專題十九氮及其化合物考綱展示命題探究1氮?dú)饧捌溲趸?1)氮的原子結(jié)構(gòu)氮元素位于元素周期表中第二周期第A族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，最外層有5個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中能獲得3個(gè)電子而表現(xiàn)出3價(jià)。(2)氮元素在自然界中的存在及氮的固定(3)氮?dú)獾男再|(zhì)學(xué)霸巧學(xué)卡(1)N2約占空氣總體積的78%、總質(zhì)量的75%。(2)N2中氮元素處于中間價(jià)態(tài)，既可表現(xiàn)還原性，又可表現(xiàn)氧化性。(3)N2可作保護(hù)氣，是因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不與O2、酸、堿等發(fā)生反應(yīng)；性質(zhì)穩(wěn)定是由氮?dú)夥肿觾?nèi)氮氮三鍵的鍵能大決定的。(4)物質(zhì)Mg3N2遇水可發(fā)生反應(yīng)：Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3。(4)氮的氧化物氮的氧化物有：N2O(笑氣，有麻醉作用)；N2O5(硝酸酸酐)；N2O3(亞硝酸酸酐)；NO、NO2(主要的大氣污染物)；N2O4。NO、NO2性質(zhì)的比較(見下表) 學(xué)霸巧學(xué)卡(1)氮的氧化物都是有毒氣體，都是大氣污染物。(2)空氣中的NO2等是造成光化學(xué)煙霧的主要因素。(3)空氣中NO、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠廢氣等。(4)NO2雖然與水反應(yīng)生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有還原性，以氧化性為主。如NO2能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)：2NO22KI=2KNO2I2。(5)驗(yàn)證某無色氣體是NO的方法是向無色氣體中通入O2(或空氣)，無色氣體變?yōu)榧t棕色。(6)NO2氣體存在平衡：2NO2N2O4，故沒有純凈的NO2或N2O4氣體。(7)實(shí)驗(yàn)室制NO只能用排水法收集，制NO2只能用排空氣法收集。2硝酸(1)物理性質(zhì)純硝酸為無色、有刺激性氣味的液體。硝酸沸點(diǎn)較低，易揮發(fā)，在空氣中遇水蒸氣形成白霧。質(zhì)量分?jǐn)?shù)在69%以上的硝酸稱為濃硝酸。(2)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)酸的通性使紫色石蕊溶液變紅；與金屬單質(zhì)反應(yīng)，不產(chǎn)生H2；與金屬氧化物反應(yīng)；與堿反應(yīng)；與某些鹽反應(yīng)不穩(wěn)定性4HNO34NO2O22H2O(保存在棕色瓶中，放置在陰涼處)強(qiáng)氧化性鋁、鐵在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化，因此常溫下鋁、鐵制品可以盛放冷的濃硝酸與金屬反應(yīng)不產(chǎn)生H2：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O與非金屬反應(yīng)：C4HNO3(濃)CO24NO22H2O與還原性化合物反應(yīng)：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O(3)硝酸的制法與用途制法實(shí)驗(yàn)室制法NaNO3H2SO4(濃)NaHSO4HNO3工業(yè)制法4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO用途用于制炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等學(xué)霸巧學(xué)卡(1)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)98%以上的濃硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”，“煙”實(shí)為霧(硝酸小液滴)，體現(xiàn)了HNO3的揮發(fā)性。(2)濃硝酸能使紫色石蕊溶液變紅，加熱褪色。在這一反應(yīng)過程中濃硝酸表現(xiàn)出強(qiáng)酸性和強(qiáng)氧化性，可將紅色物質(zhì)氧化成無色物質(zhì)。(3)王水：濃HNO3和濃鹽酸按體積比為13混合即為王水，它的氧化性更強(qiáng)，能溶解Pt、Au等金屬。3氮族元素包括氮(7N)、磷(15P)、砷(33As)、銻(51Sb)、鉍(83Bi)五種元素。氮族元素位于元素周期表中第A族，其代表元素為氮和磷。