360教育网高三综合复习第一轮：非金属元素—氮

本讲教育信息】

一. 教学内容：

高三综合复习第一轮：非金属元素—氮

 

二. 重点、难点

1. 了解氮气的性质

2. 认识氮的氧化物（NO、NO₂）的性质及循环氧化

3. 认识氨分子的结构特点、掌握氨的性质、实验室制法

4. 掌握硝酸的性质

 

三. 具体内容

（一）氮气的结构和性质

1. 结构   分子的电子式                  结构式             

2. 化学性质：

与非金属单质反应；与 O₂反应；与H₂反应

 

（二）氮的氧化物的性质

	NO	NO2
颜色
气味	----------
毒性
水溶性
与水反应		分析氧化还原反应
氧化物的生成
实验室制法所用试剂、收集方法
循环氧化方程式

 

（三）氨的结构和性质

1. 结构

写出氨分子的电子式               结构式            空间构型             

2. 物理性质

3. 化学性质

（1）与水反应

氨水的成分：

（2）与酸反应

与挥发性酸（如浓盐酸）反应的现象：

（3）具有还原性

与氧气反应

 

（四）氨的制备

1. 实验室制法

反应原理：反应类型：

发生装置：干燥氨气：

收集装置: 尾气吸收装置：检验：

2. 实验室快速制氨的其它方法：

（1）浓氨水滴加到氢氧化钠固体中

（2）浓氨水滴入生石灰中

发生装置：

（3）加热浓氨水

3. 工业制氨气：

 

（五）铵盐的性质

铵盐的结构：写出氯化铵的电子式           

物理性质：

化学性质：

与强碱反应

NH₄⁺的检验方法                             

受热分解

 

（六）硝酸

化学性质

酸性   石蕊试液中滴入稀硝酸的现象              

石蕊试液中滴入浓硝酸的现象

不稳定性：

浓硝酸的保存：

强氧化性

   （1） 与多数金属（除Pt、Au）的反应

常温下，       遇浓硝酸钝化

铜与浓硝酸的反应、铜与稀硝酸的反应

（2）与非金属单质（如碳）反应

（3）与还原性化合物反应（如SO₃^2-、Fe²⁺、I^-等）

氧化性比较：        >         

几种常见酸的比较

	浓硝酸	稀硝酸	浓硫酸
与石蕊试纸作用
与铁片反应
与铜片反应
与木炭反应
加热或见光
挥发性

 

【典型例题】

[例1] 将盛有12mL的NO₂和O₂的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O₂的体积可能为           

答案：4mL或1.2mL

解析：考察循环氧化的计算。

 

[例2] 足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68L氧气（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至铜离子恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是      

答案：60mL

解析：考察元素守恒和氧化还原的计算。

 

[例3] 如图，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有少量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一个大烧杯，请回答：

（1）铜与浓硝酸反应的离子方程式____________     ；

（2）实验中观察到的主要现象是：

①_________________      ；

②_________________      ；

③_________________      ；

④_________________      。

（3）用该装置做铜与浓硝酸反应实验的优点          ；

（4）大烧杯内最终所得气体产物的化学式      ；若要验证此气体产物最简便的方法____                。

答案：（1）Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O

（2）铜片表面有气泡产生，铜片不断溶解，烧杯中产生红棕色气体，红棕色气体逐渐变成无色，溶液变成蓝色，水槽中液面下降，大烧杯中液面上升

（3）体系封闭，气体无法逸出，不污染空气；

（4）NO；轻轻掀起大烧杯，让少量空气进入，有红棕色气体生成，则为NO。

解析：考察实验现象的判断。

 

[例4] 将红热的固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应，产生混和气体A，A在常温下不与空气接触，有以下变化：

试推导：（1）甲为      ，乙为      ，丙为      ；

（2）混合气体A的主要成分为       ；

（3）气体B为       ，蓝色溶液C为         ；

（4）甲与乙反应的化学方程式是：                 ；

（5）若将气体A依次通过澄清石灰水和Ba（OH）₂溶液，发现气体经过石灰水颜色消失，但无白色沉淀，气体通过Ba（OH）₂时，产生白色沉淀，盛石灰水的洗气瓶中发生反应的化学方程式是          ，盛Ba（OH）₂溶液的洗气瓶中的化学方程式为               。

