2020年高考化学一轮复习专题4.4氮及其化合物(讲)(含解析).pdf
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1、专题 4.4 氮及其化合物 1. 了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 2. 了解氮的化合物对环境的影响。 知识点一氮气及其氧化物 1氮的固定 (1)自然固氮( 2)人工固氮:合成氨工业 2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 3Mg N2= 点燃 Mg3N2; N23H2 高温、高压 催化剂 2NH3; N2O2= 放电或高温 2NO 。 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 、N2O3、NO2(或 N2O4) 、 N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2
2、O5。 (2)NO 和 NO2的比较 性质NO NO2 色、态、味无色、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3NO2H2O=2HNO 3NO 与氧气反应NO O2=2NO2不反应 对环境的影响 NO与血红蛋白结合使人中毒,NO 、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及 破坏臭氧层 【归纳总结】氮氧化物对环境的污染及防治 (1) 常见的污染类型 光化学烟雾:NO x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: NOx排入大气中后,与水反应生成HNO 3和 HNO2,随雨雪降到地面。 破坏臭氧层
3、:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。 NO与血红蛋白结合使人中毒。 (2) 常见的 NO x尾气处理方法 碱液吸收法 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O NO2NO 2NaOH=2NaNO 2H2O NO2、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。 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 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。 【典例 1】 (安徽蚌埠二中2019 届模拟) 随着我国汽车年销量的大
4、幅增加,空气环境受到了很大的污染。 汽车尾气装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列说法正确的是( ) A反应中NO为氧化剂, N2为氧化产物 B汽车尾气的主要污染成分包括CO 、NO和 N2 CNO和 O2必须在催化剂表面才能反应 D催化转化总化学方程式为2NO O24CO= 催化剂 4CO2N2 【答案】 D 【解析】反应过程中NO 、O2为氧化剂, N2为还原产物;汽车尾气中的N2不是污染物;NO和 O2的反应不 需要催化剂;根据题中的图示,可将反应的过程分成如下两步写:2NO O2=2NO2,2NO24CO=N24CO2, 将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO O
5、24CO= 催化剂 4CO2N2。 【变式 1】 (河北衡水中学2019 届调研) SCR法( 选择性催化还原技术) 是一种以 NH3作为还原剂,将烟 气中 NO x分解成无害的 N2和 H2O的干法脱硝技术,反应原理为 6NO 4NH3=5N26H2O; 6NO28NH3=7N212H2O; NO NO22NH3=2N23H2O, 下列说法正确的是( ) ANO2为酸性氧化物 B氮气性质不活泼,其原因是氮元素的非金属性较弱 C反应中每生成22.4 L N2,转移电子数1.5NA DHNO3NO NO2,以上各步变化均能通过一步完成 【答案】 D 【解析】 A项,NO2不是酸性氧化物,错误;B
6、项,氮气性质不活泼是因为N2分子中存在NN,键能大、 破坏难,错误;C项, 22.4 L N2状态未指明为标准状况,故不一定为1 mol ,错误。 知识点二硝酸 1物理性质 硝酸是无色易挥发的液体,有刺激性气味。 2化学性质 (1) 不稳定性 反应: 4HNO 3( 浓) = 或光照 2H2O 4NO2 O2。 (2) 强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大,氧化性越强。 与金属反应: 稀硝酸与铜反应: 3Cu8HNO3( 稀)=3Cu(NO3)22NO 4H2O; 浓硝酸与铜反应: Cu4HNO 3( 浓)=Cu(NO3)22NO2 2H2O 。 与非金属反应: 浓硝酸与C的反应
7、: C4HNO3( 浓)= CO2 4NO2 2H2O 。 与还原性化合物反应: 硝酸可氧化H2S 、SO2、Na2SO3、HI、Fe 2等还原性物质。 稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式: 3Fe 24HNO 3=3Fe 3NO 2H 2O。 (3) 与有机物反应 硝化反应 ( 与苯反应 ) : HNO 3( 浓 ) 浓硫酸 H2O; 显色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。 【易错警示】 (1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。 (2) 还原产物一般为HNO3(浓) NO2,HNO3( 稀) NO ;很稀的硝酸还原产物也可能为N2O 、N2或 NH4NO3。 (3) 硝酸与金属
