高考化學總復習第四單元第4講氮及其重要化合物教案新人教版.docx

第4講氮及其重要化合物一、氮氣及其常見氧化物1.氮元素在自然界中的存在及氮的固定2.氮氣(1)物理性質(zhì):無色、無味氣體,密度比空氣略小,難溶于水。(2)化學性質(zhì):a.與氧氣反應:(導致汽車尾氣中產(chǎn)生氮的氧化物和雷電固氮);b.與氫氣反應:(工業(yè)合成氨的反應原理);c.氮氣與金屬鎂反應的化學方程式為。3.氮的氧化物(1)氮有多種價態(tài)的氧化物,如、N2O3、N2O5等,其中屬于酸性氧化物的是。(2)NO和NO2的比較性質(zhì)NONO2色、態(tài)、味溶解性毒性(跟血紅蛋白結(jié)合)與水反應不反應3NO2+H2O2HNO3+NO與氧氣反應不反應對環(huán)境的影響NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒,NO、NO2導致光化學煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層 1.氮氣與氧氣反應的條件為放電,而一氧化氮與氧氣在常溫下就可反應,且反應較快。2.N2O42NO2的正反應為吸熱反應。3.二氧化氮氣體中存在一定量的四氧化二氮。二、氨氣和銨鹽1.氨氣(1)物理性質(zhì):色有氣味的氣體,密度比空氣,易液化,極易溶于水(1700)。(2)化學性質(zhì)a.還原性:與氧氣反應:。b.與酸反應與氯化氫氣體反應:,現(xiàn)象:;應用:用于NH3與揮發(fā)性酸的互相檢驗。c.與水反應:,氨的水溶液叫氨水,呈弱堿性。(3)用途:化工原料,用于制硝酸、銨鹽、純堿、尿素,用作制冷劑。2.氨氣的實驗室制法加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物(裝置如圖所示)反應原理反應裝置固體+固體氣體(與用KClO3或KMnO4制 O2的裝置相同)凈化裝置用干燥收集裝置用法。收集時,一般在管口塞一 團棉花球,可減小NH3與空氣的對流速率,收集 到更純凈的NH3驗滿方法(1)將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口,試紙變 (2)將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口,有 產(chǎn)生3.銨鹽(1)物理性質(zhì):都是無色或白色晶體,易溶于水。(2)化學性質(zhì).不穩(wěn)定性a.NH4Cl受熱分解:。b.NH4HCO3受熱分解:。.與堿反應(離子方程式)a.在稀溶液中不加熱:。b.加熱時或濃溶液:。(3)NH4+的檢驗1.NH3是中學化學中唯一的堿性氣體,可在推斷題中作為解題的突破口,確定NH3的存在。2.氨水的成分是三分子:NH3、NH3H2O、H2O,三離子: NH4+、OH-、H+,氨水呈弱堿性。計算氨水濃度時,溶質(zhì)視為NH3。3.NH4Cl受熱易分解:NH4ClNH3+HCl,NH3和HCl不共存:NH3+HClNH4Cl,但這兩個反應不是可逆反應。三、硝酸1.物理性質(zhì)硝酸是色易揮發(fā)的液體,有氣味。2.化學性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性a.反應:b.市售濃硝酸呈黃色的原因:硝酸分解生成的溶解在硝酸里。c.硝酸保存在試劑瓶中,置于冷暗處,不能用塞。(2)強氧化性:硝酸無論濃、稀都有強氧化性,而且濃度越大氧化性越強;常溫時濃硝酸會使鐵、鋁鈍化。a.與金屬反應(化學方程式)稀硝酸與銅反應:;濃硝酸與銅反應:。b.與非金屬C的反應:。c.與還原性化合物反應:硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等還原性物質(zhì)。稀硝酸與FeSO4溶液反應:(離子方程式)。1.濃、稀硝酸均具有強氧化性,濃度越大,氧化性越強,其還原產(chǎn)物的價態(tài)越高。2.濃硝酸能使紫色石蕊試液變紅,加熱褪色,該反應過程中濃硝酸表現(xiàn)出強酸性和強氧化性。3.常溫下,鐵、鋁遇濃硝酸能發(fā)生鈍化,故常溫下,濃硝酸可用鐵桶盛放。4.純凈的硝酸是無色的液體,但實驗室里的濃硝酸常顯黃色,消除黃色的方法是向濃硝酸中通入空氣(或O2),發(fā)生的反應為4NO2+O2+2H2O4HNO3。N2+O22NON2+3H22NH33Mg+N2Mg3N2N2ONONO2N2O4N2O3、N2O5無色無味氣體紅棕色有刺激性氣味的氣體難溶于水易溶于水且與水反應有毒有毒2NO+O22NO2無刺激性小4NH3+5O24NO+6H2ONH3+HClNH4Cl產(chǎn)生白煙NH3+H2ONH3H2ONH3H2ONH4+OH-2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O堿石灰向下排空氣藍白煙NH4ClNH3+HClNH4HCO3NH3+CO2+H2ONH4+OH-NH3H2ONH4+OH-NH3+H2O無刺激性4HNO32H2O+4NO2+O2NO2棕色橡膠3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2+2H2OC+4HNO3(濃)CO2+4NO2+2H2O3Fe2+4H+NO3-3Fe3+NO+2H2O1.牢記1條轉(zhuǎn)化主線N2NH3NONO2HNO3NH4NO32.特殊的顏色NO2為紅棕色氣體。3.特殊的檢驗(1)NO:無色氣體遇到空氣變成紅棕色。(2)NH4+:NH4+無色氣體變藍4.