答案：（1）C；浓HNO₃；Cu；（2）NO₂、CO₂；（3）NO；Cu（NO₃）₂；（4）C+4HNO₃（浓）

CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；（5）Ca（OH）₂+3NO₂=Ca（NO₃）₂+NO+H₂O；Ba（OH）₂+CO₂=BaCO₃↓+H₂O

解析：考察推断题的判断。

 

[例5] 将1.92gCu和一定量的浓HNO₃反应，随着Cu的不断减少，生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12L（标准状况），则反应中消耗HNO₃的物质的量为（    ）

A. 1mol　　　　B. 0.05mol　　　C. 1.05mol　　　D. 0.11mol

答案：D

解析：考察硝酸在反应中的作用。

 

[例6] 下列反应的离子方程式书写不正确的是（    ）

A. 向碳酸氢铵溶液中加入过量的氢氧化钠溶液

NH₄⁺ + HCO₃^— +2OH^—=NH₃·H₂O + H₂O + CO₃^2—

B. 将SO₂通入氢氧化钠溶液中SO₂ + 2OH^— =SO₃^2— + H₂O

C. 铜片投入稀硝酸中 Cu+4H⁺+NO₃^—=Cu²⁺ + NO↑+H₂O

D. 氨气通入稀HNO₃中 NH₃+ H⁺= NH₄⁺ 

答案：C

解析：考查有关的离子方程式。

 

[例7] 将盛有N₂和NO₂ 的混合气体的试管倒立于水中经过足够时间后，气体体积减少为原来的一半，则原混合气体中N₂和NO₂ 的体积比是（    ）

A. 1：1         B. 1：2        C. 1：3         D. 3：1

答案：C

解析：考查含氮元素气体溶于水的变化。

 

[例8] 已知A、B、C、D、E、F是含有同一种元素的化合物，其中F是能使红色湿润石蕊试纸变蓝的气体，它们之间能发生如下反应

① A + H₂O → B + C   ② C + F → D   ③ D + NaOH

F + E + H₂O

（1）写出它们的化学式：A    、B    、C  、D    、E    、F    ；

答案：（1）A  NO₂；B  NO；C  HNO₃；D  NH₄NO₃；E  NaNO₃；F  NH₃

解析：考查含氮元素物质间的转化。

 

【模拟试题】

1. 下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是（    ）

A             B            C           D

2. 在标准状况下，将O₂与NO按3：4的体积比充满一个干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升后，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度为（    ）

A. 0.045mol·L^－1                            B. 0.036mol·L^－1

C. 0.026mol·L^－1                            D. 0.030mol·L^－1

3. 下列反应属于氮的固定的是（    ）

A. 空气在雷电作用下所产生NO         B. NO和O₂生成NO₂

C. 铜与浓硝酸反应产生NO₂            D. NH₄Cl与Ca（OH）₂反应生成NH₃

4. 在标准状况下，1L水溶解700LNH₃，所得溶液的密度为0.9g·cm^－3，则氨水的浓度为（    ）

A.18.4mol·L^－1　　B. 20.4mol·L^－1     C. 37.7％　　D. 38.5％

5. 对于硫酸和硝酸的比较中，下列叙述不正确的是中（    ）

A. 冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝、铁的容器盛装

B. 浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性

C. 稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性     

D. 硫酸和硝酸都是重要的化工原料

6. 从经济效益和环境保护的观点出发，由铜制取硝酸铜最适宜的方法是（    ）

7. 在下列反应中，HNO₃既表现出氧化性，又表现出酸性的是（    ）

A. H₂S＋2HNO₃

S↓＋2NO₂↑十2H₂O

B. CuO＋2HNO₃

Cu（NO₃）₂十H₂O

C. 4HNO₃

4NO₂↑十O₂↑十2H₂O

D. 3Cu＋8HNO₃

3Cu（NO₃）₂＋2NO↑十4H₂O

8. 在标准状况下将1.92g铜粉投入一定量浓HNO₃中随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO₂和NO组成的混和气体1.12L，则混和气体中NO的体积为（    ）

