2024届高考化学复习讲义第四章非金属及其化合物第六讲氮及其氧化物氢化物和铵盐考点一氮及氮的氧化物含答案

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考点1 氮及氮的氧化物
1.氮元素在自然界中的存在形式和氮的固定
2.氮气
3.氮的氧化物
（1）氮的氧化物
氮有多种价态的氧化物：N2O（笑气，有麻醉作用）、NO、N2O3（亚硝酸的酸酐）、NO2（主要的大气污染物）、N2O4、N2O5（硝酸的酸酐）等。
（2）NO与NO2的比较
注意 1.制备NO时，不能用排空气法收集，必须在通风橱中操作，尾气通入O2后用碱液吸收，以免污染大气。
2.制备NO2时，必须在通风橱中操作，尾气用碱液吸收，以免污染大气。
（3）氮氧化物的污染
1.易错辨析。
（1）自然界中固氮反应均为游离态氮的氧化反应。（ ✕ ）
（2）文物馆将贵重文物保存在氮气中是利用了氮气的稳定性。（ √ ）
（3）医疗上，液氮常作冷冻剂，是利用氮气的沸点低，液氮易汽化，且汽化时吸收热量。（ √ ）
（4）用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体。（ ✕ ）
（5）可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。（ ✕ ）
（6）N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2。（ ✕ ）
（7）制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。（ ✕ ）
（8）利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气。（ √ ）
（9）NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。（ ✕ ）
2.写出N2的电子式： ∶N︙︙N∶ ，从电子云重叠方式角度指出N2分子中共价键的个数及类型 N2分子中含有1个σ键、2个π键 。
3.氮化镁遇水易发生水解反应，生成沉淀并放出能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，写出其水解方程式： Mg3N2＋6H2O3Mg（OH）2＋2NH3↑ 。
4.在有氧条件下，某新型催化剂能催化NH3与NOx反应生成N2。写出NH3与NO2反应的化学方程式： 8NH3＋6NO2催化剂7N2＋12H2O 。当生成1 ml N2时，转移电子的物质的量为 247 ml。
5.NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1）NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式： 3NO2＋H2O2HNO3＋NO 。
（2）在汽车尾气系统中装上催化转化器，可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式： 2CO＋2NO催化剂N2＋2CO2 。
研透高考 明确方向
命题点1 氮的氧化物与O2、H2O反应的计算
1.常温下，将共计4.8 mL的NO和O2同时通入倒立于水槽中的盛满水的试管中，反应停止后试管内剩余2 mL无色气体。
（1）若剩余的气体是 O2 ，则NO、O2的体积分别是 1.6 mL、3.2 mL 。
（2）若剩余的气体是 NO ，则NO、O2的体积分别是 3.6 mL、1.2 mL 。
解析 方法一：依据反应方程式计算
整个过程的总反应为4NO＋3O2＋2H2O4HNO3。首先分析2 mL 无色气体是何种气体，然后分情况进行计算。
（1）剩余2 mL O2，NO完全转化为硝酸，则反应消耗的气体体积为4.8 mL－2 mL＝2.8 mL，NO和O2发生反应4NO＋3O2＋2H2O4HNO3，由反应方程式可知，V（NO）＝2.8 mL×47＝1.6 mL，则V（O2）＝4.8 mL－1.6 mL＝3.2 mL。
（2）剩余的2 mL气体为NO，O2完全反应，则反应消耗的气体体积为4.8 mL－2 mL＝2.8 mL，NO和O2发生反应4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3，由反应方程式可知，V（O2）＝2.8 mL×37＝1.2 mL，则V（NO）＝4.8 mL－1.2 mL＝3.6 mL。
方法二：利用溶于水的氮原子数与氧原子数之比为2∶5计算
反应4NO2＋O2＋2H2O4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O4HNO3中，（4NO2＋O2）～2N2O5、（4NO＋3O2）～2N2O5，上述两个反应相当于2N2O5＋2H2O4HNO3，即N2O5＋H2O2HNO3，由此推得参加反应的气体中N、O原子的个数之比或物质的量之比为2∶5，可利用此技巧计算。有2.8 mL气体溶于水生成HNO3，设原混合气体中O2的体积为x mL，NO的体积为y mL。