相似性 遞變性氮族元素的結(jié)構(gòu)最外層電子數(shù)都是5原子半徑隨N、P、As、Sb、Bi順序逐漸增大，原子核對外層電子吸引力減弱，非金屬性減弱，金屬性增強(qiáng)氮族元素的性質(zhì)最高價(jià)氧化物的通式為R2O5；最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的通式為HRO3或H3RO4；氣態(tài)氫化物的通式為RH3；最高化合價(jià)為5價(jià)，最低化合價(jià)為3價(jià)單質(zhì)從非金屬過渡到金屬，非金屬性：N>P>As，金屬性：Sb<Bi；最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性逐漸減弱：HNO3>H3PO4>H3AsO4>H3SbO4；與氫氣反應(yīng)越來越困難；氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱：NH3>PH3>AsH3學(xué)霸巧學(xué)卡(1)主要化合價(jià)：氮有3、1、2、3、4、5價(jià)；磷和砷有3、3、5價(jià)；銻、鉍有3、5價(jià)。(2)在氮族元素的單質(zhì)中，氮、磷具有較明顯的非金屬性；砷雖然是非金屬，但有一些金屬性；銻、鉍為金屬。1.思維辨析(1)常溫下，N2既能與O2反應(yīng)又能與H2反應(yīng)。()(2)NO2溶于水時(shí)生成HNO3，故NO2是硝酸的酸酐。()(3)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在。()(4)NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象。()(5)硝酸與活潑金屬M(fèi)g、Al等反應(yīng)產(chǎn)生H2，而與Cu反應(yīng)產(chǎn)生NO或者NO2。()(6)將濃硝酸滴在干燥的藍(lán)色石蕊試紙上，現(xiàn)象是先變紅后褪色。()(7)硝酸可與Na2S反應(yīng)制得H2S氣體。()(8)常溫下，可用鐵制或鋁制容器盛放濃HNO3，說明Fe、Al與濃HNO3不反應(yīng)。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列反應(yīng)必須加入氧化劑且一步反應(yīng)就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3A BC D答案C解析該題有兩個(gè)要求：(1)必須加入氧化劑；(2)一步反應(yīng)就能完成。反應(yīng)、從化合價(jià)角度來看都升高，但反應(yīng)N2NO2不能一步反應(yīng)完成；而反應(yīng)NO2HNO3，雖然氮的化合價(jià)升高，但不加氧化劑也能實(shí)現(xiàn)，如3NO2H2O=2HNO3NO，在該反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應(yīng)N2NO必須加入氧化劑且一步反應(yīng)就能完成。考法綜述本考點(diǎn)主要考查氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)、氮氧化物的制取和性質(zhì)、氮氧化物對環(huán)境的影響、氮氧化物之間的轉(zhuǎn)化以及以氮?dú)狻⒌趸餅檩d體，考查化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算等。命題法1氮氧化物對環(huán)境的污染與防治典例1NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨，寫出NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式：_。(2)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低NOx的排放，當(dāng)尾氣中空氣不足時(shí)，NOx在催化轉(zhuǎn)化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程式：_。解析(2)根據(jù)題目信息可知NO被CO還原為N2，而CO被氧化成CO2，化學(xué)方程式為2NO2CON22CO2。答案(1)3NO2H2O=2HNO3NO(2)2NO2CON22CO2【解題法】NOx尾氣的處理方法(1)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。(2)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。命題法2氮的氧化物溶于水的計(jì)算典例2同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是NO和NO2，NO2和O2，NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是()AV1>V2>V3 BV1>V3>V2CV2>V3>V1 DV3>V1>V2解析設(shè)各種氣體的體積都為1體積。根據(jù)3NO2H2O=2HNO3NO，即剩余NO體積V1體積。根據(jù)4NO2O22H2O=4HNO3，即剩余O2體積V2體積。剩余N2體積V31體積。即B項(xiàng)符合題意。答案B【解題法】氮氧化物溶于水計(jì)算的原理及方法一、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。二、方法氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計(jì)算，常見的有三種方法1加合式法(1)NO2和O2混合氣體溶于水的計(jì)算由4NO2O22H2O=4HNO3可知：V(NO2)V(O2)(2)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)(3)NO2、NO、O2三種混合氣體通入水中：可先將NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2，再按上述各種情況分別處理。 