2023届新高考化学一轮复习(多选)鲁科版第四章第4课时　氮及其重要化合物学案

第4课时氮及其重要化合物1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其重要化合物的主要性质。2.结合实例认识氮及其化合物性质的多样性,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。氮及其氧化物1.氮在自然界中的循环2.氮的固定3.N2的性质及应用(1)物理性质:无色、无味的气体,密度比空气略小,难溶于水,熔、沸点比O2的低。(2)化学性质N2的电子式为

··N︙︙N·①与H2反应的化学方程式:N2+3H22NH3,N2表现氧化性。②与Mg反应的化学方程式:N2+3MgMg3N2,N2表现氧化性。③与O2反应的化学方程式:N2+O22NO,N2表现还原性。氮元素是一种活泼非金属元素,但N2稳定,原因是氮气分子中氮氮三键很稳定,不易断裂,难发生化学反应。4.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物氧化物的化学式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的价态+1+2+3+4+5①N2O俗称笑气。②N2O3、N2O5分别是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。③NO2与N2O4可相互转化:2NO2N2O4。(2)NO、NO2的比较项目NONO2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性难溶于水易溶于水与O2或与H2O反应2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO收集方法排水法向上排空气法与人体、环境的关系①与血红蛋白结合,使人中毒②转化成NO2,形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾(3)常见NOx的尾气处理方法①碱液吸收法:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O。②催化转化法:在催化剂、加热条件下,氨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或CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。NO不能被碱液吸收。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。()(2)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂。()(3)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物。()解析:(1)N2与O2在放电条件下生成NO。(2)NO2与H2O反应,NO2既是氧化剂又是还原剂。(3)NO2与H2O反应生成HNO3和NO,所以NO2不是酸性氧化物。答案:(1)×(2)×(3)×2.想一想(1)氮气的性质不活泼,但在一定条件下也可以发生化学反应。下列反应中属于氮的固定的是哪几个?在属于氮的固定的几个反应中,氮气都是作氧化剂吗?①N2+3MgMg3N2②N2+3H22NH3③2NO+O22NO2④N2+O22NO提示:氮的固定是指将游离态的氮转化为氮的化合物的过程,所以①②④属于氮的固定。反应①中氮气作氧化剂,反应②中氮气作氧化剂,反应④中氮气作还原剂。(2)常温下能用排空气法收集一氧化氮吗?为什么?实验室中应该怎样收集一氧化氮气体?提示:不能。因为2NO+O22NO2。实验室中应该用排水集气法收集一氧化氮气体。氮及其氧化物的性质和应用1.(2021·广东广州二模)氮是生命活动不可缺少的重要元素。下列叙述错误的是(B)A.氮气既可作氧化剂又可作还原剂B.氮气和氧气在放电条件下直接生成NO2C.氮气是工业合成氨的原料之一D.氮的固定是将大气中的氮气转化成氮的化合物解析:氮气中氮元素的化合价既可升高也可降低,所以既可作氧化剂也可作还原剂,A正确;氮气和氧气在放电条件下反应只能生成NO,不能生成NO2,B错误;工业合成氨时,以氮气、氢气为原料,提供高温、高压、催化剂等条件,所以氮气是工业合成氨的原料之一,C正确;氮的固定是将大气中游离态的氮(即氮气)在适当的条件下转化为氮的化合物(如NH3、NO等),D正确。2.下列说法正确的是(B)A.氮的固定只有在高温、高压、催化剂存在的条件下才能实现B.NO和NO2均有毒C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物D.NO可用排空气法收集解析:氮的固定是指将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程,包括雷电固氮、人工固氮和生物固氮,不一定是在高温、高压、催化剂存在的条件下实现,A错误;NO和NO2属于空气污染物,均有毒,B正确;NO2与H2O反应生成HNO3和NO,元素化合价有变化,所以NO2不是酸性氧化物,C错误;NO与空气中的O2反应,难溶于水,应该用排水法收集,不能用排空气法收集,D错误。氮的氧化物溶于水的计算3.(双选)将12mL装有NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2mL无色气体,则原混合气体中O2的体积和剩余的气体分别是(BC)A.2.4mL、O2 B.1.2mL、NOC.4mL、O2 D.3.6mL、NO解析:可能发生的反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,3NO2+H2O2HNO3+NO,充分反应后,还剩余2mL无色气体,则说明剩余气体为NO或氧气。若剩余气体为氧气,则参加反应的气体的体积为12mL-2mL=10mL,根据4NO2+O2+2H2O4HNO3可知参加此反应的O2的体积为10mL×15=2mL,原混合气体中O2的体积为2mL+2mL=4mL;若剩余气体为NO,根据3NO2+H2O2HNO3+NO可知该反应消耗的NO2的体积为3×2mL=6mL,反应4NO2+O2+2H2O4HNO3消耗的气体总体积为12mL-6mL=6mL,则反应消耗的氧气的体积为6mL×15=1.2mL,故选B、C。