2024年高考化学一轮总复习 第4单元 第4讲　氮及其化合物 课件

这是一份2024年高考化学一轮总复习 第4单元 第4讲　氮及其化合物 课件，共60页。PPT课件主要包含了第4讲氮及其化合物，共用电子对，共价三键N≡N，高压催化剂，放电或高温，N2O3，N2O5，考点二氨和铵盐，NH3，刺激性等内容，欢迎下载使用。
考点一　氮气　氮的氧化物
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO＋O2===2NO2
请指出下列各说法的错因(1)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。错因：_______________________________________(2)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂。错因：______________________________________________(3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体。错因：______________________________________________________________________________________
N2与O2在放电条件下生成NO。
NO2与H2O反应，NO2既是氧化剂又是还原剂。
Cu与稀硝酸生成NO，NO与空气中的O2反应，不能用排空气法收集，只能用排水法收集。
(4)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。错因：___________________________________________________(5)制NO2时，用水或NaOH溶液吸收尾气。错因：__________________________________________________________________________
NO2与H2O反应生成HNO3和NO，所以NO2不是酸性氧化物。
NO2与H2O反应生成HNO3和有毒气体NO，故不能用水吸收尾气。
5．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工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、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)。(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。
2．下图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图：下列叙述错误的是(　　)A．反应①属于氮的固定；反应②可用于工业上合成HNO3B．在催化剂a、b的作用下，提高了化学反应速率和平衡转化率C．N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%D．在反应①和反应②中，均有极性共价键形成，并且反应①中的氮原子发生了还原反应，而反应②中的氮原子发生了氧化反应
角度二　氮的氧化物3．下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　)A．因NO2与水反应可生成HNO3，故NO2是HNO3的酸酐B．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色C．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一D．NO2与溴蒸气可用NaOH溶液鉴别，溶于NaOH溶液得到无色溶液的是NO2，得到橙色溶液的为溴蒸气
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．①②B．②③C．③④D．①④
(2)得失电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
NH3、H2O、NH3·H2O
HCl＋NH3===NH4Cl
NH3＋HNO3===NH4NO3
减少NH3与空气的对流
NH3极易溶于水，所以NH3可用于设计喷泉实验。
原因是NH4Cl受热分解生成气体挥发。 
收集NH3时，把一团干燥的棉花放在试管口，以防止与空气对流。
应该选用湿润的红色石蕊试纸检验逸出的气体。
2．喷泉实验(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)引发喷泉的几种方法①使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。②使烧瓶内气体温度降低，使气压减小。③使烧瓶外待喷液面上的气压增大。
(3)喷泉实验的几种常见装置说明：装置②引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。
2．探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　)A．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水B．将湿润的红色石蕊试纸放入集有氨气的集气瓶中，试纸由红色变为蓝色，说明氨水呈碱性C．加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定D．将红热的Pt丝伸入盛有浓氨水的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的直接氧化产物为NO2
4．试管中盛有白色晶体，检验它是否是铵盐的方法中不可行的是(　　)A．加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口B．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的酚酞试纸放在试管口C．加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口D．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
制氨时铵盐不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，且均能腐蚀玻璃。
角度三　喷泉实验5．喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液，能出现喷泉现象的是(　　)
6．利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_________________________________________________________________________。
先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞)
(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是____________________________。(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_____________________________________________________________________________________________________________。若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是____________________________________________________________________________________________________。
