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1、1 第 4 章 第 4 讲氮及其化合物 李仕才 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 2 考点一氮气及其氧化物 1 氮气 写出有关化学方程式 3Mg N2 点燃 Mg3N2 N2 3H2 高温 高压 催化剂 2NH3 N2 O2 放电或高温 2NO 特别提醒将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定 固定氮的方式有自然固氮和人工 固氮 1 自然固氮 雷雨天产生 NO 气体 豆科植物根瘤菌固氮 3 2 人工固氮 合成氨工业 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
2、具有麻醉作用 NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 白色固体 其中N2O3和 N2O5分别是HNO2和 HNO3 的酸酐 它们都是空气污染物 空气中的NO2是造成光化学污染的主要因素 另外 在思考 某些问题时 要注意 2NO2 N2O4对气体体积及平均相对分子质量的影响 3 氮氧化物对环境的污染及防治 1 常见的污染类型 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 产生了一种有 毒的烟雾 酸雨 NOx排入大气中后 与水反应生成HNO 3和 HNO2 随雨雪降到地面 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 NO与血红蛋白结合使人中毒 2
3、常见的 NOx尾气处理方法 碱液吸收法 2NO2 2NaOH NaNO 3 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 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 氮及其氧化物的性质 4 1 豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定 是化学变化 2 汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的 3 氮元素有负化合价 正化合价和零价 因而常温
4、下 N2既能与氧气反应 又能与 H2反应 解析N2在放电或高温条件下才能与O2反应 在高温高压 催化剂条件下才能与H2化合生 成 NH3 4 在实验室里 NO和 NO2均用排水法收集 5 可用 NO2与水反应制取硝酸 故NO2是酸性氧化物 6 通过灼热的镁粉 可除N2中的少量氧气 7 NO2溶于水时 NO2是氧化剂 水是还原剂 解析3NO2 H2O 2HNO 3 NO NO2既是氧化剂 又是还原剂 8 溴蒸气和NO2都是红棕色气体 不能用湿润淀粉 KI试纸和NaOH溶液鉴别 可用AgNO3 溶液或蒸馏水或CCl4鉴别 比较认识NO和 NO2的性质 1 从物理性质上认识NO和 NO2 NO 是一
5、种无色 无味有毒难溶于水的气体 NO2是一种红 棕色 有刺激性气味有毒的气体 NO2易液化 易溶于水 2 从化学性质上掌握NO和 NO2 按要求书写方程式 1 NO 和 O2的反应 2NO O2 2NO2 2 NO2与 SO2 NO2 SO2 SO 3 NO NO CO2 体积比为1 1 与足量 Na2O2 2NO 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 2NO2 NO2和 NaHSO3溶液反应 写离子方程式 NO2的还原产物为NO NO2 HSO 3 H SO2 4 NO 3 除去 NO中的 NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3 从实验室制法上掌握NO和 NO2的性质 按要求回答问
6、题 1 铜和稀HNO 3反应制NO 化学方程式 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 用排 5 水法收集 2 铜和浓HNO3反应制NO2 化学方程式 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 用浓 H2SO4或 P2O5干燥 用向上排空气法收集 题组一氮的氧化物对环境的影响 1 2017 银川质检 德国科学家格哈德 埃特尔的成就之一是证实了气体在固体催化剂表 面进行的反应 开创了表面化学的方法论 在汽车尾气净化装置里 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 NO2是该过程的最终产物 B NO和 O2必须在催化剂表面才能反应
7、 C 汽车尾气的主要污染成分是CO2和 NO D 该催化转化的总化学方程式 2NO O2 4CO 催化剂 4CO2 N2 答案D 6 解析A项 气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程中先生成二氧化氮 然后在催化剂表 面和一氧化碳反应 最终生成无毒气体 起到尾气净化的作用 错误 B 项 NO和 O2在常 温下就会发生反应 错误 C项 汽车尾气的主要污染成分是CO NO NO2等 错误 D项 尾气处理净化的目的是把有毒的污染气体在催化剂作用下转化为空气中的无毒成分 化学方 程式为 2NO O2 4CO 催化剂 4CO2 N2正好是过程图中的变化 正确 2 2018 大连检测 汽车排放的尾气中含有NO
8、2 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 2NO2 2NO 2O 2NO O2 2NO2 O 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 答案A 解析反应过程 得O2 2O O 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 2017 河北正定中学高三模拟 NO2可以用氢氧化钠溶液吸收 或在一定条件下用
