（新課改省份專版）高考化學一輪復習 4.7 點點突破 氮及其重要化合物學案（含解析）-人教版高三全冊化學學案

第7課時點點突破——氮及其重要化合物知識點一氮及其氧化物1．氮氣的結構與性質(1)氮元素的存在與氮的固定(2)N2的物理性質無色、無味氣體，密度比空氣略eq\a\vs4\al(小)，eq\a\vs4\al(難)溶于水。(3)N2的化學性質與氧氣反應N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO與氫氣反應N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3與鎂反應3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N22．氮的氧化物(1)氮有多種價態(tài)的氧化物氧化物的化學式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的價態(tài)＋1＋2＋3＋4＋5N2O俗稱笑氣，有麻醉作用；N2O3是亞硝酸的酸酐；N2O5為硝酸的酸酐。(2)NO與NO2性質的比較NONO2氮的價態(tài)＋2價＋4價物理性質eq\a\vs4\al(無)色、eq\a\vs4\al(不)溶于水的氣體紅棕色、有刺激性氣味的氣體，易液化，eq\a\vs4\al(易)溶于水化學性質O22NO＋O2=2NO2不反應H2O不反應3NO2＋H2O=2HNO3＋NOH2O、O24NO＋2H2O＋3O2=4HNO34NO2＋2H2O＋O2=4HNO3氧化性有氧化性，但通常情況下表現(xiàn)出還原性強氧化性，在溶液中能氧化S2－、I－、Fe2＋等離子對環(huán)境的影響有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一制法試劑Cu和稀HNO3Cu和濃HNO3收集通常用排水法收集通常用向上排空氣法收集[提醒]①氮的氧化物都有毒，其中NO2與N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此實驗測得NO2的平均相對分子質量總大于46。②驗證某無色氣體為NO的方法是向無色氣體中通入O2(或空氣)，無色氣體變?yōu)榧t棕色。③NO與血紅蛋白結合使人中毒。3．氮氧化物與O2、H2O反應的計算(1)關系式法①NO和O2通入水中由2NO＋O2=2NO2和3NO2＋H2O=2HNO3＋NO得總反應為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3②NO2和O2混合氣體通入水中由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO和2NO＋O2=2NO2得總反應為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③NO、NO2和O2三種氣體通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO計算出生成的NO體積，然后加上原來混合氣體中NO體積，再按①計算。(2)電子守恒法當NOx轉化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。[對點訓練]1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)豆科植物通過根瘤菌吸收空氣中的氮屬于氮的固定，是化學變化(√)(2)氮元素有負化合價、正化合價和零價，因而常溫下，N2既能與氧氣反應，又能與H2反應(×)(3)在實驗室里，NO和NO2均用排水法收集(×)(4)通過灼熱的鎂粉，可除N2中的少量氧氣(×)2．下列關于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法不正確的是()A．氮元素均被氧化B．工業(yè)合成氨屬于人工固氮C．含氮無機物和含氮有機物可相互轉化D．碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)解析：選A在雷電作用下N2與O2反應生成NO，氮元素被氧化，工業(yè)合成氨屬于人工固氮，合成氨過程中氮元素被還原，A項錯誤，B項正確；由題圖可看出含氮無機物和含氮有機物可相互轉化，C項正確；合成蛋白質的過程中就有碳、氫、氧元素的參與，D項正確。3．NO因污染空氣而“臭名昭著”，而奇妙的作用也使其成為“明星分子”。如可用于制HNO3、肥料、炸藥、促進血管擴張、促進免疫功能、增強記憶等。下列各組物質中，不能生成NO的是()A．Cu＋HNO3(稀) B．N2＋O2C．NH4Cl＋Ca(OH)2 D．NO2＋H2O解析：選C3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，能生成NO；N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，能生成NO；2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋2H2O＋CaCl2，不能生成NO；3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，能生成NO。4．(2019·沈陽模擬)在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中，充分反應后剩余2mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①② B．②③C．③④ D．①④解析：選D4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3若剩余的氣體是O2，則V(NO2)＝eq\f(4,5)×(12－2)mL＝8mL，V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的氣體是NO(2mL)?6mLNO2。