2023高考化学一轮复习教参+练案+课件第12讲　氮及其重要化合物

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2022-3-22�›第四章非金属及其重要化合物第12讲氮及其重要化合物备考导航核心素养1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2．了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法。3．了解氮的重要化合物对生态环境的影响。1．宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识含氮化合物的多样性，并对其进行分类。2．科学探究与创新意识：能根据氮单质及其化合物的性质提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方法，进行实验探究。考点一考点二考点三考点一1．自然界中氮的存在和氮的固定必备知识·梳理夯实考点一 氮气及氮的氧化物2．氮气电子式为______________，结构式为________。(1)物理性质：______色______味气体，密度比空气略小，______溶于水。熔点、沸点很低。(2)化学性质N≡N共价键牢固N2分子结构很稳定，化学性质__________。∶N⋮⋮N∶ N≡N 无 无 难 不活泼 ①与O2反应。____________________________________。(N2与O2不能通过一步反应生成NO2)②工业合成氨。______________________________________。③与Mg反应。________________________________。(Mg3N2是离子化合物，遇水强烈水解。)3．氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、______、N2O3、NO2(或________)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、________。氮的氧化物都有毒，都是大气污染物。NO N2O4 N2O5 性质NONO2颜色状态气味______色无味气体__________、有刺激性气味的气体溶解性难溶于水与水反应毒性有毒有毒与水反应不反应_______________________________与氧气反应2NO＋O2═══2NO2不反应(2)NO和NO2性质的比较无 红棕色 3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO 对人体和环境的影响①与____________结合，使人中毒②转化成NO2，形成酸雨、__________烟雾形成酸雨、______________、破坏臭氧层制法试剂Cu和稀硝酸Cu和浓硝酸收集用排水法收集用向上排空气法收集血红蛋白 光化学 光化学烟雾 注意：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是大于46。②验证某无色气体为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。③NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。4．氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型a．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。b．酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面形成酸雨。c．破坏臭氧层：NOx可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。d．NO与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的NOx尾气处理方法a．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。b．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。5．NO2和溴蒸气的比较与鉴别①NO2和溴蒸气在性质上的相似性a．均有氧化性；b．溶于水后溶液均呈酸性；c．均能与碱反应。②NO2和溴蒸气的鉴别方法鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉－KI试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。a．通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO，反应后溶液无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色。b．通入AgNO3溶液中，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气(Br2＋H2OHBr＋HBrO，HBr＋AgNO3═══AgBr↓＋HNO3)，无此现象的为NO2。c．通入CCl4有机溶剂中，易溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为溴蒸气，无此现象的为NO2。1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮，属于氮的固定，固氮反应一定属于氧化还原反应。 ( )[提示] 固氮是游离态的氮生成化合态的氮，所以氮的化合价一定发生变化。(2)食品袋中充氮气可用来防腐。 ( )(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去。 ( )[提示] NO2溶于水生成NO，便可除去NO中的NO2。√ √ √ (4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在。 ( )[提示] NO遇O2反应生成NO2。(5)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。 ( )(6)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。 ( )[提示] N2与O2在放电条件下直接化合成NO。(7)汽车尾气中有NOx，主要是汽油不充分燃烧引起的。 ( )(8)制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。 ( )× × × × × √ √ √ × × (14)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。 ( )(15)用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液可以鉴别溴蒸气和NO2。 ( )(16)密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA。 ( )(17)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气。 ( )(18)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。 ( )√ × × × × (19)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。 ( )[提示] 3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂，个数之比是1∶2。√ (20)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。 ( )[提示] 不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I－氧化成I2，从而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收溴蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法：①用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；②用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。× 2．深度思考：(1)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__________________________________。2NO＋O2═══2NO2 3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO (2)汽车尾气主要含有CO、NOx等有害物质，这种尾气逐渐成为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)。②NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：______________________________。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 3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO 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：____________________________。考点突破·训练提升典例1A [解析] N2→NH3中氮元素被还原，A错误；工业合成氨是氮气转化为氨气，属于人工固氮，B正确；通过生物体，铵盐(含氮无机物)与蛋白质(含氮有机物)可相互转化，C正确；生物体合成蛋白质的过程有C、H、O的参与，D正确。(2)(2022·江苏高三检测)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。①N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为______________________________________。BC ⅱ.吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是_________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是______(填化学式)。NaNO3 NO 溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强 〔对点集训1〕 (1)(2021·河北，4)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是 ( )A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除D [解析] A项，SO2是无色气体，不正确；B项，汽车尾气中的主要大气污染物为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、固体颗粒物等，不正确；C项中没有N2转化为氮的化合物的过程，未实现氮的固定，且植物不能直接吸收利用空气中的NO和NO2，不正确；D项，生石灰(CaO)可吸收工业废气中的SO2，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O2═══2CaSO4，从而将SO2脱除，正确；故选D。(2)(2022·辽宁葫芦岛模拟)下列说法中正确的是 ( )A．氮气化学性质不如磷活泼，故氮元素非金属性弱于磷B．氮气只有氧化性，没有还原性C．“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐D．NO与O2反应生成NO2属于氮的固定C [解析] N≡N键能大，N2比磷稳定，但N元素的非金属性比磷强，A错误；氮气中氮元素的化合价可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有还原性，B错误；氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，D项错误。微考点2 氮氧化物溶于水的定量计算 (1)(2022·天津高三检测)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。典例2假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则(1)和(2)两个试管内溶液物质的量浓度之比为 ( )A．1∶1 B．4∶3C．5∶7 D．7∶5[解析] 设试管的容积为V，水充满整个试管，溶液的体积是V，无论是NO2还是NO最终都转变成了HNO3，根据氮元素守恒，生成的HNO3的物质的量相等，则硝酸的物质的量浓度相等，故选A。A C 〔对点集训2〕 (1)(2022·经典习题选萃)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 ( )①1.2mL ②2.4mL ③3mL ④4mLA．①② B．②③C．③④ D．①④D (2)(2022·山东淄博高三检测)将40mLNO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管中，充分反应后试管中剩下20mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为 ( )A．2∶1 B．1∶3C．3∶1 D．1∶1C [解析] 3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO ΔV 3 1 2 30mL 20mLV(NO)＝40mL－