2020年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第四章 第16講 氮及其重要化合物學(xué)案（含解析）.doc

第16講氮及其化合物一、氮1氮元素在自然界中的存在及氮的固定2氮?dú)?N2)(1)物理性質(zhì)：無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很低。(2)化學(xué)性質(zhì)N2的電子式為NN，結(jié)構(gòu)式為NN，由于分子中含有的氮氮三鍵鍵能很大，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在通常狀況下，化學(xué)性質(zhì)很不活潑。與氧氣反應(yīng)：N2O22NO(汽車尾氣中產(chǎn)生氮的氧化物和雷電固氮)。與氫氣反應(yīng)：N23H22NH3(工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理)。與Mg反應(yīng)：3MgN2Mg3N2。二、氮的氧化物1氮有多種價(jià)態(tài)的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。NO和NO2性質(zhì)的比較2氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染及防治(1)NOx對(duì)人體、環(huán)境的影響光化學(xué)煙霧；酸雨；NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。(2)常見的NOx尾氣處理方法堿液吸收法工業(yè)尾氣中NOx的處理2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O、NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O催化轉(zhuǎn)化法汽車尾氣的處理在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。三、氨和銨鹽1氨的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)分子結(jié)構(gòu)分子式：NH3，電子式：，空間構(gòu)型：三角錐形。屬于極性分子。(2)物理性質(zhì)無色有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化，可用作制冷劑，極易溶于水(約1700)，可由噴泉實(shí)驗(yàn)證明。(3)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)：NH3H2ONH3H2ONHOH，氨的水溶液叫氨水，呈弱堿性。a組成：三種分子：NH3、H2O、NH3H2O；三種離子：NH、OH、H。b性質(zhì)：氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，其密度越小。cNH3H2O為可溶性一元弱堿，易揮發(fā)，不穩(wěn)定，易分解：NH3H2ONH3H2O。(可用于制備少量NH3)氨氣與酸反應(yīng)a蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現(xiàn)象為有白煙生成，將濃鹽酸改為濃硝酸，也會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象?；瘜W(xué)方程式為HClNH3=NH4Cl、NH3HNO3=NH4NO3。b與CO2等酸性氧化物反應(yīng)：NH3CO2H2O=NH4HCO3或2NH3CO2H2O=(NH4)2CO3。NH3的還原性氨的催化氧化：4NH35O24NO6H2O；與CuO的反應(yīng)：2NH33CuO3CuN23H2O；與Cl2的反應(yīng)：2NH33Cl2=6HClN2或8NH33Cl2=6NH4ClN2。與鹽溶液反應(yīng)將氨水加入下列溶液，完成下表：2氨氣的制法(1)工業(yè)制法：N23H22NH3。(2)實(shí)驗(yàn)室制法實(shí)驗(yàn)裝置凈化裝置3銨鹽及NH4的檢驗(yàn)(1)銨鹽的物理性質(zhì)大多數(shù)銨鹽是白色固體，均易溶于水。(2)銨鹽的化學(xué)性質(zhì)(3)NH的檢驗(yàn)未知液濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)色，則證明含NH。四、硝酸1物理性質(zhì)硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。2化學(xué)性質(zhì)(1)強(qiáng)酸性與鹽酸、硫酸并稱三大強(qiáng)酸。(2)強(qiáng)氧化性HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，不產(chǎn)生H2。a與除Au、Pt外大部分金屬反應(yīng)(如Cu)：與濃硝酸：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O。與稀硝酸：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。b常溫下濃硝酸使Fe、Al鈍化。與非金屬(如木炭)反應(yīng)C4HNO3(濃)CO24NO22H2O。與某些還原性化合物(如Fe2、SO2、SO、H2S、S2、HI、I等)反應(yīng)，稀硝酸與Fe2反應(yīng)的離子方程式為3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(3)不穩(wěn)定性反應(yīng)方程式：4HNO3(濃)4NO2O22H2O。硝酸保存在棕色試劑瓶中，置于冷暗處，不能用橡膠塞。市售濃硝酸呈黃色的原因是濃HNO3分解生成NO2，NO2溶于濃硝酸呈黃色。1判斷正誤，正確的畫“”，錯(cuò)誤的畫“”，并指明錯(cuò)因。