2023屆新高考新教材化學(xué)魯科版一輪學(xué)案-第4章第13講　氮的循環(huán)

第13講氮的循環(huán)復(fù)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)和應(yīng)用。2．了解氮的化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。1.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識(shí)氮及其化合物可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化，預(yù)測(cè)氮及其化合物可能發(fā)生的化學(xué)變化。2．科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：關(guān)注氮及其化合物的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)的重要性，具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念。深刻理解化學(xué)和環(huán)境之間的相互關(guān)系?？键c(diǎn)一氮?dú)獾难趸?．氮元素的存在與氮的固定2．氮?dú)鈱?xiě)出下列有關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式：①N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())Mg3N2；②N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3；③N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電),\s\do5(或高溫))2NO。3．氮的氧化物(1)氮有多種價(jià)態(tài)的氧化物氧化物的化學(xué)式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的價(jià)態(tài)＋1＋2＋3＋4＋5(2)NO、NO2的比較NONO2物理性質(zhì)無(wú)色氣體，難溶于水通常為紅棕色、有刺激性氣味的氣體化學(xué)性質(zhì)與O2反應(yīng)2NO＋O2=2NO2與H2O反應(yīng)不反應(yīng)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO與人體、環(huán)境的關(guān)系①NO與人體血紅蛋白結(jié)合，使人中毒②形成酸雨，光化學(xué)煙霧，破壞臭氧層[微思考]俗話說(shuō)“雷雨發(fā)莊稼”，這說(shuō)明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合態(tài)的氮。請(qǐng)寫(xiě)出三個(gè)有關(guān)的化學(xué)方程式。提示：(1)N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫),\s\do5())2NO(2)2NO＋O2=2NO2(3)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(1)固氮反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng)。()(2)NO中的NO2雜質(zhì)氣體，可通過(guò)盛有水的洗氣瓶除去。()(3)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都穩(wěn)定存在。()(4)N2與O2在放電條件下直接化合成NO2。()(5)NO2溶于水時(shí)，NO2是氧化劑，水是還原劑。()(6)可用NO2與水反應(yīng)制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。()答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×題點(diǎn)一氮的氧化物對(duì)環(huán)境的影響1．汽車(chē)排放的尾氣中含有NO2，NO2是城市大氣污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2發(fā)生一系列光化學(xué)煙霧的循環(huán)反應(yīng)，從而不斷產(chǎn)生O3，加重空氣污染。反應(yīng)過(guò)程為①2NO2→2NO＋2O，②2NO＋O2→2NO2，③O＋O2→O3。下列對(duì)該反應(yīng)過(guò)程及生成物敘述正確的是()A．NO2起催化劑作用B．NO起催化劑作用C．NO2只起氧化劑作用D．O3與O2為同分異構(gòu)體解析：A反應(yīng)過(guò)程①＋②得O2→2O，③O＋O2→O3，NO2起催化劑作用，A項(xiàng)正確；NO為中間產(chǎn)物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)過(guò)程中NO2既做氧化劑又做還原劑，C項(xiàng)錯(cuò)誤；O3與O2互為同素異形體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．隨著我國(guó)汽車(chē)年銷(xiāo)量的大幅增加，空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車(chē)尾氣裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過(guò)程如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)中NO為氧化劑，N2為氧化產(chǎn)物B．汽車(chē)尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng)D．催化轉(zhuǎn)化總化學(xué)方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5())4CO2＋N2解析：DA項(xiàng)，反應(yīng)中NO、O2均為氧化劑，N2為還原產(chǎn)物，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，N2不是污染成分，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，NO與O2沒(méi)有催化劑存在下就可以發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)敘述正確。