2019-2020年高考化學大一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 第四講 氮及其重要化合物講義.doc

《2019-2020年高考化學大一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 第四講 氮及其重要化合物講義.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020年高考化學大一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 第四講 氮及其重要化合物講義.doc（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高考化學大一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 第四講 氮及其重要化合物講義 [xx高考導航] 考綱要求 真題統(tǒng)計 命題趨勢 1.了解氮單質及其重要化合物的主要性質及應用。 2．了解常見的氮的氧化物(NO、NO2)對環(huán)境質量的影響。 3．會用硝酸的氧化性解釋硝酸與金屬、非金屬及其他具有還原性物質反應的特點。 4．掌握氨氣的實驗室制法(包括所用試劑、儀器、反應原理和收集方法)。 xx，卷Ⅰ 7T、10T(A)； xx，卷Ⅱ 13T(B)； xx，卷Ⅰ 8T(C)、13T(D) 　　預計xx年高考對本部分的考查仍將以氨氣、銨鹽、一氧化氮、二氧化氮和硝酸等物質的性質為重點，以化學實驗、化工生產(chǎn)工藝流程為載體，突出考查有關化學方程式的書寫和氧化還原反應的計算。復習備考時，注重硝酸的氧化性以及相關計算。 考點一　氮氣及氮的氧化物[學生用書P100] 1．氮的固定 2．氮氣(填化學方程式) 3．氮的氧化物 (1)物理性質 顏色 氣味 毒性 密度 溶解性 NO 無色 有毒 比空氣 稍重 不溶于水 NO2 紅棕色 有刺激 性氣味 有毒 比空 氣重 與水發(fā) 生反應 (2)化學性質 ①NO―→NO2：2NO＋O2===2NO2 ②NO2―→HNO3(NO)：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)對環(huán)境的污染 ①形成光化學煙霧，污染空氣。 ②形成酸雨。 ③破壞臭氧層。 ④與血紅蛋白結合使人中毒。 1．下列起固氮作用的化學反應是(　　) A．N2和H2在一定條件下反應生成NH3 B．NO與O2反應生成NO2 C．NH3催化氧化生成NO D．由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4 解析：選A。氮的固定是指將N2轉化為氮的化合物的過程。符合題意的為A項。 2．下列說法正確的是(　　) A．CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在 B．NO可用于某些疾病的治療 C．常溫下，N2既能與O2反應又能與H2反應 D．汽車尾氣的主要污染成分包括NO、CO和N2 答案：B 3．下列物質的轉化，能一步完成的是________。 ①N2―→NO2?、贜O2―→NO?、跱O2―→HNO3　④N2―→NO?、軳2―→NH3 答案：②③④⑤ 名師點撥 (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)驗證某無色氣體是NO的方法：向無色氣體中通入O2(或空氣)，無色氣體變?yōu)榧t棕色，即證明該氣體為NO。 (3)NO2既有氧化性又有還原性，以氧化性為主。NO2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍。 　(教材改編)一個大試管的容積為27 mL，收集滿二氧化氮氣體，把它倒扣在盛滿水的水槽里同時通入氧氣，一段時間后，量筒里剩余氣體體積為2 mL。則通入的O2體積可能是________或________。 [解析]　NO2、O2混合氣體與水的反應的計算關系式符合下列化學方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 若剩余的2 mL氣體為O2，則參加上式反應的NO2和O2的總體積為27 mL－2 mL＝25 mL，則原混合氣體中，NO2的體積為25 mL＝20 mL，O2的體積為27 mL－20 mL＝7 mL。 若剩余的2 mL氣體為NO，該氣體由NO2和O2共同反應后剩余了6 mL的NO2再單獨與水反應而得，則按4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3反應的NO2和O2的總體積為27 mL－6 mL＝21 mL，則原混合氣體中，O2的體積為21 mL＝4.2 mL。 [答案]　 7 mL　 4.2 mL 1．NO2、O2混合氣體與水反應的化學方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3是怎么得到的？ 答案：NO2和O2的混合氣體溶于水時，發(fā)生如下反應： 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　① 2NO＋O2===2NO2?、? 反應①的反應物(NO2)和產(chǎn)物(NO)分別是反應②的產(chǎn)物和反應物，這兩個反應互為“循環(huán)反應”。 進行計算時可采用“加合式”法消去中間產(chǎn)物(NO)，①式2＋②式得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 2．若將NO與O2共同通入水中進行反應，寫出恰好完全反應的化學方程式。 答案：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO?、? 2NO＋O2===2NO2　② 采用“加合式”法消去中間產(chǎn)物(NO2)，①式2＋②式3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。 有關氮的氧化物溶于水的計算 (1)NO2和O2的混合氣體溶于水時，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3?、? 