（1）剩余2 mL O2时，则x＋y＝4.8 ①，yy+2x－4＝25 ②，联立两式可得V（O2）＝x mL＝3.2 mL，V（NO）＝y mL＝1.6 mL。
（2）剩余2 mL NO时，则x＋y＝4.8 ①，y－2y－2+2x＝25 ②，联立两式可得V（O2）＝x mL＝1.2 mL，V（NO）＝y mL＝3.6 mL。
命题点2 结合环保问题考查氮的氧化物的性质及应用
2.[北京高考]SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
（1）SCR（选择性催化还原）工作原理：
①尿素[CO（NH2）2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式： CO（NH2）2＋H2O△CO2＋2NH3 。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式： 8NH3＋6NO2催化剂 7N2＋12H2O 。
③当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成（NH4）2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示（NH4）2SO4的形成： 2SO2＋O2＋4NH3＋2H2O2（NH4）2SO4 。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M＝60 g·ml－1）含量的方法如下：取a g 尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1 mL c1ml·L－1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2ml·L－1NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是 3（2c1v1－c2v2）100a 。
（2）NSR（NOx储存还原）工作原理：
NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。
图a
①通过BaO和Ba（NO3）2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是 BaO 。
②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba（NO3）2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba（NO3）2的物质的量之比是 8∶1 。
图b
解析 （1）①根据题意，反应物为H2O和CO（NH2）2，生成物为NH3和CO2，反应条件为加热，结合原子守恒可写出该反应的化学方程式。②根据题意，反应物为NH3和NO2，生成物为N2和H2O，反应需在催化剂作用下进行。③根据题意，NH3、SO2、O2和H2O反应生成（NH4）2SO4。④根据题意，加入硫酸的总物质的量为c1v1×10－3 ml，NaOH消耗的硫酸的物质的量为c2v2×10－32 ml，因此与NH3反应的硫酸的物质的量为（c1v1×10－3－c2v2×10－32） ml，根据关系式CO（NH2）2～2NH3～H2SO4得n[CO（NH2）2]＝（c1v1×10－3－c2v2×10－32） ml，因此尿素溶液中溶质的质量分数为（c1v1×10－3－c2v2×10－32）×60gag×100％＝3（2c1v1－c2v2）100a。（2）①由题中图a可以看出NOx在BaO中储存，在Ba（NO3）2中还原，因此储存NOx的物质为BaO。②由题中图b可知，Ba（NO3）2在第一步反应中被H2还原为NH3，根据得失电子守恒，1 ml Ba（NO3）2转化成NH3得到2 ml×8＝16 ml电子，1 ml氢气失去2 ml电子，因此消耗的氢气与硝酸钡的物质的量之比为8∶1。
命题拓展
工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。（1）NO2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： 2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O 。
（2）NO与NO2按物质的量之比为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 NaNO2 。
命题点3 易水解的氮化物制备
3.氮化铝（AlN）是一种性能优异的新型材料，在许多领域有广泛应用。某化学小组模拟工业制氮化铝原理，欲在实验室制备氮化铝。查阅资料：
①实验室用饱和NaNO2溶液与NH4Cl溶液共热制N2：NaNO2＋NH4Cl△NaCl＋N2↑＋2H2O。