3．汽車(chē)尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質(zhì)，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來(lái)源之一。(1)汽車(chē)尾氣中的CO來(lái)自，NO來(lái)自。汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的危害主要有(至少填兩種)。(2)NOx能形成酸雨，寫(xiě)出NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式：。(3)汽車(chē)尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理，使它們相互反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無(wú)毒氣體。寫(xiě)出NO被CO還原的化學(xué)方程式：。答案：(1)汽油的不完全燃燒N2與O2在汽車(chē)氣缸內(nèi)的電火花環(huán)境下的反應(yīng)形成硝酸型酸雨、導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、產(chǎn)生溫室效應(yīng)(任填兩種即可)(2)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(3)2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5())N2＋2CO2題點(diǎn)二有關(guān)氮氧化物溶于水的計(jì)算[典例]如圖所示，將相同條件下的m體積NO和n體積O2同時(shí)通入倒立于水槽中且盛滿水的試管內(nèi)，充分反應(yīng)后，試管內(nèi)殘留eq\f(m,2)體積的氣體，該氣體與空氣接觸后立即變?yōu)榧t棕色。則m與n的比值為()A．3∶2 B．2∶3C．8∶3 D．3∶8[解析]在一定條件下，將m體積NO和n體積O2同時(shí)通入倒立于水槽中且盛滿水的容器中內(nèi)，充分反應(yīng)，NO和O2全部溶于水時(shí)按照下列反應(yīng)進(jìn)行，化學(xué)方程式為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，由于氣體與空氣接觸后立即變?yōu)榧t棕色，所以容器內(nèi)殘留氣體為NO，那么與O2反應(yīng)的NO氣體為m－eq\f(m,2)＝eq\f(m,2)，NO和O2按照4∶3混合溶于水恰好全部溶解所以eq\f(m,2)∶n＝4∶3，所以m∶n＝8∶3。[答案]C[母題變式]典例中剩余氣體遇到空氣無(wú)顏色變化，則m與n的比值為。解析：剩余氣體與空氣接觸無(wú)變化，說(shuō)明剩余氣體為O2。則可知m體積的NO氣體與eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n－\f(m,2)))體積的O2恰好完全反應(yīng)。4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n－\f(m,2)))4∶m＝3∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n－\f(m,2)))，解得m∶n＝4∶5。答案：4∶5[練后歸納]氮氧化物溶于水的計(jì)算依據(jù)無(wú)論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,2NO＋O2=2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。(1)若NO和O2通入水中，總關(guān)系式為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。(2)若NO2和O2通入水中，總關(guān)系式為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。[對(duì)點(diǎn)練]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(yīng)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：D首先分析剩余的2mL氣體有兩種可能。如果剩余2mLO2，則V(NO2)＝eq\f(4,5)×(12－2)mL＝8mL，則混合氣中V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的2mL氣體是NO，則混合氣中的V(O2)＝(12mL－2mL×3)×eq\f(1,5)＝1.2mL，D項(xiàng)正確。考點(diǎn)二氨的轉(zhuǎn)化與生成一、氨氣1．物理性質(zhì)：無(wú)色有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化。極易溶于水(1∶700)，可由噴泉實(shí)驗(yàn)證明。2．化學(xué)性質(zhì)(1)與水反應(yīng)①反應(yīng)原理：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－。②氨水中的微粒有：NH3·H2O、NH3、H2O、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋。③NH3·H2O為可溶性一元弱堿，受熱易分解，化學(xué)方程式為NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())NH3↑＋H2O。[微思考1]現(xiàn)有1mol·L－1的氨水，則該溶液中NH3·H2O濃度是1mol·L－1嗎？為什么？提示：不是。溶液中NH3、NHeq\o\al(＋,4)、NH3·H2O的濃度和為1mol·L－1。(2)與酸反應(yīng)①與鹽酸反應(yīng)的方程式為NH3＋HCl=NH4Cl。②蘸有濃揮發(fā)性酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，產(chǎn)生大量白煙。(3)與鹽溶液的反應(yīng)如過(guò)量氨水與AlCl3反應(yīng)的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。