先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，关闭a活塞，然后打开b活塞
先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，打开b活塞
几种常见的能形成喷泉的气体和液体
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
请指出下列各说法的错因(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为物理变化。错因：_______________________________________________________________________________________________(2)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性。错因：___________________________________________________(3)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气。错因：___________________________________________________
钝化是因为金属与HNO3反应在其表面生成了致密的保护膜，阻碍了反应进一步进行，为化学变化。
Cu与HNO3反应生成Cu(NO3)2，体现HNO3的酸性。
HNO3有强氧化性，与金属反应时不放出H2。
(4)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。错因：___________________________________________________(5)在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子能大量共存。错因：_______________________________________________________________________________
HNO3会将－2价的硫氧化成单质硫。
1．硝酸化学性质的有关解释(1)硝酸能与除Au、Pt等少数金属外的所有的金属反应，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。(2)硝酸浓度越大，越容易分解。长期存放的浓硝酸呈黄色，原因是HNO3分解产生的NO2又溶于硝酸。(3)浓、稀硝酸均有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，一般对应还原产物中氮的化合价越高。
角度一　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
2．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　)A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2B．③中反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2OC．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应
4．下列关于硝酸盐的说法中正确的是(　　)A．硝酸盐都易溶于水B．金属的硝酸盐受热分解都能生成NO2、O2C．实验室用硝酸钠固体与浓硫酸微热制取少量硝酸是利用了浓硫酸的强氧化性D．硝酸盐的水溶液都具有较强的氧化性
角度三　氮及其化合物的相互转化5．关于氮的转化关系如图，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．氮气在足量的氧气中通过一步反应可生成NO2D．上述所有反应都是氧化还原反应
6．已知A～H均是中学化学常见物质，它们之间有下图所示转化关系(部分产物已略去)。已知：A为酸式盐，常用作化肥；常温下B、D、E、F、G均为气体，C为无色液体。回答下列问题：(1)列举工业上D的一种具体用途：_____________________________________________。
作制冷剂、生产氮肥、生产硝酸等(任写一种)
(2)反应①的离子方程式为_____________________________________________________。(3)在反应②中，若生成1.6 g E，则转移电子的数目为________。(4)反应③的化学方程式为______________________________。(5)在反应④中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
解析已知A是酸式盐，常用作化肥，框图中表明A既能与稀硫酸反应，又能与NaOH溶液反应，且均生成气体，结合A受热分解生成两种气体和一种液体，故可推知A是碳酸氢铵，B是CO2，C是H2O，D是NH3；CO2与Na2O2反应生成O2，可知E是O2；NH3经催化氧化生成NO，故F是NO；NO与O2反应生成NO2，故G是NO2；NO2与H2O反应生成HNO3和NO，故H是HNO3。
含氮元素物质之间的转化关系
微专题　硝酸与金属反应的有关计算
2．“四法”突破金属与硝酸的计算(1)氮原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO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。(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。
1．将一定质量的镁、铜合金加入稀硝酸中，两者恰好完全反应，共产生NO气体4.48 L(标准状况)，向所得溶液中加入物质的量浓度为3 ml/L的NaOH溶液至沉淀完全。则下列有关叙述中不正确的是(　　)A．开始加入合金的物质的量之和为0.3 mlB．生成沉淀的质量与原合金的质量相比增加10.2 gC．反应中被还原和未被还原的硝酸物质的量之比为3∶1D．沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为200 mL
2．向m g镁、铜合金中加入稀硝酸至合金恰好完全溶解(设硝酸的还原产物只有NO)，向所得溶液中加入物质的量浓度为2 ml·L－1的NaOH溶液至沉淀达到最大值，产生沉淀的质量为(m＋n)g，则下列有关叙述中不正确的是(　　)A．若n＝5.1，则m的值可能为9.8B．若n＝5.1，则参加反应的硝酸的物质的量为0.4 mlC．若n＝5.1，则加入的NaOH溶液的体积为150 mLD．若n＝5.1，则被还原的硝酸的物质的量为0.1 ml
3．现有硫酸和硝酸的浓度分别为4 ml·L－1和2 ml·L－1的混合液，取10 mL加入过量铁粉，若硝酸的还原产物为NO，充分反应后产生的气体在标准状况下的体积为(　　)A．0.224 LB．0.448 LC．0.672 LD．0.896 L
4．将镁铝合金溶于100 mL稀硝酸中，产生1.12 L NO气体(标准状况)，向反应后的溶液中加入NaOH溶液，产生沉淀情况如图所示。下列说法错误的是(　　)A．合金中铝的质量为0.81 gB．沉淀的最大质量为4.08 gC．氢氧化钠溶液浓度为3 ml·L－1D．硝酸的物质的量浓度为1.8 ml·L－1
解析由题给图示变化情况可知，向反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，开始没有沉淀，说明硝酸过量，与硝酸反应的氢氧化钠溶液是10 mL，沉淀达到最多时，消耗氢氧化钠溶液共60 mL(包括中和剩余硝酸所消耗的10 mL)，溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是10 mL，则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是30 mL，生成氢氧化镁消耗的氢氧化钠溶液是20 mL，由反应的离子方程式Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓可知，镁铝合金中镁、铝的物质的量之比为1∶1；标准状况下1.12 L NO气体的物质的量为0.05 ml。设镁、铝合金中镁、铝的物质的量均为x，由得失电子守恒可得2x＋3x＝0.05 ml×3，解得x＝0.03 ml，故合金中铝的质量为0.03 ml×27 g·ml－1＝0.81 g，A正确；
