![【鲁科版】高考化学一轮复习第15讲氮及其化合物教案01](http://m.enxinlong.com/img-preview/3/7/5946702/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![【鲁科版】高考化学一轮复习第15讲氮及其化合物教案02](http://m.enxinlong.com/img-preview/3/7/5946702/0/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![【鲁科版】高考化学一轮复习第15讲氮及其化合物教案03](http://m.enxinlong.com/img-preview/3/7/5946702/0/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
【鲁科版】高考化学一轮复习第15讲氮及其化合物教案
展开第15讲 氮及其化合物
[考纲要求] 1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质和应用。2.了解氮的化合物对环境质量的影响。
考点一 氮气及其氧化物
1.氮气
写出有关化学方程式:
①N2+3MgMg3N2;
②N2+3H22NH3;
③N2+O22NO。
2.氮的氧化物
氮元素有+1、+2、+3、+4、+5五种正价,五种正价对应六种氧化物:N2O(俗称“笑气”,具有麻醉作用)、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5(白色固体)。
(1)物理性质
NO
NO2
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶于水
能溶于水
(2)化学性质
①NO―→NO2:2NO+O2===2NO2。
②NO2―→HNO3(NO):3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(3)氮的氧化物对环境的污染
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,产生了一种有毒的烟雾。
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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(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总大于46。
(2)NO2、NO可用碱液处理,如NaOH溶液吸收原理为NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应(√)
(2)NO中的NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去(√)
(3)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在(×)
(4)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(×)
(5)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂(×)
(6)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物(×)
2.俗话说“雷雨发庄稼”,这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮,请写出三个有关的化学方程式:
(1)
________________________________________________________________________;
(2)
________________________________________________________________________;
(3)
________________________________________________________________________。
答案: (1)N2+O22NO
(2)2NO+O2===2NO2
(3)3NO2+H2O===2HNO3+NO
题组一 氮的氧化物对环境的影响
1.随着我国汽车年销量的大幅增加,空
气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物
B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D.催化转化总化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2
D
2.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO2―→2NO+2O,②2NO+O2―→2NO2,③O+O2―→O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是 ( )
A.NO2起催化剂作用 B.NO起催化剂作用
C.NO2只起氧化剂作用 D.O3与O2为同分异构体
A [反应过程①+②得O2―→2O,③O+O2―→O3,NO2起催化剂作用,反应过程中NO2还作氧化剂,A项正确,B、C项错误;O3与O2不是同分异构体,属同素异形体,D项错误。]
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:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案: (1)汽油的不完全燃烧 N2与O2在汽车缸内的高温环境下的反应 形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)
(2)3NO2+H2O===2HNO3+NO
(3)2CO+2NON2+2CO2
题组二 氮氧化物溶于水的计算
4.如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两个试管内溶液物质的量浓度之比为 ( )
A.1∶1 B.5∶7
C.7∶5 D.4∶3
A
5.将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气体,则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体分别是( )
A.1.2 mL,NO B.2.4 mL,O2