(4)還原性①催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。②被CuO氧化：2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())3Cu＋N2＋3H2O。③被氯氣氧化：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。3．用途(1)液氨汽化時(shí)吸收大量的熱，故用作制冷劑。(2)制硝酸、銨鹽、純堿、尿素等。4．實(shí)驗(yàn)室制法(1)銨鹽和堿石灰混合加熱法(2)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的其他方法方法化學(xué)方程式(或原理)氣體發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())NH3↑＋H2O濃氨水＋固體NaOHNaOH溶于水放熱，促使氨水分解。且OH－濃度的增大有利于NH3的生成濃氨水＋固體CaOCaO與水反應(yīng)，使溶劑(水)減少；OH－濃度增大，反應(yīng)放熱，促使氨水分解?；瘜W(xué)方程式為NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2[微思考2]如圖所示裝置能否制得純凈、干燥的氨氣？為什么？提示：不能，因?yàn)镹H4Cl固體受熱分解生成NH3和HCl，它們?cè)谠嚬芸谟隼溆种匦律蒒H4Cl堵塞導(dǎo)管口發(fā)生危險(xiǎn)。二、銨鹽及NHeq\o\al(＋,4)的檢驗(yàn)1．物理性質(zhì)：銨鹽都是白色或無(wú)色晶體，都易溶于水。2．化學(xué)性質(zhì)3．NHeq\o\al(＋,4)的檢驗(yàn)未知液eq\o(→,\s\up7(強(qiáng)堿),\s\do5(△))產(chǎn)生能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)色的刺激性氣味氣體，則證明含NHeq\o\al(＋,4)。(1)氨遇到濃鹽酸、硫酸都會(huì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生白煙。()(2)加熱盛有NH4Cl固體的試管，試管底部固體消失，試管口有晶體凝結(jié)，說(shuō)明NH4Cl固體可以升華。()(3)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NHeq\o\al(＋,4)。()(4)銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性。()(5)現(xiàn)有1mol·L－1的氨水，則該溶液中NH3·H2O的濃度是1mol·L－1。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×[典例]探究氨氣及銨鹽性質(zhì)的過(guò)程中，下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)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(shuō)明氨氣極易溶于水B．將pH＝11的氨水稀釋1000倍，測(cè)得pH>8，說(shuō)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(chǎn)生，說(shuō)明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定D．將紅熱的鉑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(shuō)明氨氣的氧化產(chǎn)物為NO2[解析]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(cè)得pH>8，c(OH－)>10－6mol·L－1，說(shuō)明稀釋時(shí)電離平衡正向移動(dòng)，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(chǎn)物為NO，NO在錐形瓶口與氧氣反應(yīng)生成NO2，所以瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，故D錯(cuò)誤。[答案]D[母題變式](1)上題A項(xiàng)試管中液體的物質(zhì)的量濃度為多少？(設(shè)實(shí)驗(yàn)條件下的氣體摩爾體積為Vm)(2)上題D項(xiàng)錐形瓶中會(huì)有白煙產(chǎn)生，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是什么？提示：(1)1/Vmmol·L－1。設(shè)試管的體積為VL，則氨氣的物質(zhì)的量為V/Vmmol，溶液的體積為VL，則溶液的物質(zhì)的量濃度為V/Vmmol·L－1。(2)氨催化氧化生成NO，NO與O2反應(yīng)生成NO2，NO2與水反應(yīng)生成HNO3，HNO3與揮發(fā)出的NH3反應(yīng)生成NH4NO3，產(chǎn)生白煙。[對(duì)點(diǎn)練1](氨氣、銨鹽的性質(zhì)及應(yīng)用)NH3是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列有關(guān)表述正確的是()A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受熱時(shí)都易分解C．NH3和NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應(yīng)D．圖中所涉及的鹽類(lèi)物質(zhì)均可以水解解析：CA項(xiàng)，NaHCO3不是化肥；B項(xiàng)，Na2CO3受熱不易分解；D項(xiàng)，NaCl不水解。[對(duì)點(diǎn)練2](氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法)某化學(xué)興趣小組利用圖1裝置制取氨氣并探究氨氣的有關(guān)性質(zhì)。備選裝置(其中水中含酚酞溶液)ⅠⅡⅢ圖2(1)裝置A中燒瓶?jī)?nèi)試劑可選用(填字母)。a．堿石灰b．濃硫酸c．生石灰d．五氧化二磷e．