重要的化學方程式(1)N2+O22NO(2)3NO2+H2O2HNO3+NO(3)2NO2N2O4(4)NH3+HClNH4Cl(有白煙生成,用于檢驗氨氣)(5)4NH3+5O24NO+6H2O(6)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(7)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(8)Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(9)C+4HNO3(濃)CO2+4NO2+2H2O見自學聽講P78氮氣及氮的常見氧化物1.判斷正誤(正確的打“”,錯誤的打“”)。(1)氮的氧化物都是大氣污染物,其中NOx是造成光化學煙霧的主要因素。()(2)標準狀況下,22.4 L NO2氣體中含有NA個NO2分子。()(3)NO既可以用排水法收集,又可以用排空氣法收集。()(4)制NO2時,用水或NaOH溶液吸收尾氣。()(5)工業(yè)上利用合成氨實現(xiàn)人工固氮不涉及氧化還原反應。()(6)NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象。()(7)NO能夠與人體中血紅蛋白結(jié)合,造成人體缺氧中毒。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.你是如何理解“活潑的氮原子,孤僻的N2分子”的?答案根據(jù)氮在元素周期表中的位置,可知氮元素是一種活潑的非金屬,但N2很穩(wěn)定,因為氮氣分子存在鍵,鍵能很大,分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。3.試用化學方程式表示“雷雨發(fā)莊稼”的原理。答案N2+O22NO2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO4.如何鑒別NO2與溴蒸氣?答案NO2和Br2在性質(zhì)上有不少相似性,例如:均具有氧化性;溶于水均有酸生成;均可與堿反應;均為紅棕色等。因此不能用淀粉-KI試紙、pH試紙、NaOH溶液來鑒別,但二者性質(zhì)又有差別,可以用下列方法或試劑鑒別:AgNO3溶液;CCl4溶液;水洗法。5.將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中,充分反應后,還剩余2 mL無色氣體,則原混合氣體中O2的體積和剩余的2 mL氣體分別是()。A.1.2 mL,NOB.2.4 mL,O2C.3.5 mL,O2D.4 mL,NO解析解題依據(jù)的化學方程式:4NO2+O2+2H2O4HNO3;3NO2+H2O2HNO3+NO。設O2的體積為x,剩余的氣體有兩種可能:若剩O2,則V剩=x-14(12 mL-x)=2 mL,解得x=4 mL,B、C兩項均不正確;若剩NO,則V剩=13(12 mL-x)-4x=2 mL,解得x=1.2 mL,D項不正確,A項正確。答案A一、常見的氮氧化物1.氮的氧化物都有毒,其中NO2與N2O4存在下列平衡:2NO2N2O4,因此實驗測得NO2的平均相對分子質(zhì)量總大于46。2.驗證某無色氣體是NO的方法:向無色氣體中通入O2(或空氣),無色氣體變?yōu)榧t棕色,即證明該氣體為NO。3.NO2既有氧化性又有還原性,以氧化性為主。NO2能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍。4.常見的NOx尾氣處理方法(1)堿液吸收法2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。(2)催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。二、NOx和O2混合型計算題的規(guī)律總結(jié)1.關(guān)系式法(1)NO和O2的混合氣體通入水中由2NO+O22NO2和3NO2+H2O2HNO3+NO得總反應為4NO+3O2+2H2O4HNO3。當體積比V(NO)V(O2)(2)NO2和O2的混合氣體通入水中由3NO2+H2O2HNO3+NO和2NO+O22NO2得總反應為4NO2+O2+2H2O4HNO3。當體積比V(NO2)V(O2)(3)NO、NO2和O2三種氣體通入水中先按3NO2+H2O2HNO3+NO計算出生成的NO體積,再加上原來混合氣體中NO體積,再按(1)計算。2.電子守恒法NOx轉(zhuǎn)化為硝酸時失去電子,如果是NOx與O2的混合氣體,則反應中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。1.下列說法中正確的是()。A.氮氣的化學性質(zhì)不如磷活潑,故氮元素的非金屬性弱于磷元素B.磷酸比硝酸穩(wěn)定,所以磷元素的非金屬性比氮元素強C.“雷雨發(fā)莊稼”所包含的化學變化有:N2NONO2HNO3硝酸鹽D.NO與O2反應生成NO2屬于氮的固定解析氮原子半徑小,得電子能力強,非金屬性比磷強,A項錯誤;不能依據(jù)含氧酸的穩(wěn)定性大小比較元素的非金屬性強弱,B項錯誤;氮的固定是將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過程,D項錯誤。答案C2.NO2可以用氫氧化鈉溶液吸收,或在一定條件下用氨氣與其反應使之轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì),發(fā)生反應的化學方程式分別是2NO2+2NaOHM+NaNO3+H2O,8NH3+6NO27X+12H2O。則M、X代表的物質(zhì)的化學式分別是()。