1、【 精品教育资源文库 】 第 16讲 氮及其重要化合物 考纲要求 考情分析 命题趋势 1.了解氮单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.会用硝酸的氧化性解释硝酸与金属、非金属及其他具有还原性物质反应的特点。 3.掌握氨气的实验室制法 (包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法 )。 2017，北京卷， 27T 2017，全国卷 ， 7T 2017，北京卷， 12T 2016，全国卷乙， 26T 2016，全国卷丙， 27T 预计 2019年高考对本部分的考查仍将以氨气、铵盐、一氧化氮、二氧化氮和硝酸等物质的性质为重点，以化学实验、化工生产工艺 流程为载体，突出考查有关化学方程式的书写和氧化还
2、原反应的计算。 分值： 3 6分 考点一 氮气及氮的氧化物 1氮元素在自然界中的存在及氮的固定 2氮气 (1)分子式： _N2_，电子式： _ N?N _，结构式： _NN _。 (2)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小， _难 _溶于水，熔点、沸点很低。 (3)化学性质 与氧气反应： _N2 O2=放电 2NO_(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮 )； 与氢气反应： _N2 3H2 催化剂高温、高压 2NH3_(工业合成氨的反应原理 )； 与 Mg 反应： _3Mg N2=点燃 Mg3N2_。 3氮的氧化物 (1)氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物，如 _N2O_、 _NO_、 _
3、NO2_、 _N2O4_、 N2O3、 N2O5 等，其中属于酸性氧化物的是 _N2O3、 N2O5_。 【 精品教育资源文库 】 (2)NO和 NO2性质的比较 性质 NO NO2 颜色状态气味 无色无味气体 _红棕 _色有刺激性气味的气体 溶解性 难溶于水 能与水反应 毒性 有毒 (跟血红蛋白结合 ) 有毒 与水反应 不反应 _3NO2 H2O=2HNO3 NO_ 与氧气反应 _2NO O2=2NO2_ 不反应 对环境的影响 导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层 1判断正误，正确的划 “” ，错误的划 “” 。 (1)食品袋中充氮气 可用来防腐。 ( ) (2)NO能够与人体中的血红蛋白结合
4、，造成人体缺氧中毒。 ( ) (3)制取 NO2时，用水或 NaOH溶液吸收尾气。 ( ) (4)标准状况下， 6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为 0.1NA。 ( ) (5)常温常压下， 92 g的 NO2和 N2O4混合气体含有的原子数为 6NA。 ( ) (6)溴蒸气和 NO2都为红棕色气体，用湿润的淀粉 KI 试纸可以鉴别。 ( ) 2下列说法正确的是 ( B ) A CO、 NO、 NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在 B NO可用于某些疾病的治疗 C常温下， N2既能与 O2反应又能与 H2反应 D汽车尾气的主要污染成分包括 NO、 CO和 N2 (1)NO2
5、与 N2O4存在下列平衡： 2NO2 N2O4，因此实验测得 NO2的平均相对分子质量总大于 46。 (2)NO 只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而 NO2只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。 一 氮的氧化物与 O2、 H2O反应的计算方法 1 关系式法 (1)NO和 O2的混合气体通入水中 由 2NO O2=2NO2和 3NO2 H2O=2HNO3 NO得总反应为 4NO 3O2 2H2O=4HNO3。 【 精品教育资源文库 】 (2)NO2和 O2的混合气体通入水中 由 3NO2 H2O=2HNO3 NO和 2NO O2=2NO2得总 反应为 4NO2 O2 2H2O=4HN
6、O3。 (3)NO、 NO2和 O2三种混合气体通入水中 先按 3NO2 H2O=2HNO3 NO 计算出生成的 NO 体积，然后加上原来混合气体中的 NO 体积，再按 (1)计算。 2电子守恒法 当 NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是 NOx与 O2混合，则反应中 O2得到的电子数与 NOx失去的电子数相等。 3原子守恒 法 4NO2 O2和 4NO 3O2从组成上均相当于 2N2O5，都与 N2O5 H2O=2HNO3等效。当 NO、 NO2、O2的混合气体溶于水时，利用混合气体中 N、 O原子个数比进行分析判断。 例 1 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
7、 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 ) 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)。根据原子守恒知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的物质的量浓度之比为 1 1。 二 NOx尾气的处理方法 1 碱液吸收法 2NO2 2NaOH=NaNO3 NaNO2 H2O NO2 NO 2NaOH=2NaNO2 H2O NO2、 NO的混合气体能被足量烧碱溶
8、液完全吸收的的条件是： n(NO2) n(NO)。一般适合【 精品教育资源文库 】 工业尾气中 NOx的处理。 2催化转化法 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无 毒气体 (N2)或 NOx与 CO 在一定温度下催化转化为无毒气体 (N2和 CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。反应方程式为： (1)4NH3 6NO =催化剂 5N2 6H2O (2)8NH3 6NO2 =催化剂 7N2 12H2O (3)2NO 2CO催化剂 ,N2 2CO2 (4)2NO2 4CO催化剂 ,N2 4CO2 例 2 (2018 湖北宜昌联考 )氮氧化合物 (用 NOx 表示 )是大气污染的重 要因素，
