高考一轮复习-化学 第4章 非金属及其化合物4-4氮及其重要化合物

总结提升
氮的氧化物和 O2、H2O 反应的计算方法 1．加合式法
(1)NO2 和 O2 混合气体溶于水的计算： 由 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 可知：
<4∶1
O2过量，剩余气体为O2
V(NO2)∶V(O2)＝4∶1 恰好完全反应
>4∶1 NO2过量，剩余气体为NO
(2)NO 与 O2 同时通入水中：
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总结提升 氮氧化物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。
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板块一 知识层面·主干层级突破
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考点 1 氮气及其氧化物 1．氮元素在自然界中的存在及氮的固定
2．氮气(N2)
(1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，_难___
溶于水，熔点、沸点很低。
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(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋ 6NO催==△化==剂= 5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2催==△化==剂= 7N2＋12H2O。 同温同压下，3.5 L NH3 恰好将 3.0 L NO 和 NO2 的混合气体 完全转化为 N2，则原混合气体中 NO 和 NO2 的体积之比是 __1_∶__3___。
①可先将 NO 和 O2 转化为 NO2，再按上述各种情况分
别处理。
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②也可先将 NO2 和 H2O 反应转化为 NO，再按 4NO＋ 3O2＋2H2O===4HNO3 情况处理。
2．原子守恒法 4NO2＋O2 和 4NO＋3O2 从组成上均相当于 2N2O5 的组 成，都与 N2O5＋H2O===2HNO3 等效。当 NO、NO2、O2 的混合气体溶于水时利用混合气体中 N、O 原子个数比进行 分析判断。
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(4)NO2 溶于水时，NO2 是氧化剂，水是还原剂，二者 的物质的量之比为 3∶1。(× )
(5)溴蒸气和 NO2 都为红棕色气体用湿润的淀粉-KI 试 纸可以鉴别。( × )
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题组一 氮气及氮的循环 1．[2015·北京高考]下列关于自然界中氮循环(如图)的说 法不正确的是( )
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2．常见的 NOx 尾气处理方法 (1)碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋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。 (2)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。
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NO 和 NO2 性质的比较：
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易错警示
(1)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)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。
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题组三 氮的氧化物与水的反应
4．将充有 a mL NO 和 b mL NO2 气体的试管倒立于水 槽中，然后通入 a mL O2。气体体积均在同温同压下测定， 且 b>a，则充分反应后，试管中气体在同温同压下的体积为
() b－a
A. 3 mL
a－b B. 3 mL
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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 来自于_汽__油__的__不__完__全__燃__烧___，NO 来自于__N_2_与__O__2_在__汽__车__汽__缸__内__的__高__温__环__境__下__的_反__应_____。汽 车尾气对环境的危害主要有 _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_)_(至少填两种)。
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第4章 非金属及其化合物
第4节 氮及其重要化合物
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明考纲 1．了解 NO、NO2 的性质。 2．掌握硝酸的性质和用途，结合金属与 HNO3 的反应， 掌握守恒法的计算技巧。 3．了解氨气、铵盐的性质及用途；掌握氨气的实验室 制法。 4．掌握铵根离子的检验。 5．了解氮的氧化物及含磷洗涤剂对环境及人类健康的 影响。
(2)化学性质
N2 的电子式为__··N_⋮__⋮_N_··__，结构式为_N__≡__N____，由于分
子中含有的氮氮三键键能很大，分子结构稳定，在通常状况 下，化学性质很不活泼。
①与氧气反应：_N_2_＋__O__2_=放_=_=电_=_=_2_N__O__ (汽车尾气中产生氮 的氧② 化与 物氢和气雷反 电应 固氮 ：_)_N。_2_＋__3_H__2高__催 温__化 、__剂 高__压___2_N_H__3 (工业合成氨 的反应原理)。
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A．氮元素均被氧化 B．工业合成氨属于人工固氮 C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环 解析 在雷电作用下 N2 与 O2 反应生成 NO，氮元素被 氧化，工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被 还原，A 项错误，B 项正确；由图可看出含氮无机物和含 氮有机物可以相互转化，C 项正确；合成蛋白质的过程中 就有碳、氢、氧元素的参与，D 项正确。