4.如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为(A)A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3解析:NO2、NO装满试管,则体积相同,根据阿伏加德罗定律得n(NO2)=n(NO),根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同,溶液的体积相同,所以两个试管中溶液的物质的量浓度之比为1∶1。氨和铵盐1.氨(1)物理性质:无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化,极易溶于水(1∶700)。(2)化学性质①还原性与氧气反应:4NH3+5O24NO+6H2O。②与酸反应与氯化氢反应:NH3+HClNH4Cl。现象:产生白烟。应用:用于NH3与挥发性酸的互相检验。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。③与水反应NH3+H2ONH3·H2O,NH3·H2ONH4++OH-,氨的水溶液叫氨水,呈弱碱性。NH3·H2O为可溶性一元弱碱,不稳定,易分解,属于弱电解质,氨水是混合物。(3)用途:用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素等的化工原料,用作制冷剂。2.铵盐(1)物理性质:都是无色或白色晶体,易溶于水。(2)化学性质①不稳定性a.NH4Cl受热分解:NH4ClNH3↑+HCl↑。b.NH4HCO3受热分解:NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O。②与碱反应铵盐与碱溶液反应的离子方程式:a.在稀溶液中不加热:NH4++OH-NH3·H2Ob.加热时或浓溶液:NH4++OH-NH3↑+H2O(3)NH43.氨气的实验室制法NH3是中学化学中唯一的碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,可在推断题中作为解题突破口。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。()(2)现有1mol·L-1的氨水,则该溶液中NH3·H2O的浓度是1mol·L-1。()(3)浓氨水可检验氯气管道是否漏气。()解析:(1)NH4Cl气化是NH4Cl分解生成NH3与HCl,是化学变化。(2)氨水中还含有NH3、NH4+,故c(NH3·H2O)<1mol·L答案:(1)×(2)×(3)√2.想一想(1)为什么分别蘸有浓氨水和浓盐酸的两玻璃棒靠近时会产生白烟?分别蘸有浓氨水和浓硫酸的两玻璃棒靠近时是否也产生白烟?提示:浓氨水和浓盐酸均有挥发性,挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇,化合生成NH4Cl固体小颗粒,即为白烟。浓硫酸没有挥发性,故不可能产生白烟。(2)所有的铵盐分解都会产生氨气吗?请举例说明。提示:并不是所有的铵盐分解都会产生氨气。例如硝酸铵在185～200℃时,分解得到两种氧化物,即NH4NO3N2O↑+2H2O。3.做一做用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火,其原因可能是

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答案:氯化铵分解吸收热量,降低了温度;氯化铵分解产生的气体隔绝了空气喷泉实验1.喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液,能出现喷泉现象的是(B)选项气体溶液AH2S稀盐酸BHCl稀氨水CNONaOH溶液DCO2饱和NaHCO3溶液解析:硫化氢难溶于稀盐酸,与稀盐酸不反应,滴入稀盐酸后圆底烧瓶内外不会产生较大的压强差,不会出现喷泉,A不符合题意;HCl与氨水反应生成溶于水的氯化铵,滴入稀氨水后圆底烧瓶内外产生较大的压强差,能出现喷泉,B符合题意;NO难溶于水,与NaOH溶液不反应,滴入NaOH溶液后圆底烧瓶内外不会产生较大的压强差,不会出现喷泉,C不符合题意;二氧化碳难溶于饱和碳酸氢钠溶液,与碳酸氢钠溶液不反应,滴入饱和碳酸氢钠溶液后圆底烧瓶内外不会产生较大的压强差,不会出现喷泉,D不符合题意。2.(2022·江西奉新月考)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(D)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C.HCl、NH3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解析:喷泉实验的原理是用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,小于外界压强,从而形成喷泉,A正确;CO2能够与强碱如氢氧化钾、氢氧化钠等溶液反应,使烧瓶内外压强不一样,可以用于做喷泉实验,B正确;HCl、NH3均易溶于水,能做喷泉实验,C正确;NO2和水反应生成一氧化氮和硝酸,所以烧瓶中不能充满溶液,D错误。喷泉实验的原理及应用(1)喷泉实验的原理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或锥形瓶中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。(2)常见的能形成喷泉的气体和吸收剂气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2(4∶3)NO2、O2(4∶1)吸收剂水或NaOH溶液水NaOH溶液水水水(3)引发喷泉的几种方法①减小烧瓶内压强a.使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。b.使烧瓶内气体温度降低,从而使气压减小。②增大外界压强使锥形瓶中待喷液体液面上的气压增大。氨和铵盐的性质3.