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1、PAGE PAGE 37第4讲氮及其化合物考纲要求1掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2.掌握氮元素重要化合物对环境质量的影响。3.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法。考点一氮气和氮的氧化物1 知识梳理1.氮气的性质写出有关化学方程式:_;_;_。2氮的氧化物氮有多种价态的氧化物,如N2O、N2O3、N2O5等。NO与NO2性质的比较性质NONO2颜色状态气味气体色有刺激性气味的气体溶解性难溶于水与水反应毒性有毒(跟血红蛋白结合)有毒与水反应不反应与氧气反应不反应3.氮氧化物对环境的污染(1)光化学烟雾:NOx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
2、雾。(2)酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成和,随雨雪降到地面。(3)破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。4氮的固定思考汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为2NO2=2NO2O,2NOO2=2NO2,OO2=O3。问题:(1)NO2在反应过程中的作用_。(2)生成O3的总反应方程式为_。判断(正确的打“”,错误的打“”)(1)通过灼热的镁粉,可除N2中的少量氧气()(2)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及
3、氧化还原反应()(3)在实验室里,NO和NO2均用排水法收集()(4)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂()(5)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物()(6)NO2与水反应的离子方程式:3NO2H2O=2H2NO3NO()(7)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2NA()(8)标准状况下,6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA()(9)NO能与人体里血红蛋白结合,造成人体缺氧中毒()提醒1NO只能用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2只能用向上排空气法收集,不能用排水法收集。2NO2虽然与水反应生成HNO3,但不是
4、硝酸的酸酐。硝酸的酸酐是N2O5;NO2不是酸性氧化物。3NO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,原因是二氧化氮先与水反应生成HNO3,HNO3再将碘化钾氧化为I2,最终淀粉遇I2变蓝。2 对点速练练点一氮的氧化物的性质1下列有关氮气的说法正确的是()A氮气是由氮原子构成的双原子分子,所以化学性质不活泼B.1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3C电闪雷鸣的雨天,雨水中会含有一定量的硝酸,其中发生的反应之一是N22O2=2NO2DNO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物2Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能,关于NO的叙述正确的
5、是()NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物NO是亚硝酸的酸酐NO可以是某些含高价氮物质还原的产物NO是无色气体,在空气中可变为红棕色A全部 BC D3将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中,然后通入m mL O2,若mn,则充分反应后,量筒内剩余的气体体积为()A3(mn)mL B(mn)mLC(mn) mL D nm3mL方法总结氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法(1)关系式法NO2和O2混合气体溶于水的计算:由4NO2O22H2O=4HNO3可知:NO与O2同时通入水中:由4NO3O22H2O=4HNO3可知:NO2、NO、O2三种混合气体通入水中:a.可先将NO和O
6、2转化为NO2,再按上述各种情况分别处理。b.也可先将NO2和H2O反应转化为NO,再按4NO3O22H2O=4HNO3情况处理。(2)得失电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子,如果是NOx与O2混合,则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。练点二氮的氧化物对环境的影响4随着我国汽车年销量的大幅增加,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N2CNO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2NOO24CO eq o(=,s
7、up12(催化剂) 4CO2N25工业废气NO、NO2是造成大气污染的气体之一,工业上常用:NOxNH3N2H2O,使其转化为无毒的N2。现有NO、NO2的混合气体3.0 L,可与3.5 L相同状况的NH3完全反应,全部转化为N2,则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是()A11 B21C31 D136汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质,这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:。(2)汽车尾气中的CO来自于_,NO来自于。汽车尾气对环境的危害主要有(至少填两种)。(3)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采