(1)濃硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最終變?yōu)榧t色。()錯(cuò)因：濃HNO3中滴加石蕊溶液，先變紅，后褪色。(2)加熱盛有NH4Cl固體的試管，試管底部固體消失，試管口有晶體凝結(jié)，說明NH4Cl固體可以升華。()錯(cuò)因：NH4Cl加熱時(shí)，先分解生成NH3和HCl，離開熱源后NH3與HCl又化合生成NH4Cl。(3)在實(shí)驗(yàn)室里，NO和NO2均用排水法收集。()錯(cuò)因：NO2與水發(fā)生反應(yīng)，不能用排水法收集。(4)可用NO2與水反應(yīng)制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。()錯(cuò)因：NO2是特殊氧化物。(5)通過灼熱的鎂粉，可除N2中的少量氧氣。()錯(cuò)因：加熱時(shí)N2與Mg反應(yīng)生成Mg3N2。2教材改編題(據(jù)人教必修一P103 T5)某同學(xué)用濾紙折成一個(gè)紙蝴蝶并噴灑一種溶液(保持濕潤)，掛在鐵架臺(tái)上。另取一只盛某種溶液的燒杯，放在紙蝴蝶的下方(如圖)。過一會(huì)兒，發(fā)現(xiàn)紙蝴蝶變?yōu)榧t色。下表的組合中，能夠?qū)崿F(xiàn)上述變化的是_。答案考點(diǎn)氮和氮的氧化物典例1(2018滁州高三模擬)Murad等三位教授提出NO在人體內(nèi)有獨(dú)特的功能，關(guān)于NO的敘述正確的是()NO可以是某些含低價(jià)氮物質(zhì)氧化的產(chǎn)物NO是亞硝酸的酸酐NO可以是某些含高價(jià)氮物質(zhì)還原的產(chǎn)物NO是無色氣體，在空氣中可變?yōu)榧t棕色A全部 B C D解析NO中氮的化合價(jià)處于中間價(jià)態(tài)，它可以是還原產(chǎn)物，如HNO3NO，也可以是氧化產(chǎn)物，如NH3NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是無色氣體，可被空氣中的氧氣氧化為紅棕色的NO2。答案B名師精講1將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)氮的過程叫氮的固定，固定氮的方式有自然固氮和人工固氮。(1)自然固氮(2)人工固氮：合成氨工業(yè)。2氮的氧化物氮元素有1、2、3、4、5五種正價(jià)，五種正價(jià)對(duì)應(yīng)六種氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。其中N2O3和N2O5分別是HNO2和HNO3的酸酐。它們都是空氣污染物，空氣中的氮氧化物是造成光化學(xué)污染的主要因素。另外，在思考某些問題時(shí)，要注意：2NO2N2O4對(duì)氣體體積及平均相對(duì)分子質(zhì)量的影響。3氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染及防治(1)常見的污染類型光化學(xué)煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。(2)常見的NOx尾氣處理方法堿液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。反應(yīng)方程式為4NH36NO5N26H2O8NH36NO27N212H2O2NO2CON22CO22NO24CON24CO21雷雨天，空氣中的N2會(huì)發(fā)生一系列反應(yīng)，生成氮的化合物。雷雨時(shí)，一般不可能生成的氮的化合物是()NH3NONO2N2O3N2O5HNO3A BC D答案C解析雷雨天氣發(fā)生如下反應(yīng)：N2O22NO；2NOO2=2NO2；3NO2H2O=2HNO3NO。故選C。2汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質(zhì)，逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。(1)汽車尾氣中的CO來自于_，NO來自于_。汽車尾氣對(duì)環(huán)境的危害主要有_(至少填兩種)。(2)NOx能形成酸雨，寫出NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式：_。(3)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理，使它們相互反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程式_。答案(1)汽油的不完全燃燒N2與O2在汽車汽缸內(nèi)的高溫環(huán)境下的反應(yīng)形成硝酸型酸雨、導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、產(chǎn)生溫室效應(yīng)(任填兩種即可)(2)3NO2H2O=2HNO3NO(3)2CO2NON22CO2解析(1)汽車汽缸內(nèi)不斷進(jìn)行著汽油的燃燒反應(yīng)，當(dāng)空氣不足時(shí)，汽油不完全燃燒，會(huì)產(chǎn)生CO；當(dāng)空氣過量時(shí)，N2和O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO。汽車尾氣對(duì)環(huán)境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，導(dǎo)致光化學(xué)煙霧，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。(3)CO、NOx反應(yīng)后生成的無毒氣體為CO2和N2?？键c(diǎn)氮的氧化物的簡單計(jì)算典例2氮氧化合物(用NOx表示)是大氣污染的重要因素，根據(jù)NOx的性質(zhì)特點(diǎn)，開發(fā)出多種化學(xué)治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體。