1、专题十七专题十七 氮及其化合物氮及其化合物 挖命题 【考情探究】 考点 内容解读 5 年考情 预测热 度 考题示例 难度 关联考点 氮的单 质、氧化 物和硝 酸 1.根据研究物质的思路和方 法,掌握氮及其重要化合物 的主要性质和应用。 2.了解氮的氧化物对环境质 量的影响。 2018 天津理综,9 2016 天津理 综,7 2014 天津理综,2 中 氧化还原反 应、化学实验 方案的设计与 分析 氨和铵 盐 2017 天津理综,1 中 化学实验方案 的设计与分析 分析解读 高考对本专题内容的考查主要涉及氨气、铵盐、一氧化氮、二氧化氮和硝酸等 物质的性质,常与化学实验和氧化还原反应相结合进行考查
2、,得失电子守恒和原子守恒是解 决硝酸与金属反应相关计算的常用方法。 考查了科学探究与创新意识和科学态度与社会责任 的核心素养。 【真题典例】 破考点 【考点集训】 考点一 氮的单质、氧化物和硝酸 1.下列实验、现象与结论相符的是( ) 实验 现象 结论 A 铝片放入冷的浓硝酸中 无明显现象 铝与冷的浓硝酸不反应 B 向蔗糖中加入浓硫酸 固体变黑、蓬松 浓硫酸只体现强氧化性 C SO2通入新制氯水中 溶液褪色 SO2具有漂白性 D 饱和 FeCl3溶液滴入沸 水中,用激光笔照射 光亮通路 FeCl3水解形成胶体 答案 D 2.关于下列实验的说法不正确的是( ) 操作 现象 铜片溶解,溶液变蓝,起
3、始产生红棕色气体,气体颜色逐渐 变淡,直至无色,在管口处变为淡棕色 铜片继续溶解,产生无色气体,在管口处变为淡棕色 A.实验中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性 B.在整个实验过程中,发生的反应多于 2 个 C.中产生无色气体,说明盐酸有氧化性 D.若将铜片换成铁片,则中没有明显实验现象 答案 C 考点二 氨和铵盐 1.液态 N2O4是火箭推进系统的有效氧化剂。实验室制备少量 N2O4的流程如下: NH4Cl 固体 NH3 NO NO2 红棕色 N2O4液体 无色 下列分析不正确的是( ) A.反应、中氮元素的化合价均发生了变化 B.反应利用了 NH3的还原性 C.反应的颜色变化是由化学平衡
4、移动引起的 D.反应可由下图所示装置实现 答案 D 2.依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法不正确 的是( ) A.X 是 N2O5 B.可用排空气法收集 NO 气体 C.工业上以 NH3、空气、水为原料生产硝酸 D.由 NH3N2,从原理上看,NH3可与 NO2反应实现 答案 B 3.合成氨及其相关工业中,部分物质间的转化关系如下: 下列说法不正确 的是( ) A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素 B.反应、和的氧化剂相同 C.的产物可在上述流程中被再次利用 D.中发生反应:NH3+CO2+H2O+NaCl NaHCO3+NH4Cl 答案 B 炼技法 【方法集训】 方法 硝酸与
5、金属反应的有关实验题的解题策略 1.某同学进行下列实验: 装置 操作 现象 将盛有浓硝酸的烧杯 A 放入 盛有淀粉KI溶液的烧杯C中, 然后将铜片放入烧杯 A 后,立 即用烧杯 B 罩住 烧杯 A 液体上方立即出现大 量红棕色气体;一段时间后, 红棕色气体消失,烧杯 A 和 C 中的液体都变成蓝色 下列说法合理的是( ) A.烧杯 A 中发生反应:3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O B.红棕色气体消失只与 NO2和烧杯 C 中的 KI 发生反应有关 C.烧杯 C 中溶液变蓝只与 NO2和 C 中溶液发生反应有关 D.若将铜片换成铁片,则 C 中的液体也可能变蓝 答案 D
6、2.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。 实验表明浓硝酸能将 NO 氧化成 NO2,而稀硝酸不能氧化 NO。 由此得出的结论是浓硝酸的氧化 性强于稀硝酸。 可选药品:浓硝酸、3 mol/L 稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。 已知:氢氧化钠溶液不与 NO 反应,能与 NO2反应:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O。 (1)实验应避免有害气体排放到空气中,装置、中盛放的药品依次是 。 (2)滴加浓硝酸之前的操作是检查装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹 后 。 (3)装置中发生反应的化学方程式是 。 (4)装置的作用是 ,
7、发生反应的化学方程式 是 。 (5)该小组得出的结论所依据的实验现象 是 。 (6)实验结束后,同学们发现装置中溶液呈绿色,而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸 铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以 下 4 个实验来判断两种看法是否正确。 这些方案中可行的是 (选填序号字母)。 a.加热该绿色溶液,观察颜色变化 b.加水稀释该绿色溶液,观察颜色变化 c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化 d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化 答案 (1)3 mol/L 稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液 (2)通入 CO2一段时间,关闭弹簧夹