8、反应时既表现氧化性又表现酸性。 (4) 涉及 HNO3的离子反应常见的易错问题 忽视 NO 3在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO 3不能与 Fe 2、I、SO2 3、S 2等还原性较强的离 子大量共存。 在书写离子方程式时,忽视HNO3的强氧化性,将氧化还原反应简单地写成复分解反应。 (3) 硝酸工业制法的反应原理 NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO : 4NH35O2 催化剂 4NO 6H2O 。 NO进一步氧化生成NO2:2NO O2=2NO2。 用水吸收NO2生成 HNO3: 3NO2H2O=2HNO3NO 。 (4) 硝酸的保存 保存硝酸:棕色瓶( 避光 ) 、玻璃塞 ( 橡
9、胶塞易被氧化) 、阴凉处 ( 防热 )。 存放的浓硝酸中,因分解产生的NO2溶于 HNO 3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe 3而呈黄色易混。 【典例 2】 (山东青岛二中2019 届调研)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( ) 实验操作现象解释或结论 过量的 Fe 粉中加入稀硝溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为 Fe 3 酸,充分反应后,滴入KSCN 溶液 浓硝酸久置或光照变黄色HNO3不稳定易分解 Al 箔插入稀硝酸中无现象 Al 箔表面被HNO3氧化, 形成致密的氧化膜 用玻璃棒蘸取浓硝酸点 到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后 褪色 浓硝酸具有酸性和强氧 化性 ABCD 【答案】
10、D 【解析】中过量的Fe 与 HNO 3反应生成Fe 2 ,滴入 KSCN 溶液不呈红色;中Al 在常温下遇浓硝酸钝 化,而遇稀硝酸反应。 【变式 2】 (广东广雅中学2019 届模拟) 木炭屑与浓HNO 3共热,产生的气体X等分为和两份,将两 份气体分别按下图实验: 则石灰水的变化可能是( ) A不变浑浊变乳白色 B变为乳白色浑浊不变浑浊 C、均变为乳白色浑浊 D、都不变浑浊 【答案】 B 【解析】中X先通过水, NO2转变为 NO ,故澄清石灰水只与CO2反应变浑浊,中X通入澄清石灰水, 依次发生3NO2H2O=2HNO 3NO 2HNO3Ca(OH)2=Ca(NO3)22H2O,CO2未
11、参与反应,故不变浑浊。 知识点三氨、铵盐 1氨的分子结构和物理性质 电子式密度气味水溶性 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 (1) 氨与水的反应 NH3H2ONH3H2ONH 4OH ,氨溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有NH3H2O、NH3、H2O 、 NH 4、OH 、H。氨水为可溶性一元弱碱,易挥发,不稳定,易分解: NH3H2O= NH3 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:HClNH3=NH4Cl、NH3HNO3=NH4NO3。 (3)
12、 与盐溶液的反应 如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式: Al 33NH 3H2O=Al(OH)3 3NH 4。 (4) 氨的还原性 a催化氧化: 4NH35O2 催化剂 4NO 6H2O。 b在纯氧中燃烧:4NH3 3O2= 点燃 2N26H2O 。 c与氯气反应:2NH33Cl2=N26HCl 或 8NH33Cl2=N26NH4Cl。 d与 CuO反应: 2NH33CuO= N23Cu3H2O 。 3 氨的实验室制法 (1) 加热固态铵盐和碱的混合物 一般加热NH4Cl 和 Ca(OH)2的混合物,化学方程式: 2NH4ClCa(OH)2= 2NH3 CaCl2 2H2O 。 装置:“固
13、体固体 气体” ( 与用 KClO3或 KMnO 4制 O2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NH3,同时也可避免污染空气。 (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 NH3H2O= NH3 H2O 浓氨水固体NaOH NaOH 溶于水放热,促使氨水分解。且OH 浓度的增大有利于NH3的生成 浓氨水固体CaO C
14、aO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NH3H2O CaO=NH3 Ca(OH)2 4. 铵盐及 NH 4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 不稳定性 aNH4Cl 受热分解: NH4Cl= NH3HCl。 bNH4HCO 3受热分解: NH4HCO3= NH3 CO2 H2O。 与碱反应 a在稀溶液中不加热:NH 4 OH =NH 3H2O。 b加热时或浓溶液:NH 4OH = NH3 H2O 。 铵盐溶于水易水解:NH 4H2ONH3H2O H 。 (3)NH 4的检验 未知液 OH 呈碱性 湿润的
15、红色石蕊试纸变蓝色,则证明含NH 4。 【典例 3】 (重庆巴蜀中学2019 届模拟)中学实验中,通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,来验证 气体的“溶解性”,下列有关说法不正确的是( ) A用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外界压强,从而形 成喷泉 B选用合适的溶液,CO2也能用于做喷泉实验 CHCl、NH3和 SO2均能用该装置做喷泉实验 D用 NO2和 N2O4的混合气体做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸 【答案】 D 【解析】本题综合考查了喷泉实验的原理,即由于气体溶于水或某种溶液,导致烧瓶中的压强迅速减 小,与外界产生足够的压强差,从而形成喷泉,A正确
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- 2020 年高 化学 一轮 复习 专题 4.4 及其 化合物 解析
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