A.NaNO2、N2B.HNO2、N2C.NO、HNO3D.N2、N2解析根據(jù)化合價升降關(guān)系以及原子守恒,判斷M為NaNO2,X為N2。答案A3.(2018年湖南大學附中模擬)同溫同壓下,在3支相同體積的試管中分別充入等體積混合的2種氣體,它們是NO和NO2,NO2和O2,NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中,充分反應后,試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3,則下列的關(guān)系正確的是()。A.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2解析設各種氣體的體積都為1 L。根據(jù)3NO2+H2O2HNO3+NO,即剩余NO的體積V1=(1+13) L。根據(jù)4NO2+O2+2H2O4HNO3,即剩余O2的體積V2=(1-14) L。剩余N2的體積V3=1 L。即B項符合題意。答案B氨氣和銨鹽1.判斷正誤(正確的打“”,錯誤的打“”)。(1)NH4HCO3受熱易分解,可用作氮肥。()(2)液氨制冷、碘的升華、NH4Cl氣化都不涉及化學變化。()(3)能用加熱法除去NaCl中NH4Cl的原因是NH4Cl為強酸弱堿鹽。()(4)氨水具有弱堿性,說明氨水是弱電解質(zhì)。()(5)氨水中微粒種類與NH4Cl溶液中的微粒種類相同。()(6)NH3、O2、HNO3三種物質(zhì)中,不滿足任意兩種物質(zhì)在一定條件下均能發(fā)生反應。()(7)檢驗溶液中是否含NH4+時,取少量溶液于試管中,加入NaOH濃溶液并加熱,用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗產(chǎn)生的氣體。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.干燥NH3能用濃硫酸、P2O5、無水氯化鈣作干燥劑嗎?如果不能,可選用什么作干燥劑?答案不能,因為濃H2SO4能與NH3反應,P2O5吸水后生成的酸也能與NH3反應,無水氯化鈣也能與NH3反應?？梢赃x用NaOH固體或堿石灰作干燥劑。一、實驗室制取少量NH3的兩種簡易方法方法化學方程式(或原理)氣體發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3H2ONH3+H2O濃氨水+固體NaOHNaOH溶于水放熱,促使氨水分解,且OH-濃度的增大有利于NH3的生成濃氨水+固體CaOCaO與水反應,使溶劑(水)減少;反應放熱,且OH-濃度增大,促使氨水分解?；瘜W方程式為NH3H2O+CaONH3+Ca(OH)2二、噴泉實驗的原理及應用1.噴泉實驗的原理使燒瓶內(nèi)外在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強差,利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內(nèi),在尖嘴導管口形成噴泉。2.形成噴泉的類型下面是幾種常見的能形成噴泉的氣體和液體。氣體HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2(43)NO2、O2(41)吸收劑水水NaOH溶液NaOH溶液水水3.噴泉實驗的引發(fā)加入某種試劑;采取一定操作使燒瓶內(nèi)的氣體與燒杯中的液體接觸。1.下列關(guān)于氨的敘述中,錯誤的是()。A.氨易液化,因此可用來作制冷劑B.氨溶于水顯弱堿性,因此可使酚酞溶液變?yōu)榧t色C.氨氣遇到濃鹽酸、硫酸都會發(fā)生反應,產(chǎn)生白煙D.氨氣可被氯氣氧化生成N2,同時還可能產(chǎn)生白煙解析C項,NH3+HClNH4Cl,有白煙生成,但與H2SO4反應不會產(chǎn)生白煙;D項,氨氣可被氯氣氧化生成N2,氯氣被還原生成HCl,HCl與NH3化合產(chǎn)生白煙現(xiàn)象。答案C2.下列裝置用于進行指定實驗時,能達到實驗目的的是()。A.用裝置甲制備氨氣B.用裝置乙除去氨氣中少量水C.用裝置丙收集氨氣D.用裝置丁吸收多余的氨氣解析裝置甲中試管口應稍向下傾斜,A項錯誤;氨氣會與濃硫酸反應,B項錯誤;裝置丙中只有氣體的流入口,沒有氣體的流出口,C項錯誤;氨氣在水中的溶解度非常大,被水吸收時容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象,裝置丁可以防止倒吸,D項正確。答案D3.如圖是課外活動小組的同學設計的4個噴泉實驗方案。下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是()。A.擠壓裝置的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶,片刻后打開止水夾B.擠壓裝置的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶,片刻后打開止水夾C.用鼓氣裝置從裝置的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D.向裝置的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾解析中Cl2易溶于CCl4,且可與NaOH溶液反應,故能產(chǎn)生噴泉;中H2不溶于NaOH溶液,也不與NaOH反應,不能產(chǎn)生噴泉;中的NH3易溶于水,可以使燒瓶中壓強迅速下降,產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象;水槽中慢慢加入足量濃硫酸,放出大量的熱,使?jié)獍彼軣岱懦霭睔?