高考第一轮复习——氮及其化合物

第1页版权所有不得复制年级高三学科化学版本人教新课标版课程标题高考第一轮复习——氮及其化合物编稿老师刘学超一校张琦锋二校黄楠审核张美玲一、考纲要求1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响二、考题规律：本专题内容，涉及化合物数量众多，且与其他知识联系密切，近几年在高考命题中常以氮、磷及其化合物知识为载体，与化学基本概念、基本理论、化学实验与化学计算有机结合，综合考查学生分析问题、解决问题的能力。主要考查的知识点有：①N2、NH3的分子结构与性质，②NO、NO2的混合气体溶于水的有关计算，③HNO3的酸性、不稳定性、强氧化性及工业制法，④NH4＋的检验，铵盐的性质，NH3的实验室和工业制法，NH3溶于水的有关计算。⑤结合生活实际考查环境保护的相关知识。三、考向预测：对本专题内容的考查形式多种多样，且与其他板块的知识联合考查，但仍以元素推断题和实验题为主，预计明年高考中对元素化合物知识的考查仍是重点。以氮及其化合物为知识背景，考查化学基本概念、基本理论、实验操作及化学计算，将是近年高考的一大特色，注重硝酸工业与环境保护问题，培养学生爱护环境、保护环境的意识，也是近年高考命题的重要方向。一、氮及其化合物转化关系：二、氨气及铵盐1.氨气的制备第2页版权所有不得复制（1）用铵盐制取①反应原理（化学方程式）：Ca（OH）2＋2NH4Cl=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②实验装置（如图）③验满方法：a.将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明氨气已收集满。b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生，说明氨气已收集满。④干燥方法：通过以下任一装置。注意不能用无水CaCl2干燥NH3，因为二者能发生反应。⑤棉花的作用：减缓NH3与空气对流，收集纯净的NH3。（2）用浓氨水来制取①加热浓氨水a.反应原理：NH3·H2O=====△NH3↑＋H2Ob.装置图：②利用浓氨水与固体强碱或生石灰来制取NH3。a.实验装置（如图）。b.反应原理：NH3·H2O＋CaO＝Ca（OH）2＋NH3↑NH3·H2OH2O＋NH3↑2.铵盐的性质铵盐中含有离子键、共价键，铵盐一般为离子化合物，都易溶于水，NH4＋能发生水解。（1）受热易分解，放出氨气；（2）干燥的铵盐固体能与碱固体混合加热反应生成氨气，利用这个性质可以制备氨气。3.NH＋4的检验第3页版权所有不得复制铵盐（NH4＋）浓溶液或晶体无色气体3试纸变蓝三、硝酸的化学性质1.HNO3特性（1）浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色。（2）硝酸能够与几乎所有的金属反应（除Au、Pt外），但不生成氢气；与变价金属反应时，金属能够被氧化为最高价态。（3）与具有还原性的弱酸盐（如Na2SO3等）、碱性氧化物、碱，以及其他还原剂反应时，优先发生氧化还原反应。（4）与其他非氧化性酸不同，硝酸还能够与一些具有还原性的酸（如H2S、HBr、HI、H2SO3等）、酸性氧化物（如SO2等）发生氧化还原反应。2.氧化性强弱比较及还原产物的判断（1）氧化性强弱的比较HNO3的氧化性强弱是由氮原子得电子的难易程度决定的，与得电子的多少无关，一般说来，硝酸的浓度越大，氧化性越强，浓度越小，氧化性越弱。（2）还原产物的判断HNO3的氧化性越强，还原产物价态越高，反之，价态越低，如浓硝酸的还原产物一般为NO2，稀硝酸的还原产物一般为NO，浓度很小的硝酸还原产物也可能是N2或NH4NO3。3.金属单质与硝酸反应的有关计算（1）金属与HNO3反应的一般通式金属＋浓硝酸→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O金属＋稀硝酸→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O最常用到的反应是Cu与HNO3的反应，在反应过程中，HNO3的作用如下图所示（2）计算方法①原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3－的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。