燒堿(2)若探究氨氣的溶解性，需在K2的導(dǎo)管末端連接圖2裝置中的裝置(填序號(hào))，當(dāng)裝置D中集滿氨氣后，關(guān)閉K1、K2，打開(kāi)K3，引發(fā)噴泉的實(shí)驗(yàn)操作是。(3)若探究氨氣的還原性，需打開(kāi)K1、K3，K2處導(dǎo)管連接制取純凈、干燥氯氣裝置。①D中氨氣與氯氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙，同時(shí)生成一種無(wú)色無(wú)味的氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②從K3處導(dǎo)管逸出的氣體中含有少量Cl2，則C裝置中應(yīng)盛放溶液(填化學(xué)式)，反應(yīng)的離子方程式為。答案：(1)ace(2)Ⅱ或Ⅲ用熱毛巾將燒瓶捂熱(其他合理答案均可)(3)①3Cl2＋8NH3=6NH4Cl＋N2②NaOHCl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O[練后歸納]防倒吸裝置創(chuàng)新考點(diǎn)三硝酸的性質(zhì)1．物理性質(zhì)2．化學(xué)性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性：4HNO3eq\o(=,\s\up7(光),\s\do5(或△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O。(2)強(qiáng)氧化性：不論濃、稀硝酸都有強(qiáng)氧化性，而且濃度越大氧化性越強(qiáng)。按要求完成下列反應(yīng)的方程式：①與金屬反應(yīng)：稀硝酸與銅反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；濃硝酸與銅反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。②與非金屬反應(yīng)：濃硝酸與C的反應(yīng)：C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；③與還原性化合物反應(yīng)：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質(zhì)。稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。[微思考](1)久置的濃硝酸呈黃色，如何除去？(2)某同學(xué)認(rèn)為1.0mol·L－1的KNO3溶液中可大量存在H＋、Fe2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)，正確嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由。提示：(1)濃硝酸顯黃色是由于濃硝酸見(jiàn)光或受熱發(fā)生分解，生成的NO2溶于濃硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空氣)，使其發(fā)生反應(yīng)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。(2)不正確；原因是NOeq\o\al(－,3)在含H＋的溶液中具有強(qiáng)氧化性，能將Fe2＋氧化成Fe3＋而不能大量共存。3．工業(yè)制法(1)NH3在催化劑作用下與O2反應(yīng)生成NO：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(2)NO進(jìn)一步氧化生成NO2：2NO＋O2=2NO2。(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(1)硝酸可與Na2S反應(yīng)制得H2S氣體。()(2)Cu溶于稀HNO3：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。()(3)常溫下，將Al片放入濃硝酸中無(wú)明顯現(xiàn)象，原因是Al與濃硝酸不反應(yīng)。()(4)濃硝酸、濃硫酸的濃度大，書(shū)寫(xiě)離子方程式時(shí)寫(xiě)分子式，不拆寫(xiě)為離子形式。()(5)濃、稀硝酸都能使藍(lán)色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×[典例]下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生，對(duì)比分析所得結(jié)論不正確的是()①②③A．由①中的紅棕色氣體，推斷產(chǎn)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(yīng)C．由③說(shuō)明濃硝酸具有揮發(fā)性，生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D．③的氣體產(chǎn)物中檢測(cè)出CO2，由此說(shuō)明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)[解析]A．①中灼熱碎玻璃起加熱作用，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色NO2，硝酸中氮元素化合價(jià)降低，必有元素化合價(jià)升高，只能為氧元素，因此，還有O2生成，產(chǎn)生的氣體為混合氣體，A項(xiàng)正確；B.由①可知，濃硝酸受熱分解也可生成紅棕色氣體，所以②中產(chǎn)生的紅棕色氣體不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的，B項(xiàng)正確；C．③中濃硝酸揮發(fā)才能與紅熱木炭接觸，產(chǎn)生的NO2是還原產(chǎn)物，C項(xiàng)正確；D.紅熱的木炭還可與空氣中的O2反應(yīng)生成CO2，不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)生成了CO2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]D[對(duì)點(diǎn)練1](硝酸的性質(zhì))在濃硝酸中放入Cu片。(1)反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的化學(xué)方程式為，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為。