氨氣沿玻璃管進入燒瓶中與HCl反應,使燒瓶中壓強迅速減小,形成噴泉。答案B4.某化學自主實驗小組通過實驗探究NH3、NO2的性質(zhì)。探究:利用如圖所示裝置探究NO2能否被NH3還原(K1、K2為止水夾,夾持固定裝置略去)。(1)A裝置中制取NH3的化學方程式是。(2)甲、乙分別是。a.濃硫酸、堿石灰b.堿石灰、堿石灰c.堿石灰、無水氯化鈣d.五氧化二磷、五氧化二磷(3)若NO2能夠被NH3還原,預期C裝置中能觀察到的現(xiàn)象是。(4)此實驗裝置存在一個明顯的缺陷是。探究:探究NO2、O2混合氣體的噴泉實驗。(5)請在G裝置中的虛線上描出導管實線圖。(6)G裝置中濃硫酸有三種作用:混合NO2、O2氣體;干燥NO2、O2;。(7)將G裝置上面的圓底燒瓶收集滿氣體進行噴泉實驗,若混合氣體全部被吸收,則所得溶液物質(zhì)的量濃度為molL-1(保留兩位有效數(shù)字)。解析(1)將濃氨水滴入生石灰中,由于CaO+H2OCa(OH)2放熱且消耗了水,故促使?jié)獍彼懦霭睔狻?2)干燥氨氣只能用堿石灰,干燥二氧化氮可用五氧化二磷固體或無水氯化鈣。(3)如果能反應,消耗NO2使裝置中混合氣體顏色變淺。(4)由于NH3、NO2均能污染空氣,所以與它們相關(guān)的實驗均應有尾氣吸收裝置。(5)O2、NO2密度比空氣大,故應進氣管短,出氣管長。(6)觀察氣泡的速率控制混合氣體的比例。(7)燒瓶中充滿溶液,由反應4NO2+O2+2H2O4HNO3恰好發(fā)生,HNO3的物質(zhì)的量是恰好完全反應的NO2和O2(體積比41)總物質(zhì)的量的45,溶液體積等于恰好完全反應的NO2和O2的總體積,設燒瓶中恰好完全反應的NO2和O2的總體積為V,則溶液濃度為V22.4 Lmol-145V=122.445 molL-1,即c(HNO3)0.036 molL-1。答案(1)NH3H2O+CaONH3+Ca(OH)2(2)c(3)C裝置中混合氣體顏色變淺(4)缺少尾氣吸收裝置(5)(進氣管短,出氣管長)(6)觀察氣泡的速率,控制混合氣體的比例(7)0.036硝酸1.判斷正誤(正確的打“”,錯誤的打“”)。(1)實驗室里用鋅粒與稀HNO3反應制取H2。()(2)銅與濃硝酸反應生成NO2,而與稀硝酸反應生成氮的更低價氧化物NO,則氧化性:稀硝酸濃硝酸。()(3)將可調(diào)高度的銅絲伸入稀HNO3中,溶液變藍,說明Cu與稀HNO3發(fā)生置換反應。()(4)為除去Cu粉中混有的CuO,可加入稀硝酸溶解,過濾、洗滌、干燥。()(5)濃硝酸、濃硫酸的濃度大,書寫離子方程式時寫分子式,不拆寫為離子形式。()(6)將銅絲插入稀硝酸中:Cu+4H+2NO3- Cu2+2NO2+2H2O。()(7)在1.0 molL-1的KNO3溶液中,H+、Fe2+、Cl-、SO42-可以大量共存。()(8)磁性氧化鐵溶于稀硝酸的離子方程式為3Fe2+4H+NO3- 3Fe3+NO+2H2O。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.久置的濃硝酸呈黃色,如何除去?怎樣保存濃硝酸?答案濃硝酸顯黃色是由于濃硝酸見光或受熱發(fā)生分解,生成的NO2溶于濃硝酸。所以消除的方法是通入O2(或空氣),使其發(fā)生反應4NO2+O2+2H2O4HNO3。濃硝酸應保存在棕色試劑瓶中,并置于陰涼處。3.寫出下列反應的離子方程式,并指出HNO3所表現(xiàn)的性質(zhì)。(1)FeO和稀HNO3反應。(2)NaI和稀HNO3反應。(3)Na2SO3和稀HNO3反應。答案(1)3FeO+10H+NO3-3Fe3+NO+5H2O(酸性和強氧化性)(2)6I-+8H+2NO3-3I2+2NO+4H2O(強氧化性)(3)3SO32-+2H+2NO3-3SO42-+2NO+H2O(強氧化性)4.往濃硝酸中加入銅片,回答下列問題:(1)反應開始時的化學方程式為,實驗現(xiàn)象為。(2)若銅有剩余,則反應將要結(jié)束時的化學方程式為。(3)待反應停止后,再加入少量25%的稀硫酸,這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生,其原因是。答案(1)Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O;銅片逐漸溶解,溶液逐漸變藍,有紅棕色氣體逸出(2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(3)加入稀H2SO4后,H+與原溶液中的NO3-形成HNO3溶液,又能與過量的Cu反應一、硝酸的性質(zhì)1.濃、稀硝酸均具有強氧化性,濃度越大,氧化性越強,其還原產(chǎn)物的價態(tài)越高。2.常溫下,鐵、鋁遇濃硝酸能發(fā)生“鈍化”,故常溫下,濃硝酸可用鐵桶盛放。3.硝酸幾乎能夠與所有的金屬反應(除Au、Pt外),但不生成氫氣;與變價金屬反應時,金屬能夠被氧化為最高價態(tài)。4.硝酸與具有還原性的弱酸鹽(如Na2SO3、NaI等)、堿性氧化物、堿反應時,優(yōu)先發(fā)生氧化還原反應。5.分析離子共存的問題時要注意隱含的硝酸,即酸性條件的硝酸鹽溶液,H+和NO3-共存時相當于稀硝酸,有較強的氧化性。二、金屬與硝酸反應的計算中守恒思想的應用1.原子守恒法:HNO3與金屬反應時,一部分HNO3起酸的作用,以NO3-的形式存在于溶液中;一部分作為氧化劑,轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物。這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。2.