某同学探究氨气和铵盐的性质,对相关实验操作及现象描述正确的是(A)A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,比较NH3·H2O和NaOH碱性强弱B.向试管中滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若试纸不变蓝,则原溶液中无NHC.液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3+5O24NO+6H2OD.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3解析:NH3·H2O是弱电解质,NaOH是强电解质,前者部分电离,后者完全电离,故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,可比较NH3·H2O和NaOH碱性强弱,A正确;NH3极易溶于水,稀溶液中不加热,NH3不能逸出,无法确定原溶液中是否含NH4+,B错误;NH3不易燃烧,产生的NO是大气污染物,不能作清洁能源,C错误;NH4.下列不属于铵盐的共同性质的是(D)A.易溶于水 B.与烧碱共热产生氨气C.都是晶体 D.受热分解都产生氨气解析:铵盐都是易溶于水的无色或白色晶体,都能与苛性钠共热生成氨气,都能加热分解,但不一定有氨气产生,如NH4NO3N2O↑+2H2O,D符合题意。5.如图,利用培养皿探究氨的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即将另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是(A)选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与浓盐酸挥发出的HCl气体反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液一定是AlCl3溶液D干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析:NH3能与HCl发生化合反应,生成NH4Cl白色固体,A正确;NH3能与H2SO4发生化合反应,生成(NH4)2SO4,B错误;NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀,该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等,C错误;NH3溶于水生成NH3·H2O,NH3·H2O属于碱,NH3不属于碱,D错误。氨气的制备6.下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验,其中能达到实验目的的是(D)A.用装置甲制备氨气B.用装置乙除去氨气中的少量水C.用装置丙收集氨气D.用装置丁吸收多余的氨气解析:加热固体,试管口应略向下倾斜,A错误;NH3是碱性气体,不能用浓硫酸干燥,B错误;用单孔胶塞堵住圆底烧瓶瓶口,空气排不出来,应去掉胶塞,在瓶口加一团用水或稀硫酸浸湿的棉花,C错误;氨气极易溶于水,故需用干燥管起防倒吸的作用,D正确。7.(2021·山东济南联考)水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂,其制备的反应原理为NaClO+2NH3N2H4·H2O+NaCl。图中装置和操作不能达到实验目的的是(A)A.在装置甲的圆底烧瓶中加入氯化钙制取NH3B.用装置乙作为反应过程的安全瓶C.制备水合肼时从装置丙的a口通入NH3D.用装置丁吸收反应中过量的NH3解析:氧化钙与水反应的同时会释放大量的热量,所以实验室通常选用浓氨水与氧化钙反应制取少量氨气,而不是氯化钙,故A符合题意;氨气极易溶于水,为防止倒吸,用装置乙作为反应过程的安全瓶,故B不符合题意;氨气的密度比空气的密度小,为有利于氨气和NaClO溶液反应,制备水合肼时,氨气应从a口进,b口出,故C不符合题意;氨气会污染环境,用装置丁吸收反应中过量的氨气,并能防倒吸,故D不符合题意。1.在吸收时要防止倒吸,常采用的装置有:2.实验室制取氨的简便方法简便方法装置反应原理加热浓氨水NH3·H2ONH3↑+H2O浓氨水与固体烧碱或生石灰混合将浓氨水滴到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上,消耗浓氨水中的水,同时反应放热,促进NH3·H2O分解产生NH3硝酸的性质1.硝酸的物理性质纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,与H2O以任意比互溶。2.硝酸的化学性质(1)不稳定性浓硝酸在光照或加热条件下发生分解,化学方程式为4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。(2)强氧化性①与不活泼金属反应稀硝酸与铜反应:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。浓硝酸与铜反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。②常温下,浓硝酸使Fe、Al钝化。常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”。故浓硝酸可以用铁桶盛放,“钝化”并非不反应。③与非金属反应浓硝酸与木炭的反应:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。④与还原性化合物反应硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+、FeO等还原性物质。稀硝酸与SO2、Fe2+反应的离子方程式分别为3SO2+2NO3-+2H2O3SO42-+2NO↑+4H+、3Fe2++NO3-+4H+浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。(3)与有机物反应①硝化反应(与苯反应):+HNO3+H2O。②显色反应:含苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气。