可知，當體積比V(NO2)∶V(O2) (2)NO和O2的混合氣體溶于水時，其反應是2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，總反應式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　② 可知，當體積比V(NO)∶V(O2) [注意]　4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上均相當于2N2O5，即①、②兩反應式都與N2O5＋H2O===2HNO3等效。這不僅是記憶①②兩式的一種好方法，也為上述問題的解法提供了新的解題思路，即利用混合氣體中的N、O原子個數(shù)比進行分析判斷： N(N)∶N(O) 題組一　氮氣及其氧化物的性質 1．(xx高考北京卷)下列關于自然界中氮循環(huán)(如下圖)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、氧三種元素也參加了氮循環(huán) 解析：選A。A.N2→NH3過程中氮元素由0價變?yōu)椋?價，被還原。B.工業(yè)合成氨的過程屬于人工固氮。C.1828年，德國化學家維勒首次利用無機物氰酸銨合成了尿素；而含氮的有機物也可以直接分解為無機物。D.雷電發(fā)生時涉及的反應有N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3進入土壤，與礦物質結合成硝酸鹽；豆科植物也可以將N2合成氮肥，生物體內(nèi)含有C元素，所以碳、氫、氧三種元素都參加了氮循環(huán)。 2．(xx湖北重點高中聯(lián)考)汽車排放的尾氣中含有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)生一系列光化學煙霧的循環(huán)反應，從而不斷產(chǎn)生O3，加重空氣污染。反應過程為①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列對該反應過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為同分異構體 解析：選A。反應過程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化劑作用，反應過程中NO2還作氧化劑，A項正確，B、C項錯誤；O3與O2的相對分子質量不相同，不是同分異構體，屬同素異形體，D項錯誤。 題組二　氮的氧化物溶于水的簡單計算 3．在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12 mL通入足量水中，充分反應后剩余2 mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為(　　) ①1.2 mL　②2.4 mL?、? mL?、? mL A．①② 　　　　　　　　　 B．②③ C．③④ D．①④ 解析：選D。首先分析剩余的2 mL氣體有兩種可能。如果剩余2 mL O2，則V(NO2)＝(12－2) mL＝8 mL，則混 合氣中的V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的2 mL氣體是NO，則混合氣中的V(O2)＝(12 mL－2 mL3)＝1.2 mL，D項正確。 4．如下圖所示，將相同條件下的m體積NO和n體積O2同時通入倒立于水槽中且盛滿水的試管內(nèi)，充分反應后，試管內(nèi)殘留體積的氣體，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∶3 C．8∶3 D．3∶8 解析：選C。剩余氣體與空氣接觸立即變?yōu)榧t棕色，說明剩余氣體為NO，則可知體積的NO氣體與n體積的氧氣恰好完全反應，由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3得＝n，即m∶n＝8∶3。 (1)氮的氧化物都是大氣污染物。 (2)空氣中NO2是造成光化學煙霧的主要因素。 (3)空氣中NO、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠等。 考點二　硝酸的性質及應用[學生用書P102] 1．物理性質 色味態(tài)：無色有刺激性氣味液體；揮發(fā)性：易揮發(fā)。 水溶性：與水以任意比互溶；發(fā)煙硝酸：質量分數(shù)在98%以上的硝酸。 2．化學性質 (1)不穩(wěn)定性：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 (2)強氧化性 ①與金屬反應 a．與除Au、Pt外大部分金屬反應 濃硝酸與銅反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； 稀硝酸與銅反應：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 b．常溫下濃硝酸使Fe、Al鈍化。 ②與非金屬反應 濃硝酸與炭反應：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③與某些還原性化合物(如Fe2＋、SO等形成的化合物)反應。 (3)與有機物反應 ①硝化反應(與C6H6反應)：C6H6＋HNO3C6H5NO2＋H2O。 ②顏色反應：蛋白質遇到濃硝酸時變黃色。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) (1)濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色。(　　) (2)硝酸能與Na2CO3反應，但不生成CO2。(　　) (3)硝酸可與Na2S反應制得H2S氣體。(　　) (4)過量的銅與濃硝酸反應有一氧化氮生成。(　　) (5)常溫下，鋁和鐵在濃HNO3中“鈍化”，說明鋁和鐵與濃HNO3不反應。(　　) (6)(xx高考廣東卷)將可調(diào)高度的銅絲伸入稀HNO3中，溶液變藍，說明Cu與稀HNO3發(fā)生置換反應。(　　) (7)用濃HNO3與Cu反應制備NO2。(　　) (8)向裝有Fe(NO3)2溶液的試管中加入稀H2SO4，在管口觀察到有紅棕色氣體產(chǎn)生，這是因為HNO3分解生成了NO2。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)　 (4)√　(5)　(6) (7)√　(8) 2．寫出下列反應的離子方程式，并指出HNO3所表現(xiàn)的性質。 (1)Fe3O4和稀HNO3反應：________________________________________________________________________， ____________。 (2)NaI和稀HNO3反應：________________________________________________________________________， ____________。 (3)Na2SO3和稀HNO3反應：________________________________________________________________________， ____________。 答案：(1)3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O　酸性和強氧化性 (2)6I－＋8H＋＋2NO===3I2＋2NO↑＋4H2O　強氧化性 (3)3SO＋2H＋＋2NO===3SO＋2NO↑＋H2O　強氧化性 名師點撥 (1)濃、稀硝酸均具有強氧化性，濃度越大，氧化性越強，其還原產(chǎn)物的價態(tài)越高。 (2)濃硝酸能使紫色石蕊試液先變紅，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”，故常溫下，濃硝酸可用鐵桶盛放。 (4)純凈的硝酸是無色的液體，但實驗室里的濃硝酸常顯黃色，消除黃色的方法是向濃硝酸中通入空氣(或O2)，發(fā)生反應為4NO2＋O2＋2H2O=== 4HNO3。 (5)硝酸幾乎能夠與所有的金屬反應(除Au、Pt外)，但不生成氫氣；與變價金屬反應時，金屬能夠被氧化為最高價態(tài)。 　(xx三門峽高三模擬)足量銅與一定量濃硝酸反應，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與1.68 L O2(標準狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5 molL－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是(　　) A．60 mL　　　　　　　　 B．45 mL C．30 mL D．15 mL [解析]　由題意可知：HNO3HNO3，則Cu失去的電子數(shù)與O2得到的電子數(shù)相等，即n(Cu)＝2n(O2)＝2＝0.15 mol。根據(jù)質量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反應可得關系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3 mol，則V(NaOH)＝＝0.06 L＝60 mL。 [答案]　A 將上題修改為“19.2 g銅與一定量濃硝酸反應，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與一定量O2(標準狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。”請問需要標準狀況的O2多少升？ 答案：根據(jù)電子轉移關系，銅失去的電子最終被氧氣所得，則有關系式2Cu～O2，O2的體積為19.2 g64 g/mol222.4 L/mol＝3.36 L。 解硝酸與金屬反應計算題的整體思路和計算方法 (1)整體思路 (2)計算方法 ①原子守恒法 HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量。 ②電子守恒法 HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量。 ③離子方程式計算法 涉及HNO3、H2SO4的混合酸與金屬反應計算時應采用離子方程式計算。 題組一　硝酸的性質與計算 1．(xx衡水高三調(diào)研)鐵粉和銅粉的均勻混合物，平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸，充分反應，在標準狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質量如下表(設硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)： 編號 ① ② ③ ④ 稀硝酸體積/mL 100 200 300 400 剩余金屬/g 18.0 9.6 0 0 NO體積/mL 2 240 4 480 6 720 V 下列計算結果錯誤的是(　　) A．實驗①中溶解了8.4 g Fe B．原混合物總質量為105.6 g C．硝酸的濃度為4 mol/L D．實驗④中V＝6 720 解析：選D。實驗①②都有金屬剩余，則溶液中金屬離子為＋2價，實驗①中再加入100 mL稀硝酸，參加反應的金屬的質量為18.0 g－9.6 g＝8.4 g，生成NO的體積為4 480 mL－2 240 mL＝2 240 mL，NO的物質的量為0.1 mol，根據(jù)得失電子守恒可知，參加反應的金屬的物質的量為＝0.15 mol，參加反應的金屬的平均摩爾質量為＝56 g/mol，故該過程只有Fe參加反應，即實驗①中8.4 g Fe參與反應，A正確；實驗②中再加入100 mL稀硝酸，參加反應的金屬的質量為9.6 g，生成NO的體積為6 720 mL－4 480 mL＝2 240 mL，NO的物質的量為0.1 mol，若該過程只有Cu參加反應，根據(jù)得失電子守恒，則Cu的質量為64 g/mol＝9.6 g，等于參加反應金屬的質量，故該過程只有Cu反應，且Cu恰好完全反應，故加入200 mL稀硝酸時，F(xiàn)e的存在形式是硝酸亞鐵，在實驗③的基礎上再加入100 mL稀硝酸，硝酸與溶液中的Fe2＋反應生成NO。原混合物總質量為[(18.0 g－9.6 g)2＋9.6 g]4===105.6 g，B正確；實驗①發(fā)生反應3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成NO的物質的量為0.1 mol，根據(jù)方程式可知，參加反應的HNO3的物質的量為0.1 mol 4＝0.4 mol，故HNO3的物質的量濃度為0.4 mol/0.1 L＝4 mol/L，C正確；實驗③中再加入100 mL稀硝酸，硝酸與溶液中Fe2＋反應生成NO，則V＞6 720，D錯誤。故答案選D。 2．(xx哈爾濱高三模擬)在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物質的量濃度分別是 0.4 mol/L、0.1 mol/L，向該混合液中加入1.92 g銅粉，加熱，待充分反應后，所得溶液中銅離子的物質的量濃度(不考慮溶液體積變化)是(　　) A．