8、,将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内 (3)Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O (4)将 NO2转化为 NO 3NO2+H2O 2HNO3+NO (5)装置中液面上方的气体仍为无色,装置中液面上方的气体由无色变为红棕色 (6)acd 3.铜与稀硝酸反应产生 NO,NO 又被氧化成 NO2,对实验观察无色 NO 有干扰,过多的 NO、NO2又 会污染环境。 某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验,以探究化学实验的 绿色化。 (1)实验前,关闭活塞 b,试管 d 中加水至浸没长导管口,塞紧试管 c 和 d 的胶塞,加热 c。 其目 的是 。 (2)在
9、 d 中加适量 NaOH 溶液,c 中放一小块铜片,由分液漏斗 a 向 c 中加入 2 mL 浓硝酸,c 中 反应的化学方程式是 。 再由 a 向 c 中加 2 mL 蒸馏水,c 中的实验现象是 。 (3)下表中是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是 ,理由 是 。 方案 反应物 甲 Cu、浓硝酸 乙 Cu、稀硝酸 丙 Cu、O2、稀硝酸 (4)该兴趣小组还用上述装置进行实验证明氧化性 KMnO4Cl2Br2,操作步骤 为 ,实验现象 为 ;但此实验的不足之处 是 。 答案 (1)检查装置气密性 (2)Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 反应变慢,气体
10、颜色变淡 (3)丙 硝酸耗量 少,无污染 (4)向 d 中加入 KBr 溶液,c 中加入固体 KMnO4,由 a 向 c 中加入浓盐酸 c 中有黄绿色气体产 生,d 中溶液变为棕黄色 没有尾气吸收装置 过专题 【五年高考】 考点一 氮的单质、氧化物和硝酸 A 组 自主命题 天津卷题组 1.(2016 天津理综,7,14 分)下表为元素周期表的一部分。 碳 氮 Y X 硫 Z 回答下列问题: (1)Z 元素在周期表中的位置为 。 (2)表中元素原子半径最大的是(写元素符号) 。 (3)下列事实能说明 Y 元素的非金属性比 S 元素的非金属性强的是 。 a.Y 单质与 H2S 溶液反应,溶液变浑浊
11、 b.在氧化还原反应中,1 mol Y 单质比 1 mol S 得电子多 c.Y 和 S 两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高 (4)X 与 Z 两元素的单质反应生成 1 mol X 的最高价化合物,恢复至室温,放热 687 kJ,已知该 化合物的熔、沸点分别为-69 和 58 。写出该反应的热化学方程 式: 。 (5)碳与镁形成的 1 mol 化合物 Q 与水反应,生成 2 mol Mg(OH)2和 1 mol 烃,该烃分子中碳 氢质量比为 91,烃的电子式为 。Q 与水反应的化学方程式 为 。 (6)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应,生成的盐只有硫酸铜,同时生成的两种气体均 由
12、上表中两种元素组成,气体的相对分子质量都小于 50。为防止污染,将产生的气体完全转 化为最高价含氧酸盐,消耗 1 L 2.2 mol L -1 NaOH 溶液和 1 mol O 2,则两种气体的分子式及物质的量分别为 , 生成硫酸铜物质的量为 。 答案 (共 14 分)(1)第三周期,A 族 (2)Si (3)ac (4)Si(s)+2Cl2(g) SiCl4(l) H=-687 kJ mol -1 5 H CC C H H H Mg2C3+4H2O 2Mg(OH)2+C3H4 (6)NO 0.9 mol,NO2 1.3 mol 2 mol B 组 统一命题、省(区、市)卷题组 2.(2017
13、 北京理综,12,6 分)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确 的是 ( ) A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体 B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应 C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物 D.的气体产物中检测出 CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 答案 D 3.(2015 北京理综,8,6 分)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确 的是( ) A.氮元素均被氧化 B.工业合成氨属于人工固氮 C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环 答案 A 4.(2015 北京理综,12,6 分)在通
14、风橱中进行下列实验: 步 骤 现 象 Fe 表面产生大量无色气泡,液 面上方变为红棕色 Fe 表面产生少量红棕色气泡 后,迅速停止 Fe、Cu 接触后,其表面均产 生红棕色气泡 下列说法不正确 的是( ) A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2 2NO2 B.中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应 C.对比、中现象,说明稀 HNO3的氧化性强于浓 HNO3 D.针对中现象,在 Fe、Cu 之间连接电流计,可判断 Fe 是否被氧化 答案 C 5.(2014 江苏单科,8,2 分)下列各组物质中,不 满足组内任意两种物质在一定条件下均能发 生反应的是( ) 物