()(2)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。()(3)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性。()(4)在酸性条件下,NO3-与I-、Fe2+、S解析:(1)HNO3有强氧化性,与金属反应时不放出H2。(3)Cu与HNO3反应,生成Cu(NO3)2,体现HNO3的酸性。(4)NO3-在酸性条件下有强氧化性,会将I-、Fe2+、S答案:(1)×(2)√(3)×(4)×2.想一想(1)将浓硝酸存放在无色试剂瓶中,一段时间后观察到溶液变黄,用化学方程式解释变黄的原因。由此得到启示,如何保存浓硝酸?提示:4HNO3(浓)2H2O+4NO2↑+O2↑。浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处。(2)浓HNO3、稀HNO3与Cu反应分别转化为NO2、NO,反应中稀硝酸中元素化合价降低较多,说明稀HNO3的氧化性比浓HNO3的强,对吗?提示:不对。浓HNO3的氧化性比稀HNO3的强,与Cu反应时浓HNO3反应更剧烈。3.做一做用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应。向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。(1)反应开始阶段产生色气体,化学方程式为。

(2)反应进行一段时间后又产生无色气体,此时的化学方程式为

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(3)待反应停止后,再加入少量的稀硫酸,这时Cu片上又有气泡产生,原因是

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答案:(1)红棕Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(3)加入稀硫酸后,氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸,又能与过量的铜反应硝酸的性质及应用1.下列实验事实与硝酸性质不对应的一组是(D)A.稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性B.铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D.氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性解析:稀硝酸具有酸性,能与氢氧化亚铁发生中和反应,但硝酸同时具有强氧化性,会把反应产生的Fe2+氧化为Fe3+,不仅仅表现酸性,D错误。2.等质量的铜分别与等体积足量的浓硝酸、稀硝酸反应,铜与浓硝酸反应后溶液X呈绿色,铜与稀硝酸反应后溶液Y呈蓝色。比较两溶液的差异,下列关于溶液X呈绿色原因的猜想不合理的是(A)A.X溶液中c(Cu2+)比Y溶液中c(Cu2+)大B.X溶液中含NO2-C.X溶液中c(H+)、c(NO3-)比Y溶液中c(H+)、c(ND.X溶液中溶解了NO2气体解析:浓、稀硝酸均能与铜反应,铜的质量相同,且硝酸足量,所以溶液中铜离子浓度相同。(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。(2)硝酸的还原产物不只有NO2和NO,很稀的硝酸的还原产物也可能为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)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题①忽视NO3-在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO3-不能与Fe2+、I-、S②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。硝酸与金属反应的计算3.1.52g铜、镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63.0%的浓硝酸中,得到NO2和NO的混合气体896mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.00mol/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(D)A.原硝酸的浓度为14.0mol/LB.反应过程中转移的电子数是0.06NAC.该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1D.得到2.54g沉淀时,加入NaOH溶液的体积为600mL解析:向反应后溶液中加入NaOH,生成Mg(OH)2和Cu(OH)2沉淀,固体质量增加的是OH-的质量,且有n(OH-)=n(e-),设合金中镁、铜的物质的量分别为x、y,则有24g/mol×x+64g/mol×y=1.52g,2x+2y=2.54g-1.4.1.5molCu2S和足量稀HNO3反应,生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O。则参加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是(A)A.5mol B.1.5molC.6mol D.1mol解析:根据题意知,Cu2S与足量的稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O,反应中Cu元素化合价由+1价升高到+2价,S元素化合价由-2价升高到+6价,则1.5molCu2S共失去电子1.5mol×(2×1+8)=15mol,N元素化合价由+5价降低到+2价,根据氧化还原反应中得失电子守恒,参加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量为155硝酸与金属反应的有关规律具体而言,硝酸与金属反应的“两个守恒、一个关系”可表示如下:(1)两个守恒①得失电子守恒:n(金属失电子)=n(NO2)+3n(NO)。②氮原子守恒:n