0.15 mol/L　　　　　　　 B．0.225 mol/L C．0.30 mol/L D．0.45 mol/L 解析：選B。溶液中同時存在H＋和NO時就能夠與Cu發(fā)生反應。該溶液中H＋實際為0.06 mol，應該根據(jù)離子方程式進行計算，正確解答思路為 3Cu ＋　8H＋＋　　2NO=== 3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3 8 2 3 0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol X 根據(jù)各物質量的關系可知，H＋不足，應根據(jù)H＋進行計算。X＝30.06 mol8＝0.022 5 mol， 因此，銅離子濃度為＝0.225 mol/L。 題組二　硝酸的強氧化性實驗探究 3．(xx長沙雅禮中學模擬)某化學興趣小組設計了如下實驗裝置，欲探究銅和濃硝酸的反應是否有NO產(chǎn)生，題中所涉及氣體體積均為標準狀況下的數(shù)據(jù)，且忽略反應中溶液體積的變化。 試回答下列問題： (1)C裝置中將銅粉分散在石棉絨中的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； B裝置的作用為_____________________________________________________。 (2)在銅和濃硝酸反應前，擠壓打氣球鼓入空氣，經(jīng)A、B、C反應后，進入D中的氣體主要是__________(填化學式)，通入該氣體的目的是__________________________________________________；進行此步操作時應關閉_____________，打開______________。(填“k1”“k2”或“k3”) (3)關閉k1、k2，打開k3，由分液漏斗向裝有一定量銅片的D中滴加14 molL－1濃硝酸10.00 mL。待Cu和濃硝酸反應結束后，再通過分液漏斗向D中加入CCl4至滿。你認為這樣操作的目的是________________________________________________________________________。 (4)若E中發(fā)生倒吸，可采取的應急操作是__________________________________________________。 解析：(2)氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣，C裝置用于除掉空氣中的氧氣，所以進入D裝置的氣體主要是氮氣；通入氮氣的目的是把試管中的空氣排盡，避免生成的一氧化氮氣體被氧氣氧化為二氧化氮，無法驗證銅和濃硝酸反應產(chǎn)物中有一氧化氮氣體生成；依據(jù)氣體流向，關閉k3，打開k1、k2，讓氮氣把試管中的空氣趕盡。(3)關閉k1、k2，打開k3，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，Cu和濃硝酸反應結束后，通過分液漏斗向D中加入CCl4至滿，因為氮氣和氮氧化物不溶于四氯化碳，可把氮氣和生成的氣體全部排入E裝置。(4)若E中發(fā)生倒吸，可以調(diào)節(jié)F中量氣管的液面高度改變壓強，向下調(diào)節(jié)量氣管(注意不能使其中的水溢出)，使E中的壓強減小，防止液體發(fā)生倒吸，或直接關閉k3，不讓液體進入D裝置。 答案：(1)增大銅與空氣的接觸面積，有利于除去空氣中的氧氣　既能干燥氣體，防止加熱時儀器炸裂，同時直立于水面的玻璃管平衡內(nèi)外氣壓，能顯示實驗過程中是否存在堵塞，防止發(fā)生危險 (2)N2　趕盡裝置中的空氣(氧氣)，防止可能生成的NO與O2反應而影響實驗結論　k3　k1、k2 (3)將反應產(chǎn)生的氣體全部趕出，使其與E中水完全反應 (4)及時關閉k3(或將F中的量氣管向下移動，但不能讓其中的水溢出) 4．某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。 可選藥品：濃硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。 已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO2反應： 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 (1)實驗應避免有害氣體排放到空氣中，裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是________________________________________________________________________。 (2)滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后________________________________________________________________________。 (3)裝置①中發(fā)生反應的化學方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)裝置②的作用是________________________________________________________________________， 發(fā)生反應的化學方程式是________________________________________________________________________。 (5)該小組得出的結論所依據(jù)的實驗現(xiàn)象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)實驗結束后，同學們發(fā)現(xiàn)裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數(shù)較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是________(選填序號字母)。 a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化 b．