（江苏选考）2021版新高考化学一轮复习 专题4 硫、氮和可持续发展 2 第二单元 生产生活中的含氮

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雷雨天产生NO气体豆科植物根瘤菌固氮（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＋O2=====放电或高温2NO（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＋3H2高温、高压催化剂2NH3。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NONO2物理颜色无色红棕色性质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→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A.①B.②⑤C.④D.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：2NO2N2O4，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＋2NOx=====催化剂2xCO2＋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＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、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12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体（同温同压下），则原混合气体中氧气的体积可能为（）A.1.2mLB.2.4mLC.3mLD.4mL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2mL气体有两种可能。如果剩余2mLO2，则V（NO2）＝45×（12－2）mL＝8mL，则混合气中V（O2）＝12mL－8mL＝4mL，D项正确。若剩余的2mL气体是NO，则混合气中V（O2）＝（12mL－2mL×3）×15＝1.2mL，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∶5B.1∶4C.1∶3D.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0.8L，则由空气组成可知氧气为0.2L，原气体总体积为1.6L，即NO和NO2混合气体体积为0.6L。有V（NO）＋V（NO2）＝0.6L、34V（NO）＋14V（NO2）＝0.2L，得V（NO）＝0.1L，V（NO2）＝0.5L，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＋5O2=====催化剂△3Cu＋N2＋3H2O（4）Cu2O和Cu（5）3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl盛满氯气的集气瓶中因氨消耗氯气生成部分固体，导致装置F内气压减小，引起溶液倒吸