9、氨气与 其反应使之转化为无污染的物质 发生反应的化学方程式分别是2NO2 2NaOH M NaNO 3 H2O 8NH3 6NO2 7X 12H2O 则 M X代表的物质的化学式分别是 A NaNO2 N2B HNO2 N2 C NO HNO3D N2 N2 答案A 解析根据化合价升降关系以及原子守恒 判断M为 NaNO 2 X为 N2 4 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 HNO 3的化学方程式 3 汽车尾气中
10、的CO NO x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在汽车汽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 2HNO 3 NO 7 3 2CO 2NO 催化剂 N2 2CO2 解析 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 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 产生温室效应 3 CO NOx反应后生成
11、的无毒 气体为 CO2和 N2 NOx与 NaOH 溶液反应问题分析 1 NO2能被 NaOH 溶液吸收生成2 种盐 2 NO 不能被 NaOH 溶液吸收 3 n NO2 n NO 1 时能完全被NaOH溶液吸收 题组二氮氧化物溶于水的定量判断 5 NOx与 H2O反应计算 2017 衡水质检 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 8 A 1 1B 5 7C 7 5D 4 3 答案A 解析NO2 NO装满
12、试管 则体积相同 根据阿伏加德罗定律 n NO2 n NO 根据原子守 恒所得硝酸的物质的量相同 溶液的体积相同 所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为 1 1 6 2017 湖南大学附中模拟 同温同压下 在3 支相同体积的试管中分别充有等体积混合 的 2 种气体 它们是 NO和 NO2 NO2和 O2 NH3和 N2 将 3 支试管均倒置于盛水的水槽 中 充分反应后 试管中剩余气体的体积分别为V1 V2 V3 则下列的关系正确的是 A V1 V2 V3B V1 V3 V2 C V2 V3 V1D V3 V1 V2 答案B 解析设各种气体的体积都为1 体积 根据3NO2 H2O 2HNO3 NO
13、 即剩余NO的体积V1 1 1 3 体积 根据 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 即剩余O2的体积V2 1 1 4 体积 剩余 N2的体积V3 1 体积 即B项符合题意 9 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 4HNO 3 4 3 2 若 NO2和 O2通入水中 总关系式为4NO2 O2 2H2O 4HNO 3 4 1 考点二典型的氧化性酸 硝酸
14、1 物理性质 硝酸是无色易挥发的液体 有刺激性气味 2 化学性质 10 1 不稳定性 反应 4HNO3 浓 或光照 2H2O 4NO2 O2 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 与金属反应 稀硝酸与铜反应 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 浓硝酸与铜反应 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 与非金属反应 浓硝酸与C的反应 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O 与还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S SO2 Na2SO3 HI Fe 2 等还原性物质 稀硝酸与FeSO4溶液反应
15、的离子方程式 3Fe 2 4H NO 3 3Fe 3 NO 2H 2O 3 与有机物反应 硝化反应 与反应 11 浓硫酸 颜色反应 含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色 特别提醒 1 硝酸与金属反应的规律 HNO 3与金属反应一般不能产生H2 还原产物一般为HNO3 浓 NO2 HNO3 稀 NO 很稀的硝酸还原产物也可能为N2O N2或 NH4NO3 硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性 2 涉及 HNO 3的离子反应常见的易错问题 忽视 NO 3在酸性条件下的强氧化性 在酸性条件下NO 3不能与 Fe 2 I SO 2 3 S 2 等还原 性较强的离子大量共存 在书写离子方程式时 忽视HN
16、O3的强氧化性 将氧化还原反应简单的写成复分解反应 硝酸的性质 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溶液 最终变为红色 解析浓硝酸具有酸性和强氧化性 可使石蕊溶液先变红后褪色 6 稀硝酸可除去试管内壁的银镜 2015 海南 7C 7 常温下 将浓硝酸滴加到用砂纸打磨过的铝条上 会产生红棕色气体 2015 全国卷 13B 12 解析常温下 Al Fe 遇到浓硫酸 浓硝酸会发生钝化现象 用动态观点理解Cu与浓 HNO3的反应 在浓硝酸中放入Cu片 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 后 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 4HNO 3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 溶液逐渐变蓝色 有红棕色气体逸出 2 3Cu 8HNO 3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 3 加入稀
