稀盐酸,再加入B a C L溶液,白色沉淀生成【解析】(1)装置B反应类型是固液不加热型,选用药品可以是浓氨水在碱性物质中制取氨气,分液漏斗和圆底烧瓶内的药瓶分别是浓氨水,氧化钙(氢氧化钠或碱石灰);固体加热制备气体,选择A为发生装置,干燥管中盛放碱石灰干燥氨气,用D装置采取用向下排空气法收集氨气,用F装置进行尾气处理,可以防止倒吸,可以在在D与F之间连接盛放碱石灰的干燥管,避免F中水蒸气进入D中,故需要装置为A C D F或A C D C F;(2)Z装置吸收尾气中二氧化氮等,由2N O 2+2N a O H=N a N O 3+N a N C h+H 2O
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