得失電子守恒法:HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應,HNO3中氮元素得到的電子的物質(zhì)的量等于金屬失去的電子的物質(zhì)的量。3.電荷守恒法:HNO3過量時反應后的溶液(不考慮OH-)中有:c(NO3-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。4.離子方程式計算法:金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時,由于硝酸鹽中NO3-在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應,因此此類題目應用離子方程式來計算,先作過量判斷,然后根據(jù)完全反應的金屬或H+或NO3-進行相關(guān)計算,且溶液中要符合電荷守恒。1.為驗證銅與稀硝酸反應的還原產(chǎn)物是NO而不是NO2,設計了如圖所示裝置,以下敘述錯誤的是()。A.應先打開活塞再從右側(cè)加入稀硝酸B.左側(cè)稀硝酸須注滿C.關(guān)閉活塞后銅絲會全部溶解D.反應停止后打開活塞氣體變成紅棕色解析U形管中含有空氣,能將NO氧化為NO2,從而干擾實驗,因此應先打開活塞,再從右側(cè)加稀硝酸,排盡裝置內(nèi)的空氣,A項正確;左側(cè)Cu與稀硝酸反應生成NO,為防止NO與氧氣反應生成NO2,左側(cè)須注滿稀硝酸,B項正確;稀硝酸與Cu反應生成NO,NO不溶于水,導致左側(cè)壓強增大,Cu與稀硝酸分離,Cu不能完全反應,C項錯誤;反應停止后打開活塞,分液漏斗中的NO與空氣接觸,生成紅棕色的NO2,D項正確。答案C2.有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸,其中H2SO4和HNO3的物質(zhì)的量濃度分別是4 molL-1和2 molL-1,取10 mL此混合酸,向其中加入過量的鐵粉,待反應結(jié)束后,可產(chǎn)生標準狀況下氣體的體積為(設反應中HNO3被還原成NO)()。A.0.448 LB.0.672 LC.0.896 LD.0.224 L解析硫酸是二元強酸,硝酸是一元強酸,因此根據(jù)酸的濃度可知,10 mL混合酸中含有氫離子的物質(zhì)的量為0.01 L24 molL-1+0.01 L2 molL-1=0.1 mol,硝酸根離子的物質(zhì)的量為0.01 L2 molL-1=0.02 mol。反應中鐵過量,則反應的離子方程式為3Fe+2NO3-+8H+3Fe2+2NO+4H2O,如果氫離子過量則繼續(xù)發(fā)生反應Fe+2H+Fe2+H2。3Fe+2NO3-+8H+3Fe2+2NO+4H2O0.02 mol 0.08 mol 0.02 mol因此反應后剩余氫離子的物質(zhì)的量為0.1 mol-0.08 mol=0.02 mol。所以繼續(xù)發(fā)生反應:Fe+2H+Fe2+H20.02 mol 0.01 mol則最終生成的氣體的物質(zhì)的量為n(NO)+n(H2)=0.02 mol+0.01 mol=0.03 mol,在標準狀況下的體積為V(NO)+V(H2)=0.03 mol22.4 Lmol-1=0.672 L。答案B3.(2018年臨川第二中學測試)某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應產(chǎn)生的氣體主要是NO而設計了如下實驗,裝置如圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關(guān)閉狀態(tài)),F是一半空的注射器。請回答下列問題:(1)設計裝置A的目的是。(2)在完成(1)中的“操作”后,將裝置B中銅絲插入稀硝酸并微熱,觀察到裝置B中的現(xiàn)象是;B中反應的離子方程式為。(3)裝置E和F的作用是;為實現(xiàn)此作用,其操作方法是。(4)裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空氣,兼有的功能。答案(1)產(chǎn)生CO2,趕走裝置中的空氣,防止因NO與O2反應生成NO2而產(chǎn)生干擾(2)Cu絲表面產(chǎn)生氣泡,溶液變藍;3Cu+8H+2NO3-3Cu2+2NO+4H2O(3)驗證NO的生成;將注射器中的空氣推入E中,若氣體變?yōu)榧t棕色,則說明生成了NO(4)防止倒吸4.將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應,銅完全溶解,產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題:(1)NO的體積為 L,NO2的體積為 L。(2)參加反應的HNO3的物質(zhì)的量是。(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入V mL a molL-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為 molL-1。(4)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3,至少需要30%的雙氧水的質(zhì)量為g。解析(1)n(Cu)=32.64 g64 g mol-1=0.51 mol,設混合氣體中NO的物質(zhì)的量為x,NO2的物質(zhì)的量為y。根據(jù)氣體的總體積為11.2 L,有:x+y=0.5 mol。根據(jù)得失電子守恒,有:3x+y=(0.512) mol。解方程組得x=0.26 mol,y=0.24 mol。