加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化 c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化 d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化 解析：本題主要考查HNO3的性質、化學基本實驗設計和評價能力。(1)先根據(jù)裝置特點和實驗目的來分析各裝置中應盛放何種物質；裝置④中盛放濃HNO3以驗證濃HNO3將NO氧化成NO2，NO2由裝置⑥(NaOH溶液)來吸收；裝置③應盛放稀硝酸以驗證稀HNO3不能氧化NO，NO不能被NaOH溶液吸收，所以由裝置⑤來收集，裝置②中應盛放水，以使NO2變?yōu)镹O。(2)由于裝置中的空氣能氧化NO而對實驗產(chǎn)生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間CO2趕走裝置中的空氣，之后要將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)，以防止反應產(chǎn)生的NO氣體逸出。(5)NO被氧化后生成紅棕色的NO2，所以可從氣體是否變?yōu)榧t棕色來證明濃、稀HNO3是否氧化了NO。(6)方法一：將溶解的NO2趕走(方案a、c)再觀察顏色是否變化；方法二：配制一飽和Cu(NO3)2溶液與該溶液比較顏色；方法三：在飽和的純Cu(NO3)2溶液中通入NO2氣體(方案d)觀察顏色是否變化；方法四：稀釋該溶液(方案b)，但該法使Cu(NO3)2稀釋的同時也與NO2反應，所以不可行。 答案：(1)3 mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液　(2)通入CO2一段時間，關閉彈簧夾，將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi) (3)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (4)將NO2轉化為NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (5)裝置③中液面上方的氣體仍為無色，裝置④中液面上方的氣體由無色變?yōu)榧t棕色 (6)acd (1)實驗目的與硝酸的性質相結合 在酸性條件下，氧化性NO>H＋，不論與何種金屬反應，得到電子的是NO而不是H＋，因此還原產(chǎn)物不是H2，而是氮的低價化合物，如NO2、NO、N2O及NH等。若要證明硝酸的強氧化性只需證明其反應產(chǎn)物即可。 (2)有關化學實驗的描述不僅要求準確，還要求全面，有時還需要指明是何處產(chǎn)生了什么現(xiàn)象，其答題規(guī)范可利用下面的模板來處理： “?！?溶液)→①顏色由……變成……；②液面上升或下降(形成液面差)；③溶液變渾濁；④生成(產(chǎn)生)……沉淀；⑤溶液發(fā)生倒吸；⑥產(chǎn)生大量氣泡；⑦有氣體從溶液中逸出；⑧有液體溢出。 “陸”(固體)―→①固體表面產(chǎn)生大量氣泡；②固體逐漸溶解；③固體體積逐漸變小(變細)；④顏色由……變成…… “空”(氣體)―→①生成……色(味)氣體；②氣體由……色變成……色；③先變……后……(加深、變淺、褪色)。 考點三　氨和銨鹽[學生用書P104] 1．氨氣 (1)物理性質 色、味、態(tài)：無色有刺激性氣味氣體。 水溶性：極易溶于水，在常溫常壓下，1體積水能溶解700體積氨氣。 (2)化學性質(填化學方程式) (3)實驗室制取 →2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O ↓ →固體＋固體氣體(與用KClO3和MnO2或KMnO4制O2的裝置相同) ↓ →用堿石灰干燥 ↓ →向下排空氣法 ↓ → ↓ →收集時，一般在管口塞一團棉花，可減小NH3與空氣的對流速度，收集到純凈的NH3 (4)氨的用途 化工原料，用于制硝酸、銨鹽、純堿、尿素，用作制冷劑。 2．銨鹽 (2)NH的檢驗 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) (1)向AgNO3溶液中滴加過量氨水，溶液澄清，說明Ag＋與NH3H2O能大量共存。(　　) (2)可用蘸濃鹽酸的棉棒檢驗輸送氨氣的管道是否漏氣。(　　) (3)液氨汽化時要吸收大量的熱，可用作制冷劑。(　　) (4)實驗室用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3涉及氧化還原反應。(　　) (5)可用氨水除去試管內(nèi)壁上的銀鏡。(　　) (6)用玻璃棒蘸取濃氨水點到紅色石蕊試紙上，試紙變藍色，是因為濃氨水呈堿性。(　　) 答案：(1)　(2)√　(3)√　(4)　(5)　(6)√ 2．寫出下列反應的離子方程式。 (1)在NH4Cl溶液中加入NaOH溶液，并加熱：________________________________________________________________________ ______________________。 (2)在NH4Cl溶液中滴加NaOH溶液：________________________________________________________________________。 (3)在濃NH4Cl溶液中加濃NaOH：________________________________________________________________________。 (4)NH4Cl溶液呈酸性的原因：________________________________________________________________________。 (5)在飽和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，產(chǎn)生刺激性氣味的氣體和白色沉淀：________________________________________________________________________。 答案：(1)NH＋OH－NH3↑＋H2O (2)NH＋OH－===NH3H2O (3)NH＋OH－===NH3↑＋H2O (4)NH＋H2ONH3H2O＋H＋ (5)NH＋AlO＋H2O===NH3↑＋Al(OH)3↓ 名師點撥 (1)NH3是中學化學中唯一的堿性氣體，可在推斷題中作為解題的突破口，確定NH3的存在。 (2)氨水的成分是三分子：NH3、NH3H2O、H2O；三離子：NH、OH－、H＋，氨水呈弱堿性。計算氨水濃度時，溶質視為NH3。 (3)NH4Cl受熱易分解：NH4Cl△NH3↑＋HCl↑，NH3和HCl不共存：NH3＋HCl===NH4Cl，但這兩個反應不是可逆反應。 　(xx濟南高三一模)某小組的同學欲探究NH3經(jīng)一系列反應得到HNO3和NH4NO3的過程，NH3的轉化過程如圖所示： 甲、乙兩同學分別按如圖所示裝置進行實驗。 用于A、B裝置中的可選藥品：濃氨水、30% H2O2溶液、蒸餾水、NaOH固體、MnO2。 (1)儀器a的名稱是______________________，裝置A的圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ____________________________。 裝置E有多種作用，下列關于裝置E的作用或其中所盛液體的說法中，不正確的是__________(填字母)。 a．使氨氣和氧氣充分混合 b．控制通入氨氣和氧氣的體積比 c．平衡裝置內(nèi)的壓強 d．錐形瓶內(nèi)液體是飽和食鹽水 (2)甲同學先點燃酒精燈，再打開K1、K2、K3、K4，反應一段時間后，他認為成功模擬了過程Ⅱ的反應，原因是其觀察到______________________________________________(填支持其觀點的實驗現(xiàn)象)；甲同學進行的實驗中產(chǎn)生的氣體持續(xù)通入裝置H一段時間后，H中的溶液變成藍色，則其中銅片所參與反應的離子方程式為____________________________________________，若制得的氨氣僅按Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ的順序完全轉化為硝酸，欲使H裝置中所得溶液為純凈的CuSO4溶液(忽略Cu2＋的水解)，理論上所需氨氣在標準狀況下的體積為___________L(假設硝酸與銅反應產(chǎn)生的還原產(chǎn)物全部排出反應裝置)；從所得CuSO4溶液中得到CuSO45H2O晶體的方法是將溶液________________、_______________、過濾、洗滌、干燥。 (3)乙同學為模擬過程Ⅳ的反應，在甲同學操作的基礎上對該裝置進行了下列各項中的一項操作，使G處圓底燒瓶中產(chǎn)生大量白煙，你認為這項操作是__________________(填字母)。 a．關閉K3并熄滅酒精燈 b．關閉K4并熄滅酒精燈 c．關閉K3、K4并熄滅酒精燈 (4)丙同學認為該系列實驗裝置存在一處明顯的設計缺陷，你認為該設計缺陷是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)根據(jù)儀器a的構造特點判斷儀器a的名稱是長頸漏斗；氨氣的干燥用堿石灰，應放在球形干燥管中，故裝置B、D用于制取純凈、干燥的氨氣，裝置A、C用于制取純凈、干燥的氧氣，裝置A為固液不加熱制備氣體的裝置，結合題給試劑判斷，裝置A的圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為2H2O2MnO2,2H2O＋O2↑。裝置E有多種作用，如使氨氣和氧氣充分混合，通過觀察產(chǎn)生氣泡的速率控制通入氨氣和氧氣的體積比，平衡裝置內(nèi)的壓強，但氨氣極易溶于水，錐形瓶內(nèi)液體不能是飽和食鹽水，故選d。(2)分析甲同學的實驗方案，反應一段時間后，觀察到G處圓底燒瓶中有紅棕色氣體產(chǎn)生；將甲同學進行的實驗中產(chǎn)生的氣體持續(xù)通入銅和稀硫酸的混合物中，一段時間后，溶液變成藍色，則其中銅片所參與反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。由反應方程式知，若制得純凈的CuSO4溶液，硫酸和硝酸的物質的量之比為3∶2，n( H2SO4)＝0.15 L1 molL－1＝0.15 mol，則需硝酸的物質的量為0.1 mol，又氨氣僅按Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ的順序完全轉化為硝酸，根據(jù)氮原子守恒，理論上所需氨氣的物質的量為0.1 mol，在標準狀況下的體積為2.24 L；從所得CuSO4溶液中得到CuSO45H2O晶體的方法是將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。(3)甲同學操作使G處圓底燒瓶中含有硝酸蒸氣，若要制得硝酸銨，應再通入一定量的氨氣，操作為關閉K3并熄滅酒精燈，故選a。 [答案]　(1)長頸漏斗　2H2O22H2O＋O2↑　d (2)G處圓底燒瓶中有紅棕色氣體產(chǎn)生 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 2．24　蒸發(fā)濃縮　冷卻結晶 (3)a　(4)缺少尾氣處理裝置 某興趣小組用如圖所示裝置探究氨的催化氧化。 (1)氨催化氧化的化學方程式為________________________________________________________________________。 (2)加熱玻璃管2一段時間后，擠壓1中打氣球鼓入空氣，觀察到2中物質呈紅熱狀態(tài)；停止加熱后仍能保持紅熱，該反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。 (3)為保證在裝置4中觀察到紅棕色氣體，裝置3應裝入________；若取消裝置3，在裝置4中僅觀察到大量白煙，原因是________________________________________________________________________。 (4)為實現(xiàn)氨的催化氧化，也可用裝置5替換裝置________(填裝置代號)；化合物X為________(只寫一種)，Na2O2的作用是________________________________________________________________________。 解析：(1)氨催化氧化的化學方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 (2)停止加熱后催化劑Cr2O3仍能保持紅熱，說明該反應放出大量的熱，是一個放熱反應。 (3)經(jīng)過裝置2后的混合氣體中含有NO、O2、水蒸氣、NH3，NO與O2反應生成NO2，NO2和水反應生成HNO3，NH3和HNO3反應生成了NH4NO3，該反應有大量白煙生成。