則V(O2)＝eq\f(1,5)×(12－6)mL＝1.2mL。知識點二氨和銨鹽1．氨的分子結構與物理性質電子式密度氣味水溶性比空氣eq\a\vs4\al(小)強烈刺激性氣味極易溶于水(1∶700)2．氨的化學性質(1)與水反應NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－。氨氣溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋。NH3·H2O為可溶性一元弱堿，不穩(wěn)定，易分解，化學方程式為NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。(2)與酸的反應蘸有濃鹽酸(或濃硝酸)的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現(xiàn)象為有白煙生成?；瘜W方程式分別為HCl＋NH3=NH4Cl、HNO3＋NH3=NH4NO3。(3)與鹽溶液的反應如過量氨水與AlCl3反應的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。(4)氨氣的還原性性質方程式催化氧化4NH3＋5O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O被CuO氧化2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())3Cu＋N2＋3H2O被氯氣氧化2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl被氮氧化物氧化6NO＋4NH3=5N2＋6H2O6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O[提醒]①NH3是中學化學中唯一的堿性氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，可在推斷題中作為解題突破口。②氨水呈堿性，NH3·H2O屬于一元弱堿，計算氨水的濃度時，溶質按NH3進行計算。3．噴泉實驗(1)噴泉實驗的原理使燒瓶內外在短時間內產生較大的壓強差，利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內，在尖嘴導管口形成噴泉。(2)形成噴泉的兩大類型①極易溶于水的氣體(如NH3、HCl等)與水可形成噴泉。②能與NaOH溶液反應的氣體能形成噴泉。③常見的能形成噴泉的氣體和液體組合。氣體HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2、(4∶3)NO2、O2(4∶1)吸收劑水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水4．銨鹽及NHeq\o\al(＋,4)的檢驗(1)銨鹽的物理性質銨鹽都是eq\a\vs4\al(白)色固體，均eq\a\vs4\al(易)溶于水。(2)銨鹽的化學性質(3)NHeq\o\al(＋,4)的檢驗未知液eq\o(→,\s\up7(強堿，△))產生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，則證明含NHeq\o\al(＋,4)。1．下列說法錯誤的是()A．檢驗溶液中是否含有NHeq\o\al(＋,4)的實驗操作是取少量試液于試管中，加入NaOH溶液并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗產生的氣體B．加熱NH4Cl和Ca(OH)2混合物，并將產生的氣體通入酚酞溶液中，酚酞溶液變成紅色C．施肥時，草木灰(有效成分為K2CO3)不能與NH4Cl混合使用的原因是K2CO3與NH4Cl反應生成氨氣會降低肥效D．因NH4HCO3受熱易分解，所以可用作氮肥解析：選DNHeq\o\al(＋,4)與NaOH溶液共熱生成氨氣，氨氣是堿性氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，A正確；NH4Cl與Ca(OH)2混合加熱生成氨氣，氨氣是堿性氣體，通入酚酞溶液中，酚酞溶液變成紅色，B正確；K2CO3溶于水顯堿性，與NH4Cl反應生成氨氣會降低肥效，C正確；NH4HCO3中含有氮元素，可用作氮肥，D錯誤。2．(2017·浙江4月選考)下列能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體是()A．NH3 B．SO2C．HCl D．CO2解析：選A使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體只能是堿性氣體NH3，B、C、D均是酸性氣體。3．如下圖，利用培養(yǎng)皿探究氨氣的性質。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現(xiàn)象所做的解釋正確的是()選項實驗現(xiàn)象解釋A濃鹽酸附近產生白煙NH3與濃鹽酸反應產生了NH4Cl固體B濃硫酸附近無明顯現(xiàn)象NH3與濃硫酸不發(fā)生反應C氯化物溶液變渾濁該溶液一定是AlCl3溶液D干燥紅色石蕊試紙不變色，濕潤紅色石蕊試紙變藍NH3是一種可溶性堿解析：選AB項，NH3與濃硫酸反應；C項，AlCl3、MgCl2等氯化物溶液均可與NH3反應使溶液變渾濁；D項，NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，氨水呈堿性，NH3·H2O是堿，NH3不屬于堿。4．NH3是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(如圖所示)，下列說法正確的是()A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受熱時都易分解C．