則V(NO)=0.26 mol22.4 L mol-1=5.824 LV(NO2)=11.2 L-5.824 L=5.376 L。(2)參加反應的HNO3分兩部分:一部分沒有被還原,顯酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分被還原成NO2和NO,所以參加反應的HNO3的物質(zhì)的量為0.51 mol2+0.5 mol=1.52 mol。(3)HNO3在反應中一部分變成氣體,一部分以NO3-的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質(zhì)的量為0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2+全部轉(zhuǎn)化為沉淀,則溶液中只有NaNO3,其物質(zhì)的量為10-3aV mol,也就是以NO3-的形式留在溶液中的HNO3的物質(zhì)的量為10-3aV mol。所以,c(HNO3)=aV10-3+0.50.14 molL-1。(4)由得失電子守恒得,2n(Cu)=2n(H2O2),32.64 g64 g mol-12=n(H2O2)2,n(H2O2)=0.51 mol,則m(H2O2)=17.34 g。需30%的雙氧水17.34 g30%=57.8 g。答案(1)5.824;5.376(2)1.52 mol(3)aV10-3+0.50.14(4)57.8環(huán)境污染及防治綠色化學1.判斷正誤(正確的打“”,錯誤的打“”)。(1)燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉(zhuǎn)化都是減少酸雨產(chǎn)生的措施。()(2)大量燃燒化石燃料是造成霧霾天氣的一個重要因素。()(3)用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可減少白色污染。()(4)綠色化學是絕對不含任何化學物質(zhì)的無害產(chǎn)品。()(5)綠色化學的核心是指利用化學原理從源頭上消除或減少工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。()(6)最理想的“原子經(jīng)濟”就是反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的產(chǎn)物,原子的利用率是100%。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.幾種常見的環(huán)境污染的“罪魁禍首”。(1)酸雨:與及NOx有關(guān)。(2)溫室效應:與有關(guān)。(3)光化學煙霧:與及碳氫化合物有關(guān)。(4)臭氧層破壞:與NOx及有關(guān)。(5)赤潮、水華:與含氮、的大量污水有關(guān)。(6)白色污染:等難降解的塑料制品。答案(1)SO2(2)CO2(3)NOx(4)氟氯烴(5)磷(6)聚乙烯一、化學實驗綠色化的基本途徑1.防止實驗過程中尾氣、廢物等對環(huán)境的污染,實驗中有危害性氣體產(chǎn)生時要加強尾氣吸收,對實驗產(chǎn)物盡可能再利用等。2.在保證實驗效果的前提下,盡量開展實驗小型化、微型化。3.妥善處置實驗產(chǎn)生的廢物,防止污染環(huán)境。二、常見的環(huán)境問題類型成因溫室效應CO2排放量過大,造成全球氣溫上升赤潮/水華大量富含N、P等營養(yǎng)物質(zhì)的廢水的排放使水體富營養(yǎng)化酸雨硫的氧化物、氮的氧化物的大量排放,造成雨水酸度過大臭氧空洞氟氯烴的大量排放使臭氧層損耗光化學污染主要是由氮的氧化物和烯烴類碳氫化合物引起的白色污染主要是由廢棄的難降解的塑料類制品造成的食品污染主要是由人類在動物飼養(yǎng)和植物種植過程中使用的大量生長激素、農(nóng)藥、化肥等造成的飄塵主要是由煙霧、塵埃、煤灰等長時間懸浮于空氣中造成的三、工業(yè)尾氣的主要成分及其治理1.硫酸廠尾氣:SO2、SO3等,一般用氨水吸收。2.硝酸廠尾氣:NO、NO2等,一般用NaOH溶液吸收。3.高爐煤氣:CO、CO2等,一般回收利用。4.煉鋼煙氣:Fe2O3煙塵、CO等,一般回收利用。5.焦爐氣:H2、CH4、CO、C2H4等,可用作燃料。6.氯堿工業(yè):Cl2,一般用NaOH溶液吸收。1.化學與生活密切相關(guān)。下列說法錯誤的是()。A.PM2.5是指微粒直徑不大于2.5 m的可吸入懸浮顆粒物B.綠色化學要求從源頭上消除或減少生產(chǎn)活動對環(huán)境的污染C.燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放D.天然氣和液化石油氣是我國目前推廣使用的清潔燃料解析燃煤中加入CaO,可減少SO2的排放,但不能減少溫室氣體的排放,C項錯誤。答案C2.下列關(guān)于燃料的說法錯誤的是()。A.燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一B.化石燃料完全燃燒不會造成大氣污染C.以液化石油氣代替燃油可減輕大氣污染D.燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一解析含硫化石燃料完全燃燒,產(chǎn)物含有CO2、SO2等氣體,CO2氣體能產(chǎn)生溫室效應,SO2氣體有毒,能造成大氣污染,A項正確,B項錯誤;液化石油氣的主要成分是烴,燃燒產(chǎn)物主要為CO2和水,故液化石油氣代替燃油可以減輕大氣污染,C項正確;燃料不完全燃燒產(chǎn)生的CO有毒,是大氣污染物之一,D項正確。