2024届高考一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第4讲 氮及其化合物（93张PPT）

(共93张PPT)
第4讲　氮及其化合物(基础落实课)
逐点清(一)　氮及其氧化物　硝酸
(一)氮及其氧化物
1．自然界中氮的存在和氮的固定
2．N2的性质及应用
(1)物理性质
无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔、沸点比O2的低。
(2)化学性质
NO NO2
颜色 无色 红棕色
毒性 有毒 有毒
溶解性 不溶于水 易溶于水
与O2或与H2O反应 _______________ _______________________
收集方法 ___________ ___________________
与人体、环境的关系 ①与__________结合，使人中毒；②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾，破坏臭氧层
4．NO、NO2的比较
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
排水法
向上排空气法
血红蛋白
[注意]　NO、NO2可以被强碱溶液吸收
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。
(二)硝 酸
1．物理性质
纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与H2O以任意比互溶。
2．化学性质
(1)不稳定性
②市售浓硝酸呈黄色的原因是_______________________________。
③浓硝酸的保存方法是___________________________________________
________________。
HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中
保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于
冷暗处
(2)强氧化性
①与不活泼金属反应
稀硝酸与铜反应：
__________________________________________________。
浓硝酸与铜反应：
___________________________________________。
②常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
[注意]　①硝酸浓度越大，其氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。②浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。③常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”。故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放，“钝化”并非不反应。④浓HNO3与足量Cu反应，生成的还原产物可能有NO2、N2O4、NO等。
3．工业制HNO3的原理
微点小练
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)NH3催化氧化与N2的氧化均为氮的固定 ( )
(2)N2的化学性质很稳定的原因是因为N的非金属性很弱 ( )
(3)N2在过量O2中放电反应直接生成NO2 ( )
(4)NO在空气中易生成NO2，故收集NO不能用排空气法 ( )
(5)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气 ( )
(6)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S ( )
(7)浓HNO3见光易分解，故保存浓HNO3时要放入棕色细口试剂瓶中 ( )
(8)稀硝酸与Fe反应可以生成Fe(NO3)2也可以生成Fe(NO3)3 ( )
×
×
×
×
×
√
√
√
2．用动态观点理解Cu与浓硝酸的反应，在浓硝酸中放入Cu片。
(1)反应开始时的化学方程式为______________________________，
实验现象为____________________________________________。
(2)若Cu片有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为
______________________________________。
(3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是_________________________________________________。
答案：(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成强氧化性硝酸，又能与过量的铜反应
[题点考法·全面练通]
题点(一)　氮及其氧化物的性质和对环境的影响
1．汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。
解析：NOx不一定为成盐氧化物，故A错误；五氧化二氮和硝酸中的氮的化合价相同，所以反应②是非氧化还原反应，故B错误；
由图示可知氨气参与反应生成铵盐，为反应物，不是催化剂，故C错误；
NH3可能来自过度施用氮肥，铵盐不稳定，易分解产生氨气，故D正确。
答案：D　
2．(2023·日照模拟)用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下，下列说法不正确的是 (　 )
A．吸收时主要反应的化学方程式为
NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
B．采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
C．将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大
D．若尾气中n(NO2)∶n(NO)＜1∶1，吸收后排放的气体中NO含量升高
解析：石灰乳改为澄清石灰水，Ca(OH)2的浓度变小，吸收效率减小，C项错误。
答案：C　
3.如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别
装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导
管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个
试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，
则两个试管内溶液物质的量浓度之比为 (　 )
A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3
解析：NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
答案：A　
题点(二)　硝酸的性质及其实验探究
4．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图。
5．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。
(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中的铜丝插入稀硝酸，并加热试管，观察到装置B中的现象是_____________________________________
_____________________________________________________；
B中反应的离子方程式为______________________________________。
(3)装置E和F的作用是___________________________________________；
为实现此作用，其操作方法是____________________________________
_____________________________________________________________。
(4)装置D的作用是_____________________________________________。
题点(三)　金属与硝酸的有关计算
6．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：