NH3和NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應D．圖中所涉及的O2都要用純氧解析：選C化肥主要是含農作物生長所需氮、磷、鉀的一些物質，NaHCO3不是常用的化肥，A項不正確；Na2CO3受熱不易分解，B項不正確；NH3和NO2在一定條件下可以發(fā)生氧化還原反應，如生成氮氣，C項正確；氨的催化氧化用空氣就可以，不一定要用純氧，D項不正確。5．探究氨氣及銨鹽性質的過程中，下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結論不正確的是()A．將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，說明氨氣極易溶于水B．將pH＝11的氨水稀釋1000倍，測得pH>8，說明NH3·H2O為弱堿C．加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產生，說明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定D．將紅熱的Pt絲伸入如圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，說明氨氣的氧化產物為NO2解析：選D氨氣極易溶于水生成氨水，所以將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，故A正確；常溫下，pH＝11的氨水中c(OH－)＝10－3mol·L－1，稀釋1000倍，測得pH>8，c(OH－)>10－6mol·L－1，說明稀釋時電離平衡正向移動，所以NH3·H2O為弱堿，故B正確；碳酸氫銨加熱分解為氨氣、二氧化碳和水，故C正確；氨氣的氧化產物為NO，NO在錐形瓶口與氧氣反應生成NO2，所以瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，故D錯誤。6．在如圖裝置中，燒瓶中充滿干燥氣體a，將滴管中的液體b擠入燒瓶內，輕輕振蕩燒瓶，然后打開彈簧夾f，燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出，最終幾乎充滿燒瓶。則a和b分別是()選項a(干燥氣體)b(液體)ANO2水BCO2水CCl2飽和食鹽水DNH31mol·L－1鹽酸解析：選DNO2與水反應，生成HNO3和NO，容器內氣體減少，氣壓減小，形成噴泉，但由于NO不溶于水，所以不充滿燒瓶，A錯誤；CO2在水中的溶解度很小，不能形成噴泉，B錯誤；Cl2不溶于飽和氯化鈉溶液，也不與其反應，錐形瓶與燒瓶內壓強相等，不能形成噴泉，C錯誤；NH3與鹽酸能發(fā)生反應，生成物為氯化銨溶液，燒瓶內壓強減小為零，同外界大氣壓產生壓強差，所以形成噴泉，并充滿燒瓶，D正確。知識點三硝酸、氮的化合物之間的轉化1．硝酸(1)物理性質硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。(2)化學性質①不穩(wěn)定性反應的化學方程式：4HNO3eq\o(=,\s\up7(△(或光照)),\s\do5())2H2O＋4NO2↑＋O2↑。②強氧化性濃、稀硝酸均具有強氧化性，濃度越大，氧化性越強，其還原產物的價態(tài)越高。還原產物一般為HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO。與金屬反應稀硝酸與銅反應的化學方程式：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O濃硝酸與銅反應的化學方程式：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O與非金屬反應濃硝酸與C反應的化學方程式：C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O與還原性化合物反應硝酸可氧化Fe2＋、H2S、SO2、Na2SO3、HI等還原性物質。如稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O③與有機物反應a．硝化反應(與苯反應)：。b．顏色反應：含苯基的蛋白質遇到濃硝酸時變eq\a\vs4\al(黃)色。[提醒]①硝酸濃度越大，其還原產物的價態(tài)越高。還原產物一般為HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO。②濃硝酸能使紫色石蕊溶液先變紅，后褪色，該反應過程中濃硝酸表現(xiàn)出強酸性和強氧化性。③常溫下，鐵、鋁遇濃硝酸能發(fā)生“鈍化”，并非不反應，故濃硝酸可以用鐵桶盛放。(3)硝酸工業(yè)制法的反應原理①NH3在催化劑作用下與O2反應生成NO：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。②NO進一步氧化生成NO2：2NO＋O2=2NO2。③用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(4)硝酸的保存①保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡膠塞易被氧化)、陰涼處(防熱)。②存放的濃硝酸中，因分解產生的NO2溶于HNO3而使其呈黃色。與工業(yè)鹽酸中因含F(xiàn)e3＋而呈黃色易混。2．含氮元素物質之間的轉化關系(1)歧化——同一物質中某元素的化合價在同一反應中既升高又降低。如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O(2)歸中——不同物質中同一元素的不同化合價在同一反應中只靠攏如：6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())5N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O[對點訓練]1．