C.3.5 mL,O2 D.4 mL,NO
A [解题依据的化学方程式为:
4NO2+O2+2H2O===4HNO3
3NO2+H2O===2HNO3+NO
设O2的体积为x,剩余的气体有两种可能:
①若剩O2,则V剩=x-(12 mL-x)=2 mL,
解得x=4 mL,选项B、C不正确;
②若剩NO,则V剩=[(12 mL-x)-4x]=2 mL,
解得x=1.2 mL,选项D不正确,选项A正确。]
循环反应的计算方法——加合式法
(1)循环反应
NO2和O2的混合气体溶于水时,发生如下反应:
3NO2+H2O===2HNO3+NO①
2NO+O2===2NO2②
反应①的反应物(NO2)和产物(NO)分别是反应②的产物和反应物,这两个反应互为“循环反应”。
(2)“循环反应”进行计算时采用“加合式”法
消去中间产物(NO),①式×2+②式得加合式:
4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
(3)NO和O2同时通入同一水中时,发生反应:
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
其加合式为:4NO+3O2+2H2O===4HNO3
[拓展]
将CO、O2(或H2、O2)的混合气体通入盛有足量Na2O2的密闭容器中,用电火花引燃。此过程中发生循环反应:
2CO+O22CO2
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
其加合式为:Na2O2+CO===Na2CO3
2H2+O22H2O
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
其加合式为:Na2O2+H2===2NaOH
考点二 典型的氧化性酸——硝酸
1.物理性质
硝酸是无色、易挥发的液体,有刺激性气味,能与水以任意比例混溶。质量分数在98%以上的硝酸为发烟硝酸。
2.化学性质
写出下列化学方程式或离子方程式:
(1)见光分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O;
(2)Cu与浓硝酸的反应:Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O;
(3)Cu与稀硝酸的反应:3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O;
(4)C与浓硝酸的反应:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O;
(5)Fe2+与稀硝酸的反应:3Fe2++NO+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O。
3.硝酸工业制法的反应原理
(1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO
4NH3+5O24NO+6H2O。
(2)NO进一步氧化生成NO2
2NO+O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3
3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(1)硝酸浓度越大,其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO。
(2)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。
(3)常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”,并非不反应,故浓硝酸可以用铁桶盛放。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( )
(2)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S( )
(3)过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有NO( )
(4)浓硝酸在光照下久置,会变黄( )
(5)浓硝酸中滴加紫色石蕊试液,最终变为红色( )
答案: (1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染,最宜采用的方法是________。
方法①:Cu+HNO3(浓)―→Cu(NO3)2
方法②:Cu+2AgNO3===2Ag+Cu(NO3)2
方法③:CuCuOCu(NO3)2
方法④:CuCuSO4Cu(NO3)2
答案: 方法③
3.用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应
在浓硝酸中放入Cu片,回答下列问题。
(1)反应开始时的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
实验现象为
________________________________________________________________________。
(2)若Cu片有剩余,则反应将要结束时的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)待反应停止时,再加入少量的稀硫酸,这时Cu片上又有气泡产生,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案: (1)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 溶液逐渐变蓝色,有红棕色气体逸出
(2)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)加入稀硫酸后,氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸,又能与过量的铜反应
题组一 硝酸的性质和用途
1.下列说法正确的是( )
A.投入铁片产生H2的溶液中可大量存在H+、Mg2+、SO、NO
B.可用稀硝酸除去试管内壁上的银镜
C.1.0 mol·L-1的KNO3溶液中可大量存在H+、Fe2+、Cl-、SO
D.硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS+2H+===H2S↑+Cu2+
B [硝酸具有强氧化性,因而含有NO的酸性溶液不能与铁反应产生H2,A项错;硝酸可溶解银,B项正确;Fe2+在稀HNO3中不能大量存在,C项错;硝酸与CuS不能发生复分解反应,而是发生氧化还原反应,D项错。]