9、根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。 (1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知： 4NH3 6NO =催化剂 5N2 6H2O,8NH36NO2 =催化剂 7N2 12H2O。同温同压下， 3.5 L NH3恰好将 3.0 L NO和 NO2的混合气体完全转化为 N2，则原混合气体中 NO和 NO2的体积之比为 _13 _。 (2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸 收法处理。 NO 2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为 1： 1，写出该反应的化学方程式： _2NO2 2NaOH=NaNO3 NaNO2 H2O_。 NO 与 NO2按物质的量之比 1：
10、1被足量的 NaOH 溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是 _NaNO2_。 解析 (1)V(NO) V(NO2) 3.0 L， 23V(NO) 43V(NO2) 3.5 L，则 V(NO) 0.75 L， V(NO2) 2.25 L， V(NO) V(NO2) 13 。 (2)NO 中氮的化合价为 2， NO2中氮的化合价为 4，利用电子守恒，二者按 11 混合时与 NaOH反应生成盐的化合价必然为 3价，即为 NaNO2。 例 1 工业上利用氨氧化获得的高浓度 NOx气体 (含 NO、 NO2)制备 NaNO2、 NaNO3，工艺流程如下： 【 精品教育资源文库 】 已知： N
11、a2CO3 NO NO2=2NaNO2 CO2。 (1)中和液所含溶质除 NaNO2及少量 Na2CO3外，还有 _(填化学式 )。 (2)中和液进行蒸发 操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是_。蒸发 产生的蒸气中含有少量 NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的 _(填操作名称 )最合理。 (3)母液 进行转化时加入稀 HNO3的目的是 _。母液 需回收利用，下列处理方法合理的是 _(填字母 )。 a转入中和液 b转入结晶 操作 c转入转化液 d转入结晶 操作 (4)若将 NaNO2、 NaNO3两种产品的物质的量之比设为 21 ，则生产 1.38吨 NaNO2时
12、， Na2CO3的理论用量为 _吨 (假定 Na2CO3恰好完全反应 )。 答题送检 来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 (1) Na2CO3吸收 NOx时，发生反应的类型没有判断清楚 1 (2) HNO3既是强酸又是强氧化剂。向母液 中加入 HNO3的目的与最后得到 NaNO3有直接关系 2 解析 (1)NO2与碱液反应可生成 NaNO3。 (2)蒸发 操作的目的是使 NaNO2结晶析出，使NaNO3留在母液中，当 H2O蒸发量太大时，可能会造成 NaNO3的浓度过大，从而形成饱和溶液而结晶析出。 NaNO2冷凝后用于流程中的溶碱操作，以达到原料 循环利用的目的。 (3)酸性条件下， N
13、aNO2易被氧化，加入 HNO3可提供酸性环境。母液 中含有 NaNO3，将其转入转化液，或转入结晶 操作，以达到原料循环利用的目的。 (4)设 Na2CO3理论用量为 x，根据 Na 元素守恒得 2 x106 1.38 t69 12 1.38 t69 ，解得 x 1.59 t。 答案 (1)NaNO3 (2)防止 NaNO3的析出 溶碱 (3)将 NaNO2转化为 NaNO3 cd (4)1.59 【 精品教育资源文库 】 1利用 石灰乳和硝酸工业的尾气 (含 NO、 NO2)反应，既能净化空气，又能获得应用广泛的 Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下： (1)一定条件下， NO与 NO2
14、存在下列反应： NO(g) NO2(g) N2O3(g)，其平衡常数表达式为 K _ c?N2O3?c?NO? c?NO2?_。 (2)上述工艺中采用气 液逆流接触吸收 (尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋 )，其目的是 _使尾气中的 NO、 NO2 被充分吸收 _；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_Ca(OH)2_(填化学式 )。 (3)该工艺需控制 NO和 NO2的物质的量之比接近 11 。若 n(NO)： n(NO2)11 ，则会导致 _排放气体中 NO 的含量升高 (或气体吸收不完全 )_；若 n(NO) n(NO2)11 ，则会导致_产品 Ca(NO2)2中 Ca(NO3)2的
15、含量升高 _。 (4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中 Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是 NO，其反应的离子方程式为 _3NO2 2H =NO3 2NO H2O_。 解析 (2)逆流吸收尾气的目的是充分接触 吸收。从信息 “ 滤渣可循环使用 ” 知滤渣为Ca(OH)2。 (3)由 NO NO2 Ca(OH)2=Ca(NO2)2 H2O 和 4NO2 2Ca(OH)2=Ca(NO2)2 Ca(NO3)2 2H2O知： 当 n(NO) n(NO2)11 时可全部被吸收，只是使产品 Ca(NO2)2中增多了 Ca(NO3)2杂质；若是 NO过量，过量的 NO与 Ca(OH)2不反应，使尾气中 NO 增多。 1判断正误，正确的划 “” ，错误的划 “” 。 (1)密闭容器中 2 mol NO与 1 mol O2充分反应，产物的分子数为 2NA。 ( ) (2)通过灼热的镁粉除去 N2中的 O2。 ( ) (3)(2016 全国卷乙 )用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的 NO。 ( ) (4)燃料的脱硫
