2021版高考化学一轮复习专题4非金属及其化合物4生产生活中的含氮化合物课件苏教版

第四单元生产生活中的含氮化合物考点1:氮气和氮的氧化物一、氮气的结构与性质(a、c)1.氮元素的存在与氮的固定2.N2的结构及性质写出有关反应的化学方程式:①________________;②_____________________;③_____________。3Mg+N2Mg3N2N2+3H22NH3N2+O22NO△====高温、高压催化剂放电====二、氮的氧化物(a)(1)氮有多种价态的氧化物,如___、___、___、____、N2O3、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是_________;NO2与N2O4相互转化的化学方程式:_____________。N2ONONO2N2O4N2O3、N2O52NO2N2O4(2)NO和NO2的比较:NONO2颜色、毒性___色,__________色,_____溶解性_____于水易溶于水与O2或与H2O反应2NO+O2====2NO23NO2+H2O====________无有毒红棕有毒难溶2HNO3+NONONO2制备Cu与稀硝酸反应Cu与浓硝酸反应收集方法____________________与人体、环境的关系①与_________结合,使人中毒②转化成NO2,形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、____________排水法向上排空气法血红蛋白光化学烟雾(3)常见NOx的尾气处理方法:①碱液吸收法2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O②催化转化:在催化剂、加热条件下,氨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)。一般适用汽车尾气的处理。【典例精析】【典例】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是()A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL【解析】选A。NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,完全生成HNO3,则整个过程中HNO3反应前后没有变化,即Cu失去的电子都被O2得到了,根据得失电子守恒:n(Cu)×2=n(O2)×4=解得:n(Cu)=0.15mol,所以Cu(NO3)2为0.15mol,根据Cu2+～2OH-0.15moln(OH-)则NaOH为0.15mol×2=0.3mol,则NaOH体积V==0.06L,即60mL。11.68L422.4Lmolnc＝10.3mol5molL【强化训练】1.思维诊断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)食品袋中充氮气可用来防腐。()提示:√。氮气的化学性质稳定,可用来防腐。(2)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾,又是形成酸雨的主要物质。()提示:×。硫的氧化物不能形成光化学烟雾。(3)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在。()提示:×。NO能与空气中的氧气反应。(4)在实验室里,NO和NO2均用排水法收集。()提示:×。NO不溶于水,用排水法收集,NO2可与水反应,不可用排水法收集。(5)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物。()提示:×。NO2与水反应时除生成硝酸,还有NO生成,故NO2不是酸性氧化物。(6)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂。()提示:×。3NO2+H2O====2HNO3+NO,NO2既是氧化剂,又是还原剂。2.常温常压下,注射器甲中装有NO2气体,注射器乙中装有相同体积的空气,注射器与U形管连通,固定活塞。如图所示,打开两个止水夹,足够时间后,将会看到U形管中液面世纪金榜导学号()A.a端上升,b端下降B.a端下降,b端上升C.U形管中液面无变化D.无法判断【解析】选A。打开两个止水夹后,甲中NO2与水反应生成HNO3和NO,U形管中左侧气体压强减小,a端液面上升,b端下降。3.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①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3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,则下列关系正确的是()A.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2【解析】选B。设各种气体的体积都为1。①根据3NO2+H2O====2HNO3+NO,即剩余NO的体积V1=(1+)体积。②根据4NO2+O2+2H2O====4HNO3,即剩余O2的体积V2=(1-)体积。③剩余N2的体积V3=1体积。即B项符合题意。13144.将充有mmLNO和nmLNO2气体的试管倒立于水槽中,然后通入mmLO2,若已知nm,则充分反应后,试管中的气体在同温同压下的体积为()A.B.C.D.3(n-m)mL4n1mL2－nmmL3－3mnmL3＋【解析】选B。根据3NO2+H2O====2HNO3+NO知,nmLNO2气体反应后生成mLNO气体,再根据4NO+3O2+2H2O====4HNO3得,(m+)∶m4∶3,可知NO过量,故剩余的体积为(m+)mL-mL=mL。n3n3n34m3nm3－5.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)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:______________。【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、NO反应后生成的无毒气体为CO2和N2。