15、质 组别 甲 乙 丙 A Al HCl NaOH B NH3 O2 HNO3 C SiO2 NaOH HF D SO2 Ca(OH)2 NaHCO3 答案 B 6.(2018 江苏单科,20,14 分)NOx(主要指 NO 和 NO2)是大气主要污染物之一。 有效去除大气中 的 NOx是环境保护的重要课题。 (1)用水吸收 NOx的相关热化学方程式如下: 2NO2(g)+H2O(l) HNO3(aq)+HNO2(aq) H=-116.1 kJ mol -1 3HNO2(aq) HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) H=75.9 kJ mol -1 反应 3NO2(g)+H2O(l) 2
16、HNO3(aq)+NO(g)的 H= kJ mol -1。 (2)用稀硝酸吸收 NOx,得到 HNO3和 HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写 出电解时阳极的电极反应式: 。 (3)用酸性(NH2 )2CO 水溶液吸收 NOx,吸收过程中存在 HNO2与(NH2)2CO 生成 N2和 CO2的反应。 写出该反应的化学方程式: 。 (4)在有氧条件下,新型催化剂 M 能催化 NH3与 NOx反应生成 N2。 NH3与 NO2生成 N2的反应中,当生成 1 mol N2时,转移的电子数为 mol。 将一定比例的 O2、 NH3和 NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂 M 的反应器
17、中反应(装置见图 1)。 图 1 图 2 反应相同时间 NOx的去除率随反应温度的变化曲线图 2 所示,在 50250 范围内随着温度的 升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因 是 ;当反应温度高于 380 时,NOx的去除率迅速下降的原因可能 是 。 答案 (14 分)(1)-136.2 (2)HNO2-2e -+H 2O 3H +NO 3 - (3)2HNO2+(NH2)2CO 2N2+CO2+3H2O 4 24 7 迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使 NOx去除反应速率迅速增大; 上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大 催化剂活性下降;NH3与
18、O2反应生 成了 NO 7.(2017 北京理综,27,12 分)SCR 和 NSR 技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的 NOx 排放。 (1)SCR(选择性催化还原)工作原理: 尿素CO(NH2)2水溶液热分解为 NH3和 CO2,该反应的化学方程 式: 。 反应器中 NH3还原 NO2的化学方程式: 。 当燃油中含硫量较高时,尾气中 SO2在 O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方 程式表示(NH4)2SO4的形成: 。 尿素溶液浓度影响 NO2的转化,测定溶液中尿素 M=60 g mol -1)含量的方法如下:取 a g 尿 素溶液,将所含氮完全转化为 NH3
19、,所得 NH3用过量的 V1 mL c1 mol L -1 H 2SO4溶液吸收完全, 剩余 H2SO4用 V2 mL c2 mol L -1 NaOH 溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数 是 。 (2)NSR(NOx储存还原)工作原理: NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图 a 所示。 图 a 图 b 通过 BaO 和 Ba(NO3)2的相互转化实现 NOx的储存和还原。储存 NOx的物质是 。 用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示 该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的 H2与 Ba(NO3)2的物质的量之比
20、是 。 还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与 NO 有关。在 有氧条件下, 15NO 与 NH 3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是 15NNO。将该反应的化学方程 式补充完整: 15NNO+ H2O 答案 (12 分) 1 CO NH2)2+H2O CO2+2NH3 8NH3+6NO2 7N2+12H2O 2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4 3 2 1 1- 2 2 100 2 BaO 81 4 15NO+4NH 3+3O2 4 15NNO+6H 2O 8.(2016 课标,26,14 分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业