2.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中木炭与浓硝酸发生了反应
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
D [A对:浓HNO3具有不稳定性,①中浓HNO3受热发生分解反应:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,故①中所得红棕色气体是NO2和O2的混合气体。B对:②中红热木炭加入浓HNO3中,有红棕色气体产生,该气体为NO2,但不能说明浓HNO3与木炭发生了反应,可能是浓HNO3在红热木炭作用下发生分解产生了NO2。C对:③中红热木炭未插入浓HNO3中,有红棕色气体产生,说明浓HNO3具有挥发性,且挥发产生的HNO3被还原生成NO2,故红棕色气体为还原产物。D错:③的气体产物中检测出CO2,不能说明木炭一定与浓HNO3发生了反应,可能是浓HNO3分解产生NO2、O2和H2O,红热木炭与分解产生的O2反应生成CO2。]
3.(2019·黑龙江重点中学联考)一定温度下,探究铜与稀HNO3反应,过程如图,下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O
B.过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水,使c(HNO3)增大
C.由实验可知,NO2对该反应具有催化作用
D.当活塞不再移动时,再抽入空气,铜可以继续溶解
B [过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应生成NO气体,离子方程式为3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O,A项正确;随着反应进行,溶液中生成硝酸铜,根据氮元素守恒,过程Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中的大,因此反应速率增大的原因不是硝酸浓度增大,B项错误;过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快,结合B项分析及实验过程可知,NO2对反应具有催化作用,C项正确;当活塞不再移动时,再抽入空气,NO与氧气、水反应生成硝酸,硝酸能与铜继续反应,D项正确。]
涉及HNO3的离子反应常见易错问题
(1)忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2+、I-、SO、S2-等还原性较强的离子大量共存。
(2)在书写离子方程式时,忽视HNO3的强氧化性,将氧化还原反应简单的写成复分解反应。
4.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题:
(1)NO的体积为________L,NO2的体积为________L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是 ________。
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水________g。
解析: (1)n(Cu)==0.51 mol,设混合气体中NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y。
根据气体的总体积为11.2 L,有:x+y=0.5 mol。
根据得失电子守恒,有:3x+y=(0.51×2)mol。
解方程组得:x=0.26 mol,y=0.24 mol。
则:V(NO)=0.26 mol×22.4 L·mol-1=5.824 L
V(NO2)=11.2 L-5.824 L=5.376 L。
(2)参加反应的HNO3分两部分:一部分没有被还原,显酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分被还原成NO2和NO,所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2+0.5 mol=1.52 mol。
(3)由得失电子守恒得:2×n(Cu)=2×n(H2O2),×2=n(H2O2)×2,n(H2O2)=0.51 mol,则m(H2O2)=17.34 g。需30%的双氧水:17.34 g÷30%=57.8 g。
答案: (1)5.824 5.376 (2)1.52 mol
(3)57.8
金属与硝酸反应的计算方法
(1)解答硝酸与金属反应计算题的思维建模
(2)金属与硝酸反应的三个等式
①n(HNO3)消耗=n(Mx+)×x+n(NO)+n(NO2)。
②n(Mx+)×x=n(NO)×3+n(NO2)。
③n(HNO3)酸性=n(Mx+)×x=n(e-)。
考点三 氨 铵盐
1.氨气
(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(常温常压下1∶700),可由喷泉实验证明。
(2)化学性质
①与水的反应
NH3+H2O⇌NH3·H2O⇌NH+OH-,氨气溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH-、H+。一水合氨为可溶性一元弱碱,易挥发,不稳定,易分解:NH3·H2ONH3↑+H2O。
②与酸的反应
蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为有白烟生成,化学方程式:HCl+NH3===NH4Cl。
③氨气的还原性——氨的催化氧化
化学方程式:4NH3+5O24NO+6H2O。
(3)实验室制取
(4)氨的用途
化工原料,用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素,用作制冷剂。
2.铵盐
(1)物理性质:都是白色固体,都易溶于水。
(2)化学性质
—
(3)NH的检验
(1)制氨时,选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时,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,且在高温下均能腐蚀玻璃。
(2)干燥氨气不能用浓硫酸,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2===CaCl2·8NH3),通常用碱石灰干燥氨气。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)氨遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应,产生白烟(×)