(1)NO的体积为____L，NO2的体积为______L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是_____________________________。
(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为__________________________mol·L－1。
(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水______g。
逐点清(二)　氨和铵盐
(一)氨的物理性质与喷泉实验
1．物理性质
无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，易液化。极易溶于水(1∶700)，可由喷泉实验证明。
2．喷泉实验
(1)喷泉实验的原理
因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强_____，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。
减小
装置Ⅰ 打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉
(2)常见的喷泉实验装置及引发方法
装置Ⅱ 挤压气球，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉
装置Ⅲ 去掉了胶头滴管。打开止水夹，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水)
续表
2．氨气与酸的反应
蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。
3．与盐溶液反应
蓝色
收集方法 向下排空气法
验满方法 ①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；②将蘸有________的玻璃棒置于试管口，有白烟产生
尾气处理 在集气管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时吸收尾气NH3
浓盐酸
续表
微点小练
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)NH3为三角锥形分子，为极性分子 ( )
(2)NH3易液化是因为NH3分子间形成了较强的范德华力 ( )
(3)蘸有浓氨水和浓H2SO4的玻璃棒靠近，空气中形成白烟 ( )
(4)氨水呈弱碱性，是因为NH3为弱碱 ( )
(5)NH3的催化氧化可以直接生成NO2 ( )
(6)SO2、N2、NH3均可用浓H2SO4干燥 ( )
√
×
×
×
×
×
×
×
×
×
2．写出下列反应的离子方程式。
(1)NH3通入稀H2SO4中：____________________________________；
(2)氨水与稀H2SO4混合：_______________________________________；
(3)FeCl3溶液中加入过量氨水：_______________________________
__________________________________________________________；
(4)(NH4)2SO4溶液与NaOH溶液共热：__________________________
________________________________________________。
[题点考法·全面练通]
题点(一)　氨气和铵盐的性质探究
1．NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列有关表述正确的是 (　 )
A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C．NH3和NO2在一定条件下不能发生氧化还原反应
D．NH3―→NaHCO3的化学方程式为
NH3＋NaCl＋H2O＋CO2===NaHCO3＋NH4Cl
解析：NH4Cl是常用化肥，而NaHCO3为小苏打，不含N、P、K元素不能用作化肥，A错误；NH4Cl受热生成氨气、氯化氢，HNO3受热分解生成二氧化氮、氧气和水，Na2CO3受热不分解，B错误；NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应，C错误。
答案：CD　
2．实验室模拟合成氨和氨催化氧化的实验装置如图。反应一段时间后向丙中通入O2并伸入红热的铂丝，锥形瓶中有红棕色气体出现。下列说法错误的是 (　 )
解析：氮气和氧气的沸点不同，因此可依据二者沸点不同分离液态空气制取氮气，A正确；
浓硫酸具有吸水性，氮气和氢气通过盛有浓硫酸的甲装置混合，一方面可以干燥气体，另一方面可控制气体流速，从而控制反应速率，B正确；
由于合成氨反应是可逆的，生成的氨气较少，因此丙中导气管不会发生倒吸，C正确；
答案：AD　
题点(二)　氨的实验室制法及性质探究
3．(2023·衡水联考)资料显示：一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性，利用下列装置(含试剂)进行实验，其中错误的是 (　 )
解析：氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，在试管口附近氨气和氯化氢遇冷又生成了白色固体氯化铵，故不能用于制备氨气，A项错误；
可以在硬质玻璃管中进行氨气还原氧化铜的反应，B项正确；
碱石灰可以干燥氨气，C项正确；
氨气与稀硫酸反应，用该装置吸收尾气中的氨气可以防止倒吸，D项正确。
答案：A　
4．(2023·泰安模拟)某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。
(2)若探究氨气的溶解性，需在K2的导管末端连接图2装置中的________装置(填序号)，当装置D中集满氨气后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是___________________________________________________。
(3)若探究氨气的还原性，需打开K1、K3，K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。D中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为__________________________________________
_____________________________________________________________。
(3)探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味的气体”必为氨气的氧化产物，可推知为氮气。
答案：(1)ace　(2)Ⅱ或Ⅲ　用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)
(3)3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2
[归纳拓展]　实验室制取氨气的简易方法
续表
题点(三)　喷泉实验及拓展
5．(2020·全国卷Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液，能出现喷泉现象的是 (　 )
解析：A．H2S与稀盐酸不反应，且在稀盐酸中的溶解度较小，不能形成喷泉；
B.HCl能与稀氨水反应，向圆底烧瓶中挤入少量稀氨水会造成圆底烧瓶内气压明显减小，能形成喷泉；
C.NO与稀硫酸不反应，且在稀硫酸中溶解度非常小，不能形成喷泉；
D.CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度较小，不能形成喷泉。
答案：B　
6．如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别
充满氨气和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊溶液的蒸馏水。
下列说法错误的是 (　 )
A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨气，用浓盐
酸和浓硫酸制备氯化氢
B．如果关闭c、d，打开a、b，可能会有白烟产生
C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉
D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体
解析：NH4Cl不稳定，加热蒸干不能得到NH4Cl固体，D错误。
答案：D
　[归纳拓展]
