高中化学氮及其化合物

氮及其化合物(一)氮气1．氮元素存在形态空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。2．N2的物理性质氮气难溶于水，难液化，密度比空气略小（与空气密度相近），只能用排水法收集N2。3．N2的化学性质由于氮分子的键能很大，所以氮气的性质很稳定，只有在高温条件下才能发生一些化学变化。(1)与H2的反应：N2+3H22NH3(2)与O2的反应：N2+O22NO(3)与Mg的反应：3Mg+N2Mg3N24．氮的固定(1)定义：把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。(2)氮的同定的途径①生物固氮豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中游离的氮变成氨（铵态氮肥）作为养分吸收，所以这些植物可以少施肥，甚至不施肥。②大气同氮闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥），渗入土壤被植物根系吸收。N2+O22NO2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO【注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。③工业固氮氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下，可以直接化合生成氨(NH3)。N2+3H22NH3工业上就是利用这个原理来合成氨的。（二）一氧化氮和二氧化氮1、一氧化氮：无色气体，难溶于水，有很大毒性，在常温下极易被氧化成二氧化氮。2NO＋O22NO22、二氧化氮：有刺激性气味的红棕色气体，溶于水生成硝酸和一氧化氮。3NO2＋H2O2HNO3＋NO2NO2N2O4（无色）注意：关于氮的氧化物溶于水的几种情况的计算方法。NO2或NO2与N2（或非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2＋H2O2HNO3＋NO利用气体体积变化差值进行计算。NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2＋2H2O＋O24HNO3可知，当体积比为＝4：1，恰好完全反应V(NO2)：V(O2)＞4：1，NO2过量，剩余气体为NO＜4：1，O2过量，乘余气体为O2NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO＋O22NO2，3NO2＋H2O2HNO3＋NO，总反应式为：4NO＋2H2O＋3O24HNO3当体积比为＝4：3，恰好完全反应V(NO)：V(O2)＞4：3，NO过量，剩余气体为NO＜4：3，O2过量，乘余气体为O2④NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按①求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按③方法进行计算。（三）硝酸的化学性质1、HNO3具有酸的通性。2、HNO3具有强氧化性，表现在能与多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。【注意】由于硝酸氧化性很强，任何金属与硝酸反应都不能放出氢气，在与不活泼金属如Cu、Ag等反应时，浓硝酸还原产物为NO2，稀硝酸还原产物为NO，（但不能认为稀硝酸的氧化性比浓硝酸强）；这类反应中硝酸只有一部分体现氧化性被还原，另一部分体现酸性生成硝酸盐。铁、铝常温下遇浓硝酸，由于浓硝酸具有强氧化性，所以在金属的表面形成一层致密的氧化膜，阻止反应继续进行，这个过程叫钝化。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸（或浓硫酸）。3、在溶液中NO3—几乎与所有离子能大量共存，但注意，当溶液的酸性较强可形成硝酸溶液，具有还原性的某些离子则不能与其大量共存，如NO3—、H＋、Fe2＋中任意两者能大量共存，但三者则不能大量共存。即：NO3—在中性或碱性溶液中不表现氧化性，而在酸性溶液中表现强氧化性。（四）氨气1、氨的物理性质

氨气为无色、有刺激性气味的气体，比空气轻，易液化，极易溶于水（喷泉实验），氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度越高，密度越小。2、氨的化学性质；（1）与水反应，溶液呈碱性：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH氨水中所含有微粒：NH3·H2O分子，NH4+，OH，氨水中溶质通常看作为NH3，而不是NH3·H2O。（2）与酸反应