(2)若Cu片有剩余，則反應(yīng)將要結(jié)束時(shí)的化學(xué)方程式為。(3)待反應(yīng)停止后，再加入少量的稀硫酸，這時(shí)Cu片上又有氣泡產(chǎn)生，原因是。答案：(1)Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O溶液逐漸變藍(lán)色，有紅棕色氣體逸出(2)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)加入稀硫酸后，原溶液中硝酸根離子在H＋作用下表現(xiàn)出氧化性，又能與過(guò)量的銅反應(yīng)[對(duì)點(diǎn)練2](硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算)將1.92g銅粉投入一定量濃HNO3中，隨著銅粉的溶解，反應(yīng)生成的氣體顏色逐漸變淺，當(dāng)銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則反應(yīng)消耗HNO3的物質(zhì)的量為()A．0.8mol B．0.6molC．0.11mol D．無(wú)法計(jì)算解析：C①被還原的硝酸的物質(zhì)的量即為氣體NO2與NO物質(zhì)的量的總和，被還原n(HNO3)＝eq\f(1.12L,22.4L·mol－1)＝0.05mol；②未被還原的HNO3的物質(zhì)的量等于Cu(NO3)2中NOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量，n(Cu)＝eq\f(1.92g,64g·mol－1)＝0.03mol，所以n[Cu(NO3)2]＝0.03mol；③消耗的HNO3的物質(zhì)的量為0.03mol×2＋0.05mol＝0.11mol，故C項(xiàng)正確。[對(duì)點(diǎn)練3](硝酸、硫酸混合酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算)在某100mL的混合液中，硝酸和硫酸的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol/L、0.1mol/L，向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱，待充分反應(yīng)后，所得溶液中銅離子物質(zhì)的量濃度是(假設(shè)反應(yīng)后溶液體積不變)()A．0.15mol/L B．0.225mol/LC．0.30mol/L D．0.45mol/L解析：B溶液中同時(shí)存在H＋和NOeq\o\al(－,3)時(shí)就能夠與Cu發(fā)生反應(yīng)。該溶液中H＋實(shí)際為0.06mol，應(yīng)該根據(jù)離子方程式進(jìn)行計(jì)算。3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3

8

230.03mol0.06mol

0.04mol

x根據(jù)各物質(zhì)的量的關(guān)系可知，H＋不足，應(yīng)根據(jù)H＋進(jìn)行計(jì)算。x＝3×0.06mol÷8＝0.0225mol，因此，銅離子濃度為0.0225mol÷0.1L＝0.225mol/L。[練后歸納]硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算方法1．涉及HNO3、H2SO4的混合酸與金屬反應(yīng)計(jì)算時(shí)應(yīng)采用離子方程式計(jì)算。2．思維模型考點(diǎn)四氮及其化合物的轉(zhuǎn)化注意箭頭指出可體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，指向可尋找該物質(zhì)的制備方法。(1)歧化反應(yīng)——同一物質(zhì)中某元素的化合價(jià)在同一反應(yīng)中既升高又降低。如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O(2)歸中反應(yīng)——不同物質(zhì)中同一元素的不同化合價(jià)在同一反應(yīng)中只靠攏如：6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())5N2＋6H2O，NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O題點(diǎn)一氮及其化合物的轉(zhuǎn)化1．下圖是某元素的價(jià)類(lèi)二維圖。其中X是一種強(qiáng)堿，G為正鹽，通常條件下Z是無(wú)色液體，D的相對(duì)分子質(zhì)量比C小16，各物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．A的水溶液顯堿性B．D為一種紅棕色氣體C．B和F能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成鹽D．F在一定條件下可直接與Y反應(yīng)生成D解析：D若Y為氧氣、Z為水，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系及X為強(qiáng)堿、G為正鹽可知：G為銨鹽，F(xiàn)為氨氣，E為氮?dú)猓珼為一氧化氮，C為二氧化氮，B為HNO3，A為硝酸鹽。A屬于強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，溶液顯中性，A錯(cuò)誤；D為一氧化氮，是無(wú)色氣體，B錯(cuò)誤；硝酸和氨氣生成硝酸銨，屬于化合反應(yīng)，C錯(cuò)誤；氨氣和氧氣在一定條件下可以反應(yīng)生成一氧化氮和水，D正確。2．A、B、C、D是短周期元素形成的四種氣體單質(zhì)。E、F均為氣體，且F為紅棕色。有關(guān)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(反應(yīng)條件均已略去)請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)D的化學(xué)式為。(2)反應(yīng)③的離子方程式為。(3)Y和E在一定條件下可反應(yīng)生成B和Z，這是一個(gè)具有實(shí)際意義的反應(yīng)，可消除E對(duì)環(huán)境的污染，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(4)0.1mol·L－1的X溶液和0.1mol·L－1的Y溶液等體積混合，溶液呈性(填“酸”“堿”或“中”)，原因是(用離子方程式說(shuō)明)。