第23讲 氮及其化合物 -备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练

备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练 第23讲 氮及其化合物 本讲复习目标 1．掌握氮及其氧化物重要的物理和化学性质，理解氮及其化合物的转化关系。 2．掌握硝酸的性质及应用。 3．掌握NH3及铵盐的性质与用途。 4．掌握喷泉实验、NH3的实验室制法的原理及操作。 夯基·知识精讲 一．氮气及氮的氧化物 1．氮元素存在形态及氮的固定 （1）氮元素在周期表中的位置及氮原子结构 氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族。氮原子结构示意图为，最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子，因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。 （2）氮元素在自然界中的存在形式 在自然界中，氮元素主要以氮分子(N2)的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 （3）氮的固定 ①将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。 ②氮的固定分为自然固氮(豆科植物的根瘤菌固氮及放电条件下氮气与氧气化合)和人工固氮(工业上合成氨等)。 2．氮气 （1）物理性质：色味气体，密度比空气的略小，溶于水。 （2）化学性质 氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要吸收较多能量，故氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。 写出有关化学方程式： ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 3．氮的氧化物 （1）氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 （2）NO和NO2性质的比较 NO NO2 物理性质 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒(跟血红蛋白结合)，大气污染物之一 有毒、有刺激性气味的气体、大气污染物之一 溶解性 不溶于水 易溶于水 化学性质 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 — 与H2O反应 — 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 对环境的影响 导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层 注意： ①NO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。 ②NO2气体存在平衡：2NO2N2O4，故常温时没有纯净的NO2或N2O4气体，实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。 ③NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。硝酸的酸酐是N2O5；NO2不是酸性氧化物。 ④NO2能使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝，原因是二氧化氮先与水反应生成HNO3，HNO3再将碘化钾氧化为I2，最终淀粉遇I2变蓝。 ⑤验证某无色气体为NO的方法是向该无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。 4．氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法 （1）关系式法 ①NO2和O2混合气体溶于水的计算： 由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知： ②NO与O2同时通入水中： 由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO)∶V(O2) ③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中： a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 （2）得失电子守恒法 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。 4．氮氧化物对环境的污染及防治 （1）常见的污染类型 ①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，产生一种有毒的烟雾。 ②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。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 （2）常见的NOx尾气处理方法 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。 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)。 【例题1】下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　) A．NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收 B．4.6 g NO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NA C．用湿润的淀粉-KI试纸鉴别Br2(g)和NO2 D．除去NO中混有少量NO2气体时，可以用