1、【 精品教育资源文库 】 第 17讲 氮及其化合物 考纲要求 1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质和应用。 2.了解氮的化合物对环境质量的影响。 考点一 氮气及其氧化物 1氮气 写出有关化学方程式： 3Mg N2=点燃 Mg3N2； N 2 3H2高温、高压 催化剂 2NH3； N 2 O2 =放电或高温 2NO。 特别提醒 将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮 的固定，固定氮的方式有自然固氮和人工固氮。 (1)自然固氮? 雷雨天产生 NO气体豆科植物根瘤菌固氮 (2)人工固氮：合成氨工业 2氮的氧化物 氮元素有 1、 2、 3、 4、 5五种正价，五种正价对应六种氧化物
2、： N2O(俗称 “ 笑气 ” ，具有麻醉作用 )、 NO、 N2O3、 NO2、 N2O4、 N2O5(白色固体 )。其中 N2O3和 N2O5分别是 HNO2和 HNO3的酸酐。它们都是空气污染物，空气中的 NO2 是造成光化学污染的主要因素。另外，在思考某些问题时 ，要注意： 2NO2 N2O4对气体体积及平均相对分子质量的影响。 3氮氧化物对环境的污染及防治 (1)常见的污染类型 光化学烟雾： NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。 【 精品教育资源文库 】 酸雨： NOx排入大气中后，与水反应生成 HNO3和 HNO2，随雨雪降到地面。 破坏
3、臭氧层： NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 NO 与血红蛋白结合使人中毒。 (2)常见的 NOx尾气处理方法 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。 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。 氮及其氧化物的性质 (1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮
4、属于氮的固定，是化学变化 () (2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的 () (3)氮元素有负化合价、正化合价和零价，因 而常温下， N2既能与氧气反应，又能与 H2反应 () 解析 N2在放电或高温条件下才能与 O2反应；在高温高压、催化剂条件下才能与 H2化合生成NH3。 (4)在实验室里， NO和 NO2均用排水法收集 () (5)可用 NO2与水反应制取硝酸，故 NO2是酸性氧化物 () (6)通过灼热的镁粉，可除 N2中的少量氧气 () (7)NO2溶于水时， NO2是氧化剂，水是还原剂 () 解析 3NO2 H2O=2HNO3 NO， NO2既是氧化剂，又是还原剂。 (8
5、)溴蒸气和 NO2都是红棕色气体，不能用湿润淀粉 KI试纸和 NaOH溶液鉴别，可用 AgNO3溶液或蒸馏水或 CCl4鉴别 () 比较认识 NO 和 NO2的性质 1 (从物理性质上认识 NO和 NO2)NO是一种 无 色， 无 味 有 毒难溶于水的气体； NO2是一种 红棕色， 有刺激性 气味 有 毒的气体， NO2易液化，易溶于水。 2 (从化学性质上掌握 NO和 NO2)按要求书写方程式： (1)NO和 O2的反应： 2NO O2=2NO2。 (2)NO 2与 SO2： NO2 SO2=SO3 NO； 【 精品教育资源文库 】 NO 、 CO2(体积比为 11) 与足量 Na2O2：
6、 2NO 2CO2 2Na2O2=2Na2CO3 2NO2； NO 2和 NaHSO3溶液反应 (写离子方程式， NO2的还原产物为 NO)： NO2 HSO3 =H SO24 NO。 (3)除去 NO中的 NO2： 3NO2 H2O=2HNO3 NO。 3 (从实验室制法上掌握 NO和 NO2的性质 )按要求回答问题： (1)铜和稀 HNO3反应制 NO，化学方程式： 3Cu 8HNO3(稀 )=3Cu(NO3)2 2NO 4H2O，用 排水法收集。 (2)铜和浓 HNO3反应制 NO2，化学方程式： Cu 4HNO3(浓 )=Cu(NO3)2 2NO2 2H2O，用 浓 H2SO4或 P2
7、O5干燥，用 向上排空气 法收集。 题组一 氮的氧化物对环境的影响 1 (2017 银川质检 )德国科学家格哈德 埃特尔的成就之一是证实了气体在固体催化剂表面进行的反应，开创了表面化学的方法论。在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是 ( ) A NO2是该过程的最终产物 B NO和 O2必须在催化剂表面才能反应 C汽车尾气的主要污染成分是 CO2和 NO D该催化转化的总化学方程式： 2NO O2 4CO =催化剂 4CO2 N2 答案 D 解析 A 项，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程中先生成二氧化氮，然后在催化剂表面和一氧化碳反应，最终生成