答案B3.“綠色化學實驗”已走進課堂,下列做法符合“綠色化學”思想的是()。實驗室收集氨氣采用圖甲所示裝置實驗室中做氯氣與鈉反應的實驗時采用圖乙所示裝置實驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸生成銨鹽的實驗實驗室中采用圖丙所示裝置進行銅與稀硝酸反應的實驗A.B.C.D.解析“綠色化學”的思想是盡量使用無毒、無害的原料,采取合理安全的工藝合成產(chǎn)物,原子利用率達到100%,無污染,對環(huán)境友好。的做法可防止氨氣對空氣的污染;對尾氣進行吸收處理,有效地防止了氯氣對空氣的污染;的做法中,銅絲可以抽動,能有效地控制反應的發(fā)生與停止,用氣球收集反應產(chǎn)生的污染性氣體,待反應后處理,也防止了對空氣的污染,以上三種做法均符合“綠色化學”的思想。而的做法中氨氣與氯化氫氣體直接散發(fā)到空氣中,對空氣造成污染,不符合“綠色化學”的思想。答案C4.為落實“五水共治”,某工廠擬綜合處理含NH4+廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考慮其他成分),設計了如下流程:下列說法不正確的是()。A.固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B.X可以是空氣,且需過量C.捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD.處理含NH4+廢水時,發(fā)生反應的離子方程式為NH4+NO2-N2+2H2O解析Ca(OH)2與CO2、SO2反應生成CaCO3、CaSO3,A項正確;根據(jù)產(chǎn)物NaNO2可知,與NaOH溶液反應的氣體為NO和NO2,化學方程式為NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,所以NO若與過量空氣反應生成二氧化氮,再與氫氧化鈉反應生成NaNO3,則不能將銨根離子氧化為氮氣,則空氣不能過量,B項錯誤;氣體2主要為未反應的CO、N2等,捕獲劑捕獲的氣體為CO,剩余的為無污染的氣體N2,C項正確;NaNO2溶液與NH4+反應生成無污染氣體,可知發(fā)生了氧化還原反應,產(chǎn)物為N2,D項正確。答案B1.(2018年全國卷,8)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(guān)(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是()。A.霧和霾的分散劑相同B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨C.NH3是形成無機顆粒物的催化劑D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān)解析NH3參加反應后最終轉(zhuǎn)化為銨鹽,因此氨氣不是催化劑,C項錯誤。答案C2.(2018年海南,2)某工業(yè)廢氣所含氮氧化物(NOx)的氮氧質(zhì)量比為74,該NOx可表示為()。A.N2OB.NOC.N2O3D.NO2解析NOx中N(N)N(O)=714416=21,則該氮氧化物的化學式為N2O,故A項正確。答案A3.下列說法錯誤的是()。A.(2018年江蘇,10)3 mol H2與1 mol N2混合反應生成NH3,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于66.021023B.(2018年江蘇,6)NH4Cl與Ca(OH)2混合加熱可生成NH3C.(2017年全國卷,8)標準狀況下,2.24 L N2和O2的混合氣體中分子數(shù)為0.2NAD.(2015年浙江理綜,7)燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉(zhuǎn)化都是減少酸雨產(chǎn)生的措施解析氮氣與氫氣間的反應為可逆反應,反應不徹底,生成的NH3的物質(zhì)的量小于2 mol,則轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于66.021023,A項正確;NH4Cl與Ca(OH)2共熱生成NH3,B項正確;標準狀況下,2.24 L 任何氣體所含有的分子數(shù)都為0.1NA,C項錯誤;酸雨的成因是氮的氧化物、二氧化硫的任意排放,所以燃料的脫硫脫氮、SO2的回收利用和NOx的催化轉(zhuǎn)化都是減少酸雨產(chǎn)生的措施,D項正確。答案C4.(2017年北京理綜,12)下述實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是()。A.由中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體B.紅棕色氣體不能表明中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應C.由說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D.