关系式：n（HNO3）＝2n（Cu2＋）＋n（气体）②得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。关系式：2n（Cu2＋）＝3n（NO）＋n（NO2）第4页版权所有不得复制聚焦热点1：氮的氧化物例1据媒体报道，近年来安徽省巢湖由于蓝藻的大量繁殖导致水质严重恶化，水体呈碱性。污染的主要原因是水中氨氮及含磷化合物等超标。下列有关说法正确的是（）A.氨氮及含磷化合物只来自于工业废水B.最好的处理方法是把氨氮提取出来用于制取氮肥C.氨氮超标造成的pH变化可以加酸中和D.防治最有效的措施应是从源头上进行控制分析：氨氮及含磷化合物不仅来自于工业废水，还来自于生活污水等，A错；由于水体中的氨氮含量低，提取制取氮肥耗费的财力大，B错；由于水体量太大，如果加酸中和需要消耗的酸过多，需要的费用过多，且会带来新的污染，C错。答案：D点评：含氮的物质对环境的影响比较严重：氮的氧化物可以形成酸雨和光化学烟雾。大量的含氮、磷的物质进入海水中会引起海水的富营养化，使一些藻类植物疯长，出现赤潮现象。进入淡水将会造成水华。例2试管中盛装红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，对于原来试管中盛装的气体不可能是（）A.可能是N2与NO2的混合气体B.可能是O2与NO2的混合气体C.可能是NO与NO2的混合气体D.可能是NO2一种气体分析：根据方程式4NO2＋2H2O＋O2＝4HNO3和4NO＋2H2O＋3O2＝4HNO3可以看出一氧化氮与氧气按体积比4∶3可以使试管被水完全充满，二氧化氮与氧气按体积比4∶1可以使试管被水完全充满。但若有氮气，则水一定不会充满试管。答案：A点评：本题的关键是熟悉两个综合方程式4NO2＋2H2O＋O2＝4HNO3和4NO＋2H2O＋3O2＝4HNO3，若对这些掌握得较为熟练，则本题即可快速地选出正确选项A项，因为无论通入什么气体，化学性质稳定的N2都不会参加反应进入溶液中。例3无色的混合气体甲中可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种。将100mL气体甲经过如图实验处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则气体甲的组成可能为（）A.NH3、NO2、N2B.NH3、NO、CO2C.NH3、NO2、CO2D.NO、CO2、N2分析：N2在整个过程中不可能参加反应，A、D不正确；由于气体呈无色，C不正确；选项B符合题目要求。答案：B第5页版权所有不得复制点评：这道题要求具有较强的审题能力和逻辑思维能力。在做题的过程中一定要抓住关键词语。如：无色、通过过氧化钠后显红棕色、最后没有其他剩余等。聚焦热点2：氨气和铵盐例1有关氨的说法不正确的是（）A.NH3是4核10电子极性分子，三角锥形，具有还原性B.NH3极易溶于水，可做喷泉实验，氨气易液化，液氨可用作制冷剂C.氨气是非电解质，氨水是电解质D.蘸有浓盐酸的玻璃棒遇氨气可产生白烟分析：由NH3的结构和性质知A、D正确；又由相似相溶原理知极性分子NH3易溶于极性溶剂H2O，且氨的蒸发热很大，可作制冷剂；B正确；电解质和非电解质都指的是化合物，而氨水是混合物，故C不正确。答案：C点评：物质的结构决定物质的性质，NH3中N显－3价，决定了NH3具有还原性。在NH3中容易形成氢键，所以NH3易液化。电解质是指在水溶液中或熔融状态下本身能电离的化合物，氨气溶于水时氨水发生了电离，所以氨气不是电解质，而是非电解质。例2已知NH3难溶于CCl4，如图所示，下列装置中，不宜用于氨气吸收的是（）分析：A、D两项可防止倒吸；C项，NH3不与H2O直接接触，可有效防止倒吸；B项不能防止倒吸。答案：B点评：对于极易溶于水的尾气要采用防倒吸装置，如NH3、HCl等。B装置常用于吸收溶解度较小的气体，如Cl2。