(1)常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂：
气体 HCl NH3 CO2、SO2、Cl2、H2S NO2＋O2
吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 浓NaOH溶液 水
(2)常见装置
逐点清(三)　氮及其化合物的转化　磷及其化合物　　　
(一)氮及其化合物的转化
如图是氮元素的各种价态与物质类别的对应关系：
(二)磷及其化合物
1．磷单质
2．五氧化二磷和磷化氢
(1)五氧化二磷：磷酸的酸酐，有很强的吸水性，是一种干燥剂。
(2)磷化氢
3．四种磷的含氧酸
续表
[题点考法·全面练通]
题点(一)　氮及其化合物的转化
1.部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 (　 )
A．a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
解析：b为NO，为无色气体，B错误。
答案：B　
2．亚硝酸(HNO2)是与醋酸酸性相当的弱酸，很不稳定，通常在室温下立即分解。要得到稳定的HNO2溶液可以往冷冻的浓NaNO2溶液中加入或通入某种物质，下列物质都不适合使用的是 (　 )
①稀硫酸　②二氧化碳　③二氧化硫　④磷酸
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
答案：B　
题点(二)　磷及其化合物
3．PH3是一种无色剧毒气体。下列判断错误的是 (　 )
A．PH3分子是非极性分子
B．PH3分子中有一个孤电子对
C．PH3分子形状为三角锥形
D．PH3分子稳定性低于 NH3分子
解析：PH3分子结构是三角锥形，正负电荷重心不重合，为极性分子，故A错误，C正确；
PH3分子结构和 NH3相似，中心原子都含有一个孤电子对，故B正确；
N元素非金属性强于P元素，所以PH3分子稳定性低于NH3分子，故D正确。
答案：A　
4．磷酸(H3PO4)、亚磷酸(H3PO3)和次磷酸(H3PO2)都是重要的化工产品。已知：1 mol磷酸、亚磷酸、次磷酸最多消耗NaOH的物质的量依次为3 mol、2 mol、1 mol。下列推断正确的是 (　 )
A．磷酸与氢氧化钠反应能生成2种盐
B．NaH2PO4、NaH2PO3、NaH2PO2都是酸式盐
C．H3PO4、H3PO3、H3PO2都是含氧酸
D．H3PO3是三元酸，又是还原性酸
解析：磷酸是三元酸，与氢氧化钠反应能生成三种盐，A错误；
NaH2PO4、NaH2PO3是酸式盐，NaH2PO2是正盐，B错误；
H3PO3是二元酸，D错误。
答案：C
逐点清(四)　环境保护与绿色化学
(一)从“三废”治理方面理解化学与环境保护
1．环境污染
(1)环境问题
主要是指由于人类不合理地____________________而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
(2)“三废”：是指____________________。
开发和利用自然资源
废气、废水、废渣
(3)大气污染物的来源：_______________和工业生产过程产生的____及其
_______________。
化石燃料的燃烧
废气
携带的颗粒物
环境污染 成因
酸雨 pH<5.6，主要是_____和氮氧化合物
光化学烟雾 主要是_______________和碳氢化合物造成的
臭氧层空洞 主要是___________、氮氧化合物等的排放引起的
温室效应 主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的
白色污染 聚乙烯等难降解______的大量使用
(4)当今常见环境污染及其成因
SO2
氮氧化合物
氟氯代烃
塑料
水华、 赤潮 含大量氮、磷的生活污水及工农业废污水的任意排放造成水体_________
PM2.5 大气中直径小于或等于__________m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)
雾霾 雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物(PM)这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首
居室污染 甲醛、苯、甲苯、氡对空气的污染。来源于建筑、装修材料等
富营养化
2.5×10－6
续表
2．污水的处理方法
(1)污水处理方法：物理法、________和生物法等。
(2)污水处理常用化学方法：中和法、______________、沉淀法等。
(3)污水处理的流程
化学法
氧化还原法
3．固体废弃物的处理方法
工业废渣和生活垃圾等固体废弃物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
4．环境保护
空气质量 日报 主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”与“首要污染物”。目前计入的污染物主要是SO2、NOx、固体小颗粒
环境保护 的措施 ①对工业携带废气颗粒物进行回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后再排放，限制使用含N、P的洗涤剂。
③减少或限制塑料使用并回收废弃塑料，研制可降解塑料
核心 利用化学原理从______上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”或“清洁化学”
特征 绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：
①采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；
③产品应该是环境友好的；④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“_______”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准
(二)绿色化学
源头
零排放
100%
续表
[题点考法·全面练通]
题点(一)　环境污染与保护
1．(2021·河北等级考)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是 (　 )
A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定
D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
解析：SO2是无色气体，A错误；
汽车尾气中含有氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、固体颗粒物等，B错误；
植物不能直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，C错误；
石灰(CaO)可与SO2反应生成CaSO3，故可采用石灰法脱除工业废气中的SO2，D正确。
答案：D　
2．工厂排放的SO2烟气对环境造成污染，某企业用如图流程综合处理，下列有关说法正确的是 (　 )
反应中各元素化合价不变，故C错误；
流程中可循环利用的物质为亚硫酸铵，故D错误。
3．中国汽车销量大幅增长，同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气处理装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是 (　 )
解析：一氧化氮与氧气及一氧化碳总反应生成氮气和二氧化碳，氮元素从＋2价降为0价，所以一氧化氮是氧化剂，氮气为还原产物，故A错误；
汽车尾气的主要污染成分是CO、NO、NO2等，氮气为空气的成分，不是空气污染物，故B错误；
NO和O2在常温下就会发生反应生成二氧化氮，故C错误；
尾气处理净化的目的是把有毒的污染气体在催化剂作用下转化为空气中的无毒成分，故D正确。
题点(二)　绿色化学
5．我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下：
下列说法不正确的是 (　 )
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂
C．①→②要放出能量
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
B项，CH4选择性活化变为①过程中，有1个C—H键发生断裂；
C项，根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量；
D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高平衡转化率。
谢
谢
观
看