也可先將NO2和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO，再按4NO3O22H2O=4HNO3情況處理。2原子守恒法4NO2O2和4NO3O2從組成上均相當(dāng)于2N2O5的組成，都與N2O5H2O=2HNO3等效。當(dāng)NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時(shí)利用混合氣體中N、O原子個(gè)數(shù)比進(jìn)行分析判斷。n(N)n(O)3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。命題法3硝酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律和計(jì)算方法典例3將9 g銅和鐵的混合物投入100 mL稀硝酸中，充分反應(yīng)后得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L NO，剩余4.8 g金屬；繼續(xù)加入100 mL等濃度的稀硝酸，金屬完全溶解，又得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L NO。若向反應(yīng)后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不變紅，則下列說法正確的是()A原混合物中銅和鐵各0.075 molB稀硝酸的物質(zhì)的量濃度為0.5 molL1C第一次剩余4.8 g金屬為銅和鐵D再加入上述100 mL稀硝酸，又得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L NO解析第一次加稀硝酸時(shí)金屬有剩余，溶解的4.2 g金屬均被氧化為2價(jià)，溶解的金屬的物質(zhì)的量為30.075 mol，金屬的摩爾質(zhì)量為56 gmol1，因此為鐵；第二次加稀硝酸后金屬完全溶解，由題意可知Fe2未被氧化，溶解的4.8 g金屬被氧化為2價(jià)，同理可知溶解的金屬的摩爾質(zhì)量為64 gmol1，是銅，銅的物質(zhì)的量為0.075 mol，所以A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；第一次加硝酸，生成的硝酸亞鐵的物質(zhì)的量為0.075 mol，其中氮的物質(zhì)的量為0.15 mol，由氮原子個(gè)數(shù)守恒知，硝酸的物質(zhì)的量為0.15 mol0.05 mol0.2 mol，因此硝酸的物質(zhì)的量濃度為2 molL1，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；若金屬完全溶解后再加100 mL稀硝酸，反應(yīng)為3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O，HNO3足量，0.075 mol Fe2生成0.025 mol NO，標(biāo)況下體積為0.56 L，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A【解題法】反應(yīng)規(guī)律及計(jì)算方法總結(jié)(1)思維模型(2)反應(yīng)規(guī)律金屬與硝酸反應(yīng)一般不生成H2。濃硝酸中，HNO3一般被還原為NO2；稀硝酸中，HNO3一般被還原為NO。鐵與稀硝酸反應(yīng)，先生成Fe(NO3)3，若Fe過量，F(xiàn)e(NO3)3再和Fe反應(yīng)生成Fe(NO3)2。銅與濃硝酸反應(yīng)，若銅過量，開始時(shí)還原產(chǎn)物為NO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變稀，還原產(chǎn)物為NO，最終得到NO2和NO的混合氣體。(3)計(jì)算中守恒思想的應(yīng)用原子守恒法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。電荷守恒法HNO3過量時(shí)反應(yīng)后溶液中(不考慮OH)則有：c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金屬離子)。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，且溶液中要符合電荷守恒。命題法4磷及其化合物典例4次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性?；卮鹣铝袉栴}：(1)H3PO2是一元中強(qiáng)酸，寫出其電離方程式_。(2)H3PO2及NaH2PO2均可將溶液中的Ag還原為銀，從而可用于化學(xué)鍍銀。H3PO2中，P元素的化合價(jià)為_。利用H3PO2進(jìn)行化學(xué)鍍銀反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為41，則氧化產(chǎn)物為_(填化學(xué)式)。NaH2PO2為_(填“正鹽”或“酸式鹽”)，其溶液顯_ (填“弱酸性”“中性”或“弱堿性”)。