氮及其化合物-2022-2023學(xué)年高一化學(xué)期中期末復(fù)習(xí)微專題(人教版2019必修第二冊)

微專題02氮及其化合物考點(diǎn)1氮?dú)馀c氮的氧化物[典例1]雷雨發(fā)莊稼，解釋其科學(xué)原理，并寫出相關(guān)化學(xué)方程式。[答案]空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧氣反應(yīng)，生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸與土壤中礦物質(zhì)作用形成可溶性硝酸鹽，成為氮肥被植物吸收，所以有利于莊稼生長。相關(guān)化學(xué)方程式：N2＋O2eq\o(=,\s\up17(放電))2NO,2NO＋O2=2NO2,3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。[特別提醒]1．NO→NO2NO具有還原性，能與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，反應(yīng)方程式為2NO＋O2=2NO2，將盛有一氧化氮?dú)怏w的試劑瓶的瓶塞打開，會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶口變紅棕色。2．NO2→NO二氧化氮易溶于水且能與水反應(yīng)生成一氧化氮。(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(2)反應(yīng)現(xiàn)象：反應(yīng)后氣體體積減少為原來的三分之一，氣體顏色由紅棕色變?yōu)闊o色。(3)反應(yīng)特點(diǎn)：反應(yīng)中的二氧化氮既是氧化劑又是還原劑，每3mol二氧化氮參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子。二氧化氮不是酸性氧化物。(4)有關(guān)計(jì)算：NO2(NO2與N2的混合氣體)溶于水時(shí)，可根據(jù)反應(yīng)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，利用氣體體積的變化差值進(jìn)行計(jì)算。[典例2]如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管被水充滿，原來試管中盛裝的氣體是()A．肯定是NO2氣體B．肯定是O2與NO2的混合氣體C．肯定是NO氣體D．可能是NO與NO2的混合氣體[答案]D[解析]由氣體“紅棕色”推測肯定含有NO2，與水反應(yīng)后生成物有NO，由“向試管內(nèi)鼓入氧氣多次后，試管被水充滿”，則試管中原來可能還含有NO或含有O2。由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3這兩個(gè)方程式進(jìn)行判斷，可能是NO與NO2的混合氣體；若是O2與NO2的混合氣體，當(dāng)O2過量，試管就不可能被水充滿，因此，原試管中可能情況之一是O2與NO2的混合氣體且O2不過量。[核心素養(yǎng)](1)NO2或NO2與N2(非O2)的混合氣體溶于水根據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①利用氣體體積變化差值進(jìn)行計(jì)算。(2)NO2和O2的混合氣體溶于水根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3②可知：當(dāng)體積比(3)NO和O2的混合氣體溶于水根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3③可知：當(dāng)體積比(4)NO、NO2、O2三種混合氣體通入水中可先按①式求出NO2和H2O反應(yīng)后生成的NO的體積，再加上原混合氣體中NO的體積，即為NO的總體積，再按③式進(jìn)行計(jì)算。(5)無論是4NO2＋O2混合，還是4NO＋3O2混合，均可看成是2N2O5，這是實(shí)質(zhì)，即利用N、O原子個(gè)數(shù)比進(jìn)行分析推斷。(6)電子守恒法當(dāng)NO2或NO轉(zhuǎn)化為HNO3時(shí)要失去電子，若上述兩種氣體與O2混合，O2得電子，且得失電子總數(shù)必然相等，這是解題的依據(jù)。[解題策略]1要明確試題要求，如反應(yīng)后容器內(nèi)是否有剩余氣體？剩余氣體可能是什么？注意剩余氣體不可能是NO2，也不可能是NO與O2的混合氣體。2計(jì)算中可能用到的化學(xué)反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO4NO2＋O2＋2H2O=4HNO34NO＋3O2＋2H2O=4HNO3,3要對試題中產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行可能情況的討論，如NO2與O2的混合氣體溶于水時(shí)，剩余的氣體是NO還是O2要進(jìn)行討論?？键c(diǎn)2氨和銨鹽[典例3]噴泉是一種常見的現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因是存在壓強(qiáng)差。(1)制取氨并完成噴泉實(shí)驗(yàn)。①用上圖甲所示裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，圓底燒瓶已充滿干燥的氨，引發(fā)水往上噴的操作是。該實(shí)驗(yàn)的原理是。②如果只提供上圖乙所示裝置，引發(fā)噴泉的方法為。(2)利用上圖丙所示裝置，在錐形瓶中分別加入足量的下列物質(zhì)，反應(yīng)后可能產(chǎn)生噴泉的是(填字母)。A．Cu與稀鹽酸 B．NaHCO3與NaOH溶液C．