2022版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第4节氮及其重要化合物课件

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☞知识点1　氮气及其常见氧化物
2．氮气写出有关化学方程式：①与氧气反应：______________________(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)。②与氢气反应：_____________________(工业合成氨的反应原理)。③与金属镁反应：___________________________。
3．氮的氧化物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_____________。完成表中NO和NO2的比较：
红棕色有刺激性气味气体　
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　
2NO＋O2===2NO2　
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　
Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1) 1 ml N2与4 ml H2反应生成的NH3分子数为2NA(　　)(2)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO(　　)(3)标准状况下，6.72 L NO2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)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象(　　)(6)在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集(　　)(7)常温下，N2既能与O2反应又能与H2反应(　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
突破一　氮气、NOx的性质、用途及对环境的影响1．下列有关氮气用途的说法不正确的是(　　)A．作焊接金属的保护气B．制硝酸和化肥的原料C．食品袋中充氮气来防腐D．工业上，与氧气反应制NO从而制硝酸【答案】D
【解析】氮气的化学性质不活泼，能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化，A正确；氮气可用于合成氨，氨可制作硝酸和化肥，B正确；食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率，C正确；氮气与氧气的反应很难进行，不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸，D错误。
2．(2020·吉林长春重点中学联考)光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物，形成过程如图所示。
下列说法正确的是(　　)A．光化学烟雾中各成分都具有强还原性B．汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质C．燃油汽车安装废气净化装置有利于遏制光化学烟雾的发生D．同一地区，相同条件下，冬季比夏季更易生成光化学烟雾【答案】C
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：_____________________________________________。
【解析】(1)汽车气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，加剧臭氧层空洞。(3)CO、NO反应后生成的无毒气体为CO2和N2。
突破二　NOx和O2混合型计算题4．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　)①1.2 mL　②2.4 mL　③3 mL　④4 mLA．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】D
5．如下图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　)A．3∶2 B．2∶3 C．8∶3 D．3∶8【答案】C
氮氧化物溶于水的问题分析无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，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[V(NO)∶V(O2)＝4∶3]。(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3[V(NO2)∶V(O2)＝4∶1]。
1．氨气的结构、物理性质
NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋ 　
3．氨气的制取(1)氨气的实验室制法。
⑤验满装置：a.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变______；b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有______产生。⑥尾气装置：收集时，一般在试管口塞一团棉花球，可减小NH3与空气的对流，收集到纯净的NH3。
(2)实验室制取少量NH3的三种简易方法。
(1)不能用NH4NO3，因NH4NO3受热易爆炸。(2)Ca(OH)2不能用KOH或NaOH代替，因两者易吸湿，易结块，不利于产生NH3，且高温下腐蚀试管。(3)不能用浓H2SO4、P2O5、CaCl2、无水硫酸铜作干燥剂。
4．铵盐(1)物理性质：铵盐都是无色或白色晶体，易溶于水。(2)化学性质：
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)NH4HCO3受热易分解，故可用作氮肥(　　)(2)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化(　　)(3)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐(　　)(4)氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质(　　)(5)氨水中微粒种类与NH4Cl溶液中的微粒种类相同(　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√
突破一　氨气和铵盐的性质及应用1．(2019·福建泉州期末)在研究合成氨方法的历史上，不同的研究者曾3次获得诺贝尔化学奖。氨的合成大大提高了农作物的产量；氨气也是制取硝酸、炸药等的原料。下列说法正确的是(　　)A．NH3遇到浓硝酸会发生反应产生大量白烟B．N2和H2在点燃或光照条件下可合成NH3C．NH3和HNO3溶于水后都能导电，故两者都是电解质D．由NH3制HNO3的过程中，氮元素被还原【答案】A
2．(2020·河北衡水中学调研)已知氨气可与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用下图中的装置(省略夹持装置及加热装置)可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色，D中出现无色液体。下列有关说法正确的是　　(　　)
A．试管A中加入的试剂为NH4Cl固体B．反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3C．装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙D．装置D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝【答案】D
突破二　氨气的实验室制法3．(2020·广东茂名月考)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是(　　)【答案】C
【解析】NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl，A错误；氨气极易溶于水，为防倒吸，装置中倒置漏斗不应插入液面以下，B错误；氨气易溶于水，装置图中氨气易与空气对流，因而收集不到纯净的气体，D错误。
4．某学习兴趣小组探究氨气的制取实验：(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气，其中合理的是________(填字母)。A．将氯化铵固体加热分解收集产生的气体B．将浓氨水滴入氢氧化钠固体中，收集产生的气体C．将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥D．将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中，收集产生的气体
(2)根据上述正确的原理，该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气，适宜的装置是________(填字母)。
(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是____________(填序号)。①密度　②颜色　③溶解性　④热稳定性　⑤与氧气反应(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置，其中可行的是________，集气的原理是______________________________________。【答案】(1)BC　(2)CD　(3)②④　(4)d　利用氨气的密度小于空气，采用短管进氨气，长管出空气，即可收集氨气
突破三　喷泉实验5．(2020·广东佛山月考)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(　　)
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和SO2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【答案】D
6．同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、②NO2进行喷泉实验，如图所示，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为(　　)A．①>②　　　　　　B．①<②C．①＝② D．不能确定【答案】C