8、用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式:。(4)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为11,写出该反应的化学方程式:_。NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是。方法总结NOx尾气的处理方法(1)碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、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。(2)催化转化法在催化剂、加热条件下
9、,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。考点二氨和铵盐1知识梳理1.氨气喷泉实验装置图(1)氨气的物理性质色有气味的气体,密度比空气,易液化,极易溶于水(1700)。其溶解性可用实验验证。(2)氨的化学性质还原性与氧气反应:_。与酸反应与氯化氢反应:_。现象:。应用:用于NH3与挥发性酸的互相检验。与水反应:,氨的水溶液叫氨水,呈弱碱性。与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式:_。向AgNO3溶液逐滴滴加稀氨水,反应的离子方程式:_。(3)实验室制法:2铵盐(1)铵盐的物理性质铵盐都是色固体,均
10、易溶于水。(2)铵盐的化学性质3NH4+的检验未知液 eq o(,sup12(OH) 呈碱性 eq o(,sup12() 湿润的色石蕊试纸变色,则证明含NH4+。判断(正确的打“”,错误的打“”)(1)氨水中含氮原子最多的微粒是NH4+()(2)铵盐都易溶于水,其水溶液均呈酸性()(3)浓氨水可检验氯气管道是否漏气()(4)分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升,说明二者均易溶于水()(5)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3并不涉及氧化还原反应()(6)氨水能使酚酞变红,氨气是碱()(7)氨与酸反应生成铵盐,与挥发性酸相遇时能形成白烟()(8)加热盛有NH4Cl固体的试
11、管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结,说明NH4Cl固体可以升华()(9)现有1 molL1的氨水,则该溶液中NH3H2O的浓度是1 molL1()提醒1氨水的成分是三分子:NH3、NH3H2O、H2O;三离子:NH4+、OH、H,氨水呈弱碱性。计算氨水浓度时,溶质视为NH3。2NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl,发生了化学变化;固态碘受热升华成为碘蒸气,是物理变化。3NH3是中学化学中唯一的碱性气体,可在推断题中作为解题的突破口,确定NH3的存在。2对点速练练点一氨气和氨水1下列关于氨水的说法中,不正确的是()A氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是纯净物B氨水中物质的量浓度最大的粒子
12、是NH3H2O(水除外)C氨水显弱碱性,是弱电解质D在1 mol L1氨水中,NH3H2O、NH4+、NH3的物质的量浓度之和为1 molL12无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL甲气体经过如图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而且几乎无气体剩余,则甲气体的组成为()ANH3、NO2、N2 BNH3、NO、CO2CNH3、NO2、CO2 DNO、CO2、N2练点二氨气的制备3下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是()AB CD4实验室用如下装置制取、收集、验证NH3的性质并进行尾气处理。请回答下列问题(1)写出甲装置中的反应方程式_。
13、(2)乙装置收集NH3时从(填字母)进气。(3)丙装置中的现象为_。(4)丁装置存在安全隐患,应如何改进(画出改进后的装置图)。方法总结实验室制取少量NH3的两种简易方法(1)加热浓氨水反应原理:NH3H2O eq o(=,sup12() NH3H2O。装置:见图甲。(2)浓氨水中加固态碱性物质反应原理:浓氨水中存在以下平衡:NH3H2ONH3H2ONH4+OH,加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等),消耗水且使c(OH)增大,使平衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3H2O的分解。装置:见图乙。练点三喷泉实验5下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案,下列有关操作不可能引发喷泉
14、的是()A挤压装置的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹B挤压装置的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹C用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气并打开止水夹D在装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹6氨气易溶于水可通过喷泉实验验证。回答相关问题。氨气的喷泉实验装置如图(1)按图引发喷泉实验的操作为_。(2)图、图(同温同压下)喷泉实验后,烧瓶内溶液物质的量浓度的关系为(填“相等”或“不相等”)。(3)如用图、图做喷泉实验,操作为_。练后归纳 1.喷泉实验的原理 因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应,使瓶内压强减小,形成压强差,大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。2形