硝酸被稱為“國防工業(yè)之母”，是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸的性質不相對應的是()A．濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色——酸性和強氧化性B．不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩(wěn)定性D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色褪去——強氧化性解析：選D向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液紅色褪去，利用的是硝酸的酸性。2．關于氮的變化關系如圖：則下列說法不正確的是()A．路線①②③是工業(yè)生產硝酸的主要途徑B．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C．上述所有反應都是氧化還原反應D．上述反應中只有③屬于氮的固定解析：選D工業(yè)上生產硝酸的流程是：氮氣和氫氣生成氨氣，氨氣與氧氣反應4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O(路線①)，一氧化氮與氧氣反應2NO＋O2=2NO2(路線②)，二氧化氮被水吸收3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(路線③)，即路線①②③是工業(yè)生產硝酸的主要途徑，A正確；在放電條件下，氮氣和氧氣發(fā)生化合反應N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO(路線Ⅰ)；NO不穩(wěn)定，易被氧氣氧化為二氧化氮2NO＋O2=2NO2(路線Ⅱ)，二氧化氮溶于水生成硝酸3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(路線Ⅲ)，B正確；從氮的變化關系圖可知：N的化合價分別為NH3(－3)價、N2(0價)、NO(＋2價)、NO2(＋4價)、HNO3(＋5價)，上述反應都是氧化還原反應，C正確；上述反應中，反應①和Ⅰ為空氣中的氮氣轉變?yōu)楹衔铮系墓潭ǖ亩x，屬于氮的固定，其他反應是氮的化合物之間的轉化，不是氮的固定，D錯誤。3．(2017·北京高考)下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是()①②③A．由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應C．由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性，生成的紅棕色氣體為還原產物D．③的氣體產物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應解析：選D①中灼熱碎玻璃起加熱作用，濃硝酸受熱分解生成紅棕色NO2，硝酸中氮元素化合價降低，必有元素化合價升高，只能為氧元素，因此，還有O2生成，產生的氣體為混合氣體，A項正確；由①可知，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體，所以②中產生的“紅棕色氣體”不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應產生的，B項正確；③中濃硝酸揮發(fā)才能與紅熱木炭接觸，產生的NO2是還原產物，C項正確；紅熱的木炭還可與空氣中的O2反應生成CO2，不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應生成了CO2，D項錯誤。4．某化學學習小組采用下列裝置，對濃硝酸與木炭的反應進行探究(已知：4HNO3eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O)。請回答下列問題：(1)檢查裝置氣密性后，將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài)，立即伸入三頸瓶中，并塞緊瓶塞，滴加濃硝酸，可觀察到三頸瓶中氣體的顏色為________，產生該氣體的化學反應方程式是________________________________________________________。(2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反應一段時間后可觀察到C中出現(xiàn)白色沉淀，該白色沉淀為___________________________________________________________________(寫化學式)。其中的Ba(OH)2溶液________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)裝置B的作用是____________________________________________。(4)裝置D中收集到了無色氣體，部分同學認為是NO，還有部分同學認為是O2。①下列對該氣體的檢驗方法合適的是________(填字母)。A．敞口觀察集氣瓶內氣體的顏色變化B．將潤濕的藍色石蕊試紙伸入集氣瓶內，觀察試紙是否變紅C．將帶火星的木條伸入集氣瓶中，觀察木條是否復燃②如果集氣瓶中收集到的無色氣體是氧氣，則氧氣的來源是________________。(5)若將木炭改為銅片，再用等質量的銅片分別與等體積的濃硝酸、稀硝酸(硝酸均過量)反應時，發(fā)現(xiàn)反應后所得溶液前者呈綠色，后者呈藍色。針對此現(xiàn)象，同學們進行討論，提出兩種意見：①認為兩溶液所顯顏色不同是由Cu2＋濃度的差異引起的。②認為前者溶液呈綠色，是因為生成的紅棕色NO2溶解于溶液中引起的。你認為上述意見________(填“①”或“②”)合理。(注：若填①，下題中只答Ⅰ；若填②，下題中只答Ⅱ