A. 112mL       B. 1008mL     C. 224mL       D. 448mL

9. 某溶液中可能含有硫酸盐、硝酸盐和氯化物，经测定溶液中含有较多的H^＋、Fe^2＋、

Ba^2＋，该盐溶液中主要的阴离子是（    ）

A. NO₃^－        B. SO₄^2－      C. Cl^－      D. Cl^－和SO₄^2－

10. 下列叙述不正确的是（    ）

A. NH₃易液化，液氨常用作制冷剂

B. 与金属反应时，稀HNO₃可能被还原为更低价态，则稀HNO₃氧化性强于浓HNO₃

C. 氨盐受热易分解，因此贮存氨态氮肥时要密封保存，并放在阴凉通风处

D. 稀HNO₃和活泼金属反应时主要得到氢气

11. 氮化硅Si₃N₄是一种非氧化物高温陶瓷结构材料。粉末状的Si₃N₄可以由SiCl₄的蒸气和NH₃气的混合物反应制取。粉末状Si₃N₄对空气和水都不稳定，粉末状Si₃N₄遇水能生成一种有刺激性气味、常用做制冷剂的气体和一种难溶性的酸；粉末状Si₃N₄与空气接触能产生N₂和另外一种物质。但是，将粉末状Si₃N₄和适量MgO（难熔）在230℃1.01×10⁵Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料。

（1）写出由SiCl₄和NH₃制备Si₃N₄的反应方程式：             。

（2）分别写出粉末状Si₃N₄和H₂O及O₂反应的方程式：____。

（3）为什么结构紧密的固体Si₃N₄不再受H₂O和O₂的侵蚀？

　　　　　　　　                     。

12. 有位同学只用了一个圆底烧瓶、带玻璃管的橡皮塞、橡胶管、酒精灯、少量的浓氨水、大烧杯及水，即做成了喷泉实验。你能否做成该实验？如何操作？运用了什么原理？若用稀氨水是否也能做成该喷泉实验？

 

【试题答案】

1. AC    2. C    3. A    4. A    5. B    6. C    7. D    8. A    9. C     10. B

11. （1）3SiCl₄ + 4NH₃ === Si₃N₄ + 12HCl；（2）Si₃N₄ + 9H₂O === 3H₂SiO₃ + 4NH₃； Si₃N₄+3O₂ ==== 3SiO₂ +2N₂； （3）因为在加压和加热条件下Si₃N₄颗粒表面生成了SiO₂，与MgO一起形成致密的氧化物保护膜。

12. 只要能制得一烧瓶氨气，即可做成功该实验。具体操作：先向圆底烧瓶中加入少量浓氨水。摇动烧瓶并加热，使浓氨水蒸发，烧瓶中充满氨气，立即用带玻璃管的橡皮塞塞紧烧瓶，并在玻璃管上连接好橡胶管，及时插入水中，（将烧瓶固定在铁架台上）挤压橡胶管使水进入烧瓶，瞬间即可形成喷泉。运用原理：

NH₃·H₂O

NH₃ ↑ + H₂O；NH₃ + H₂O === NH₃·H₂O，由于NH₃极易溶于水造成烧瓶内外压强差较大，外压使烧杯中的水压入烧瓶形成喷泉。稀氨水不易做成功。

 

【试题解析】

1. A中同时产生两种气体，不宜制备；C中试管口应略向下倾斜。

2. 设产生硝酸为4mol，则气体共7mol，所得溶液体积为7×22.4L。

3. 使氮元素由游离态转化为化合态称为固氮。

4. 根据NH₃体积，求其物质的量为700/22.4，再求其质量，1L水的质量为1000g，求溶液的溶质质量分数，再根据c=1000pw/M来计算。

5. 浓硝酸没有脱水性。

6. AB都会产生有污染性的气体氮的氧化物；D中硝酸银的价格高。

7. 能成盐，表现出酸性，能降价，表现出氧化性。

8. Cu为0.03mol，则转移电子为0.06mol，设NO的物质的量为X，NO₂的物质的量为Y，则22.4×（X+Y）=1.12L，转移电子守恒得：3X+Y=0.06。

9. 有H⁺和NO₃^-有强氧化性，和Fe²⁺不共存；Ba²⁺和SO₄^2-不共存。

10. 浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。