15、成喷泉的条件从原理上讲,气体要易溶于水或易与水反应,以形成足够大的压强差;从实验条件上讲,烧瓶内气体要充满,气体和仪器均要干燥,装置的气密性要好。3常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表:气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水考点三硝酸1知识梳理1.物理性质硝酸是无色易的液体,有刺激性气味。2化学性质(1)不稳定性反应:_。(2)强氧化性硝酸有强氧化性,而且浓度,氧化性越强。按要求完成下列反应的方程式:与金属反应:稀硝酸与铜反应:_;浓硝酸与铜反应:_。与非金属反应:浓硝酸与C的反应:_。与还原性物质反应:硝酸可氧化等还原性物质
16、。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式:_。(3)与有机物反应硝化反应(与反应):_。颜色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变色。思考木炭屑与浓HNO3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:、中澄清石灰水中的现象分别为、。判断(正确的打“”,错误的打“”)(1)硝酸可与Na2S反应制得H2S气体()(2)Cu溶于稀HNO3:3Cu8H2NO3 =3Cu22NO4H2O()(3)常温下,将Al片放入浓硝酸中无明显现象,原因是Al与浓硝酸不反应()(4)浓硝酸、浓硫酸的浓度大,书写离子方程式时写分子式,不拆写为离子形式()(5)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色()(6
17、)用浓硝酸与Cu反应制取NO()提醒硝酸与金属反应的三个注意点1HNO3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硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。4常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”,并非不反应,故浓硝酸可以用铁桶盛放。2对点速练练点一硝酸的性质1下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是()A浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色酸性和强氧化性B不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性C要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性D能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去强氧化性2下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确
18、的是()实验操作现象解释或结论过量的Fe粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3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A BC D练点二硝酸的探究实验3在通风橱中进行下列实验:步骤现象Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是()A.中气体由无色变为红棕色的化学方程式:2NOO2=2NO2B中的现象说明Fe表面形成
19、致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应C对比、中的现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D针对中的现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化4实验室用废铜屑和稀硝酸反应制备无水硝酸铜,下列装置能达到实验目的的是()5某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。请回答有关问题:(1)设计装置A的目的是_。(2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热,观察到装置B中的现象是_;B中反应的离子方程式为_。(3)装置E和F的作用是_;为实现此作用
20、,其操作方法是_。(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,兼有的功能。练点三硝酸和金属反应的判断与计算6一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应,在相同条件下,用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是()硝酸浓度越大,消耗的硝酸越少硝酸浓度不同,生成的Fe(NO3)3的物质的量相同硝酸浓度越大,产生的气体越少用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A只有 BC D7取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中,反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL NO2气体和672 mL N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶液中加足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀质量为17.02
21、g,则x等于()A8.64 B9.20C9.00 D9.448(1)在100 mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.3 molL1、0.15 molL1,向该混合液中逐渐加入铜粉至不再溶解,所得溶液中c(Cu2)为 molL1。(2)向200 mL 2 molL1 HNO3溶液中,逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2)随n(Fe)变化如图所示。Ob段与bc段消耗Fe的物质的量之比为。向c点所得溶液中加入 mL相同浓度的HNO3可将溶液中Fe2全部转化为Fe3。方法总结硝酸与金属反应的计算方法本讲真题研练12020全国卷,10喷泉实验装置如图所示。应用