CaCO3與稀硫酸 D．NH4HCO3與稀鹽酸(3)在上圖丙所示裝置的錐形瓶中加入酒精，將錐形瓶置于一水槽中，向水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物質(zhì)，結(jié)果也產(chǎn)生了噴泉。水槽中加入的物質(zhì)可能是(填字母)。A．濃硫酸 B．食鹽C．硝酸鉀 D．硫酸銅(4)從產(chǎn)生噴泉的原理分析，上圖中甲、乙所示裝置是(填“增大”或“減少”，下同)上部燒瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。上圖丙所示裝置是下部錐形瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與上圖____(填“甲”“乙”或“丙”)所示裝置的原理相似。[解析](1)要使題圖甲所示裝置形成噴泉，只需打開止水夾，擠壓膠頭滴管使少量水進(jìn)入圓底燒瓶，圓底燒瓶內(nèi)的NH3極易溶于水，燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)降低，產(chǎn)生噴泉。而題圖乙所示裝置則需先打開止水夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶至有氣泡從水中冒出后，再移去熱毛巾。(2)能在錐形瓶內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，使錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)大于圓底燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)方可，故應(yīng)選NH4HCO3和稀鹽酸。A項(xiàng)中兩物質(zhì)不反應(yīng)，B項(xiàng)中兩物質(zhì)反應(yīng)不產(chǎn)生氣體，C項(xiàng)中反應(yīng)生成的CaSO4會(huì)阻礙CaCO3與H2SO4繼續(xù)反應(yīng)，故產(chǎn)生的氣體很少。(3)濃硫酸溶于水放出大量的熱，使錐形瓶內(nèi)酒精汽化，錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，引發(fā)噴泉。(4)題圖中甲、乙所示裝置的原理是減小上部圓底燒瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，丙所示裝置的原理是增大下部錐形瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，人造噴泉及火山爆發(fā)的原理均與丙所示裝置的原理相似。[答案](1)①打開止水夾，擠壓膠頭滴管使少量水進(jìn)入圓底燒瓶。NH3極易溶于水，使圓底燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)迅速減小，燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差，燒杯內(nèi)的水快速進(jìn)入圓底燒瓶。②打開止水夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶至有氣泡從水中冒出，移去熱毛巾。(2)D(3)A(4)減小增大丙[歸納總結(jié)]噴泉實(shí)驗(yàn)的原理是氣體易溶于液體，能使燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)差。能產(chǎn)生噴泉的氣體與液體組合有：1易溶于水的氣體與水的組合：NH3、HCl、SO2、NO2；2酸性氣體與堿液的組合：HCl、SO2、NO2、CO2、H2S與NaOH溶液；3堿性氣體與酸液的組合：NH3與鹽酸。,能形成噴泉的氣體不一定是極易溶于水的氣體，只要瓶內(nèi)氣體與擠入的液體能發(fā)生反應(yīng)使瓶內(nèi)壓強(qiáng)急劇變小就可以形成噴泉。[典例4]如圖所示，利用培養(yǎng)皿探究NH3的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即將另一表面皿扣在上面。下表中對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所進(jìn)行的解釋正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋A濃鹽酸附近產(chǎn)生白煙NH3與HCl反應(yīng)生成NH4Cl固體B濃硫酸附近無現(xiàn)象NH3與濃硫酸不反應(yīng)C氯化物溶液變渾濁該溶液一定是AlCl3溶液D干燥的紅色石蕊試紙不變色，濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)NH3是可溶性堿[答案]A[解析]濃氨水具有揮發(fā)性，向NaOH固體上滴加濃氨水，由于NaOH與H2O作用放熱從而使NH3揮發(fā)。NH3能與HCl發(fā)生化合反應(yīng)生成NH4Cl白色固體，NH3也能與H2SO4發(fā)生化合反應(yīng)，生成(NH4)2SO4，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NH3與氯化物溶液反應(yīng)生成沉淀，該氯化物可以是AlCl3或MgCl2等，C項(xiàng)錯(cuò)誤；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O是可溶性堿，NH3是氫化物，D項(xiàng)錯(cuò)誤。歸納總結(jié)1氨是常見氣體中唯一的堿性氣體，也是中學(xué)階段唯一一種能與酸反應(yīng)生成鹽、能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，在推斷題中經(jīng)常用到。