解析：(1)本框圖突破口之一是“白煙”，是揮發(fā)性酸和氨氣相遇后的產(chǎn)物，由此可推知D是H2，突破口之二是“紅棕色氣體”，F(xiàn)應(yīng)為NO2，反推可知E為NO，C為O2，Z為H2O，Y為NH3，X為HCl，G為HNO3。(3)中涉及反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)中的歸中反應(yīng)。(4)兩者恰好完全反應(yīng)時(shí)生成NH4Cl，銨根離子水解而使溶液顯酸性。答案：(1)H2(2)3NO2＋H2O=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋NO(3)4NH3＋6NO=5N2＋6H2O(4)酸NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋題點(diǎn)二氮及其化合物的綜合應(yīng)用3．煙道氣中的NOx是主要的大氣污染物之一，為了監(jiān)測(cè)其含量，選用如下采樣方法。回答下列問(wèn)題：采樣步驟：①檢驗(yàn)系統(tǒng)氣密性；②加熱器將煙道氣加熱至140℃；③打開(kāi)抽氣泵置換系統(tǒng)內(nèi)空氣；④采集無(wú)塵、干燥的氣樣；⑤關(guān)閉系統(tǒng)，停止采樣。(1)A中裝有無(wú)堿玻璃棉，其作用為。(2)C中填充的干燥劑是(填序號(hào))。a．堿石灰b．無(wú)水CuSO4c．P2O5(3)用實(shí)驗(yàn)室常用儀器組裝一套裝置，其作用與D(裝有堿液)相同，在虛線框中畫(huà)出該裝置的示意圖，標(biāo)明氣體的流向及試劑。(4)采樣步驟②加熱煙道氣的目的是。答案：(1)除塵(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水1．噴泉實(shí)驗(yàn)的原理使燒瓶?jī)?nèi)外在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)差，利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶?jī)?nèi)，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。2．形成噴泉的類(lèi)型下面是幾種常見(jiàn)的能形成噴泉的氣體和液體。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3.噴泉實(shí)驗(yàn)的發(fā)散裝置及操作方法噴泉實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)，其本質(zhì)是形成壓強(qiáng)差而引發(fā)液體上噴，以教材中的裝置(發(fā)散源)可設(shè)計(jì)如圖所示的多種不同的裝置和采用不同的操作(如使氣體溶于水、熱敷或冷敷、生成氣體等)來(lái)形成噴泉。裝置(Ⅰ)：改變了膠頭滴管的位置，膠頭滴管擠入少量水于試劑瓶中，即可使少量溶液沿導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶中，導(dǎo)致大量的NH3溶解，燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。裝置(Ⅱ)：省去了膠頭滴管，用手(或熱毛巾等)捂熱燒瓶，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進(jìn)入燒瓶中，瓶?jī)?nèi)氨氣溶于水)。裝置(Ⅲ)：在水槽中加入能使水溫升高的物質(zhì)致使錐形瓶?jī)?nèi)酒精因升溫而揮發(fā)，錐形瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大而產(chǎn)生噴泉。裝置(Ⅳ)：向?qū)Ч苤型ㄈ胍欢康腍2S和SO2，現(xiàn)象為有淡黃色粉末狀物質(zhì)生成，瓶?jī)?nèi)壁附有水珠，NaOH溶液上噴形成噴泉。裝置(Ⅴ)：打開(kāi)①處的止水夾并向燒瓶中緩慢通入等體積的HCl氣體后關(guān)閉該止水夾，等充分反應(yīng)后再打開(kāi)②處的止水夾，觀察到先有白煙產(chǎn)生，后產(chǎn)生噴泉。裝置(Ⅵ)：擠壓膠頭滴管，然后打開(kāi)導(dǎo)管上部的兩個(gè)活塞，則在右面燒瓶出現(xiàn)噴煙現(xiàn)象，再打開(kāi)導(dǎo)管下部活塞，則可產(chǎn)生雙噴泉。1．如圖是課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的4個(gè)噴泉實(shí)驗(yàn)方案，下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉的是()A．?dāng)D壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開(kāi)止水夾B．?dāng)D壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開(kāi)止水夾C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開(kāi)止水夾D．在裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開(kāi)止水夾解析：BH2難溶于NaOH溶液，不能使燒瓶?jī)?nèi)外形成較大壓強(qiáng)差，故不能引發(fā)噴泉。2．(1)圖中膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶后，觀察到的現(xiàn)象是。(2)按如圖裝置進(jìn)行NH3性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。①先打開(kāi)旋塞1，B瓶中的現(xiàn)象是，原因是。穩(wěn)定后，關(guān)閉旋塞1。②再打開(kāi)旋塞2，B瓶中的現(xiàn)象是。解析：(1)將膠頭滴管中的水?dāng)D入圓底燒瓶后，由于NH3溶于水使瓶中的氣壓減小，氣球的體積逐漸變大。(2)A瓶的壓強(qiáng)大于B瓶的，因此A瓶中的氯化氫進(jìn)入B瓶中，與氨氣反應(yīng)生成氯化銨，可以看到B瓶中有白煙生成。由于氯化氫和氨氣反應(yīng)導(dǎo)致B瓶中的壓強(qiáng)降低，且B瓶中的氯化氫相對(duì)過(guò)量，因此當(dāng)打開(kāi)旋塞2時(shí)，石蕊水溶液會(huì)被倒吸入B瓶中，遇氯化氫溶液變紅色。