2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习教师用书：专题42第二单元　生产生活中的含氮化合物

第二单元　生产生活中的含氮化合物

学习任务1　氮气及常见氮的氧化物

一、氮的固定


将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定。
（1）自然固氮
（2）人工固氮：工业合成氨。
二、氮气
1.物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
2.化学性质

（1）与氧气反应：N2＋O22NO（雷电固氮和导致汽车尾气中产生氮的氧化物）。
（2）与氢气反应：N2＋3H22NH3。
三、氮的氧化物
1.氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
2.NO和NO2的比较
物质
NO
NO2
物理
性质
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶于水
能溶于水
化学
性质
与O2
反应
2NO＋O2
===2NO2
—
与H2O
反应
—
3NO2＋H2O===
2HNO3＋NO
对人体或环
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

1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）N2分子的结构稳定，因而氮气不支持任何物质的燃烧。（　　）
（2）豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是物理变化。（　　）
（3）NO2与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物。（　　）
（4）制取二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。（　　）
（5）溴蒸气和NO2都是红棕色气体，可用湿润的淀粉­KI试纸和NaOH溶液鉴别。（　　）
（6）汽车尾气中的氮氧化物是由化合态氮转化来的。（　　）
答案：（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×
2.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是（　　）
①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3
④N2→NO　⑤N2→NH3
A.①　　　B.②⑤　　　C.④　　　D.③④
解析：选C。该题有两个要求：（1）必须加入氧化剂；（2）一步反应就能完成。反应①③④从化合价角度来看都升高，但反应①N2→NO2不能一步反应完成；而反应③NO2→HNO3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。
3.下图中能实现人工固氮的是（　　）

解析：选D。选项A、C为自然固氮，合成氨为人工固氮，选项B电解食盐水与固氮无关。

（1）氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量大于46。
（2）NO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。
（4）NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝。

提升一　N2、NO、NO2的性质及对环境的影响
1.下列有关氮气用途说法不正确的是（　　）
A.做焊接金属的保护气
B.制硝酸和化肥的原料
C.食品袋中充氮气来防腐
D.与氧气反应制NO从而制硝酸
解析：选D。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项正确；氮气可用于合成氨，氨可制硝酸和化肥，B项正确；食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率，C项正确；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项错误。
2.（双选）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溶液中始终无明显现象
D.常温常压下，NO能与空气中的氧气直接化合
解析：选BD。NO易被氧化为NO2；NO2通入FeSO4溶液中首先生成HNO3，然后生成的HNO3能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色。
3.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　　　　　　　　，NO来自　　　　　　　　　　。汽车尾气对环境的危害主要有　　　　____________________________（至少填两种）。
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_________________________。
（2）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___________________。
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；N2和O2在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，产生温室效应等。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。
（2）NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，两者按物质的量之比1∶1混合时与NaOH反应生成的钠盐中氮的化合价必然为＋3价，即为NaNO2。
答案：（1）①汽油的不完全燃烧　N2与O2在汽车汽缸内高温环境下反应　形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应等（任填两种即可）　②2xCO＋2NOx2xCO2＋N2
（2）NaNO2

氮氧化物（NOx）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，随雨水降到地面。
（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＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
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）。一般适合工业尾气中NOx的处理。
（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。
提升二　有关氮的氧化物的简单计算
4.（双选）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可能为（　　）
A.1.2 mL　　　　　　　 B.2.4 mL
C.3 mL D.4 mL
解析：选AD。首先分析可能发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2，则V（NO2）＝×（12－2） mL＝8 mL，则混合气中V（O2）＝12 mL－8 mL＝4 mL，D项正确。若剩余的2 mL气体是NO，则混合气中V（O2）＝（12 mL－2 mL×3）×＝1.2 mL，A项正确。
5.设空气中O2的体积分数为0.2，N2的体积分数为0.8。在有水存在的条件下，某氮的氧化物（NO与NO2形成的混合物）和一定量空气混合恰好完全反应生成硝酸，反应后气体体积减小了一半（相同条件下）。则该氮的氧化物中NO与NO2的体积比是（　　）
A.1∶5 B.1∶4
C.1∶3 D.任意比
解析：选A。氮氧化物与空气恰好完全反应生成HNO3，发生反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，剩余气体为N2，设剩余N2为0.8 L，则由空气组成可知氧气为0.2 L，原气体总体积为1.6 L，即NO和NO2混合气体体积为0.6 L。有V（NO）＋V（NO2）＝0.6 L、V（NO）＋V（NO2）＝0.2 L，得V（NO）＝0.1 L，V（NO2）＝0.5 L，则V（NO）∶V（NO2）＝1∶5。

氮氧化物溶于水的计算问题
（1）应先明确原理
无论是单一气体NO2，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，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，总化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
②若NO2和O2通入水中，总化学方程式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。
（2）注意原子守恒和得失电子守恒的运用
有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程，如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算，反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
学习任务2　氨与铵盐　肼（N2H4）

一、氨的物理性质
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），可由喷泉实验证明。
二、氨的化学性质

1.还原性
与氧气反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
2.与酸反应
与氯化氢反应：NH3＋HCl===NH4Cl（产生白烟）。
3.与水反应
NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。
4.与盐溶液反应
盐溶液
现象
离子方程式
FeCl3
溶液
生成红褐色沉淀
Fe3＋＋3NH3·H2O===
Fe（OH）3↓＋3NH
AlCl3
溶液
生成白色沉淀
Al3＋＋3NH3·H2O===
Al（OH）3↓＋3NH
三、氨的用途
1.液氨汽化时吸收大量的热，故可用作制冷剂。
2.制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。
四、氨的制法
1.加热固态铵盐和碱的混合物，如图所示。


2.实验室制取氨的其他方法
方法
化学方程式（或原理）
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2ONH3↑＋H2O

浓氨水＋固体NaOH
NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－的浓度增大有利于NH3的生成

浓氨水＋固体CaO
CaO与水反应，使溶剂（水）减少；反应放热，促使氨水分解，化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca（OH）2

五、铵盐及NH的检验
1.铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
2.铵盐的化学性质


NH4HCO3NH3↑＋
CO2↑＋H2O↑
NH＋OHNH3↑＋H2O
3.NH的检验

六、肼（N2H4）
1.碱性：溶于水形成二元弱碱，碱性比NH3·H2O弱，在水中的电离与NH3·H2O相似，与硫酸反应形成的酸式盐为N2H6（HSO4）2。
2.强还原性：能被氧气、H2O2等氧化，可用作喷气式发动机的推进剂、火箭燃料等。

1.判断下列说法是否正确，不正确的说明理由。
（1）氨溶于水能导电，所以氨是电解质。
（2）实验室可用浓氨水与NaOH固体制取氨。
（3）氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟。
（4）某晶体与NaOH共热放出一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NH。
（5）氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH。
（6）把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应。
（7）液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O。
（8）在1 mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1。
答案：（2）（3）（4）（8）正确。
（1）不正确，NH3本身不能电离，溶于水，与水发生反应NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－而导电，故NH3不是电解质。
（5）不正确，氨水中存在大量的NH3·H2O和少量的NH。
（6）不正确，NH3和HNO3等物质的量反应时，得到NH4NO3溶液，NH水解使溶液显酸性，pH