22、下列各组气体溶液,能出现喷泉现象的是()气体溶液A.H2S稀盐酸B.HCl稀氨水CNO稀H2SO4DCO2饱和NaHCO3溶液2.2018全国卷,8研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是()A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关32019江苏卷,6下列有关化学反应的叙述正确的是()A.Fe在稀硝酸中发生钝化B.MnO2和稀盐酸反应制取Cl2C.SO2与过量氨水反应生成(NH4)2SO3D.室温下Na与空气中O2反应制取Na2O242017北京卷,12下述实验中均有红棕色
23、气体产生,对比分析所得结论不正确的是()A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸产生了反应C由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应52015全国卷我国清代本草纲目拾遗中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金其水甚强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A氨水B硝酸C醋 D卤水62019江苏卷,16N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用
24、特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为。(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为NONO22OH=2NO2H2O2NO22OH=NO2NO3H2O下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有(填字母)。A加快通入尾气的速率B采用气、液逆流的方式吸收尾气C吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是(填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是(填化学式)。(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相
25、同,NO转化为NO3的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl和NO3,其离子方程式为。NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是。72018天津卷,9烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:.采样采样步骤:检验系统气密性;加热器将烟道气加热至140 ;打开抽气泵置换系统内空气;采集无尘、干燥的气样;关闭系统,停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用是。(2)C中填充的干燥剂是(填序号)。a碱石灰b无水CuSO4cP2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置,
26、其作用是与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤加热烟道气的目的是_。.NOx含量的测定将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化为NO3,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 molL1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2,终点时消耗V2 mL。(5)NO被H2O2氧化为NO3的离子方程式是_。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_。(7)滴定过程中发生下列反应:3Fe2NO34H=NO3Fe32H2OCr2O72 6Fe2
27、 14H =2Cr3 6Fe37H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为mgm3。(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高” “偏低”或“无影响 ”)若缺少采样步骤,会使测定结果。若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果_。微专题大素养 10化学实验中的含氮化合物探究题一、围绕氨的性质与制法展开的探究例1某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质。(1)装置A中烧瓶内试剂可选用(填序号)。a碱石灰 b浓硫酸c生石灰 d五氧化二磷e烧碱固体(2)若探究氨气的溶解性,需在K2的导管末端连接下表装置中的装置(填序号),当装置D中集满氨气后,关闭K1、K2,打开K3,引发喷
28、泉的实验操作是_。备选装置(其中水中含酚酞试液)(3)若探究氨气的还原性,需打开K1、K3,K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。用二氧化锰与浓盐酸制取氯气,生成气体必须通过盛有试剂的洗气瓶;D中氨气与氯气反应产生白烟,同时生成一种无色无味的气体,该反应的化学方程式为_;从K3处导管逸出的气体中含有少量Cl2,则C装置中应盛放溶液(填化学式),反应的离子方程式为_。练1NH3及其盐都是重要的化工原料。(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为。(2)按下图装置进行NH3性质实验。先打开旋塞1,B瓶中的现象是,原因是。稳定后,关闭旋塞1。再打开旋塞2,