答案：(1)氣球逐漸變大(2)①有白煙生成A瓶中的氯化氫移動(dòng)到B瓶中，與B瓶中的氨氣反應(yīng)生成氯化銨，能看到白煙②液體進(jìn)入B瓶中，溶液的顏色變紅3.如圖為化學(xué)教學(xué)中所用的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置。某同學(xué)用燒瓶中盛不同成分的氣體進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幫助分析實(shí)驗(yàn)后燒瓶中所得溶液的濃度。(假設(shè)是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下完成實(shí)驗(yàn)，且溶質(zhì)不擴(kuò)散)(1)若用HCl氣體，則c(HCl)＝。(2)若用NO2氣體，則c(HNO3)＝。(3)若用n(NO2)∶n(O2)＝4∶1的混合氣體，則c(HNO3)＝。(4)若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合氣體，則c(HNO3)＝。解析：設(shè)燒瓶的容積為VL，則氣體的物質(zhì)的量均為eq\f(V,22.4)mol。(1)若是HCl氣體，噴泉后，溶液充滿燒瓶，則溶液的體積為VL，c(HCl)＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。(2)若為NO2，噴泉后，溶質(zhì)為HNO3，3NO2＋H2O=2HNO3＋NOeq\f(V,22.4)moleq\f(2,3)×eq\f(V,22.4)mol則噴泉后溶液的體積為eq\f(2,3)VL，c(HNO3)＝eq\f(\f(2,3)×\f(V,22.4)mol,\f(2,3)VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。(3)若為n(NO2)∶n(O2)＝4∶1的混合氣體，n(NO2)＝eq\f(4,5)×eq\f(V,22.4)mol，4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3eq\f(4,5)×eq\f(V,22.4)moleq\f(4,5)×eq\f(V,22.4)mol噴泉后，溶質(zhì)為HNO3，溶液充滿燒瓶，則c(HNO3)＝eq\f(\f(4,5)×\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(4,5)×eq\f(1,22.4)mol·L－1＝eq\f(1,28)mol·L－1。(4)若為n(NO2)∶n(O2)＝2∶1，則反應(yīng)剩余eq\f(1,6)的氧氣，溶液充至燒瓶的eq\f(5,6)，溶質(zhì)為HNO3，計(jì)算方法同(3)，c(HNO3)＝eq\f(1,28)mol·L－1。答案：(1)eq\f(1,22.4)mol·L－1(2)eq\f(1,22.4)mol·L－1(3)eq\f(1,28)mol·L－1(4)eq\f(1,28)mol·L－11．常見(jiàn)的大氣污染物及其危害大氣污染物主要成分危害可吸入顆粒物大氣中液體、固體狀顆粒物，又稱(chēng)飄塵加重呼吸道疾病，其他有害氣體轉(zhuǎn)化的催化劑硫的氧化物SO2、SO3酸雨氮的氧化物NO、NO2光化學(xué)煙霧、酸雨、破壞臭氧層碳的氧化物CO降低血液的輸氧能力碳?xì)浠衔顲H4、CxHy等光化學(xué)煙霧氟氯代烴CF3Cl(氟利昂)等溫室效應(yīng)、破壞臭氧層2.六大工業(yè)尾氣的主要成分硫酸工廠尾氣SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收硝酸工廠尾氣NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收高爐煤氣CO、CO2、N2等，一般回收利用煉鋼煙氣Fe2O3煙塵、CO等，一般回收利用焦?fàn)t氣H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料氯堿工業(yè)Cl2，一般用NaOH溶液吸收注意盡管CO2能造成溫室效應(yīng)，但CO2不屬于空氣污染物。3．環(huán)境保護(hù)(1)空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)：主要包括“空氣污染指數(shù)”“空氣質(zhì)量級(jí)別”“首要污染物”。(2)三廢污染：是指廢水、廢氣、廢渣。(3)環(huán)保措施①工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。②工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放，限制使用含磷洗滌劑。③回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料。4．綠色化學(xué)(1)核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。(2)最高目標(biāo)：原子利用率為100%，即反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)品。1．PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5×10－6m的顆粒物，它主要來(lái)自化石燃料的燃燒(如機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、燃煤等)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．PM2.5又稱(chēng)可入肺顆粒物，對(duì)人體健康無(wú)害B．PM2.5在空氣中一定能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)C．開(kāi)發(fā)利用新能源，實(shí)施“低碳經(jīng)濟(jì)”，可減少PM2.5的產(chǎn)生D．PM2.5中含有的鉛、鉻、砷等元素均為主族元素解析：CPM2.5粒子半徑較大，易附帶有毒、有害物質(zhì)，且在大氣中停留時(shí)間長(zhǎng)，因而對(duì)人體健康有害，A項(xiàng)錯(cuò)誤；PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，顆粒物直徑不一定在膠體粒子直徑(1～100nm)的范圍內(nèi)，因而在空氣中不一定能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鉛、砷等元素為主族元素，鉻為副族元素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．