例3氢化铵（NH4H）与氯化铵的结构相似，又知NH4H与水反应有H2生成，下列叙述不正确的是（）A.NH4H是离子化合物，固态时属离子晶体B.NH4H溶于水，所形成的溶液显碱性C.NH4H固体投入少量的水中，有两种气体产生D.NH4H与水反应时，NH4H是氧化剂分析：NH4H与NH4Cl结构相似，固态时属于离子晶体，NH4H溶于水会与水发生反应：NH4H＋H2O＝H2↑＋NH3·H2O，NH4H中－1价的氢被氧化为H2，水溶液显碱性，若水很少，也会有NH3放出。答案：D点评：该题是一道信息迁移的题目，关键词是“氢化铵（NH4H）与氯化铵的结构相似”。所以就应该将氢化铵作为铵盐来对待。聚焦热点3：硝酸第6页版权所有不得复制例1一种酸性较强的溶液中，可能存在NO3－、I－、Cl－和Fe3＋中的一种或几种，向该溶液中加入溴水后，溴单质被还原，由此可推知这种溶液中（）A.含I－，不能确定是否含Cl－B.含3NOC.含I－、NO3－、Cl－D.含Fe3＋分析：由题意溴单质被还原说明溶液中含有还原性离子I－，而在酸性条件下NO3－具有强氧化性，不能与I－共存，Fe3＋与I－也不能共存。答案：A点评：NO3－只在酸性条件下才能表现出强氧化性，在中性或碱性条件下不表现氧化性，因此在进行离子共存判断时，中性或碱性条件下，几乎所有离子都能与NO3－大量共存。例2把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是（）A.反应后生成的盐只有Fe（NO3）3B.反应后生成的盐只有Fe（NO3）2C.反应后生成的盐为Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，其物质的量之比为1∶3D.反应后生成的盐为Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，其物质的量之比为3∶1解析：因产生0.3molNO2和0.2molNO时硝酸得到电子的物质的量为0.9mol，所以铁失去电子的物质的量也为0.9mol，而铁的物质的量为0.4mol，所以产物中既有Fe2＋又有Fe3＋，由n（Fe2＋）＋n（Fe3＋）＝0.4mol，2n（Fe2＋）＋3n（Fe3＋）＝0.9mol，可得n（Fe3＋）＝0.1mol，n（Fe2＋）＝0.3mol，n（Fe3＋）∶n（Fe2＋）＝1∶3。答案：C点评：这道题目要利用电子守恒和原子守恒来解答。在有金属和硝酸发生的氧化还原反应中往往要借助于这两个守恒解题。当然也可以按照铁和浓硝酸、稀硝酸的两个反应，设未知数、列方程组来解题。例3若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6L（标准状况）。则所消耗的硝酸的物质的量是；所得NO的体积为L，NO2的体积为L。分析：n（NOx）＝5.6L22.4L·mol－1＝0.25mol，故消耗HNO3：n（HNO3）＝2n（Cu）＋n（NOx）＝2×12.8g64g·mol－1＋0.25mol＝0.65mol。设产生NO2的物质的量为x，则NO的物质的量为（0.25mol－x）。根据得失电子守恒，得x×1＋（0.25mol－x）×3＝12.8g64g·mol－1×2解得：x＝0.175mol，V（NO2）＝0.175mol×22.4L/mol＝3.92L，V（NO）＝5.6－3.92＝1.68L答案：0.65mol1.68L3.92L点评：中学化学中，凡是与HNO3有关的计算，全部可以使用守恒的方法求解，计算时一方面要注意电子守恒的应用，另一方面要注意原子守恒的应用，尤其是在选择题中，运用守恒法可以进行巧解巧算，既培养了思维能力，又可提高解题速度。一、NOx与O2、H2O的反应及计算1.NO2、NO（或N2）混合气体通入水中，一般利用3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，再根据差量法计算。第7页版权所有不得复制2.NO2、O2混合气体通入水中，由3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO和2NO＋O2＝2NO2可得总反应式：4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3，由此可知，当体积比：＝4︰1时，恰好完全反应，无剩余气体)(:)(22OVNOV4︰1时，O2过