高考化學(xué)一輪復(fù)習 專題十九 氮及其化合物 考點一 氮及氧化物和硝酸教學(xué)案
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專題十九氮及其化合物考綱展示命題探究1氮氣及其氧化物(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個電子,在化學(xué)反應(yīng)中能獲得3個電子而表現(xiàn)出3價。(2)氮元素在自然界中的存在及氮的固定(3)氮氣的性質(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態(tài),既可表現(xiàn)還原性,又可表現(xiàn)氧化性。(3)N2可作保護氣,是因為在通常情況下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)定是由氮氣分子內(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{:2NO22KI=2KNO2I2。(5)驗證某無色氣體是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)實驗室制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。硝酸沸點較低,易揮發(fā),在空氣中遇水蒸氣形成白霧。質(zhì)量分數(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驗室制法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)量分數(shù)達98%以上的濃硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”,“煙”實為霧(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)出強酸性和強氧化性,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,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,金屬性增強氮族元素的性質(zhì)最高價氧化物的通式為R2O5;最高價氧化物對應(yīng)水化物的通式為HRO3或H3RO4;氣態(tài)氫化物的通式為RH3;最高化合價為5價,最低化合價為3價單質(zhì)從非金屬過渡到金屬,非金屬性:NPAs,金屬性:SbH3PO4H3AsO4H3SbO4;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:NH3PH3AsH3學(xué)霸巧學(xué)卡(1)主要化合價:氮有3、1、2、3、4、5價;磷和砷有3、3、5價;銻、鉍有3、5價。(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Mg、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,雖然氮的化合價升高,但不加氧化劑也能實現(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。考法綜述本考點主要考查氮氣的結(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)化以及以氮氣、氮氧化物為載體,考查化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實驗、化學(xué)計算等。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,當尾氣中空氣不足時,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()AV1V2V3 BV1V3V2CV2V3V1 DV3V1V2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項符合題意。答案B【解題法】氮氧化物溶于水計算的原理及方法一、原理解答氮氧化物溶于水的計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算由4NO2O22H2O=4HNO3可知:V(NO2)V(O2)(2)NO與O2同時通入水中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從組成上均相當于2N2O5的組成,都與N2O5H2O=2HNO3等效。當NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中N、O原子個數(shù)比進行分析判斷。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,在這當中,存在著NO向NO2轉(zhuǎn)化、NO2向HNO3轉(zhuǎn)化的同時又生成NO的循環(huán)反應(yīng)。但總體來講,NOHNO3,N的化合價升高是由于被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)后得到標準狀況下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,又得到標準狀況下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,又得到標準狀況下1.12 L NO解析第一次加稀硝酸時金屬有剩余,溶解的4.2 g金屬均被氧化為2價,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,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項正確,C項錯誤;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項錯誤;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,標況下體積為0.56 L,所以D項錯誤。答案A【解題法】反應(yīng)規(guī)律及計算方法總結(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,開始時還原產(chǎn)物為NO2,隨著反應(yīng)的進行,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)計算中守恒思想的應(yīng)用原子守恒法HNO3與金屬反應(yīng)時,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)。離子方程式計算法金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時,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進行相關(guān)計算,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)是一種精細磷化工產(chǎn)品,具有較強還原性?;卮鹣铝袉栴}:(1)H3PO2是一元中強酸,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元素的化合價為_。利用H3PO2進行化學(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為一元中強酸,則其電離方程式為H3PO2HH2PO。(2)在化合物中,各元素正、負化合價的代數(shù)和為零,故H3PO2中P元素化合價為1價。設(shè)氧化產(chǎn)物中P元素的化合價為x價,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)實驗和化學(xué)計算。即主要考查學(xué)生學(xué)習化學(xué)的能力。因此對于本題型值得注意的有以下幾個方面:(1)平時學(xué)習時,要注意加強化學(xué)學(xué)習能力的培養(yǎng)。(2)學(xué)習元素及其化合物知識時,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)習過程中,適當拓展知識面。(4)認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,磷原子連兩個氫原子、一個羥基、一個雙鍵氧原子,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,磷原子連一個氫原子、兩個羥基、一個雙鍵氧原子,故亞磷酸是二元酸;在磷酸分子中,磷原子連三個羥基、一個雙鍵氧原子,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含氮無機物和含氮有機物可相互轉(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項錯誤,B項正確;由圖可看出含氮無機物和含氮有機物可以相互轉(zhuǎn)化,C項正確;合成蛋白質(zhì)的過程中就有碳、氫、氧元素的參與,D項正確。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。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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