要在裝置4中看到紅棕色的NO2氣體，必須要用一種試劑吸收掉NH3和水蒸氣而濃H2SO4正好符合題意。 (4)裝置5與上面題目中的其他裝置相比較，該裝置要提供NH3和O2，故和裝置1相類似，加熱時既能提供NH3，同時又能和Na2O2反應產(chǎn)生O2的物質可以是NH4Cl，也可以是NH4HCO3等。 答案：(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O　(2)放熱 (3)濃H2SO4　生成的NO與O2反應生成NO2，NO2和水反應生成HNO3，NH3與HNO3反應生成了NH4NO3 (4)1　NH4Cl　與HCl反應生成氧氣(其他合理答案均可) 尋找實驗裝置缺陷問題的思考順序 優(yōu)先考慮尾氣處理裝置的必要性并對比有無；其次考慮防倒吸裝置的必要性并對比有無；再次考慮氣體凈化裝置的正誤(包括試劑和順序)；若在定量實驗中，還應考慮對于空氣中的CO2和H2O的隔離裝置的必要性和位置。 題組一　氨和銨鹽的性質 1．(xx鹽城中學開學考試)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．圖中所涉及的鹽類物質均可發(fā)生水解反應 D．NH3和NO2在一定條件下可以發(fā)生氧化還原反應 解析：選D。NaHCO3不是化肥，A錯誤；Na2CO3熱穩(wěn)定性很好，受熱時不分解，B錯誤；圖中所涉及的鹽類物質中NaCl不發(fā)生水解反應，C錯誤；NH3具有還原性，NO2具有氧化性，二者在一定條件下可以發(fā)生氧化還原反應，D正確。 2．(xx沈陽高三模擬)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(chǎn)生白煙 NH3與濃鹽酸反應產(chǎn)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A。NH3能與HCl發(fā)生化合反應，生成NH4Cl白色固體；NH3也能與H2SO4發(fā)生化合反應，生成(NH4)2SO4；NH3與氯化物溶液反應生成氫氧化物沉淀，該氯化物可以是氯化鋁、氯化鎂等；NH3溶于水生成NH3H2O，NH3H2O是一種可溶性堿，NH3是氫化物。 題組二　氨氣的實驗室制法 3．(教材改編)下面是實驗室制取氨氣的裝置和選用的試劑，其中錯誤的是(　　) A．①②　　　　　　　　　　 B．②③ C．③④ D．①③ 解析：選D。NH4Cl受熱可產(chǎn)生NH3和HCl，但兩者遇冷會重新反應生成NH4Cl，在此過程中還有可能出現(xiàn)堵塞導管的情況，因此不能用①的方法制取氨氣。③中試管口未向下傾斜，會導致加熱產(chǎn)生的水蒸氣冷凝后倒流入試管而使試管炸裂，③不可行。濃氨水滴入氧化鈣固體中，會發(fā)生CaO＋NH3H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，故可用②的方法制取氨氣。濃氨水受熱產(chǎn)生氨氣，通過堿石灰吸收水蒸氣后即得干燥的NH3，所以④符合要求。 4．某同學用下列裝置(固定、加熱儀器和橡膠管略)進行有關氨氣制取的實驗探究。 回答下列問題： (1)若用裝置①制取NH3，其反應的化學方程式為________________________________；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)，裝置中所盛試劑應具有的性質是______________________________________________________________。 (2)若用裝置②制取并收集干燥的NH3，燒瓶內(nèi)裝的試劑是________，分液漏斗中裝的試劑是________，收集裝置應選擇________(填裝置序號)。 解析：(1)裝置①適用于固固加熱制取氣體，制取NH3時試劑是NH4Cl固體和Ca(OH)2固體。若測定NH3的體積，必須用排液法，而NH3極易溶于水，故不能用排水法，所用的液體必須不易揮發(fā)，不與NH3反應，也不溶解NH3才可以。 (2)裝置②是固液反應，不需要加熱的裝置，制取NH3時，可用濃氨水和堿石灰反應。 答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O ③⑦　氨氣難溶于該試劑，且該試劑不易揮發(fā)，不與氨氣反應 (2)CaO(或NaOH或堿石灰)　濃氨水(或濃NH4Cl溶液)　⑥ 題組三　噴泉實驗 5．(xx舟山高三期中)如圖是某課外活動小組的同學設計的4個噴泉實驗方案。下列有關操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是(　　) A．擠壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾 B．擠壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾 C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾 D．向裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾 解析：選B。氯氣易溶于有機溶劑四氯化碳，燒瓶中的氣體壓強就會減小，故能形成噴泉；氫氣不溶于水，也不會和氫氧化鈉反應，所以燒瓶中的氣體壓強不會有明顯的變化，故不能形成噴泉；用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣，使錐形瓶中液體進入燒瓶中，氨氣極易溶于水，燒瓶中的氣體壓強就會減小，故能形成噴泉；濃硫酸溶于水時放熱，使得濃氨水受熱分解產(chǎn)生氨氣，和氯化氫氣體反應，燒瓶中的氣體壓強就會減小，故能形成噴泉。 6．如圖，同溫同壓下，兩個等體積的干燥圓底燒瓶中分別充滿①NH3、②NO2，進行噴泉實驗。經(jīng)充分反應后，圓底燒瓶內(nèi)溶質的物質的量濃度(　　) A．①>② B．①<② C．①＝② D．不能確定 解析：選C。假設兩個容器所處的狀況均為標準狀況，①中物質的量濃度計算公式為c＝(V L22.4 Lmol－1)V L＝1/22.4 molL－1；②中物質的量濃度計算公式為c＝( L22.4 Lmol－1) L＝1/22.4 molL－1。 1．實驗室制取少量NH3的兩種簡易方法 (1)加熱濃氨水 ①反應原理：NH3H2ONH3↑＋H2O。 ②裝置：見圖甲。 (2)濃氨水中加固態(tài)堿性物質 ①反應原理：濃氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－，加入固態(tài)堿性物質(如CaO、NaOH、堿石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移動，同時反應放熱，促進NH3H2O的分解。 ②裝置：見圖乙。 2．噴泉實驗成功的關鍵 (1)盛氣體的燒瓶必須干燥； (2)氣體要充滿燒瓶； (3)燒瓶不能漏氣(實驗前應先檢查裝置的氣密性)； (4)所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應。 考點四　氮及其化合物性質的綜合運用[學生用書P106] 1．氮及其化合物的轉化 寫出各轉化關系的化學方程式或離子方程式： ①NH3H2ONH3↑＋H2O； ②NH3＋H2ONH3H2O； ③NH3＋H＋===NH ； ④NH＋OH－NH3↑＋H2O； ⑤4NH3＋3O22N2＋6H2O(或4NH3＋6NO5N2＋6H2O)； ⑥N2＋3H22NH3； ⑦N2＋O22NO； ⑧6NO＋4NH35N2＋6H2O； ⑨2NO＋O2===2NO2； ⑩3NO2＋H2O===2HNO3＋NO； ?3NO2＋H2O===2HNO3＋NO； ?4HNO3(濃)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； ?3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； ? ?N2O42NO2； ?2NO2N2O4； ?NO2＋NO＋2OH－===2NO＋H2O； ?3Mg＋N2點燃,Mg3N2。 2．含氮物質的化合價變化及規(guī)律 (1)氮元素間的歧化和歸中 歧化——同一元素的化合價在同一反應中既升高又降低。 歸中——同一元素高價態(tài)和低價態(tài)生成中間價態(tài)。 歧化：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 歸中：6NO＋4NH35N2＋6H2O。 (2)含氮物質的連續(xù)氧化 NH3NONO2HNO3；N2NONO2HNO3。 1．氨氣溶于水得到氨水，氯氣溶于水得到氯水，下列關于新制的氨水、氯水的描述正確的是(　　) A．“兩水”都是混合物，溶液中含有的粒子種類、數(shù)目相同 B．“兩水”都有刺激性氣味，都能漂白有機色素 C．“兩水”中都存在可逆反應的化學平衡和弱電解質的電離平衡 D．“兩水”放置時間較久后都會因為相同的原理而變質 解析：選C。新制氯水中存在的微粒有：Cl2、H2O、HClO、Cl－、ClO－、H＋和OH－，新制氨水中存在的微粒有：NH3、H2O、NH3H2O、NH、H＋和OH－，A錯；氨水無漂白性，B錯；氯水變質是因為HClO見光分解，氨水變質是由于氨氣的揮發(fā)，D錯。 2．下列實驗過程中，始終無明顯現(xiàn)象的是(　　) A．NO2通入FeSO4溶液中 B．CO2通入CaCl2溶液中 C．NH3通入AlCl3溶液中 D．SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中 答案：B 名師點撥 (1)牢記1條轉化主線 N2NH3NONO2HNO3NH4NO3 (2)理解實驗室制取NH3的3個原理 ①加熱NH4Cl與堿石灰的混合物；②加熱濃氨水；③將濃氨水滴加到CaO或NaOH等固體上。 (3)掌握3個化學方程式 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O， Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O， C＋4HNO3(濃) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (4)理解2個守恒在金屬與硝酸反應計算中的應用 ①原子守恒：n(HNO3)＝n(NOx)＋n(NO)溶液。 ②電子守恒：金屬失電子數(shù)＝HNO3得電子數(shù)。 　(xx萊州一中高三月考)A～G及X、Y均是中學化學常見物質，其中B、D、E、F、G在常溫下為氣體且B為紅棕色，C是紅色的金屬單質。它們之間有如下轉化關系(產(chǎn)物中的水已略去)。 試完成下列問題： (1)B的化學式為__________________。 (2)反應⑤中氧化劑與還原劑的物質的量之比為_______________________。 (3)寫出反應⑦的離子方程式：________________________________________。 (4)寫出電解X溶液的陽極反應式：________________________________________________________________________， 若電解一段時間后轉移了0.2 mol電子，則此時電解產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為_________________。 (5)寫出反應④的化學方程式：___________________________________________________。 [解析]　本題的突破口是G在放電條件下生成E，E繼續(xù)與D反應生成紅棕色氣體B，則G為N2，D為O2，E為NO，B為NO2。B(NO2)溶于水生成Y和NO，則Y為HNO3，紅色金屬C與Y(HNO3)的濃溶液反應生成的X為Cu(NO3)2，X的固體加熱除生成NO2、O2外，還有固體A(CuO)生成。CuO與F在加熱條件下生成Cu和N2，則F為NH3。 (2)反應⑤的化學方程式為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2部分氧化為硝酸，部分還原為NO，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2。 (4)電解Cu(NO3)2溶液，陽極OH－的放電能力比NO強，則OH－放電，電極反應式為4OH－－4e－===O2 ↑＋2H2O，當轉移0.2 mol電子時，生成的氣體的物質的量為0.05 mol，其體積為1.12 L。 (5)反應④為CuO與NH3反應生成Cu、H2O和N2，根據(jù)電子得失守恒和質量守恒配平化學方程式為3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2。 [答案]　(1)NO2 (2)1∶2 (3)Cu＋4H＋