的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應解析A項,濃HNO3具有不穩(wěn)定性,中濃HNO3受熱發(fā)生分解反應4HNO34NO2+O2+2H2O,故中所得紅棕色氣體是NO2和O2的混合氣體;B項,中紅熱木炭加入濃HNO3中,有紅棕色氣體產(chǎn)生,該氣體為NO2,但不能說明濃HNO3與木炭發(fā)生了反應,可能是濃HNO3在紅熱木炭作用下發(fā)生分解產(chǎn)生了NO2;C項,中紅熱木炭未插入濃HNO3中,有紅棕色氣體產(chǎn)生,說明濃HNO3具有揮發(fā)性,且揮發(fā)產(chǎn)生的HNO3被還原生成NO2,故紅棕色氣體為還原產(chǎn)物;D項,的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,不能說明木炭一定與濃HNO3發(fā)生了反應,可能是濃HNO3分解產(chǎn)生NO2、O2和H2O,紅熱木炭與分解產(chǎn)生的O2反應生成CO2。答案D5.下列有關(guān)說法正確的是()。A.(2017年全國卷,13)加熱盛有少量NH4HCO3固體的試管,并在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙,石蕊試紙變藍,說明NH4HCO3顯堿性B.(2017年天津理綜,1)用燒堿處理含高濃度NH4+的廢水并回收利用氨C.(2017年江蘇,3)NH3易溶于水,可用作制冷劑D.(2017年北京理綜,8)氨氣使AlCl3溶液產(chǎn)生白色沉淀,反應中氨氣被還原解析碳酸氫銨受熱分解產(chǎn)生的氨氣使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍,說明氨氣是堿性氣體,而不是NH4HCO3顯堿性,A項錯誤;燒堿可以與NH4+反應產(chǎn)生氨氣,B項正確;液氨汽化時要吸收大量的熱,可用作制冷劑,與NH3的溶解性無關(guān),C項錯誤;NH3與AlCl3溶液發(fā)生復分解反應生成Al(OH)3和NH4Cl,不屬于氧化還原反應,D項錯誤。答案B6.(2015年全國卷,7)我國清代本草綱目拾遺中記敘無機藥物335種,其中“強水”條目下寫道:“性最烈,能蝕五金其水甚強,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。”這里的“強水”是指()。A.氨水B.硝酸C.醋D.鹵水解析根據(jù)題意,“強水”能溶解大多數(shù)金屬和礦物,所以為硝酸。答案B7.下列說法正確的是()。A.(2016年全國卷,13)通過加入稀硝酸溶解,過濾、洗滌、干燥,可除去Cu粉中混有的CuOB.(2016年江蘇,5)將銅絲插入稀硝酸中:Cu+4H+2NO3-Cu2+2NO2+H2OC.(2016年全國卷,10)用向上排空氣法收集銅粉與稀硝酸反應產(chǎn)生的NOD.(2016年江蘇,9)N2NH3NH4Cl(aq)解析A項,銅與稀硝酸會發(fā)生反應,應該用稀鹽酸或稀硫酸除去CuO,錯誤;B項,將銅絲插入稀硝酸中會生成NO,反應的離子方程式為3Cu+8H+2NO3-3Cu2+2NO+4H2O,錯誤;C項,NO的密度與空氣接近,且能與氧氣反應生成NO2,NO不能溶于水,所以應該用排水法收集,錯誤;D項,N2+3H22NH3、NH3+HClNH4Cl,正確。答案D8.(2016年全國卷,26)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究。回答下列問題:(1)氨氣的制備氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的,反應的化學方程式為。欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇上圖中的裝置,其連接順序為發(fā)生裝置(按氣流方向,用小寫字母表示)。(2)氨氣與二氧化氮的反應將上述收集到的NH3充入注射器X中,硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。操作步驟實驗現(xiàn)象解釋原因打開K1,推動注射器活塞,使X中的氣體緩慢通入Y管中Y管中反應的化學方程式為將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開K2解析(1)結(jié)合圖示可知用裝置A或裝置B制備NH3,利用裝置A制備NH3用到的藥品為NH4Cl和Ca(OH)2,利用裝置B制備NH3時,圓底燒瓶中需加濃氨水,據(jù)此可寫出相應的化學方程式。NH3需經(jīng)裝有堿石灰的干燥管干燥,由于NH3的密度小于空氣,收集氣體時需短管進長管出,收集完NH3需進行尾氣處理,由于NH3極易溶于水,應用裝置F進行尾氣處理,即正確的連接順序為發(fā)生裝置dcfei。(2)將NH3逐漸推入Y管中,NH3與NO2在催化劑作用下反應,Y管中紅棕色氣體逐漸變淺,反應的化學方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O。結(jié)合化學方程式可知反應后氣體分子數(shù)減少,Y管內(nèi)壓強減小,打開K2,Z中NaOH溶液會倒吸入Y中。答案(1)A;2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(或B;NH3H2ONH3+H2O)dcfei(2)紅棕色氣體慢慢變淺8NH3+6NO27N2+12H2OZ中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象反應后氣體分子數(shù)減少,Y管中壓強小于外壓見高效訓練P371.NH3的兩個性質(zhì)實驗如圖所示,下列有關(guān)說法中正確的是()。A.兩個實驗均體現(xiàn)了NH3易溶于水B.兩個實驗均體現(xiàn)了NH3易揮發(fā)C.兩個實驗均體現(xiàn)了NH3是堿性氣體D.兩個實驗均體現(xiàn)了NH3是還原性氣體解析實驗一是氨氣的噴泉實驗,噴泉實驗證明氨氣極易溶于水。實驗二中濃氨