(3)H3PO2的工業(yè)制法是：將白磷(P4)與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成PH3氣體和Ba(H2PO2)2，后者再與H2SO4反應(yīng)。寫出白磷與Ba(OH)2溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式_。解析(1)H3PO2為一元中強(qiáng)酸，則其電離方程式為H3PO2HH2PO。(2)在化合物中，各元素正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零，故H3PO2中P元素化合價(jià)為1價(jià)。設(shè)氧化產(chǎn)物中P元素的化合價(jià)為x價(jià)，依題意并根據(jù)得失電子守恒有4(1)01x(1)，解得x5，故氧化產(chǎn)物為H3PO4。因H3PO2為一元酸，故NaH2PO2為正鹽；H3PO2為中強(qiáng)酸，故NaH2PO2溶液呈弱堿性。(3)根據(jù)得失電子守恒及原子守恒，可寫出P4與Ba(OH)2溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：2P43Ba(OH)26H2O=3Ba(H2PO2)22PH3。答案(1)H3PO2H2POH(2)1 H3PO4 正鹽 弱堿性(3)2P43Ba(OH)26H2O=3Ba(H2PO2)22PH3【解題法】解答信息題的幾點(diǎn)注意教材中沒有介紹磷單質(zhì)及磷的化合物，也沒有介紹其他氮族元素的單質(zhì)及其化合物，所以考查磷單質(zhì)及磷的化合物(或其他氮族元素的單質(zhì)及其化合物)的試題一般是信息題，以信息作載體，主要考查化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算。即主要考查學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的能力。因此對于本題型值得注意的有以下幾個(gè)方面：(1)平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)，要注意加強(qiáng)化學(xué)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。(2)學(xué)習(xí)元素及其化合物知識時(shí)，要注意發(fā)揮元素周期律和元素周期表的指導(dǎo)作用。(3)學(xué)習(xí)過程中，適當(dāng)拓展知識面。(4)認(rèn)識磷元素的三種含氧酸，分別是次磷酸(H3PO2)、亞磷酸(H3PO3)、磷酸(H3PO4)。在次磷酸分子中，磷原子連兩個(gè)氫原子、一個(gè)羥基、一個(gè)雙鍵氧原子，羥基上的氫原子才能電離，故次磷酸是一元酸；在亞磷酸分子中，磷原子連一個(gè)氫原子、兩個(gè)羥基、一個(gè)雙鍵氧原子，故亞磷酸是二元酸；在磷酸分子中，磷原子連三個(gè)羥基、一個(gè)雙鍵氧原子，故磷酸是三元酸。1下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法不正確的是()A氮元素均被氧化B工業(yè)合成氨屬于人工固氮C含氮無機(jī)物和含氮有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化D碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)答案A解析在雷電作用下N2與O2反應(yīng)生成NO，氮元素被氧化，工業(yè)合成氨屬于人工固氮，合成氨過程中氮元素被還原，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由圖可看出含氮無機(jī)物和含氮有機(jī)物可以相互轉(zhuǎn)化，C項(xiàng)正確；合成蛋白質(zhì)的過程中就有碳、氫、氧元素的參與，D項(xiàng)正確。2在一定條件下，將充滿NO2和O2的試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體體積為原混合氣體的，原混合氣體中NO2和O2的體積比是()81737141A BC D答案B解析設(shè)原NO2和O2混合氣體為8體積，后來剩余氣體1體積。若剩余1體積O2，則原NO2為體積，原O2為體積，NO2和O2的體積比為73。若剩余1體積氣體為NO，產(chǎn)生1體積NO需要3體積NO2，則NO2、O2和水恰好反應(yīng)時(shí)為5體積，所以原O2為體積，原NO2為7體積，NO2和O2的體積比為71。3a mol FeS與b mol FeO投入V L c molL1的HNO3溶液中充分反應(yīng)，產(chǎn)生NO氣體，所得澄清溶液可看做Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，則反應(yīng)中未被還原的HNO3可能為()A(ab)63 g B(ab)169 gC. mol D(ab) mol答案C解析FeS6HNO3=Fe(NO3)3H2SO43NO2H2O a mol a mol 3a mol3FeO10HNO3=3Fe(NO3)3NO5H2Ob mol b mol mol反應(yīng)中未被還原的HNO3的物質(zhì)的量等于反應(yīng)后溶液中NO的物質(zhì)的量，即3(ab) mol，未被還原的HNO3的質(zhì)量為(ab)189 g。作氧化劑的HNO3為 mol，則未被還原的HNO3為 mol。綜上所述，本題選C。