解析固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，如将N2转化为NO，A错误。
1．(2022·江苏高考)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　)A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4ClC．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
解析浓HNO3受热分解也会生成NO2，无法证明炭与浓HNO3反应生成NO2，C错误。
4．(2021·广东高考)化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且能达到目的的是(　　)
5．(2022·广东高考节选)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3可用于NH3的催化氧化。设计从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线_____________________________________(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为__________________________。
课时作业建议用时：40分钟
2．下列关于氮及其化合物的说法正确的是(　　)A．氮气能大量存在于空气中的根本原因是其分子中的氮氮三键非常牢固、分子结构稳定B．久置于空气中的浓硝酸，因被氧化而呈黄色C．NO只能通过人工合成D．NO2与O2按4∶3体积比混合后与足量水反应可完全转化为硝酸
3．研究发现，人体内自身产生的NO能促进全身血液循环，预防动脉粥样硬化，恢复血管柔软性和弹性。下列有关NO的叙述中，正确的是(　　)A．NO能溶于水，不能用排水法收集B．NO暴露在空气中，气体由无色变为红棕色，发生的是物理变化C．由信息知人可吸入大量NO，有利于身体健康D．“雷雨发庄稼”的谚语涉及NO，生成NO的过程属于自然固氮
4．硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是(　　)A．浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄
5．(2022·广州市普通高中毕业班综合测试(一))部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)A．a既可被氧化，也可被还原B．c溶于水可得d和bC．将铜丝插入d的浓溶液可产生bD．自然界可存在a→b→c→d→e的转化
7．将2.56 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(已折算为标准状况下的体积)，则反应中消耗HNO3的物质的量为(　　)A．0.05 mlB．0.08 mlC．0.13 mlD．0.22 ml
解析铜和浓硝酸反应生成NO2，随着反应的进行，浓HNO3变为稀硝酸，而Cu与稀硝酸反应时生成NO，故生成的气体有NO2和NO，体积为1.12 L，则n(NO2)＋n(NO)＝0.05 ml，即被还原的硝酸的物质的量为0.05 ml；2.56 g Cu的物质的量为0.04 ml，则生成n[Cu(NO3)2]＝0.04 ml，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.04 ml×2＝0.08 ml，故参加反应的硝酸的物质的量为0.05 ml＋0.08 ml＝0.13 ml。
9．(2022·哈尔滨高三月考)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法正确的是(　　)A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率B．湿润的淀粉KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气C．在饱和NaCl溶液中先通入过量CO2再通入过量NH3，可得到固体1D．1 L气体1、2的混合气体与1 L NH3在一定条件下反应转化为对环境无害的物质，则混合气体中二者的体积之比为1∶1
10．某兴趣小组设计利用下列实验装置用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。
解析根据题给信息分析可知实验原理为“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先应制备纯净干燥的NO。利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，再通过F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过B氧化NO，再通过C吸收，故A、B、C正确，D错误。
二、非选择题13．某化学兴趣小组利用下列装置制取氨气并探究氨气的有关性质。(1)图1是实验室制取氨气的发生装置，试管中反应的化学方程式为________________________________________________________。
(2)图2可用于实验室快速制取氨气，烧瓶内试剂可选用________(填序号，下同)。a．碱石灰b．浓硫酸c．生石灰d．五氧化二磷(3)为探究氨气的溶解性，先利用图3装置收集氨气，氨气的进气口为________(填“a”或“b”)，在实验过程中观察到图3中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的物理性质是____________。
(4)用上面装置制得的NH3进行如下实验(实验前旋塞1、2均关闭)。①先打开旋塞1，D瓶中的现象是__________，原因是________________________(用化学方程式表示)。②稳定后，关闭旋塞1，再打开旋塞2，观察到的现象是____________。(5)为防止环境污染，以下装置(除⑤标明外，其余盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是________(填序号)。
NH3＋HCl===NH4Cl
亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。某学习小组用如图所示实验装置及药品来制备亚硝酸钙(夹持装置略去)。
排尽空气，防止生成的NO被O2氧化
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(4)C装置中反应的离子方程式为__________________________________________________。(5)工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，反应原理为：Ca(OH)2＋NO＋NO2===Ca(NO2)2＋H2O。若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致______________________________________。(6)将2.88 g CaO2完全转化为Ca(NO2)2，理论上需要铜的物质的量至少为________。
NO2过量，产品中混有Ca(NO3)2杂质