(2)加热盛有NH4Cl固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结,说明NH4Cl固体可以升华(×)
(3)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH(×)
(4)铵盐都易溶于水,其水溶液均呈酸性(×)
(5)现有1 mol·L-1的氨水,则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L-1(×)
2.液氨和氨水有哪些区别?完成下列表格。
液氨
氨水
形成
物质分类
混合物
微粒种类
NH3、NH3·H2O、H+、H2O、NH、OH-
存在条件
常温常压下不能存在
常温常压下可存在
答案: 氨气液化 氨气溶于水 纯净物 NH3
3.浓氨水可以用来检验氯气管道是否漏气,其原理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用化学方程式回答)。
答案: 8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl
题组一 氨气 铵盐的性质及应用
1.(2019·宁夏石嘴山三中期中)以下有关氨及铵盐的叙述不正确的是 ( )
A.铵态氮肥不能与碱性物质(如草木灰)混合施用
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
C.实验室常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取氨气
D.氨具有还原性,一定条件下可与氧化性物质如氧气发生反应
B [铵态氮肥不能与碱性物质(如草木灰)混合施用,因为铵态氮肥与碱性物质反应生成氨气,降低肥效,A项正确;氨的喷泉实验体现了氨的溶解性,未体现氧化性,B项错误;实验室常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取氨气,C项正确;氨和氧气在一定条件下发生催化氧化反应,D项正确。]
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.向氨水中加入浓氢氧化钠溶液,加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,说明氨水中含有NH
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具有热不稳定性
D.将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量的红棕色气体,说明氨气催化氧化的产物中有NO
B [B项,因为氨水中存在氨分子,加热氨气逸出,也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨气,错误;D项,4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O2===2NO2,NH3的氧化产物应为NO,正确。]
3.NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(见图)。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.图中所涉及的盐类物质均可以发生水解反应
C [NaHCO3不是化肥,Na2CO3不易分解,NaCl不发生水解反应。]
题组二 氨气的实验室制法
4.(2019·河北衡水中学联考)资料显示:一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性,利用下列装置(含药品)进行实验,其中错误的是( )
A [A项,氯化铵固体受热分解生成氨气和氯化氢,在试管口附近氨气和氯化氢遇冷又生成了白色固体氯化铵,故不能用于制备氨气,错误;B项,可以在硬质玻璃管中进行氨气还原氧化铜的反应,正确;C项,碱石灰可以干燥氨气,正确;D项,氨气极易溶于稀硫酸,利用该装置吸收尾气中的氨气,可以防止倒吸,正确。]
5.某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。
备选装置(其中水中含酚酞溶液)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
图2
(1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填字母)。
a.碱石灰 b.浓硫酸 c.生石灰
d.五氧化二磷 e.烧碱
(2)若探究氨气的溶解性,需在K2的导管末端连接图2装置中的________装置(填序号),当装置D中集满氨气后,关闭K1、K2,打开K3,引发喷泉的实验操作是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若探究氨气的还原性,需打开K1、K3,K2处导管连接制取纯净、干燥氯气装置。
①D中氨气与氯气反应产生白烟,同时生成一种无色无味的气体。该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
②从K3处导管逸出的气体中含有少量Cl2,则C装置中应盛放________溶液(填化学式),反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案: (1)ace (2)Ⅱ或Ⅲ 用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)
(3)①3Cl2+8NH3===6NH4Cl+N2
②NaOH Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
实验室制取少量氨气的2种简易方法
(1)加热浓氨水法
①反应原理:NH3·H2ONH3↑+H2O。
②装置:见图甲。
(2)往氢氧化钠(或碱石灰)中滴加浓氨水法
①反应原理:浓氨水中存在平衡NH3+H2O⇌NH3·H2O⇌NH+OH-,加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等),消耗水且使c(OH-)增大,使平衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3·H2O的分解。
②装置:见图乙。
喷泉实验及相关计算
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.形成喷泉的类型