氨與酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是NH3與H＋結(jié)合形成eq\a\vs4\al(NH\o\al(＋,4))。2氨易跟酸反應(yīng)生成鹽，故不能用濃硫酸來干燥氨。3濃硝酸、濃鹽酸等揮發(fā)性酸遇氨會(huì)產(chǎn)生白煙，利用這點(diǎn)可以檢驗(yàn)濃氨水或氨的存在。硫酸、磷酸等難揮發(fā)性酸雖能與氨反應(yīng)生成銨鹽，但不會(huì)產(chǎn)生白煙。[典例5]某同學(xué)用下圖所示裝置(固定、加熱儀器和橡膠管略)進(jìn)行有關(guān)氨制取的實(shí)驗(yàn)探究?；卮鹣铝袉栴}：(1)實(shí)驗(yàn)室常用裝置①制取NH3，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為；若要測定生成的NH3的體積，則必須選擇的裝置是(填裝置序號(hào))，裝置中所盛試劑應(yīng)具有的性質(zhì)是。(2)若用裝置②制取并收集干燥的NH3，燒瓶內(nèi)裝的試劑可能是，分液漏斗中裝的試劑可能是，收集裝置應(yīng)選擇(填裝置序號(hào))。[解析](1)裝置①適用于固固加熱制取氣體，實(shí)驗(yàn)室制取NH3的試劑是NH4Cl和Ca(OH)2。若測定NH3的體積，必須用排液體法，而NH3極易溶于水，故不能用排水法，所用的液體應(yīng)不易揮發(fā)，不能與NH3反應(yīng)，也不能溶解NH3。(2)裝置②是固液不加熱裝置，制取NH3時(shí)，可用濃氨水和CaO(或固體NaOH或堿石灰)作用。[答案](1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up17(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O；③⑦氨難溶于該試劑，該試劑不易揮發(fā)，且該試劑不與氨反應(yīng)。(2)CaO(或固體NaOH或堿石灰)濃氨水⑥[方法規(guī)律]判斷實(shí)驗(yàn)裝置是否有錯(cuò)的一般方法1看主體發(fā)生裝置是否有錯(cuò)：①實(shí)驗(yàn)是否需要加熱；②酒精燈部位是否有錯(cuò)酒精量、外焰加熱、是否缺燈芯；③儀器放置是否有錯(cuò)；④夾持儀器的位置是否有錯(cuò)。2看試劑是否符合實(shí)驗(yàn)原理包括反應(yīng)物、干燥劑、尾氣吸收劑。3看收集方法是否有錯(cuò)排水法、向上排氣法、向下排氣法、導(dǎo)管伸入的位置等。4看是否缺少尾氣吸收裝置，對于有毒氣體，一定要設(shè)計(jì)尾氣吸收裝置，并選擇合適的吸收劑，同時(shí)注意防倒吸。[典例6]為了檢驗(yàn)?zāi)彻腆w物質(zhì)中是否含有NHeq\o\al(＋,4)，下列試紙和試劑一定用不到的是()①蒸餾水②NaOH溶液③紅色石蕊試紙④藍(lán)色石蕊試紙⑤稀硫酸A．①⑤ B．④⑤C．①③ D．①④⑤[答案]B[解析]NHeq\o\al(＋,4)的檢驗(yàn)方法是在含有NHeq\o\al(＋,4)的溶液中加入強(qiáng)堿(OH－)并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，若產(chǎn)生使試紙變藍(lán)的氣體，則證明原溶液中含有NHeq\o\al(＋,4)，所以一定不會(huì)用到的是④藍(lán)色石蕊試紙和⑤稀硫酸。[易錯(cuò)提醒][核心素養(yǎng)]氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法

考點(diǎn)3硝酸[典例7]下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生，對比分析所得結(jié)論不正確的是()A.①中的紅棕色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)物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)[答案]D[解析]①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(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；由①可知，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體，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；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；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。[核心素養(yǎng)]硝酸的強(qiáng)氧化性硝酸具有強(qiáng)氧化性是由于HNO3中的＋5價(jià)氮元素有很強(qiáng)的得電子能力，在硝酸參與的氧化還原反應(yīng)中，幾乎全部是＋5價(jià)氮被還原。1．表現(xiàn)(1)濃硝酸能使紫色石蕊試液先變紅，后褪色。(2)與非金屬單質(zhì)C、S、P等在加熱條件下反應(yīng)，非金屬元素生成酸性氧化物(或其含氧酸)。(3)金屬與HNO3反應(yīng)一般不生成H2，濃HNO3一般被還原為NO2，稀HNO3一般被還原為NO，極稀HNO3可被還原成NH3，生成NH4NO3。(4)在利用HNO3的酸性時(shí)，要注意考慮它的強(qiáng)氧化性。如FeO與稀硝酸反應(yīng)時(shí)的方程式應(yīng)是3FeO＋10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是FeO＋2HNO3(稀)=Fe(NO3)2＋H2O。