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====2HNO3+NO(3)2CO+2NON2+2CO2催化剂=====【加固训练】N2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂,以下反应能产生N2O:3CO+2NO23CO2+N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是()A.上述反应中,每消耗2molNO2,就会生成22.4LN2OB.N2O有氧化性,且为HNO2的酸酐C.等质量的N2O和CO2含有相等的电子数D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合,使人中毒【解析】选C。A项,该反应中每消耗2molNO2,会生成1molN2O,但没有说明温度和压强,故不一定是22.4L,错误;B项,HNO2的酸酐为N2O3,错误;D项,题干已指出N2O曾用作可吸入性麻醉剂,说明其无毒或毒性非常小,不会迅速与人体血红蛋白结合,使人中毒,错误。【归纳总结】(1)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,总关系式为4NO+3O2+2H2O====4HNO3(4∶3)。②若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O====4HNO3(4∶1)。(2)NOx与NaOH溶液反应问题分析①NO2能被NaOH溶液吸收生成2种盐。②NO不能被NaOH溶液吸收。③n(NO2)∶n(NO)≥1时能完全被NaOH溶液吸收。考点2:氨和铵盐一、氨(b)氨气的性质与制备(1)NH3的结构和物理性质电子式结构式密度颜色气味水溶性特点_______________比空气小___色刺激性_____溶于水___液化无极易易(2)氨的化学性质(3)氨气的实验室制法①常规方法:固+固NH3△②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△====方法化学方程式(或原理)气体发生装置浓氨水+固体CaOCaO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(4)用途制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。二、铵盐(b)1.化学性质2.的检验4NH【典例精析】【典例1】某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:世纪金榜导学号(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是________(填字母)。A.将氯化铵固体加热分解收集产生的气体B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体C.将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体(2)根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气,适宜的装置是________。(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是____________(填序号)。①密度②颜色③溶解性④热稳定性⑤与氧气反应(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是________,集气的原理是__________。【解题思路】(1)根据所给物质的性质以及氨的性质进行分析。(2)根据氨的制备原理及药品性质选择装置。(3)收集气体主要有排气法和排液法,主要利用了气体的密度、溶解性等。(4)氨气极易溶于水、密度比空气小。【解析】(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作,而且节约氨水的用量。(2)将浓氨水滴入氢氧化钠固体中制氨气用C装置,将碳酸氢铵加热分解,产生的气体用碱石灰干燥制氨气选用D装置。(3)收集气体可采用排空气法(气体密度、气体不能被氧气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。(4)氨气极易溶于水,故采用向下排空气法收集。答案:(1)B、C(2)C、D(3)②④(4)d利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨气【考题变式】(1)在(2)中更换为下图装置用于实验室制取氨气(夹持装置略)。是否可行?提示:不可行。应将试管内固体更换为氯化铵与氢氧化钙,且氨气不能用排水法收集。(2)用(2)中B装置加热氯化铵与氢氧化钙固体制取氨气时,能否用NaOH代替Ca(OH)2?提示:不能。Ca(OH)2不能用KOH或NaOH代替,因两者易吸湿,易结块,不利于产生NH3,且高温下腐蚀试管。【典例2】某课外活动小组欲利用CuO与NH3反应,研究NH3的某种性质并测定其组成,设计了如下实验装置(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:(1)仪器a的名称为________。(2)实验室中,利用装置A,还可制取的无色气体是____(填字母)。A.Cl2B.O2C.CO2D.NO2(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体,量气管有无色无味的气体生成,上述现象证明NH3具有______性,写出相应的化学方程式__________________________。(4)E装置中浓硫酸的作用______________。(5)读取气体体积前,应对装置F进行的操作:_________________________。(6)实验完毕,若测得干燥管D增重mg,装置F测得气体的体积为nL(已折算成标准状况),则氨分子中氮、氢的原子个数比为________(用含m、n字母的代数式表示)。【解析】(1)仪器a为分液漏斗。(2)氯气和二氧化氮是有色气体,故排除A、D,该装置适用于固液混合不加热制取的气体,