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、
SO2、H2S
NO2
NO、O2、(4∶3)
NO2、O2
(4∶1)
吸收剂
水、NaOH溶液
水
NaOH溶液
水
水
水
3.喷泉实验的发散装置及操作方法
喷泉实验是中学化学的重要实验,其本质是形成压强差而引发液体上喷,以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等)来形成喷泉。
装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置,胶头滴管挤入少量水于试剂瓶中,即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中,导致大量的NH3溶解,烧瓶内形成负压而产生喷泉。
装置(Ⅱ)省去了胶头滴管,用手(或热毛巾等)捂热烧瓶,氨气受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨气与水接触,即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使水进入烧瓶中,瓶内氨气溶于水)。
装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发,锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。
装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2,现象为有淡黄色粉末状物质生成,瓶内壁附有水珠,NaOH溶液上喷形成喷泉。
装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹,等充分反应后再打开②处的止水夹,观察到先有白烟产生,后产生喷泉。
装置(Ⅵ)中,挤压胶头滴管,然后打开导管上部的两个活塞,则在右面烧瓶出现喷烟现象,再打开导管下部活塞,则可产生双喷泉。
4.喷泉实验产物的浓度计算
关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积,标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度:
(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时:溶质的物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时,c(HNO3)= mol·L-1。
[集训1] (2019·辽宁沈阳六校联考)下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案,下列有关操作不可能引发喷泉的是( )
A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
B [H2难溶于NaOH溶液,不能使烧瓶内外形成较大压强差,故不能引发“喷泉”。]
[集训2] Ⅰ.图中胶头滴管中的水挤入烧瓶后,观察到的现象是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.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
________________________________________________________________________。
(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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析: Ⅰ.将胶头滴管中的水挤入圆底烧瓶后,由于NH3溶于水使瓶中的气压减小,气球的体积逐渐变大。
Ⅱ.(1)打开a、b活塞,再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中,由于NH3极易溶于水,使烧瓶内气体压强迅速减小,烧杯中的水迅速进入烧瓶Ⅱ中,形成喷泉。
(2)先打开a、c活塞,再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中,烧瓶Ⅱ中的气压迅速减小,烧瓶Ⅰ中的HCl气体会流向烧瓶Ⅱ中,且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。
(3)在(2)基础上,若关闭a活塞,打开b活塞,烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中,形成喷泉;若打开b活塞,不关闭a活塞,烧瓶中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中,形成双喷泉。
答案: Ⅰ.气球逐渐变大
Ⅱ.(1)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)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟
(3)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
[集训3] 如右图为化学教学中所用的喷泉实验装置。
某同学用烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验,请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度。(假设是在标准状况下完成实验,且溶质不扩散)
(1)若用HCl气体,则c(HCl)=
________________________________________________________________________。
(2)若用NO2气体,则c(HNO3)=
________________________________________________________________________。
(3)若用n(NO2)∶n(O2)=4∶1的混合气体,则c(HNO3)=
________________________________________________________________________。
(4)若用n(NO2)∶n(O2)=2∶1的混合气体,则c(HNO3)=
________________________________________________________________________。
解析: 设烧瓶的容积为V L,则气体的物质的量均为 mol。
