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第4讲生产生活中的含氮化合物【2020·备考】最新考纲：1.了解氮元素单质及其化合物的主要性质和重要应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。新课标要求：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硫及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化途径。最新考情：氮及其化合物包括N2、NO、NO2、NH3、NH＋4、HNO3等的性质。一是考查它们的性质、应用及转化，多在选择题中出现，二是考查NOx的处理，工业上HNO3的制备，多在填空题中考查。考点一氮气及氮的氧化物的性质1.氮元素在自然界中的存在[知识梳理]2.氮气的性质写出有关反应的化学方程式：①______________________________②______________________________(工业合成氨原理)③______________________________N2＋3Mg=====点燃Mg3N2N2＋3H22NH3N2＋O2=====放电2NO3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物，如______、______、______、______、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是____________；NO2与N2O4能相互转化_______________(写方程式)。N2ONONO2N2O4N2O3、N2O52NO2N2O4NONO2颜色毒性溶解性与O2反应与H2O反应对人体、环境的影响(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(2)NO和NO2的比较无色红棕色有毒有毒不溶于水易溶于水2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO提醒：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。②NO只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。③验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)食品袋中充氮气可用来防腐()(2)N2与氧气反应制NO从而制硝酸()(3)标准状况下，6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA()(4)制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气()(5)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应()[题组诊断]氮气及氮的氧化物的性质√×××√(6)NO2与水反应的离子方程式：3NO2＋H2O===2H＋＋2NO－3＋NO()(7)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象()(8)在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集()(9)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒()(10)汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是由游离态氮转化来的()√××√√2.下列说法正确的是()A.CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在B.NO可用于某些疾病的治疗C.NO2通入FeSO4溶液中，溶液颜色发生变化D.汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2解析NO易被氧化为NO2，N2不是污染物，NO2通入溶液中生成HNO3，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色。答案BC3.N2O俗称“笑气”，曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生N2O：3CO＋2NO2=====催化剂3CO2＋N2O。下列关于N2O的说法正确的是()A.上述反应中每生成1molN2O，消耗3molCOB.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数C.N2O只具有氧化性，无还原性D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合，使人中毒解析1molN2O与1molCO2都含有22mol电子，B正确；N2O中氮元素为＋1价，是氮元素的中间价态，所以N2O既具有氧化性又具有还原性，C错误。答案AB4.(2018·新课标Ⅱ卷)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是()氮氧化物对环境的影响A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关解析雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。答案C5.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，其物质的量之比为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________________________________________________。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中氮的化合价为＋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。答案(1)1∶3(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO2【总结归纳】氮氧化物对环境污染及防治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＋H2O(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。考点二氨、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)，可由实验证明。(2)化学性质[知识梳理]喷泉①还原性与氧气反应：。②与酸反应与氯化氢反应：。现象：。应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。③与水反应：，，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。(3)用途制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2ONH3＋HCl===NH4Cl产生白烟NH3＋H2ONH3·H2ONH3·H2ONH＋4＋OH－2.氨气的实验室制法2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△2NH3↑＋CaCl2＋2H2O向下排空气法蓝白烟3.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——“三解”①不稳定性(热解)a.NH4Cl受热分解：。b.NH4HCO3受热分解：。②与碱反应(碱解)铵盐与碱溶液反应的离子方程式a.在稀溶液中不加热：。b.加热时或浓溶液：。③铵盐溶于水易水解(水解)：NH＋4＋H2ONH3·H2O＋H＋。NH4Cl=====△NH3↑＋HCl↑NH4HCO3=====△NH3↑＋CO2↑＋H2ONH＋4＋OH－===NH3·H2ONH＋4＋OH－=====△NH3↑＋H2O(3)NH＋4的检验：【模板】铵盐的检验答题模板1.如图利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。图表中对实验现象所做的解释不正确的是()[题组诊断]氨和铵盐的性质及应用选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与挥发出来的HCl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氯化物溶液中有红褐色沉淀该溶液一定是FeCl3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·H2O是一种可溶性碱解析挥发出来的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体，产生白烟，A正确；NH3与浓H2SO4反应，但因浓H2SO4难挥发故无明显现象，B错误；NH3遇到FeCl3溶液生成红褐色Fe(OH)3沉淀，C正确；干燥的红色石蕊试纸不变色，而湿润的红色石蕊试纸变蓝，可说明NH3溶于水生成的NH3·H2O为碱，但不能说NH3是碱，D正确。答案B2.某同学仿照“喷泉”实验的原理，在实验室做了一个“喷烟”实验，如图所示。他在甲、乙两个烧瓶中分别充入X、Y两种无色气体，在胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内，然后打开止水夹，便可以看到甲烧瓶中的导管口喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。若已知X、Y是HCl、NH3、Cl2、O2、CH4、SO2、NO气体中的两种，则下列判断中正确的是()A.X是NH3，Y是HClB.X是Cl2，Y是NH3C.X是SO2，Y是O2D.X是NO，Y是O2解析根据题中已知的气体，能产生白烟的是HCl和NH3或Cl2和NH3，再根据题中信息“分别充入X、Y两种无色气体及甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅”可知X是NH3，Y是HCl，故A项正确。答案A3.NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(见下图)，下列说法正确的是()A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B.NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解C.NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D.图中所涉及的O2都要用纯氧解析化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质，NaHCO3不是化肥，A不正确；Na2CO3受热不易分解，B不正确；NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C正确；氨的催化氧化用空气就可以，不一定要用纯氧，D不正确。答案C4.某氮肥样品可能含有NH4HCO3、NH4Cl、NH4NO3中的一种或几种。称取该样品0.5000g，溶解配成100.00mL溶液，加过量浓NaOH溶液，加热，将产生的氨气通入60.00mL0.1000mol·L－1的H2SO4溶液中(设产生的NH3全部逸出)，剩余的H2SO4溶液能消耗20.00mL0.2250mol·L－1的NaOH溶液。下列说法正确的是()A.吸收NH3消耗的H2SO4为6.000×10－3molB.上述过程共产生NH3168mL(标准状况下)C.该样品中NH＋4的质量分数为43.2%D.该氮肥样品必含NH4Cl解析0.006molH2SO4除了吸收NH3还中和NaOH，有n(NH3)＋n(NaOH)＝2n(H2SO4)，n(NH3)＋0.0045mol＝0.012mol，n(NH3)＝0.0075mol，V(NH3)＝168mL，吸收NH3的H2SO4为0.00375mol，w(NH＋4)%＝0.0075mol×18g/mo