已知：4NH36NO5N26H2O,8NH36NO27N212H2O。同溫同壓下，3.5 L NH3恰好將3.0 L NO和NO2的混合氣體完全轉(zhuǎn)化為N2，則原混合氣體中NO和NO2的體積之比是_。(2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。NO2被燒堿溶液吸收時(shí)，生成兩種鈉鹽，其物質(zhì)的量之比為11，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。NO與NO2按物質(zhì)的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學(xué)式是_。(3)純堿溶液也能用于處理氮氧化合物廢氣，反應(yīng)原理與上述(2)類似，同時(shí)產(chǎn)生CO2。請(qǐng)寫出純堿溶液吸收NO2的化學(xué)方程式：_?，F(xiàn)有一定量的某工業(yè)廢氣，其中含有3.36 L NO2、1.12 L NO(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況，假設(shè)不含N2O4)，恰好被200 mL碳酸鈉溶液吸收，所得鹽的物質(zhì)的量分別為_、_，該碳酸鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為_molL1。解析(1)設(shè)NO的體積為V(NO)，NO2的體積為V(NO2)，依據(jù)方程式知，處理NO需NH3：V(NO)，處理NO2需NH3：V(NO2)，則解得V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 LV(NO)V(NO2)13。(2)生成兩種鈉鹽，必然是NO2的歧化反應(yīng)，依據(jù)量的關(guān)系可知兩種鹽分別為NaNO3和NaNO2。NO中氮的化合價(jià)為2價(jià)，NO2中氮的化合價(jià)為4價(jià)，二者以11混合時(shí)與NaOH反應(yīng)生成一種鈉鹽，依據(jù)得失電子守恒可知，鈉鹽中氮的化合價(jià)為3，即為NaNO2。(3)n(NO2)0.15 mol，n(NO)0.05 mol則單獨(dú)與Na2CO3反應(yīng)的NO2為0.15 mol0.05 mol0.1 mol所以共生成NaNO3：0.05 mol，NaNO2：0.15 molc(Na2CO3)0.5 molL1。答案(1)13(2)2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONaNO2(3)Na2CO32NO2=NaNO3NaNO2CO2NaNO3：0.05 molNaNO2：0.15 mol0.5名師精講氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計(jì)算1原理解答氮氧化物溶于水的計(jì)算問題首先明確原理，無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是3NO2H2O=2HNO3NO,2NOO2=2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不能是NO2。2方法氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計(jì)算，常見的有兩種方法(1)加合式法NO2和O2混合氣體溶于水的計(jì)算由4NO2O22H2O=4HNO3可知：V(NO2)V(O2)NO與O2同時(shí)通入水中2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO總的化學(xué)方程式為4NO3O22H2O=4HNO3可知：V(NO)V(O2)(2)得失電子守恒法NO與O2的混合氣體通入水中發(fā)生反應(yīng)：2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO，在這當(dāng)中，存在著NO向NO2轉(zhuǎn)化、NO2向HNO3轉(zhuǎn)化的同時(shí)又生成NO的循環(huán)反應(yīng)。但總體來講，NOHNO3，N的化合價(jià)升高是由于被O2氧化，因此可寫出在氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)必然相等。3(2018沈陽模擬)在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12 mL通入足量水中，充分反應(yīng)后剩余2 mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為()1.2 mL2.4 mL3 mL4 mLA B C D答案D解析4NO2O22H2O=4HNO3若剩余的氣體是O2，則V(NO2)(122)8 mL，V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的氣體是NO(2 mL)6 mL NO2。則V(O2)(126)1.2 mL。4將充有m mol NO和n mol NO2氣體的試管倒立于水槽中，然后通入m mol O2，若已知n>m，則充分反應(yīng)后，試管中的氣體的物質(zhì)的量()A(4n1)/2 mol B(nm)/3 molC(3mn)/3 mol D3(nm) mol答案B解析根據(jù)3NO2H2O=2HNO3NO知，n mol NO2氣體反應(yīng)后生成n/3 mol NO氣體，再根據(jù)4NO3O22H2O=4HNO3得(mn/3)m>43，則知NO過量，故剩余的物質(zhì)的量為(mn/3)4m/3(nm)/3 mol?？键c(diǎn)氨氣的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)室制取典例3(2016全國卷)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NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究?