(1)若是HCl气体,喷泉后,溶液充满烧瓶,则溶液的体积为V L,c(HCl)== mol·L-1。
(2)若为NO2,喷泉后,溶质为HNO3,
3NO2+H2O===2HNO3+NO
mol × mol
则喷泉后溶液的体积为V L,
c(HNO3)== mol·L-1。
(3)若为n(NO2)∶n(O2)=4∶1的混合气体,
n(NO2)=× mol,
4NO2+O2+2H2O===4HNO3
× mol × mol
喷泉后,溶质为HNO3,溶液充满烧瓶,则c(HNO3)==× mol·L-1= mol·L-1。
(4)若为n(NO2)∶n(O2)=2∶1,则反应剩余的氧气,溶液充至烧瓶的,溶质为HNO3,计算方法同(3),c(HNO3)= mol·L-1。
答案: (1) mol·L-1 (2) mol·L-1
(3) mol·L-1 (4) mol·L-1
考点四 氮及其化合物之间的转化及综合应用
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。
题组 氮及其化合物的转化
1.如图A~D四种物质均含有同一种元素,A可以是单质也可以是气态氢化物,D是该元素最高价氧化物对应水化物,则A、B、C、D中共同含有的元素可能是 ( )
A.氯 B.铁
C.碳 D.氮
D [由框图转化关系可知,B、C应为氧化物,D能与Cu反应生成B,说明D应为具有强氧化性的酸,则D可能为硝酸或浓硫酸。Cl2或HCl都不与O2反应,不能实现图示转化关系,A项错误;若共同元素为Fe,不可能实现图示转化关系,B项错误;若共同元素为碳,则D为H2CO3,H2CO3不能与Cu发生氧化还原反应,C项错误;若共同元素为N,则B为NO,C为NO2,D为稀硝酸,可与Cu发生氧化还原反应生成NO,D项正确。]
2.甲、乙、丙、丁四种物质中,均含有相同的某种元素。在一定条件下它们之间存在如下转化关系:
下列说法中错误的是( )
A.甲可能是单质,也可能是化合物
B.甲与丁反应可能生成盐
C.反应①②一定是氧化还原反应
D.反应③一定是化合反应
D [由甲可以为N2、NH3、S、H2S可知A正确;如果甲是氨气,则乙为NO、丙为NO2、丁为HNO3,3NO2+H2O===2HNO3+NO,NH3+HNO3===NH4NO3,可知B正确,D错误;有氧气参加的反应①②一定为氧化还原反应,C正确。]
3.(2019·河南开封考试)如图是某元素的价类二维图。其中X是一种强碱,G为正盐,通常条件下Z是无色液体,D的相对分子质量比C小16,各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.A的水溶液显碱性
B.D为一种红棕色气体
C.B和F能发生复分解反应生成盐
D.F在一定条件下可直接与Y反应生成D
D [G为正盐,X是一种强碱,二者反应生成氢化物F,则G为铵盐、F为NH3,F连续与Y反应分别得到单质E、氧化物D与氧化物C,C的相对分子质量比D大16,则Y为O2、E为N2、D为NO、C为NO2,又通常条件下Z是无色液体,C与Z反应得到含氧酸B,则Z为H2O、B为HNO3,B与X发生酸碱中和反应得到的A为硝酸盐。A为硝酸与强碱反应生成的盐,其水溶液显中性,A项错误;D是NO,为无色气体,B项错误;氨气与硝酸发生化合反应生成硝酸铵,C项错误;氨气与氧气在催化剂作用下可直接反应生成NO,其化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,D项正确。]
(1)牢记1条转化主线:N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。
(2)特殊的颜色:NO2——红棕色气体
1.(2018·全国卷Ⅱ,8)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(如下图所示)。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
C [A对:雾和霾的分散剂都是空气。B对:雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵。C错:NH3参与反应生成铵盐,是反应物,不是催化剂。D对:过度施用氮肥会增加大气中氨的含量。]
2.(2018·海南,2)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为7∶4,该NOx可表示为( )
A.N2O B.NO
C.N2O3 D.NO2
A [==,故NOx可表示为N2O。]
3.下列有关说法正确的是 ( )
A.加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸,石蕊试纸变蓝,说明NH4HCO3显碱性(2017·全国卷Ⅱ,13C)
B.用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨(2017·天津,1D)
C.NH3易溶于水,可用作制冷剂(2017·江苏,3D)
D.氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,反应中氨气被还原(2017·北京,8D)
B [碳酸氢铵受热分解产生的氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明氨气是碱性气体,而不是NH4HCO3显碱性,A项错误;烧碱可以与NH反应产生氨气,B项正确;液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂,与NH3的溶解性无关,C项错误;NH3与AlCl3溶液发生复分解反应生成Al(OH)3和NH4Cl,不属于氧化还原反应,D项错误。]
高考化学一轮复习教案第4章第5讲 氮及其重要化合物(含解析): 这是一份高考化学一轮复习教案第4章第5讲 氮及其重要化合物(含解析),共24页。
高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第5讲氮及其重要化合物教案: 这是一份高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第5讲氮及其重要化合物教案,共24页。
2022高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第5讲氮及其重要化合物教案: 这是一份2022高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第5讲氮及其重要化合物教案,共24页。