(5)硝酸與鐵反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物符合以下規(guī)律：(6)濃硝酸與Cu反應(yīng)時(shí)，若Cu過量，反應(yīng)開始時(shí)濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸變稀，其還原產(chǎn)物將為NO，最終應(yīng)得到NO2與NO的混合氣體，可利用氧化還原反應(yīng)過程中化合價(jià)升降總數(shù)相等的守恒規(guī)律求解有關(guān)Cu、HNO3和混合氣體之間的量的關(guān)系。(7)注意NOeq\o\al(－,3)在離子共存問題的判斷中的特殊性。在水溶液中，NOeq\o\al(－,3)本無氧化性，但當(dāng)水溶液中有大量H＋存在時(shí)，NOeq\o\al(－,3)就表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，如在有H＋、NOeq\o\al(－,3)存在的溶液中就不能存在Fe2＋、S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)、Br－等還原性離子。2．規(guī)律(1)溫度越高，硝酸越濃，其氧化性越強(qiáng)。(2)與硝酸反應(yīng)時(shí)，還原劑一般被氧化成最高價(jià)態(tài)。[典例8]38.4mgCu與適量的濃硝酸反應(yīng)，Cu全部反應(yīng)后，共收集到22.4mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體。反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量是()A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol[答案]C[解析]Cu跟濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸會(huì)逐漸變成稀硝酸，反應(yīng)則變?yōu)?Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。方法1：極端假設(shè)法n(Cu)＝eq\f(38.4×10－3,64g·mol－1)g＝6.0×10－4mol若38.4mgCu全部與濃硝酸反應(yīng)，則可求得參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為6.0×10－4mol×4＝2.4×10－3mol，產(chǎn)生的NO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.0×10－4mol×2×22.4L·mol－1×103＝26.88mL；若38.4mgCu全部與稀硝酸反應(yīng)，則可求得參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為6.0×10－4mol×eq\f(8,3)＝1.6×10－3mol，產(chǎn)生的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.0×10－4mol×eq\f(2,3)×22.4L·mol－1×103＝8.96mL。事實(shí)上Cu應(yīng)先與濃硝酸反應(yīng)，濃硝酸變稀后，又與稀硝酸反應(yīng)，所以消耗的HNO3的物質(zhì)的量應(yīng)在1.6×10－3mol和2.4×10－3mol之間。觀察選項(xiàng)可知應(yīng)選C。方法2：物料守恒法參加反應(yīng)的HNO3一部分作酸，一部分作氧化劑被還原(其中一部分被還原為NO2，另一部分被還原為NO)，故n(HNO3)＝n[HNO3(作酸)]＋n[HNO3(作氧化劑)]＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)＝2×eq\f(38.4×10－3g,64g·mol－1)＋eq\f(22.4×10－3L,22.4L·mol－1)＝2.2×10－3mol。[核心素養(yǎng)]金屬與硫酸、硝酸反應(yīng)的計(jì)算1．反應(yīng)通式M＋H2SO4(濃)→M(SO4)n＋還原產(chǎn)物＋H2O3M＋4xHNO3(稀)=3M(NO3)x＋xNO↑＋2xH2OM＋2xHNO3(濃)=M(NO3)x＋xNO2↑＋xH2Ox為金屬的化合價(jià)。由以上兩通式可以看出，稀硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，顯示氧化性的硝酸占總量的eq\f(1,4)；濃硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，顯示氧化性的硝酸占總量的eq\f(1,2)。2．還原產(chǎn)物濃硫酸→SO2濃硝酸→NO2稀硝酸→NO(HNO3越稀，還原產(chǎn)物的價(jià)態(tài)越低，如Zn和很稀的HNO3反應(yīng)，還原產(chǎn)物可能是NH4NO3)。3．溶液中的酸(1)起氧化性作用的酸轉(zhuǎn)化為氣體(NO、NO2、SO2等)，起氧化性作用的酸的物質(zhì)的量等于生成氣體的物質(zhì)的量。(2)起酸性作用的酸轉(zhuǎn)移到生成物的鹽中，其物質(zhì)的量可以由陽離子的物質(zhì)的量求得。(3)沒參加反應(yīng)的酸，可根據(jù)溶液中H＋的物質(zhì)的量求得。4．常用方法(1)電子守恒法硝酸與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，N原子得到的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)。(2)原子守恒法硝酸與金屬反應(yīng)后，一部分以