；卮鹣铝袉栴}：(1)氨氣的制備氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的_，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。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K1，推動(dòng)注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中Y管中_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)到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開K2_解析(1)制備氨氣，可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加熱，可選用裝置A；也可采用加熱濃氨水的方法，此時(shí)可選用裝置B。欲得到干燥的氨氣，首先要干燥(干燥管要大口進(jìn)，小口出)，其次要收集(氨氣密度比空氣小，要用向下排空氣法)，最后為尾氣處理(因氨氣極易溶于水，要用防倒吸的F裝置)。(2)NH3和NO2在催化劑、一定溫度下可發(fā)生反應(yīng)，故Y管中紅棕色氣體慢慢變淺；由化學(xué)方程式8NH36NO27N212H2O可以得出，反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，壓強(qiáng)減小，故打開K2后，Z中NaOH溶液會(huì)產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。答案(1)A2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O(或BNH3H2ONH3H2O)dcfei(2)紅棕色氣體慢慢變淺8NH36NO27N212H2OZ中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中壓強(qiáng)小于外壓名師精講1氨氣的特殊性質(zhì)(1)氨是中學(xué)階段所學(xué)的唯一的堿性氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，利用這一點(diǎn)，可以在推斷題中作為解題的突破口。(2)氨水中含有三種分子(H2O、NH3H2O、NH3)和三種離子(OH、NH、H)，其中含量最多的是NH3H2O(除H2O外)，但計(jì)算其物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，氨水的溶質(zhì)以NH3代替。(3)氨水中存在平衡：NH3H2ONH3H2ONHOH。生成的一水合氨(NH3H2O)是一種弱堿，很不穩(wěn)定，受熱會(huì)分解：NH3H2ONH3H2O。當(dāng)氨水作反應(yīng)物時(shí)，在離子方程式中用分子式表示。2實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的注意事項(xiàng)(1)制取氨氣時(shí)所用的銨鹽不宜用硝酸銨、碳酸銨或碳酸氫銨。因?yàn)樵诩訜徇^程中，NH4NO3可能發(fā)生爆炸；而(NH4)2CO3、NH4HCO3受熱易分解產(chǎn)生CO2，使生成的NH3中混有較多的CO2雜質(zhì)。(2)消石灰不能用NaOH、KOH代替，一方面Ca(OH)2比NaOH便宜，另一方面NaOH、KOH具有吸濕性，易結(jié)塊，不利于產(chǎn)生NH3，且在加熱條件下易腐蝕試管。(3)氨是堿性氣體，不能用酸性干燥劑(濃硫酸、P2O5)干燥，也不能用CaCl2干燥，因?yàn)镃aCl2可以吸收NH3生成CaCl28NH3。(4)吸收氨氣時(shí)要注意防止倒吸。可用于吸收氨氣并能防倒吸的常用裝置為：(5)銨鹽受熱都能分解，但不是都產(chǎn)生NH3，如NH4NO3在200 時(shí)分解生成N2O和H2O。3實(shí)驗(yàn)室快速制取氨氣的方法5(2018長春高三模擬)探究氨氣及銨鹽性質(zhì)的過程中，下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是()A將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，說明氨氣極易溶于水B向氨水中加入濃氫氧化鈉溶液，加熱產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，說明氨水中含有NHC加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產(chǎn)生，說明NH4HCO3受熱易分解D將紅熱的Pt絲伸入如圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量的紅棕色氣體，說明氨氣催化氧化的產(chǎn)物中有NO答案B解析B項(xiàng)，因?yàn)榘彼写嬖诎狈肿?，加熱氨氣逸出，也能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，不能證明是銨根離子與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，4NH35O24NO6H2O,2NOO2=2NO2，NH3的氧化產(chǎn)物應(yīng)為NO，正確。6如圖所示分別是某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的制取氨氣的兩組裝置，回答下列問題：(1)用A圖所示的裝置可制備干燥的NH3：反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。裝置中收集NH3的試管口放置棉花團(tuán)的作用是_。(2)用B圖所示的裝置可快速制取較大量NH3：用文字和化學(xué)方程式表示濃氨水滴入CaO中有大量NH3逸出的過程：_。