21、上在一定温度和催化剂 条件下用 NH3将 NOx还原生成 N2。某同学在实验室中对 NH3与 NO2反应进行了探究。回答下列 问题: (1)氨气的制备 氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。 欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置 (按气 流方向,用小写字母表示)。 (2)氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的 NH3充入注射器 X 中,硬质玻璃管 Y 中加入少量催化剂,充入 NO2(两端用夹子 K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。 操作步骤 实验现象 解释原因 打开 K1,推动注射器活塞,使 X 中的气体缓 慢通入 Y 管中 Y 管中 反
22、应的化学方 程 式 将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复 到室温 Y 管中有少量水珠 生成的气态水凝 聚 打开 K2 答案 1 A 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O(或 B NH3 H2O NH3+H2O) dcfei 2 红棕色气体慢慢变浅 8NH3+6NO2 7N2+12H2O Z 中 NaOH 溶液产生倒吸现象 反应后气体分子数减少,Y 管中压强小于外压 C 组 教师专用题组 9.(2015 安徽理综,25,14 分)C、N、O、Al、Si、Cu 是常见的六种元素。 (1)Si 位于元素周期表第 周期第 族。 (2)N 的基态原子核外电子排布式为 ;Cu 的
23、基态原子最外层有 个电子。 (3)用“”或“ 910 -3 2.5105 2 NH3 400 、氨氮物质的量之比为 1 -(2a-2b+3c kJ mol -1 3 CO NH2)2+NO+NO2 2N2+2H2O+CO2 0.1 mol L -1 7.(2018天津静海一中高三12月月考,3)(9分)近年来“雾霾”污染日益严重,原因之一是机 动车尾气中含有 NO、NO2、CO 等气体,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内 容之一。 (1)已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g) H=+180.5 kJ mol -1 C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5 kJ mo
24、l -1 2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-221 kJ mol -1 若某反应的平衡常数表达式为 K= N2 2 CO2 2 NO 2 CO ,请写出此反应的热化学方程 式: 。 (2)N2O5在一定条件下可发生分解:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)。若在恒容绝热的密闭容器中 充入一定量 N2O5进行该反应,下列选项能判断该反应达到平衡状态的是 。 A.v正(N2O5)=2v逆(NO2) B.容器内 NO2浓度是 O2浓度的 4 倍 C.平衡常数 K 不再随时间而变化 D.混合气体的密度保持不变 E.混合气体的压强不随时间而变化 (3)工业上可以利用 I2O5消除 CO
25、 的污染。已知:5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s),不同温度 下,向装有足量 I2O5固体的 4 L 恒容密闭容器中通入 2 mol CO,测得 CO2的体积分数随时间变 化的曲线如下图。回答下列问题: 下列说法正确的是 。 A.d 点时,增大体系压强,CO 的转化率变大 B.T2时,02.0 min 内的反应速率 v CO =0.6 mol L -1 min-1 C.b 点时,向平衡体系中再加入 I2O5(s),平衡向正反应方向移动 D.c 点时体系中混合气体的压强在 T2温度下更大 5CO g +I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s)的 H 0(填“”“=”或“”
26、 ,判断理由 是 。 (4)N2O4与 NO2之间存在反应:N2O4(g) 2NO2(g) H=Q kJ mol -1。将一定量的 N 2O4放入 恒容密闭容器中,测得其平衡转化率 N2O4)随温度的变化如下图所示。图中 a 点对应温 度下,已知 N2O4的起始压强 p0为 200 kPa,该温度下反应的平衡常数 Kp= (用平衡分 压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。 答案 (1)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) H=-746.5 kJ mol -1 (2)CE 3 D T1,温度升高 CO2体积分数减小,平衡逆向移动,升高温度,平衡向吸热的方向移 动,正反应
27、方向为放热反应 (4)213.3 kPa0 8.(2018 天津耀华中学高三第二次月考,20)(8 分)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: (1)NO 的物质的量为 mol,NO2的物质的量为 mol。 (2)待产生的气体全部释放后,向溶液加入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。 (3)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。 答案 (1)0.26 0.24 2 aV10 -3+0.5)/0.14 (3)57.8
