第四章第4讲【2016化学大一轮步步高答案】

第4讲氮及其化合物[考纲要求]1.了解NO、NO2的性质。2.掌握硝酸的性质和用途，结合金属与HNO3的反应，掌握守恒法的计算技巧。3.了解氮的氧化物对环境及人类健康的影响。4.了解氨气、铵盐的性质及用途；掌握氨气的实验室制法。5.掌握铵根离子的检验。考点一氮气及其氧化物1．氮气2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。完成NO和NO2的比较表：NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO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、光化学烟雾特别提醒(1)氮的氧化物都是大气污染物。(2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。(3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。(4)NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝。深度思考1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属元素，为什么氮气很稳定？答案氮气的性质不仅与原子结构有关，还与氮分子的构成有关；氮气分子中的N≡N键，键能很大，分子结构稳定，故氮气很稳定。收集：樱满唯2．俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮，请同学们写出三个有关的化学方程式：(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)________________________________________________________________________。答案(1)N2＋O2=====放电或高温2NO(2)2NO＋O2===2NO2(3)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO3．如何鉴别NO2与溴蒸气？答案由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉­KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③用水洗法。题组一NO、NO2的性质及对环境的影响1．NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情，病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是()A．NO是一种红棕色气体B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量的氧元素的NO和CO的质量相等D．NO难溶于水，可以用排水法收集答案D解析NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO易与氧气直接化合生成NO2。2．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①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是()A．NO2起催化剂作用B．NO起催化剂作用C．NO2只起氧化剂作用D．O3与O2为同分异构体答案A解析反应过程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化剂作用，反应过程中NO2作氧化剂，A项正确，B、C项错误；O3与O2的相对分子质量不相同，不是同分异构体，属同素异形体，D项错误。3．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)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)。(2)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：____________________________________。(3)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，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：__________________________________________________________________。答案(1)①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)(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(3)2CO＋2NO=====催化剂N2＋2CO2解析(1)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，导致光化学烟雾，产生温室效应。(3)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。氮氧化物对环境的污染及防治1．常见的污染类型(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，产生的一种有毒的烟雾。(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，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。2．常见的NOx尾气处理方法(1)碱液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、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：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。题组二有关氮的氧化物的简单计算4．将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为()A．NO2B．N2O3C．N2OD．N2O4答案A解析本题考查氧化还原反应和阿伏加德罗定律及元素化合物知识，意在考查学生利用有关定律进行数据处理的能力。氮氧化合物与铜粉反应生成CuO和N2，结合题中气体体积和阿伏加德罗定律可推知该氮的氧化物分子中只含有一个氮原子，结合选项知A正确。5．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①②B．②③C．③④D．①④答案D解析首先分析剩余的2mL气体有两种可能。如果剩余2mLO2，则V(NO2)＝45×(12－2)mL＝8mL，则混合气中：V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的2mL气体是NO，则混合气中的V(O2)＝(12mL－2mL×3)×15＝1.2mL，D项正确。6．氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO=====催化剂△5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2=====催化剂△7N2＋12H2O。同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比1∶1，写出该反应的化学方程式：________________。②NO与NO2按物质的量之比1∶1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______。(3)纯碱溶液也能用于处理氮氧化合物废气，反应原理与上述(2)类似，同时产生CO2。①请写出纯碱溶液吸收NO2的化学方程式：________。②现有一定量的某工业废气，其中含有3.36LNO2、1.12LNO(已换算为标准状况，假设不含N2O4)，恰好被200mL碳酸钠溶液吸收，所得盐的物质的量分别为________、________，该碳酸钠溶液的物质的量浓度为____________mol·L－1。答案(1)1∶3(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO2(3)①Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2②NaNO3：0.05molNaNO2：0.15mol0.5mol·L－1解析(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：23V(NO)，处理NO2需NH3：43V(NO2)，则VNO＋VNO2＝3.0L23VNO＋43VNO2＝3.5L解得V(NO)＝0.75LV(NO2)＝2.25LV(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(2)①生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合物为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3，即为NaNO2。(3)②n(NO2)＝0.15mol，n(NO)＝0.05molNa2CO30.05mol＋NO20.05mol＋NO0.05mol===2NaNO20.1mol＋CO2则单独与Na2CO3反应的NO2为0.15mol－0.05mol＝0.1molNa2CO30.05mol＋2NO20.1mol===NaNO30.05mol＋NaNO20.05mol＋CO2所以共生成NaNO3：0.05mol，NaNO2：0.15molc(Na2CO3)＝0.1mol0.2L＝0.5mol·L－1。1．解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。2．注意原子守恒和得失电子守恒的运用有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。考点二硝酸的性质及应用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：4HNO3(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。按要求完成下列反应的方程式：①与金属反应：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与非金属反应：浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；③与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(3)与有机物反应①硝化反应(与C6H6反应)：C6H6＋HNO3――→浓硫酸△C6H5NO2＋H2O；②颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。深度思考1．久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存浓硝酸？答案浓硝酸显黄色是由于浓硝酸见光或受热发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的