檢驗(yàn)NH3是否收集滿的實(shí)驗(yàn)方法是_。答案(1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O減少空氣對(duì)流，收集到較純凈的NH3(2)CaOH2O=Ca(OH)2，反應(yīng)放熱，NH3H2ONH3H2O用蘸有少許濃鹽酸的玻璃棒靠近收集NH3的容器口，若產(chǎn)生白煙，說明容器內(nèi)已收集滿NH3，反之，則沒有收集滿(或用濕潤的紅色石蕊試紙靠近收集NH3的容器口，若濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則說明NH3已收集滿，反之，則沒有收集滿)(其他合理答案也可)解析(1)A圖所示的裝置中發(fā)生的反應(yīng)為2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O；為了防止氨氣與空氣對(duì)流，確保收集滿純凈的氨氣，故用棉花團(tuán)堵住試管口。(2)雖然一水合氨與生石灰不反應(yīng)，但是生石灰與水反應(yīng)劇烈且放熱，使大量氨氣逸出：NH3H2ONH3H2O。考點(diǎn)銨鹽NH的檢驗(yàn)典例4碳銨是一種較常使用的化肥，它在常溫下易分解。某化學(xué)興趣小組對(duì)碳銨的成分存在疑問，進(jìn)行了如下探究。【定性實(shí)驗(yàn)】檢驗(yàn)溶液中的陰、陽離子。取少量固體放入試管中，加入鹽酸，把生成的氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳銨放入試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)生成的氣體，石蕊試紙變藍(lán)色。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推測(cè)碳銨中含有的陰離子可能是_或_。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，碳銨與足量NaOH溶液加熱反應(yīng)的離子方程式可能是_(任寫一種)?！径繉?shí)驗(yàn)】測(cè)定碳銨中C元素和N元素質(zhì)量比。該興趣小組準(zhǔn)確稱取a g碳銨，加熱使之分解，并把產(chǎn)物通入堿石灰中，如下圖所示。(3)碳銨固體應(yīng)放在_(填字母)中進(jìn)行加熱。A大試管 B蒸發(fā)皿C燒瓶 D坩堝(4)從安全的角度考慮，尾氣處理的裝置可以選用_(填字母)。(5)若灼燒后沒有固體殘余，稱量U形管在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量差為b g。由此測(cè)得N元素的質(zhì)量是_g。解析(1)氣體為二氧化碳，碳銨中的陰離子為HCO或CO。(2)碳銨中如果含有碳酸銨，離子方程式為NHOHNH3H2O；碳銨中如果含有碳酸氫銨，離子方程式為NHHCO2OHNH32H2OCO。(3)蒸發(fā)皿用于液體加熱；坩堝屬于開放容器不利于收集；燒瓶太大；試管最合適。(4)B、C裝置容易倒吸，D裝置密封不科學(xué)，A裝置可以防止倒吸，符合要求。(5)碳銨分解生成二氧化碳、水、氨氣，被堿石灰吸收的是二氧化碳和水，所以產(chǎn)生氨氣的質(zhì)量為(ab)g，其中N元素的質(zhì)量為 g。答案(1)HCOCO(2)NHOHNH3H2O(或NHHCO2OHNH32H2OCO)(3)A(4)A(5)名師精講1銨鹽特例(1)銨鹽分解不一定產(chǎn)生NH3，如NH4NO3加熱到一定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，生成多種氣體。(2)銨鹽遇堿性物質(zhì)能發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氨，因此銨態(tài)氮肥不宜和堿性物質(zhì)(如含K2CO3的草木灰)混合施用。2NH的檢驗(yàn)7下列說法中正確的是()A所有銨鹽受熱均可以分解，產(chǎn)物均有NH3B硝酸銨受熱易分解爆炸，實(shí)驗(yàn)室常用加熱氯化銨與氫氧化鈣的固體混合物制備氨氣C在盛有硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2溶液的試管中，滴加少量NaOH溶液，在試管口用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)D銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性答案B解析銨鹽分解不一定產(chǎn)生NH3，如NH4NO3在400 以上分解生成N2、NO2和H2O，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe2比NH更易結(jié)合OH，所以加入少量NaOH溶液，不會(huì)產(chǎn)生NH3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；NH4HCO3、(NH4)2S溶液等均呈堿性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8稱取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物樣品7.24 g，加入含0.1 mol NaOH的溶液，完全反應(yīng)，生成NH3 1792 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則(NH4)2SO4和NH4HSO4的物質(zhì)的量之比為()A11 B12C1.871 D3.651答案C解析若NaOH完全與NH反應(yīng)，則生成NH3 0.1 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2240 mL，題給條件是生成NH3 1792 mL，可知0.1 mol氫氧化鈉不足，故NaOH先與H反應(yīng)完全，再與NH反應(yīng)，因共生成NH3 0.08 mol，故與H反應(yīng)的氫氧化鈉為0.02 mol，則可知道NH4HSO4為0.02 mol，則(NH4)2SO4的質(zhì)量為7.24 g115 gmol10.02 mol4.94 g，物質(zhì)的量為4.94 g132 gmol10.0374 mol。