NH3+HNO3=NH4NO3HCl+NH3=NH4ClH2SO4+2NH3=(NH4)2SO4

氨气与氯化氢相遇便产生，可用于NH3与HCl的相互检验。（3）还原性NH3分子中氮元素呈－3价，具有还原性，能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应，被它们氧化：NH3＋Cl2=NH3＋CuO=NH3＋O2=NH3＋O2=3、氨气的实验室制法（1）原理：固态铵盐与碱加热反应：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O（2）发生装置：固+固+加热型，与制备氧气相似；（3）收集：向下排空气法。（4）干燥：在干燥管中盛放碱石灰作干燥剂。不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂，因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3。（5）验满：a．用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则满；b．蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若产生白烟，则满。的质量为________g，参加反应的硝酸为________mol15、在一定温度下，某浓度的HNO3与Zn反应，生成NO2和NO的物质的量之比为1：3，则要使1molZn完全反应，需要HNO3的物质的量为（）A．2.8molB．2.6molC．2.4molD．0.8mol16、已知Cu2S与某浓度的硝酸反应时，生成硝酸铜和硫酸，若反应中Cu2S与HNO3的物质的量之比为2:13，则该反应的还原产物为（）A．N2OB．NOC．NO2D．N2O317、Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质的量之比为1∶1时，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为18、足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL19、向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344LNO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为()A．0.24molB．0.21molC．0.16molD．0.14mol20、将32g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。21、将51.2gCu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物共0.9mol，这些气体恰好能被500mL2mol/LNaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，其中NaNO3的物质的量为()A．0.2molB．0.4molC．0.8molD．0.9mol22、1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量是多少？23、在某100mL混合酸中，HNO3的物质的量浓度为0.4mol·L－1，H2SO4的物质的量浓度为0.2mol·L－1。向其中加入2.56g铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu2＋的物质的量浓度为()A．0.4mol·L－1 B．0.3mol·L－1C．0.225mol·L－1 D．无法计算24、有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL，其中含有硫酸的浓度为2mol·L－1，含硝酸的浓度为1mol·L－1，现向其中加入0.96g铜粉，充分反应后(假设只生成NO气体)，最多可收集到标准状况下的气体的体积为()A．89.6mLB．112mLC．168mLD．224mL25、将11.2g的Mg­Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体X。再向所得溶液中加入过量的NaOH溶液，产生21.4g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是()A．0.3molNO2 B．0.2molNO2C．0.1molNO、0.3molNO2 D．0.6molNO26、将Mg、Cu组成的混合物26.4g投入到适量的稀硝酸中，固体完全溶解，收集到标准状况下的NO气体8.96L，向反应后的溶液中加入过量的5mol·L－1的NaOH溶液300mL，金属离子完全沉淀。则形成沉淀的质量是()A．43.2g B．46.8gC．53.6g D．63.8g27、1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液,当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀，下列说法不正确的是（）

A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2︰1

B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L

C.NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%

D.得到2.54沉淀时，加入NaOH溶液的体积60mL28、汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75mol，则下列判断正确的是

A.生成40.0LN2（标准状况）

B.有0.250molKNO3被氧化

C.转移电子的物质的量为1.25mol

D.被还原的N原子的物质的量为3.75mol

29、一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，则V可能为

A.9.0L

B.13.5L

C.15.7L

D.16.8L

30、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2g(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示：下列分析或结果错误的是()A．混合酸中NOeq\o\al(－,3)的物质的量为0.2molB．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段产生氢气C．溶液中最终溶质为FeSO4D．c(H2SO4)为5mol/L31、一种工业尾气中含有NO和NO2（通常表示为NOx），NOx是空气中主要污染物之一。处理尾气的方法较多。方法一：氨气还原法：NH3+NOx→N2+H2O（未配平），方法二：用碱液吸收2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O，NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O（1）NOx中x的取值范围为________；（2）NOx中n(NO)/n(NO2)=_________（用含“x”的代数式表示）；（3）当x=1.75时，若用方法一消除NOx，则应通入氨气与NOx体积比（同温同压）V(NH3)/V(NOx)≥______；（4）若气体中除含NOx（NO和NO2）外，还含有体积分数为y的N2O4，用方法二处理1mol这种气体，气体完全被吸收。计算：①满足气体完全被吸收的y和x的关系式②若y=0.2，求生成NaNO3和NaNO2的质量32、硝酸发生氧化还原反应时，硝酸浓度越小，对应还原产物中氮的化合价越低。现有一定量铝粉和铁粉的混合物，与1000mL很稀的HNO3充分反应，反应过程中HNO3的还原产物只有两种：一种是N2，另一种则以硝酸盐的形式留在溶液中，已知产生的N2的体积为940.8mL(标准状况)。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol·L－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示。试回答下列问题：D→E过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。(2)B值为__________________。(3)原稀HNO3溶液的物质的量浓度为____________________________________。33、某校化学兴趣小组的同学对硝酸盐的受热分解进行探究。他们设计了如下装置分别加热了NaNO3、

Cu(NO3)2、AgNO3。（加热及夹持装置未画出）甲同学加热的是NaNO3。加热过程发现：装置②中产生气泡，部分石蕊试液被压至装置③中，且石蕊试液不变色；用带火星的木条检验②中的气体，木条复燃；分析装置①中剩余的固体得知，剩余固体中含有N元素且显＋3价。请写出NaNO3受热分解的化学方程式：________________________；

（2）乙同学加热的是Cu(NO3)2。加热过程发现：装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中消失。装置①中的固体逐渐变为黑色。请写出Cu(NO3)2受热分解的化学方程式：________________________，实验过程中还应看到的现象为________________________。

（3）丙同学加热的是AgNO3。加热过程发现：装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中气泡部分消失，剩余的气体也能使带火星的木条复燃。石蕊试液也逐渐变为红色，有少量液体被压至装置③中