4b－1
3
C. 13 mL D.b－a mL
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解析 已知反应 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3,4NO＋ 3O2＋2H2O===4HNO3；由这两个反应可得 NO＋NO2＋O2 ＋H2O===2HNO3，b>a，则同温同压下反应中 NO2 过量(b －a)mL，而过量的 NO2 与水反应生成b－3 a mL NO。
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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_x_C__O_＋__2_N__O_x_催=_=_化 △_=_=剂_=_2_x_C__O_2_＋__N_2__。
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2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 总的化学方程式为 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 可知：
<4∶3
剩余O2
V(NO)∶V(O2)＝4∶3 恰好完全反应
>4∶3 剩余NO
(3)NO2、NO、O2 三种混合气体通入水中：
(3)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。
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判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)NO2 溶于水时生成 HNO3，故 NO2 是硝酸的酸酐。 (× ) (2)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反 应。( √) (3)NO2 通入 FeSO4 溶液中始终无明显现象。( × )
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5．在容积为 672 mL 的烧瓶里充满 NO、NO2 的混合气 体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入 280 mL 氧气，恰好 完全反应，且水充满烧瓶(气体体积都折合成标准状况下)。 下列有关叙述中，正确的是( )
A．总反应可能为 NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3 B ． 总 反 应 可 能 为 4NO ＋ 8NO2 ＋ 5O2 ＋ 6H2O===12HNO3 C．生成 HNO3 的物质的量浓度接近 0.03 mol·L－1 D．生成 HNO3 的物质的量浓度约为 0.45 mol·L－1
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题组二 NO、NO2 的性质及对环境的影响 2．[2016·大连模拟]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( )
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②CO、NOx 反应后生成的无毒气体为 CO2 和 N2。 (2)V(NO)＋V(NO2)＝3.0 L 23V(NO)＋43V(NO2)＝3.5 L
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则 V(NO)＝0.75 L V(NO2)＝2.25 L V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。 (3)NO 中氮的化合价为＋2 价，NO2 中氮的化合价为＋4 价，利用电子守恒，二者 1∶1 混合时与 NaOH 反应生成盐 的化合价必然为＋3，即为 NaNO2。
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析考情 高考对本节内容的考查有四点：一是结合氮及其化
合物的转化考查基本概念、基本理论；二是以 NOx 和 HNO3 的性质考查相关实验及计算；三是以框图推断考 查氮及化合物的性质和应用；四是结合相关工业生产考 查含氮化合物对环境质量的影响。
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(3)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__N_a_N_O__2 _。
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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；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。
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解析 V(NO2＋NO)∶V(O2)＝12∶5，因烧瓶中的气体最 终均生成了 HNO3，故所得溶液的体积与溶解的 NO2、NO 体 积相等，故浓度为[V(NO2＋NO)÷22.4]÷V 瓶＝0.045 mol·L－1。
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板块三Leabharlann 高考一轮总复习 ·化学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＋4CO催==化==剂= 4CO2＋N2
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解析 反应过程中 NO、O2 为氧化剂，N2 为还原产物； 汽车尾气中的 N2 不是污染物；NO 和 O2 的反应不需要催化 剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO ＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合 并可得总化学方程式为 2NO＋O2＋4CO催==化==剂= 4CO2＋N2。
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③与 Mg 反应：3_M__g_＋__N__2=_点=_=_燃_=_=_M__g_3_N_2_。 3．氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物，如__N_2_O__、__N_O__、__N_O__2_、__N_2_O_4__、 N2O3、N2O5 等，其中属于酸性氧化物的是__N_2_O__3、__N__2O__5_。