《（浙江選考）2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第3講 元素化學(xué) 考點(diǎn)20 氮及其氧化物學(xué)案.docx》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第3講 元素化學(xué) 考點(diǎn)20 氮及其氧化物學(xué)案.docx（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

考點(diǎn)20　氮及其氧化物 知識(shí)條目 加試要求 1.氮氧化物的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化及其性質(zhì) a 2.氮及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 c 一、氮?dú)? 1．氮的存在及氮的固定 自然界中N元素大部分以游離態(tài)存在于空氣中，也有一部分以化合態(tài)存在于動(dòng)、植物體內(nèi)，土壤及無(wú)機(jī)鹽中。游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過(guò)程，叫作氮的固定。 2．分子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì) 電子式 結(jié)構(gòu)式 顏色 氣味 水溶性 密度 N??N N≡N 無(wú)色 無(wú)味 難溶于水 與空氣接近 3.化學(xué)性質(zhì) 通常情況下，N2化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，只在高溫、放電、催化劑等條件下才能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)。 (1)與H2反應(yīng)：N2＋3H22NH3 (2)與O2反應(yīng)：N2＋O22NO (3)與Mg反應(yīng)：N2＋3MgMg3N2 二、氮的氧化物 氮有多種價(jià)態(tài)的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。 1．NO和NO2的比較 NO NO2 物理性質(zhì) 顏色 無(wú)色 紅棕色 溶解性 不溶 能溶 毒性 有毒 有毒 化學(xué)性質(zhì) 與O2反應(yīng) 2NO＋O2===2NO2 與H2O反應(yīng) 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 實(shí)驗(yàn)室制法 (填化學(xué)方程式) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 與人體、 環(huán)境的關(guān)系 ①與血紅蛋白結(jié)合使人中毒；②轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧 形成酸雨、光化學(xué)煙霧 2.氮的氧化物與水反應(yīng)的幾種情況 (1)NO2或NO2與N2(非O2且不溶于水的其他氣體均可)的混合氣體溶于水 可依據(jù)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用氣體體積差值進(jìn)行計(jì)算。 (2)NO2和O2混合氣體溶于水的計(jì)算 由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，當(dāng)體積比：V(NO2)∶V(O2)＜4∶1時(shí)，O2過(guò)量，剩余氣體為O2；V(NO2)∶V(O2)＝4∶1時(shí)，恰好完全反應(yīng)；V(NO2)∶V(O2)＞4∶1時(shí)，NO2過(guò)量，剩余氣體為NO。 (3)NO與O2同時(shí)通入水中 2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。總反應(yīng)方程式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。當(dāng)體積比：V(NO)∶V(O2)＜4∶3時(shí)，余O2；V(NO)∶V(O2)＝4∶3時(shí)，恰好完全反應(yīng)；V(NO)∶V(O2)＞4∶3時(shí)，余NO。 3．NO2與溴蒸氣的鑒別方法 由于NO2和Br2在性質(zhì)上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可與堿反應(yīng)；④均為紅棕色等。所以不能用淀粉－KI試紙、pH試紙、NaOH溶液來(lái)鑒別，但二者性質(zhì)又有差別，可以用下列方法鑒別：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。 【例1】　某氮的氧化物和一氧化碳在催化劑的作用下充分反應(yīng)，生成氮?dú)夂投趸?。若測(cè)得氮?dú)夂投趸嫉奈镔|(zhì)的量之比為1∶2，則該氮的氧化物為(　　) A．N2OB．NOC．NO2D．N2O5 【解析】　設(shè)該氮氧化物的分子式為NOx，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NOx＋2xCON2＋2xCO2，由于n(N2)∶n(CO2)＝1∶2，得出x＝1，因此該氮的氧化物為NO。 【答案】　B 【提煉】　本題主要考查運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律分析、解決氮氧化物相關(guān)問(wèn)題，由此推廣到其他類(lèi)似的題目也可用相同的方法分析。 【例2】　將容積為50mL的量筒充滿(mǎn)二氧化氮和氧氣的混合氣體，倒置量筒在盛滿(mǎn)水的水槽里，一段時(shí)間后，量筒里剩余氣體體積為5mL。則原混合氣體中NO2和O2的體積比可能是________或________。 【解析】　NO或NO2與O2的混合氣體與水的反應(yīng)計(jì)算關(guān)系式，可由下列化學(xué)方程式推導(dǎo)出來(lái)。 2NO＋O2===2NO2 ① 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ② 由②2＋①得 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③ 由①3＋②2 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④ ③、④兩式就是平時(shí)計(jì)算經(jīng)常用到的關(guān)系式。 假設(shè)剩余的5mL為O2，則參加反應(yīng)③的NO2和O2的總體積為50mL－5mL＝45mL。 則原混合氣體里，NO2的體積為45mL4/5＝36mL， O2的體積為50mL－36mL＝14mL， 即NO2與O2的體積比為36∶14＝18∶7。 假設(shè)剩余的5mL為NO，由②式得過(guò)量的NO2體積為15mL，則發(fā)生反應(yīng)③的NO2和O2的總體積為50mL－15mL＝35mL。則原混合氣體里，O2的體積為35mL1/5＝7mL，NO2的體積為50mL－7mL＝43mL，即NO2與O2的體積為43∶7。 【答案】　18∶7　43∶7 【提煉】　本題主要考查氮氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計(jì)算，相關(guān)分析見(jiàn)【知識(shí)整理歸納】。 【例3】　氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NOx反應(yīng)進(jìn)行了探究?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)氨氣的制備 ①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 ②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)椋喊l(fā)生裝置→______________(按氣流方向，用小寫(xiě)字母表示)。 (2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng) 將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。 在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 操作步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋原因 打開(kāi)K1，推動(dòng)注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中 ①Y管中____________________________________________ ②反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________ 將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復(fù)到溫室 Y管中有少量水珠 生成的氣態(tài)水凝聚 打開(kāi)K2 ③____________________________________________ ④____________________________________________ 【解析】　(1)①實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的常用方法是Ca(OH)2與NH4Cl混合加熱，或者CaO中滴入濃氨水(不需要加熱)。這里提供的裝置只有A適合第一種方法。②要收集干燥的氨氣應(yīng)用堿石灰進(jìn)行干燥，干燥管應(yīng)“大進(jìn)小出”，即d進(jìn)c出；由于氨氣的密度比空氣小，應(yīng)用向下排空氣法進(jìn)行收集，即f進(jìn)e出；最后應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，并要防止倒吸，應(yīng)接i。 (2)①②：NH3和NO2反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，生成N2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3＋6NO27N2＋12H2O，產(chǎn)物均無(wú)色，因此隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO2的紅棕色會(huì)逐漸變淺。③④：當(dāng)產(chǎn)物中的H2O為液體時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中氣體總物質(zhì)的量減小，恢復(fù)原體積后裝置中氣壓小于大氣壓，因此NaOH溶液會(huì)倒吸。 【答案】　(1)①A　Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O?、赿→c→f→e→i (2)①氣體紅棕色逐漸變淺　②8NH3＋6NO27N2＋12H2O?、跱aOH溶液倒吸入Y管?、墚?dāng)產(chǎn)物中的H2O為液體時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中氣體的總物質(zhì)的量減小，恢復(fù)原體積后裝置中氣壓小于大氣壓 【提煉】　本題主要考查氨的制備、凈化、收集和尾氣吸收，以及通過(guò)氨的還原性來(lái)分析、解決問(wèn)題?？舍槍?duì)氣體的發(fā)生裝置、收集裝置、尾氣處理等進(jìn)行適當(dāng)小結(jié)歸納。 【例4】　研究氮氧化物反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于控制汽車(chē)尾氣、保護(hù)環(huán)境有重要意義。 (1)NO在空氣中存在如下反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH 上述反應(yīng)分兩步完成，其中第一步反應(yīng)①如下，寫(xiě)出第二步反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式(其反應(yīng)的焓變?chǔ)2用含ΔH、ΔH1的式子來(lái)表示)： ①2NO(g)N2O2(g)　ΔH1＜0?、赺_____________ (2)工業(yè)制HNO3的尾氣中含有的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O,2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，現(xiàn)有平均組成為NOx的NO、NO2混合氣體，通入足量的NaOH溶液中，充分反應(yīng)后沒(méi)有氣體剩余，則： ①x的取值范圍為_(kāi)_______________。 ②反應(yīng)后溶液中n(NO)∶n(NO)＝__________________(用含x的代數(shù)式表示)。 (3)電解法處理氮氧化合物是目前大氣污染治理的一個(gè)新思路，原理是將NOx在電解池中分解成無(wú)污染的N2和O2除去，如圖所示，兩電極間是新型固體氧化物陶瓷，在一定條件下可自由傳導(dǎo)O2－，電解池的陰極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________________________________。 【解析】　(1)由蓋斯定律①＋②可得總反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以總的熱化學(xué)方程式－①可得②，則②的熱化學(xué)方程式為O2(g)＋N2O2(g)2NO2(g)　ΔH2＝ΔH－ΔH1。 (2)平均組成為NOx的NO、NO2混合氣體，通入足量的NaOH溶液中，充分反應(yīng)后沒(méi)有氣體剩余，根據(jù)反應(yīng)NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O和2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，說(shuō)明只有當(dāng)n(NO2)∶n(NO)≥1時(shí)，混合氣體才能被NaOH溶液完全吸收。當(dāng)n(NO)∶n(NO2)＝1時(shí)，x＝1.5；當(dāng)只有NO2時(shí)，x＝2；故x取值范圍為1.5≤x＜2。NOx被NaOH溶液完全吸收時(shí)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律，可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NOx＋2NaOH===(5－2x)NaNO2＋(2x－3)NaNO3＋H2O，因此反應(yīng)后溶液中n(NO)∶n(NO)＝(5－2x)∶(2x－3)。 (3)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)題意，陰極上是NOx獲得電子生成N2與O2－，因此電極反應(yīng)式為2NOx＋4xe－===N2＋2xO2－。 【答案】　(1)O2(g)＋N2O2(g)2NO2(g)　ΔH2＝ΔH－ΔH1 (2)①1.5≤x＜2?、?5－2x)∶(2x－3) (3)2NOx＋4xe－===N2＋2xO2－ 【提煉】　本題主要考查在氮氧化物情景中蓋斯定律的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)中的電子守恒規(guī)律和電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，可以總結(jié)電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)律：①先確定陰、陽(yáng)極，根據(jù)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)的規(guī)律分析兩極分別發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)或微粒；②書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，分析電子得失；③根據(jù)電解質(zhì)分析電荷守恒，配平需要添加的微粒；④根據(jù)原子守恒配平。