29、B瓶中的现象是。练2干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体,化学方程式为:2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)H0,在四氯化碳中通入二氧化碳和氨制备氨基甲酸铵的实验装置如下图所示,回答下列问题:(1)装置1用来制备二氧化碳气体:将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上,漏斗中所加试剂为;装置2中所加试剂为_。(2)装置4中试剂为固体NH4Cl和Ca(OH)2,发生反应的化学方程式为_;试管口不能向上倾斜的原因是_。装置3中试剂为KOH,其作用为_。(3)反应时三颈烧瓶需用冷水浴冷却,其目的是_。二、围绕硝酸与氮氧化物展开的探究例2用如图所示装置制备、收集二氧化氮气体,并探究其
30、性质。(1)装置A中的分液漏斗中盛装的液体是,烧瓶中预先加入的是铜屑,铁的价格比铜的价格低,此处用铜不用铁的原因是_。(2)干燥管B中盛装的干燥剂可以是_(选填“浓硫酸”“无水氯化钙”“五氧化二磷”“碱石灰”),干燥管D中干燥剂的作用是_。(3)装置E的作用是吸收尾气,吸收过程中发生反应的化学方程式如下,请将其补充完整。 eq x() NaOH eq x() NO2= eq x() NaNO2 eq x() H2O。(4)用上述装置收集NO气体,采用的收集装置是_(选填“F”或“G”)。练3亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用,也常用于鱼类、肉类
31、等食品的染色和防腐。但因其有毒,所以在食品行业中的用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品,探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。已知:NONO22OH=2NO2H2O;气体液化的温度:NO2为21 ,NO为152 。(1)为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序(按左右连接)为A、C、。(2)反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,排除装置中的空气,目的是_。(3)在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后,A中产生红棕色气体。确认A中产生的气体含有NO,依据的现象是_。装置E的作用是_。(4)如果向D中通入过量O2,则装置B中发生反应的化学方程式为_。(5)通
32、过上述实验探究过程,可得出装置A中反应的化学方程式是_。练4亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中重要试剂,可由NO与Cl2在常温常压(或稍低温度)下合成,其熔点64.5,沸点5.5,遇水易水解。实验室模拟制备装置如图所示(部分夹持装置省略),D中三颈烧瓶置于10冰盐水中。经查阅资料:NO与NaOH溶液不反应,但NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O。(1)仪器甲的名称是。(2)图示装置中恒压漏斗与分液漏斗相比,其优点为_。(3)实验开始时。先打开K1、K2,关闭K3,打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸,至C中红棕色完全消失后,关闭K1、K2,此时装置C的作用为_。滴入适量浓盐酸,点燃酒精灯,当(填装
33、置字母)中充满黄绿色气体时,打开K1、K3,制备NOCl。(4)装置乙中装有无水CaCl2,其作用为;丙为尾气处理装置,则最佳选择为。第4讲氮及其化合物考点一1知识梳理13MgN2 eq o(=,sup12(点燃) Mg3N2N23H2 eq o(,sup12(高温、高压),sdo12(催化剂) 2NH3N2O2 eq o(=,sup12(放电或高温) 2NO2NONO2N2O4无色红棕3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO23(2)HNO3HNO24游离人工化合思考答案:(1)催化作用(2)3O2 eq o(=,sup12(NO2) 2O3判断答案:(1)(2)(3)(4)(5)(
34、6)(7)(8)(9)2对点速练1解析:A项,氮原子最外层5个电子,氮与氮形成三对共用电子对,达8电子的稳定结构;B项,氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应;C项,氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮;D项,NO和氧气能反应生成NO2,NO2和水反应生成NO。答案:D2解析:NO中氮的化合价处于中间价态,它可以是还原产物,如HNO3NO,也可以是氧化产物,如NH3NO;HNO2的酸酐是N2O3;NO是无色气体,可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。答案:B3解析:发生反应4NO2O22H2O=4HNO3,4NO3O22H2O=4HNO3,故NO与NO2按11混合的总反应为:NONO2O2H2O=2
35、HNO3,充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中,然后通入m mL O2,由于mn,故按总反应进行,NO2有剩余,剩余NO2的体积为n mLm mL(nm)mL,再发生3NO2H2O=2HNO3NO,故生成NO的体积为13(nm) mL。答案:D4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:2NOO2=2NO2,2NO24CO=N24CO2,将两步反应式合并可得总化学方程式为2NOO24CO eq o(=,sup12(催化剂) 4CO2N2。答案:D5解析:设气体处于
36、标准状况下, 3.522.4 mol NH3含10.522.4 mol H,生成H2O5.2522.4 mol,即3.022.4 mol NOx中含10.522.4 mol O;现设NO和NO2的物质的量分别为m mol和n mol,则有:m moln mol3.022.4 mol,m mol2n mol5.2522.4 mol,解得m0.7522.4,n2.2522.4,则mn13。答案:D6解析:(2)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应,当空气不足时,汽油不完全燃烧,会产生CO;当空气过量时,N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大,可以形成硝酸型酸雨,导致光化学