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中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。
(2)形成喷泉的常见类型。(3)喷泉实验的引发。加入某种试剂；采取一定操作使烧瓶内的气体与烧杯中的液体接触。
突破四　氨气制法的综合应用7．某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是_________________________ _____________。(2)甲、乙分别是________(填字母)。a．浓硫酸、碱石灰　b．碱石灰、碱石灰c．碱石灰、无水氯化钙　d．五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是________ __________________________。(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是______________________。探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2；_________________________。(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为______ml/L(假设为标准状况，保留两位有效数字)。
1．物理性质硝酸是____色、易挥发的液体，有________气味。
2．化学性质(1)不稳定性。反应：____________________________________。
(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：___________________________________________；浓硝酸与铜反应：___________________________________________。②与非金属反应。浓硝酸与C的反应：_________________________________________。
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　
3Fe3＋＋NO↑＋2H2O　
硝酸与金属反应的规律(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。(2)浓硝酸与稀硝酸被还原的产物：HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸被还原得出的产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)实验室里用锌粒与稀HNO3反应制取H2(　　)(2)铜与浓硝酸生成NO2，而与稀硝酸反应生成更低价的氧化物NO，则氧化性：稀硝酸＞浓硝酸(　　)(3)将铜丝伸入到稀HNO3中溶液变蓝，说明Cu与稀HNO3发生置换反应(　　)(4)常温下，将Al片放入浓硝酸中无明显现象，原因是Al与浓硝酸不反应(　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×
突破一　硝酸的性质1．硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的一组是(　　)A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性【答案】D
突破二　硝酸与金属反应的计算2．向含有0.01 ml Cu，a ml Cu2O、b ml CuO的混合物中滴加6.0 ml·L－1的稀硝酸溶液至10 mL时，固体恰好完全溶解，得到标准状况下224 mL气体(纯净物)。下列说法正确的是(　　)A．反应过程中转移0.01 ml电子B．a∶b＝1∶1C．被还原的硝酸为0.06 mlD．将少量铁粉投入该稀硝酸中能生成Fe(NO3)2【答案】B
金属与硝酸反应中守恒思想的应用
突破三　硝酸反应产物综合实验探究题3．某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究。已知：2NaOH＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋H2O,2NaOH＋NO2＋NO===2NaNO2＋H2O。请回答下列问题：Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO。
(1)木炭与浓硝酸反应的化学方程式为_________________ _____________________________________________。(2)装置C的作用为________________________________。(3)乙同学认为用装置F代替B更合理，理由为______________ _____________________________________________。
Ⅱ.探究NO与Na2O2反应。
已知：NaNO2既有氧化性，又有还原性；J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。(4)检验上图装置气密性的方法为___________________________ _____________。(5)实验结束后，设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成____________________________________________________________。(可供选择的试剂：蒸馏水、淀粉－KI溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)
☞核心素养10　氮及其化合物的转化　绿色化学
氮的化合物种类很多，化合价有－3、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5多种价态。化合物间的转化关系很重要，如NH3的催化氧化制硝酸等。充分体现“科学态度与社会责任”的核心素养。
1．氮及其化合物的转化注意　箭头指出可体现物质的性质，指向可寻找该物质的制备方法。
3．工业尾气的主要成分及其治理(1)硫酸厂尾气：SO2、SO3等，一般用氨水吸收。(2)硝酸厂尾气：NO、NO2等，一般用NaOH溶液吸收。(3)高炉煤气：CO、CO2等，一般可被回收利用。(4)炼钢烟气：Fe2O3烟尘、CO等，一般可被回收利用。(5)焦炉气：H2、CH4、CO、C2H4等，可用作燃料。(6)氯碱工业：Cl2，一般用NaOH溶液吸收。
(2020·辽宁抚顺第一中学期中)某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
【解析】Al和盐酸反应生成AlCl3，AlCl3和过量的氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2，NaAlO2加热后不发生变化，A错误；FeO和盐酸反应生成FeCl2，FeCl2和氢氧化钠反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，B错误；NaHCO3和盐酸反应生成NaCl水和二氧化碳，NaCl和NaOH不反应，而CO2和过量的氢氧化钠反应生成Na2CO3，Na2CO3受热不分解，C错误。
2．(2020·江西南昌二中月考)利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如下图所示，下列说法正确的是(　　)
3．(2020·湖南衡阳第八中学月考)在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO)以达到消除污染的目的。其工作原理的示意图如下：
下列说法不正确的是(　　)A．Ir的表面发生反应：H2＋N2O===N2＋H2OB．导电基体上的负极反应：H2－2e－===2H＋C．若导电基体上只有单原子铜，也能消除含氮污染物D．若导电基体上的Pt颗粒增多，不利于降低溶液中的含氮量【答案】C【解析】若导电基体上只有单原子铜，硝酸根离子被还原为一氧化氮，不能消除含氮污染物，C错误。
4．化学与人类生产、生活和社会可持续发展密切相关。下列说法不正确的是(　　)A．光化学烟雾是氮氧化物受紫外线照射后与空气中的一些碳氢化合物作用后生成的一种有毒烟雾B．“煤改气”“煤改电”等清洁燃料改造工程有利于减少雾霾天气C．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理D．航天飞机上使用的隔热陶瓷瓦，大多是以碳纤维做增强体的新型复合材料【答案】C【解析】绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染，C错误。
3．(2018·全国卷Ⅱ)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(　　)
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【答案】C【解析】NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，因此氨气不是形成无机颗粒物的催化剂，C错误。
4．(2017·北京卷)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　)
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应【答案】D【解析】加热条件下，浓HNO3分解生成NO2、O2，则产生的气体一定是混合气体，A、B均正确；反应中N元素化合价降低，故NO2是还原产物，C正确；碳加热至红热，可与空气中O2生成二氧化碳，不一定是与浓硝酸发生了反应生成的，D错误。
5．(2016·全国卷Ⅰ) 氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
(1)氨气的制备：①氨气的发生装置可以选择上图中的______，反应的化学方程式为__________________________________________。②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→______________(按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应：将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。
在一定温度下按图示装置进行实验。