8、无毒气体，起到尾气净化的作用，错误； B项， NO 和 O2在常温下就会发生反应，错误； C项，汽车尾气的主要污染成分是 CO、 NO、 NO2等，错误； D项，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，化学方程式为 2NO O2 4CO =催化剂 4CO2 N2正好 是过程图中的变化，正确。 2 (2018 大连检测 )汽车排放的尾气中含有 NO2， NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下， NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生 O3，加重空气污染。反应过程为 2NO 2 2NO 2O， 2NO O2 2NO 2， O O2 O 3。
9、下列对该反应过程及生成物叙述正确的是 ( ) A NO2起催化剂作用 B NO起催化剂作用 【 精品教育资源文库 】 C NO2只起氧化剂作用 D O3与 O2为同分异构体 答案 A 解析 反应过程 得 O2 2O ， O O2 O 3， NO2起催化剂作用，反应过程中 NO2还作氧化剂， A项正确， B、 C项错误； O3与 O2不是同分异构体，属同素异形体， D 项错误。 3 (2017 河北正定中学高三模拟 )NO2 可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是 2NO2 2NaOH=M NaNO3H2O,8NH3 6NO2=7
10、X 12H2O。则 M、 X代表的物质的化学式分别是 ( ) A NaNO2、 N2 B HNO2、 N2 C NO、 HNO3 D N2、 N2 答案 A 解析 根据化合价 升降关系以及原子守恒，判断 M为 NaNO2， X为 N2。 4汽车尾气主要含有 CO2、 CO、 SO2、 NOx 等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。 (1)汽车尾气中的 CO来自于 _， NO来自于 _。汽车尾气对环境的危害主要有 _(至少填两种 )。 (2)NOx能形成酸雨，写出 NO2转化为 HNO3的化学方程式： _ _。 (3)汽车尾气中的 CO、 NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它
11、们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出 NO被 CO还原的化学方程式： _ _。 答案 (1)汽油的不完全燃烧 N2与 O2在 汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应 (任填两种即可 ) (2)3NO2 H2O=2HNO3 NO (3)2CO 2NO =催化剂 N2 2CO2 解析 (1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时， N2和 O2在放电或高温条件下反应生成 NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。 (3)CO、 NOx 反应后生成的无毒气体为 CO2
12、和 N2。 NOx与 NaOH溶液反应问题分析 (1)NO2能被 NaOH溶液吸收生成 2种盐。 (2)NO不能被 NaOH溶液吸收。 【 精品教育资源文库 】 (3)n(NO2) n(NO)1 时能完全被 NaOH溶液吸收。 题组二 氮氧化物溶于水的定量判断 5 (NOx与 H2O 反应计算 )(2017 衡水质检 )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 11 B 57 C 75 D 43
13、答案 A 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11 。 6 (2017 湖南大学附中模拟 )同温同压下，在 3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是 NO 和 NO2， NO 2和 O2， NH 3和 N2。将 3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为 V1、 V2、 V3，则下列的关系正确的是 ( ) A V1 V2 V3 B V1 V3 V2 C V2 V3 V1 D V3 V1 V2 答案 B 解析 设
14、各种气体的体积都为 1 体积。 根据 3NO2 H2O=2HNO3 NO，即剩余 NO 的体积 V1 (1 13)体积。 根据 4NO2 O2 2H2O=4HNO3，即剩余 O2 的体积 V2 (1 14)体积。 剩余N2的体积 V3 1体积。即 B项符合题意。 氮氧化物溶于水的问题分析 无论是单一气体 (NO2)，还是 NO、 NO2、 O2中的两者的混合气体，反应的实质是 3NO2 H2O=2HNO3 NO,2NO O2=2NO2，故若有气体剩余只能是 NO或 O2，不可能是 NO2。 (1)若 NO和 O2通入水中，总关系式为 4NO 3O2 2H2O=4HNO3(43) 。 (2)若 NO2和 O2通入水中，总关系式为 4NO2 O2 2H2O=4HNO3(41) 。 【 精品教育资源文库 】 考点二 典型的氧化性酸 硝酸 1物理性质 硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。 2化学性质 (1)不稳定性 反应： 4HNO3(浓 ) = 或光照 2H2O 4NO2 O2 。 (2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 按要求完成下列反应的方程式： 与金属反应： 稀硝酸与铜反应： 3Cu 8HNO3(稀 )=3Cu(NO3