37、烟雾,产生温室效应。解析:(3)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。答案:(1)3NO2H2O=2HNO3NO(2)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)(3)2CO2NO eq o(=,sup12(催化剂) N22CO2(4)2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONaNO2考点二1知识梳理1(1)无刺激性小喷泉(2)4NH35O2 eq o(=,sup12(催化剂),sdo12() 4NO6H2ONH3HCl=NH4Cl产生白烟NH3H2ONH3H2ONH3H2ONH eq oal(sup1()
38、,sdo1(4) OHAl33NH3H2O=Al(OH)33NH eq oal(sup1(),sdo1(4) AgNH3H2O=AgOHNH eq oal(sup1(),sdo1(4) 、AgOH2NH3H2O=Ag(NH3) eq oal(sup1(),sdo1(2) OH2H2O(3)2NH3CaCl22H2O碱石灰干燥蓝白烟稀硫酸2(1)白(2)NH4ClNH3HClNH4HCO3NH3CO2H2ONH eq oal(sup1(),sdo1(4) OHNH3H2O3红蓝判断答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2对点速练1解析:氨极易溶于水,发生如下反应:NH3H2
39、ONH3H2ONH4+OH;生成的氨水是混合物,其中的NH3H2O是弱电解质,电离程度小,且NH3分子极易与H2O结合,故其中浓度最大的粒子是NH3H2O(H2O除外)。答案:C2解析:由无色气体知一定无NO2,通过浓H2SO4体积减小,一定有NH3,无色气体变为红棕色,一定有NO,还要有能与Na2O2产生氧气的气体,即为CO2。答案:B3解析:NH4Cl受热可产生NH3和HCl,但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl,且可能出现堵塞导管的情况,中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管破裂,故符合题意。答案:D4答案:(1)Ca(OH)22NH4ClCaCl22NH32H2O(2)b(3)固体
40、由黑色变为红色,管壁上有水珠(4)(或等合理即可)5解析:H2难溶于NaOH溶液,不能使烧瓶内外形成较大压强差,故不能引发喷泉。答案:B6答案:(1)打开止水夹,挤压胶头滴管(2)相等(3)图:打开止水夹后用热毛巾捂住烧瓶,一段时间后松开即可;图:打开止水夹后向水槽中加入浓硫酸或碱石灰等考点三1知识梳理1挥发2(1)4HNO3(浓) eq o(=,sup12(或光照) 2H2O4NO2O2(2)越大3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2OC4HNO3(浓)CO24NO22H2OH2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe23Fe
41、24HNO eq oal(sup1(),sdo1(3) =3Fe3NO2H2O(3)黄思考答案:变浑浊无现象判断答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2对点速练1解析:硝酸能使滴有酚酞的NaOH溶液红色褪去,原因是硝酸和NaOH发生了酸碱中和反应,体现的是硝酸的酸性,D错。答案:D2解析:中过量的Fe与HNO3反应生成Fe2,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。答案:D3解析:A项,铁与稀硝酸反应生成NO,NO与空气中O2反应生成NO2:2NOO2=2NO2,正确;B项,铁遇浓硝酸钝化,阻止铁继续与浓硝酸反应,正确;C项,对比、,说明浓硝酸的氧化性强于稀硝
42、酸,错误;D项,装置形成原电池,通过电流计指针偏转的方向,可判断铁是否被氧化,正确。答案:C4解析:B项,洗气应“长进短出”,错误;C项,硝酸铜水解:Cu(NO3)22H2OCu(OH)22HNO3,加热HNO3挥发,水解平衡正向移动,得不到Cu(NO3)2固体,错误;D项,同C项,加热促进水解,错误。答案:A5答案:(1)碳酸钙与稀硝酸反应产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰(2)Cu丝表面产生气泡,稀硝酸液面上方仍为无色,溶液变蓝3Cu8H2NO eq oal(sup1(),sdo1(3) =3Cu22NO4H2O(3)验证NO的生成将注射器中的空气推入E
43、中,若气体变为红棕色,则说明铜与稀硝酸反应生成了NO(4)防止倒吸6解析:依据Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O及Fe6HNO3(浓)=Fe(NO3)33NO23H2O可知,硝酸浓度越大,消耗的硝酸越多,错;根据铁元素守恒,最后生成的Fe(NO3)3的物质的量相同,正确;硝酸浓度越大,产生的气体越多,错;因3NO2H2O=2HNO3NO,故用排水法收集到的气体均为NO,且在相同状况下体积相同,正确。答案:B7解析:铜镁合金与浓硝酸反应时,Cu、Mg失去电子变成Cu2和Mg2,而浓硝酸中的NO eq oal(sup1(),sdo1(3) ,一部分生成Cu(NO3)2和Mg(NO3
44、)2,另一部分则得到电子被还原,生成NO2和N2O4。所得溶液中加入足量NaOH溶液后,生成Cu(OH)2和Mg(OH)2沉淀。据此可知,Cu、Mg失去电子的物质的量等于与Cu2、Mg2反应生成沉淀消耗OH的物质的量。整个反应过程中,NO eq oal(sup1(),sdo1(3) 得电子的物质的量为8.960 L22.4 Lmol120.672 L22.4 Lmol10.46 mol,根据电子得失守恒可知Cu、Mg失去电子的物质的量也等于0.46 mol,从而推知,n(OH)0.46 mol,则铜镁合金的质量x g17.02 g0.46 mol17 gmol19.20 g。答案:B8答案:(