(融合可持續(xù)發(fā)展)化學(xué)在資源利用、環(huán)境保護(hù)等與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)的領(lǐng)域發(fā)揮著積極作用。下列做法與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念相違背的是()A．改進(jìn)汽車(chē)尾氣凈化技術(shù)，減少大氣污染物的排放B．開(kāi)發(fā)利用可再生能源，減少化石燃料的使用C．研發(fā)可降解高分子材料，減少“白色污染”D．過(guò)度開(kāi)采礦物資源，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展解析：D改進(jìn)汽車(chē)尾氣凈化技術(shù)，減少大氣污染物的排放，A項(xiàng)正確；開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗梢詼p輕溫室效應(yīng)的壓力，符合綠色化學(xué)理念，B項(xiàng)正確；“白色污染”在土壤和水體中富集可長(zhǎng)期影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)、海洋漁業(yè)等，研發(fā)可降解高分子材料，給塑料工業(yè)帶來(lái)可持續(xù)發(fā)展的機(jī)遇，C項(xiàng)正確；過(guò)度開(kāi)發(fā)礦物資源，不利于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展，甚至導(dǎo)致資源浪費(fèi)，環(huán)境污染，D項(xiàng)不正確。3．(融合實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié))下列符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化學(xué)”的有()①在萃取操作的演示實(shí)驗(yàn)中，將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水②在銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲③將實(shí)驗(yàn)室的廢酸液與廢堿液中和后再排放A．①② B．①③C．②③ D．①②③解析：D①因?yàn)殇逡讚]發(fā)，所以在萃取操作的演示實(shí)驗(yàn)中，可將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水；②在Cu與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中為避免生成過(guò)量的SO2污染環(huán)境，可將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲；③將實(shí)驗(yàn)室的廢酸液與廢堿液中和后再排放，可減少水體污染。4．(融合反應(yīng)類(lèi)型)在“綠色化學(xué)工藝”中，理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率100%，不產(chǎn)生其他有毒物質(zhì)，預(yù)防污染即防患于未然，從根本上消除污染。下列反應(yīng)類(lèi)型能體現(xiàn)“原子經(jīng)濟(jì)性”原則的是()①置換反應(yīng)②化合反應(yīng)③分解反應(yīng)④取代反應(yīng)⑤加成反應(yīng)⑥加聚反應(yīng)A．①②⑤ B．②⑤⑥C．只有⑤⑥ D．只有④解析：B高效的綠色有機(jī)合成反應(yīng)應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中，如完全的加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)、化合反應(yīng)：A＋B=C，達(dá)到零排放。5．(融合物質(zhì)制備)近年來(lái)，冠以“綠色”的新概念不斷產(chǎn)生，如綠色食品、綠色材料、綠色能源、綠色化學(xué)等，這里的“綠色”是對(duì)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的形象表述?！熬G色化學(xué)”要求從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和技術(shù)上設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng)。據(jù)此，由單質(zhì)鎂制硝酸鎂的下列4個(gè)方案中，你認(rèn)為可行而且符合“綠色化學(xué)”要求的方案是()A．Mgeq\o(→,\s\up7(HNO3),\s\do5())Mg(NO3)2B．Mgeq\o(→,\s\up7(Cl2),\s\do5())MgCl2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5())Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(稀HNO3),\s\do5())Mg(NO3)2C．Mgeq\o(→,\s\up7(O2))MgOeq\o(→,\s\up7(稀HNO3),\s\do5())Mg(NO3)2D．Mgeq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5())MgSO4eq\o(→,\s\up7(BaNO32溶液),\s\do5())Mg(NO3)2解析：CA．方案雖然步驟少，但反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氮氧化物，污染空氣。另外消耗原料也多，不符合“綠色化學(xué)”的要求；B.方案步驟煩瑣，所用原料種類(lèi)多，不符合“綠色化學(xué)”的要求；C．方案步驟較少，節(jié)約原料，無(wú)污染，符合“綠色化學(xué)”的要求；D.方案所用原料較多，在第一步還會(huì)產(chǎn)生大量的SO