兩者物質(zhì)的量之比為1.871?？键c(diǎn)硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用典例5(2018邯鄲大名一中月考)向50 mL稀H2SO4與稀HNO3的混合溶液中逐漸加入鐵粉，假設(shè)加入鐵粉的質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)之間的關(guān)系如圖所示，且每一段只對(duì)應(yīng)一個(gè)反應(yīng)。下列說法正確的是()A開始時(shí)產(chǎn)生的氣體為H2BAB段發(fā)生的反應(yīng)為置換反應(yīng)C所用混合溶液中c(HNO3)0.5 molL1D參加反應(yīng)的鐵粉的總質(zhì)量m25.6 g解析向混合溶液中逐漸加入鐵粉，鐵首先和稀硝酸反應(yīng)生成Fe3和NO；當(dāng)溶液中NO完全被消耗之后，過量的鐵能和Fe3反應(yīng)生成Fe2；當(dāng)Fe3完全反應(yīng)之后，過量的鐵和稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4和H2。由以上分析可知，開始生成的氣體是NO，A錯(cuò)誤；AB段的反應(yīng)是鐵和Fe3的反應(yīng)，不是置換反應(yīng)，B錯(cuò)誤；A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體是NO，物質(zhì)的量是0.05 mol，根據(jù)氮原子守恒可知，稀硝酸的物質(zhì)的量濃度是1.0 molL1，C錯(cuò)誤；生成氫氣的體積是0.56 L，物質(zhì)的量為0.025 mol，所以反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移電子0.05 mol30.025 mol20.2 mol，參加反應(yīng)的鐵最終在溶液中以Fe2的形式存在，因此根據(jù)得失電子守恒可知，消耗鐵的物質(zhì)的量是0.1 mol，質(zhì)量是5.6 g，D正確。答案D名師精講1硝酸的性質(zhì)(1)硝酸與非金屬單質(zhì)反應(yīng)硝酸與非金屬單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，非金屬單質(zhì)被氧化成最高價(jià)氧化物或其對(duì)應(yīng)的含氧酸，硝酸只表現(xiàn)氧化性，完全轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物。如：C4HNO3(濃)2H2OCO24NO2S6HNO3(濃)2H2OH2SO46NO2(2)硝酸與金屬反應(yīng)硝酸與金屬單質(zhì)反應(yīng)一般不產(chǎn)生氫氣。硝酸與金屬單質(zhì)反應(yīng)時(shí)一部分被還原，一部分生成硝酸鹽，故硝酸既表現(xiàn)了酸性又表現(xiàn)了氧化性。濃硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)，若金屬過量，開始反應(yīng)時(shí)濃硝酸被還原為NO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，HNO3濃度降低，還原產(chǎn)物會(huì)變?yōu)镹O。硝酸在氧化還原反應(yīng)中，其還原產(chǎn)物可能有多種價(jià)態(tài)的物質(zhì)：NO2、HNO2、NO、N2O、N2、NH4NO3等，這取決于硝酸的濃度和還原劑還原性的強(qiáng)弱，一般情況下，硝酸的濃度越小，其還原產(chǎn)物的價(jià)態(tài)越低。實(shí)驗(yàn)證明，硝酸濃度越大，得電子的能力越強(qiáng)，因而其氧化能力越強(qiáng)。2NO在酸性條件下的強(qiáng)氧化性NO在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，往往作為隱含條件出現(xiàn)在試題中，在解題中往往被忽視而形成易錯(cuò)點(diǎn)。常見的隱含形式有(1)在離子共存問題中，NO在酸性條件下不與具有較強(qiáng)還原性的離子如S2、I、Fe2等大量共存。(2)SO的檢驗(yàn)中不能用HNO3酸化、不能用Ba(NO3)2作沉淀劑，以防止SO的干擾。(3)向Ba(NO3)2溶液中通入還原性氣體SO2可得到BaSO4沉淀。(4)向Fe(NO3)2溶液中加入非氧化性酸，如鹽酸，F(xiàn)e2能被氧化為Fe3。(5)向過量銅與一定量硝酸反應(yīng)后的混合物中加入非氧化性酸，銅能繼續(xù)溶解。(6)向含還原性離子的酸性溶液中加入硝酸鹽，還原性離子可被氧化。3硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算方法(1)思維建模(2)計(jì)算方法原子守恒法HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量得失電子守恒法HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量離子方程式計(jì)算法金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí)，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計(jì)算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H或NO進(jìn)行相關(guān)計(jì)算9下列說法正確的是()A常溫下將濃HNO3滴入鐵粉中無明顯現(xiàn)象，故濃HNO3與鐵不反應(yīng)B用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將裝置中的濃硝酸滴入裝置用砂紙打磨過的鋁條中可觀察到產(chǎn)生紅棕色氣體CHNO3見光會(huì)分解D向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液：SO2H=SO2H2O答案C解析常溫下濃HNO3使Fe鈍化，不是不反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)中在常溫下鋁遇濃硝酸會(huì)發(fā)生鈍化，不會(huì)產(chǎn)生二氧化氮，錯(cuò)誤；C項(xiàng)中，硝酸見光和受熱均會(huì)分解，正確；D項(xiàng)中，HNO3與Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成SO與NO，錯(cuò)誤。