搜索
第四节氮及其重要化合物最新考纲：1.掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法。3.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。核心素养：1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识含氮化合物的多样性，并对其进行分类。2.科学探究与创新意识：能根据氮单质及化合物的性质提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究。知识点一氮气及其氧化物1．氮气的结构与性质(1)氮元素的存在与氮的固定(2)N2的物理性质无色、无味气体，密度比空气略，溶于水。(3)N2的化学性质小难2.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＋5N2O俗称笑气，有麻醉作用；N2O3是亚硝酸的酸酐；N2O5为硝酸的酸酐。(2)NO与NO2性质的比较判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．常温常压下，124gP4中所含P—P键数目为4NA()×提示：124gP4的物质的量是1mol，由于白磷是正四面体结构，一分子P4含有6个P—P键，因此1molP4所含P—P键数目为6NA。2．1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA()×提示：N2与H2的反应为可逆反应。3．用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO()×提示：NO能与空气中的O2反应生成NO2，收集NO应采用排水法。4．0.3molNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA()×提示：在NO2与水的反应中，每有0.3molNO2参加反应，转移0.2mol电子。5．制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气()×提示：用水吸收NO2还会放出有毒气体NO。6．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象()×提示：NO2遇水生成硝酸，能将Fe2＋氧化为Fe3＋，溶液颜色由浅绿色变为黄色。7．豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化()8．食品袋中充氮气可用来防腐()√√1．氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46，也没有纯净NO2和N2O4气体。2．验证某无色气体是NO的方法是让无色气体接触氧气或空气，无色气体变为红棕色。3．NO2、NO可用碱液处理，如NaOH溶液吸收原理为NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。4．NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。如NO2能使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝：2NO2＋2KI===2KNO2＋I2。5．鉴别NO2和溴蒸气常用的试剂为：①AgNO3溶液、②H2O、③CCl4。1．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()AA．氮元素均被氧化B．工业合成氨属于人工固氮C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环解析：在雷电作用下N2与O2反应生成NO，氮元素被氧化、工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A项错误，B项正确；由题图可看出含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C项正确；合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确。2．氮及其化合物的变化关系如图：则下列说法不正确的是()A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径C．上述所有反应都是氧化还原反应D．上述反应中只有③属于氮的固定D解析：工业上生产硝酸的流程是氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O路线①，一氧化氮与氧气反应2NO＋O2===2NO2路线②，二氧化氮被水吸收3NO2＋H2O===2HNO3＋NO路线③，路线①②③是工业生产硝酸的主要途径，A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应：N2＋O2=====放电2NO路线Ⅰ；NO不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO＋O2===2NO2路线Ⅱ，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO路线Ⅲ，B正确；从氮的变化关系图可知：N从N2(0价)→NO(＋2价)→NO2(＋4价)→HNO3(＋5价)，都是氧化还原反应，C正确；上述反应中空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，②③含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，D错误。3．(2020·泰州模拟)常温常压下，注射器甲中装有NO2气体，注射器乙中装有相同体积的空气，注射器与U形管连通，固定活塞。如图所示，打开两个止水夹，足够时间后，将会看到U形管中液面()AA．a端上升，b端下降B．a端下降，b端上升C．U形管中液面无变化D．无法判断解析：打开两个止水夹后，甲中NO2与水反应生成HNO3和NO，U形管中左侧气体压强减小，a端液面上升，b端下降。4．下列说法中错误的是()A．工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应B．NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液或CCl4，但不能用湿润的淀粉KI试纸C．除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中D．NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为2∶1D解析：NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。5．(2020·辽宁铁岭协作体联考)已知Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为2Cu(NO3)2=====△2CuO＋4NO2↑＋O2↑，将少量的Cu(NO3)2固体放入试管中加热，然后用带火星的木条放入试管中，木条复燃，则下列说法正确的是()A．NO2能支持燃烧B．NO2不能支持燃烧C．木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故D．木条复燃是因为硝酸铜分解产生的CuO催化作用的结果A解析：氧气具有助燃性，在纯氧气中能使带火星的木条复燃，但空气中由于含有大量不能助燃的N2，而氧气量较少，所以空气不能使带火星的木条复燃，反应2Cu(NO3)2=====△2CuO＋4NO2↑＋O2↑中，产物中NO2、O2的体积比与空气中N2、O2体积比近似相同，即为4∶1，带火星的木条放入Cu(NO3)2受热分解得到的混合气体的试管中，木条复燃，说明NO2能支持燃烧，A项正确。6．氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。(1)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)。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酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任写两种即可)②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，反应的化学方程式可表示为。2xCO＋2NOx=====催化剂△2xCO2＋N2(2)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。(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是。1∶3NaNO2解析：(1)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。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)V(NO)＋V(NO2)＝3.0L，23V(NO)＋43V(NO2)＝3.5L，则V(NO)＝0.75L，V(NO2)＝2.25L，V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(3)NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为＋3价，即为NaNO2。素养一氮氧化物被水吸收相关计算1．关系式法(1)NO和O2的混合气体通入水中由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。(2)NO2和O2的混合气体通入水中由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。2．电子守恒法NOx转化为硝酸时失去电子，如果是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效；当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。1．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，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为()A．1∶1B．5∶7C．7∶5D．4∶3A解析：NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：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物质的量浓度之比为1∶1。2．(2020·贵阳模拟)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是()A．V1V2V3B．V1V3V2C．V2V3V1D．V3V1V2B解析：设各种气体的体积都为1体积。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝(1＋13)体积。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝(1－14)体积。③剩余N2的体积V3＝1体积。即B项符合题意。3．将充有mmLNO和nmLNO2的量筒倒立于水槽中，然后通入mmLO2，若mn，则充分反应后，量筒内剩余的气体体积为()A．3(m－n)mLB．(m＋n)mLC．(m－n)mLD.n－m3mLD解析：发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故NO与NO2按1∶1混合的总反应为：NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3，充有mmLNO和nmLNO2的量筒倒立于水槽中，然后通入mmLO2，由于mn，故按总反应进行，NO2有剩余，剩余NO2的体积为nmL－mmL＝(n－m)mL，再发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故生成NO的体积为13(n－m)mL。素养二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，产生了一种有毒的烟雾。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。④NO与血红蛋白结合使人中毒。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催化转化法在催化剂、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。1．为落实“五水