45、1)0.225(2)21100本讲真题研练1解析:本题喷泉实验的原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口处形成喷泉。A项,H2S气体不易溶于稀盐酸,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误;B项,HCl极易溶于水,能与稀氨水迅速反应,使烧瓶内外形成较大的压强差,故可以形成喷泉,正确;C项,NO难溶于水,不能与稀硫酸反应,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误;D项,CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不能与饱和碳酸氢钠溶液反应,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误。答案:B2解析:雾和霾的分散剂均为空气,A项正确;结合图示
46、可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B项正确;根据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后,吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4,即NH3是形成无机颗粒物的反应物,C项错误;过度施用氮肥,会导致空气中挥发的NH3浓度增大,与雾霾的形成有关,D项正确。答案:C3解析:A项,常温下,Fe遇浓硝酸发生钝化,Fe与稀硝酸发生氧化还原反应生成NO气体,错误;B项,MnO2与浓盐酸在加热条件下可制取Cl2,与稀盐酸不反应,错误;C项,SO2与过量氨水反应生成(NH4)2SO3,正确;D项,室温下Na与O2反应生成Na2O,错误。答案:C4
47、解析:中浓HNO3受热分解,发生反应4HNO3(浓)4NO2O22H2O,产生的气体为混合气体,故选项A正确。由可知,浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2,所以“产生红棕色气体”不能说明中木炭能与浓硝酸发生反应,故选项B正确。根据和,浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热,所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触,同时,N元素化合价降低,所以生成的NO2为还原产物,故选项C正确。红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2,故选项D错误。答案:D5解析:根据题意,“强水”能溶解大多数金属和矿物,所以为硝酸。答案:B6解析:(1)根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。(2)若
48、要提高尾气中NO和NO2的去除率,须加快氮氧化物与NaOH的反应速率。B项措施能增大气、液反应物的接触面积,C项措施增大NaOH溶液的浓度,二者均能加快反应速率;A项措施易导致氮氧化物不能及时被吸收,使NO和NO2去除率降低。据题给反应:2NO22OH=NO2NO3H2O可知,NaNO2晶体中含有NaNO3杂质;由于NO与NaOH不反应,故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。解析:(3)据得失电子守恒可得:3HClO2NO3Cl2NO3,据电荷守恒可得:3HClO2NO3Cl2NO35H,据原子(质量)守恒可得:3HClO2NOH2O=3Cl2NO35H。NaClO溶液的初始pH越小,c(H)越
49、大,c(HClO)越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高。答案:(1)2NH32O2 eq o(=,sup12(催化剂),sdo12() N2O3H2O(2)BCNaNO3NO(3)3HClO2NOH2O=3Cl2NO35H溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高7解析:(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)C中填充的干燥剂不能吸收NOx,因此不能为碱石灰,而无水CuSO4通常只用于检验水而不是吸收水,故该干燥剂为P2O5。(3)D的作用是吸收NOx,故该装置中应装有碱液,为洗气瓶装置,气体从长管进、短管出。(4)NOx中的NO2能
50、溶于水且与水反应,故加热烟道气的目的是防止NOx溶于冷凝水。(5)NO被H2O2氧化为NO3,则H2O2被还原为H2O,配平离子方程式为2NO3H2O2=2NO32H2H2O。(6)K2Cr2O7标准溶液具有强氧化性,能氧化碱式滴定管下端的橡胶部分,因此滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、酸式滴定管。解析:(7)根据滴定原理,可得原溶液中NO3消耗的n(Fe2)c1 molL1v1103 Lc2 molL1v2103 L6100.0020.005(c1v16c2v2)103 mol,则n(NO3)13n(Fe2)53(c1v16c2v2)103 mol,故气样中NOx折合成NO2的含量为53(
51、c1v16c2v2)103 mol46 000 mgmol1(v103) m323(c1v16c2v2)3v104 mgm3。(8)若缺少采样步骤,则采集的烟道气中混有空气,测定结果偏低;若FeSO4标准溶液部分变质,则消耗的FeSO4标准溶液的体积偏大,测定结果偏高。答案:(1)除尘(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水(5)2NO3H2O2=2H2NO32H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7)23(c1v16c2v2)3v104(8)偏低 偏高微专题大素养例1解析:解答本题要注意以下4点:实验室中快速制备氨气的方法和原理;氨气的“喷泉实验”原理和操作;氯气的实验室制法和尾气吸收;氨气和氯气的
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