10將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解，產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請(qǐng)回答下列問題：(1)NO的體積為_L，NO2的體積為_L。(2)參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量是_。(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為_molL1。(4)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水_g。答案(1)5.8245.376(2)1.52 mol(3)(4)57.8解析(1)n(Cu)0.51 mol，設(shè)混合氣體中NO的物質(zhì)的量為x，NO2的物質(zhì)的量為y。根據(jù)氣體的總體積為11.2 L，有：xy0.5 mol。根據(jù)得失電子守恒，有：3xy(0.512) mol。解方程組得：x0.26 mol，y0.24 mol。則：V(NO)0.26 mol22.4 Lmol15.824 LV(NO2)11.2 L5.824 L5.376 L。(2)參加反應(yīng)的HNO3分兩部分：一部分沒有被還原，顯酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被還原成NO2和NO，所以參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為0.51 mol20.5 mol1.52 mol。(3)HNO3在反應(yīng)中一部分變成氣體，一部分以NO的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質(zhì)的量為0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則溶液中只有NaNO3，其物質(zhì)的量為103aV mol，所以，c(HNO3) molL1。(4)由得失電子守恒得：2n(Cu)2n(H2O2)，2n(H2O2)2，n(H2O2)0.51 mol，則m(H2O2)17.34 g。需30%的雙氧水：17.34 g30%57.8 g。微專題壓強(qiáng)差原理在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用1 通過壓強(qiáng)的變化，檢查裝置的氣密性檢查裝置氣密性的原理一般都是通過改變裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)的，若檢查氣密性的裝置本身是一個(gè)非氣密性裝置，則首先要處理成一個(gè)密閉體系。其敘述形式是：裝置形成封閉體系操作(微熱、手捂、熱毛巾捂、加水等)描述現(xiàn)象得出結(jié)論。典例1如圖：裝置A、B在加入反應(yīng)物前，怎樣檢查其氣密性？答案對(duì)裝置A：將導(dǎo)管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導(dǎo)管口逸出，放開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)管，且水柱保持一段時(shí)間不變，說明裝置不漏氣；對(duì)裝置B：塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，從長頸漏斗注入一定量的水，使長頸漏斗內(nèi)的水面高于試管內(nèi)的水面，停止加水后，長頸漏斗中與試管中液面差保持不變，說明裝置不漏氣。體驗(yàn)1下列所示裝置中，肯定不符合氣密性要求的是()答案D解析A中由于分液漏斗和燒瓶之間有橡皮管連接，壓強(qiáng)相等，分液漏斗中液體一定能夠順利流下，無法判斷裝置氣密性；B和C能夠說明裝置的氣密性完好；兩端液面能夠保持水平，而D中說明裝置氣密性不好。2 防止壓強(qiáng)減小，出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象是指有毒、對(duì)環(huán)境有污染的一類氣體在被試劑吸收的時(shí)候，根據(jù)氣體溶解度的大小造成裝置系統(tǒng)內(nèi)壓強(qiáng)降低容易倒吸的現(xiàn)象，對(duì)吸收裝置加以改進(jìn)，從而起到防止倒吸的作用。典例2如圖是某課外興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的各種尾氣吸收裝置，從實(shí)驗(yàn)安全和環(huán)境保護(hù)的角度考慮，其中能用于吸收HCl(裝置中的液體為水，固體為堿石灰)的是_(填字母)。解析HCl極易溶于水，a裝置倒置漏斗的截面積大，一旦產(chǎn)生倒吸時(shí)，進(jìn)入漏斗中的水面就會(huì)與燒杯中的水面脫離，漏斗中的水會(huì)在重力作用下又回到燒杯中，不會(huì)進(jìn)入導(dǎo)管產(chǎn)生倒吸；b裝置中應(yīng)短進(jìn)長出，HCl的密度大于空氣，利于HCl排出被吸收，且無吸收HCl的裝置；c裝置若長進(jìn)短出時(shí)，如d裝置可防止倒吸。