②工业制氮化铝：Al2O3＋3C＋N2高温2AlN＋3CO，氮化铝在高温下能水解。
③AlN与饱和NaOH溶液反应：AlN＋NaOH＋3H2ONa[Al（OH）4]＋NH3↑。
（1）实验中使用的装置如图所示，请按照氮气气流方向将各仪器接口连接e→c→d→ f（g）→g（f）→a→b →i。
（2）B装置内的X液体可能是 浓硫酸 ；E装置内氯化钯溶液的作用可能是 吸收CO，防止污染空气 。
（3）写出AlN水解的化学方程式： AlN＋3H2OAl（OH）3＋NH3↑ 。
解析 实验室用饱和NaNO2与NH4Cl溶液共热制N2： NaNO2＋NH4Cl△NaCl＋N2↑＋2H2O，可以选C装置制备氮气，生成的氮气经过干燥后与Al2O3和C在D装置中反应生成AlN和CO，CO会污染空气，可以通过氯化钯溶液吸收，氮化铝在高温下能水解，需要防止外界水蒸气进入D装置。（1）按照氮气气流方向，各仪器接口连接顺序为e→c→d→f（g） →g（f） →a→b→i。（2）根据上述分析，B装置内的X液体可以是浓硫酸；E装置内氯化钯溶液的作用是吸收CO，防止污染空气。（3）AlN水解的化学方程式为AlN＋3H2OAl（OH）3＋NH3↑。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质。
2.认识氮及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
3.结合实例认识氮及其化合物的多样性
氮及氮的
氧化物
2023广东，T12；2023重庆，T2、T5；2023江苏，T8；2022天津，T5；2022山东，T10；2022年1月浙江，T13；2021北京，T5；2021河北，T4；2020全国Ⅰ，T9；2020全国Ⅲ，T10；2020北京，T3；2020江苏，T7；2020山东，T2；2019江苏，T16
1.宏观辨识与微观探析：能记住氮气及氮的主要氧化物、氨和铵盐的主要性质；能用化学方程式、离子方程式正确表示氮及其化合物的主要化学性质并描述典型的实验现象。
2.证据推理与模型认知：能结合生产、生活实际了解氮气、氨的性质和用途，并建立物质性质与用途之间的联系。
3.科学态度与社会责任：主动关心与氮的氧化物有关的环境保护、资源开发等社会热点问题，形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念
氨、N2H4
及铵盐
2023上海，T5；2023年6月浙江，T5；2023广东，T4；2023海南，T3、T6；2023江苏，T7；2023辽宁，T3；2021全国甲，T9；2021年6月浙江，T10；2021海南，T11；2021福建，T11；2020北京，T14；2020海南，T7；2020上海，T14；2020山东，T17；2020年7月浙江，T16；2019全国Ⅱ，T9；2019江苏，T19
命题分析预测
1.选择题常从宏观辨识与微观探析角度考查氮的固定、氮氧化物的回收利用，具有一定的创新性；非选择题常结合工艺流程、实验、化学反应原理考查氨气、铵盐等物质的性质，具有一定的综合性，要关注守恒法在化学计算中的应用。
2.2025年高考可能会结合生产、生活实际，以与氮相关的新材料为信息，综合考查物质制备、性质探究等；也可能会结合环境保护来命题，以凸显对科学态度与社会责任化学学科核心素养的考查
氮的氧化物
NO
NO2
物理性质
无色、不溶于水的气体
[6] 红棕 色、有刺激性气味、易溶于水的气体
学性质
2NO＋O2 2NO2
4NO＋3O2＋2H2O4HNO3
4NH3＋6NO催化剂5N2＋6H2O
4NO2＋O2＋2H2O4HNO3
2NO2⇌N2O4（无色）
8NH3＋6NO2催化剂7N2＋12H2O
毒性
有毒
有毒
制法
3Cu＋8HNO3（稀） 3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3（浓） Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
转化
3NO2＋H2O[7] 2HNO3＋NO
污染
类型
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所产生的一种有毒的烟雾
酸雨：NOx排入大气后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨、雪降到地面
破坏臭氧层：NO、NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加
处理
方法
①碱液吸收法：NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n（NO2）≥n（NO），一般适用于工业尾气中NOx的处理。2NO2＋2NaOH NaNO3＋NaNO2＋H2O，
NO2＋NO＋2NaOH2NaNO2＋H2O。
②催化转化：在催化剂条件下，NOx可与氨反应转化为无毒气体（N2）和H2O或与CO反应转化为无毒气体（N2和CO2）。一般适用于汽车尾气的处理