答案adeh體驗(yàn)2判斷物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度時(shí)，有一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：極性分子(如H2O等)組成的溶劑易于溶解極性分子的溶質(zhì)；非極性分子(如苯、四氯化碳等)組成的溶劑易于溶解非極性分子組成的溶質(zhì)。下列裝置中，不適于用做HCl氣體尾氣吸收的是()答案B解析B裝置中由于HCl氣體不溶于苯而直接逸出，不適于用做HCl尾氣的吸收；C裝置中由于HCl難溶于CCl4，不會(huì)發(fā)生倒吸，同時(shí)HCl在外逸的過程中被上層的水吸收，故可用于HCl尾氣的吸收；D裝置的原理與A相似，也不會(huì)發(fā)生倒吸。3 通過增大或減小壓強(qiáng)，產(chǎn)生噴泉噴泉現(xiàn)象是指極易溶于水的一類氣體被水吸收，或易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體被吸收劑吸收而使氣體分子數(shù)減少造成壓強(qiáng)降低；或者降低氣體的溫度，或增大氣體外界的溫度造成內(nèi)外壓強(qiáng)差，或者通過增多氣體分子數(shù)而增大壓強(qiáng)等，從而形成噴泉。(1)常見裝置及操作方法設(shè)計(jì)說明：裝置()改變了膠頭滴管的位置，膠頭滴管擠入少量水于試劑瓶中，即可使少量溶液沿導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶中，導(dǎo)致大量的NH3溶解，燒瓶內(nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。裝置()省去了膠頭滴管，用手(或熱毛巾等)捂熱燒瓶，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進(jìn)入燒瓶中，瓶內(nèi)氨氣溶于水)。裝置()向?qū)Ч苤型ㄈ胍欢康腍2S和SO2，現(xiàn)象為有淡黃色粉末狀物質(zhì)生成，瓶內(nèi)壁附有水珠，NaOH溶液上噴形成噴泉。裝置()打開處的活塞并向燒瓶中緩慢通入等體積的HCl氣體后關(guān)閉該活塞，等充分反應(yīng)后再打開處的活塞，觀察到先有白煙產(chǎn)生，后產(chǎn)生噴泉。(2)幾種常見的能形成噴泉的氣體和液體典例3(2018周口模擬)利用如圖所示的裝置，可以驗(yàn)證NH3和HCl的有關(guān)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)前a、b、c活塞均關(guān)閉。(1)若要在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_再擠壓膠頭滴管，在燒瓶中可觀察到的現(xiàn)象是_。(3)通過擠壓膠頭滴管和控制活塞的開關(guān)，在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_。若要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象，其操作方法是_。解析(1)不打開c，打開a、b后，擠壓膠頭滴管使水噴入燒瓶即可。(2)打開a、c，氣體擴(kuò)散，燒瓶中會(huì)出現(xiàn)白煙(NH3HCl=NH4Cl)答案(1)先打開a、b活塞，再擠壓膠頭滴管(或先擠壓膠頭滴管，再打開a、b活塞)(2)燒瓶中產(chǎn)生白煙(3)先打開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管，片刻后，關(guān)閉a活塞，然后打開b活塞先打開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管，片刻后，打開b活塞體驗(yàn)3下圖是課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的4個(gè)噴泉實(shí)驗(yàn)方案，下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉的是()A擠壓裝置的膠頭滴管使CCl4全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開止水夾B擠壓裝置的膠頭滴管使NaOH溶液全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開止水夾C用鼓氣裝置從裝置的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D在裝置的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾答案B解析H2難溶于NaOH溶液，不能使燒瓶內(nèi)外形成較大壓強(qiáng)差，故不能引發(fā)噴泉。4 消除壓強(qiáng)差，以防產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象這是一類防止氣體制備過程中，因裝置堵塞或氣體產(chǎn)生速率太快而造成單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)增多，內(nèi)壓增大造成危險(xiǎn)而改進(jìn)的裝置。裝置改進(jìn)的目的就是消除壓強(qiáng)差。典例4下列裝置中不能用來防堵塞的是()解析A裝置中的橡皮管是對(duì)氣體發(fā)生裝置的一微小改進(jìn)，這一改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)就是平衡燒瓶和分液漏斗內(nèi)的氣壓，便于分液漏斗內(nèi)的液體順利流下，可以起到防止堵塞的作用；C裝置中將B和C管連通，其原理與A同，也能防堵塞；B裝置中有一根導(dǎo)氣管通大氣，當(dāng)氣體產(chǎn)生速率過快而氣壓增大，或?qū)夤芏氯鴼鈮涸龃髸r(shí)，均可將瓶內(nèi)的液體壓入導(dǎo)氣管甚至沖出，以平衡氣壓，防止堵塞。答案D