第5章 第15讲 氮及其化合物 -【名师大课堂】2025年新高考化学艺术生总复习必备

(4)SO2、SO3 是酸性氧化物,H2SO3、H2SO4 是各自对应的酸,熟悉物质的类别可以帮助 我们理解他们的性质。相同价态的不同含 硫化合物间是通过酸碱反应规律联系在一 起的。 如:SO2 H2O △􀜩􀜨􀜑 H2SO3 NaOH溶液 稀 H2SO4 􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑 NaHSO3 NaOH溶液 稀 H2SO4 􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑 Na2SO3 即:二氧化硫􀜩􀜨􀜑 亚硫酸􀜩􀜨􀜑 酸式盐􀜩􀜨􀜑 正盐 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 (2024·黑吉辽卷)硫及其化合物部分 转化关系如图。设 NA 为阿伏加德罗常数 的值,下列说法正确的是 ( ) SO2 ①→S ②碱,△ SO2-3→ S2-→H2S A.标准状况下,11.2LSO2 中原子总数为 0.5NA B.100mL0.1mol·L-1Na2SO3 溶液中, SO2-3 数目为0.01NA C.反应①每消耗3.4gH2S,生成物中硫原 子数目为0.1NA D.反应②每生成1mol还原产物,转移电子 数目为2NA (2023·全国乙卷)一些化学试剂久置 后易发生化学变化。下列化学方程式可正 确解释相应变化的是 ( ) A 硫酸亚铁溶液出 现棕黄色沉淀 6FeSO4+O2+2H2O􀪅􀪅 2Fe2 SO4 3+2Fe(OH)2↓ B 硫化钠溶液出现 浑浊颜色变深 Na2S+2O2􀪅􀪅Na2SO4 C 溴 水 颜 色 逐 渐 褪去 4Br2+4H2O􀪅􀪅HBrO4 +7HBr D 胆矾表面出现白 色粉末 CuSO4·5H2O 􀪅􀪅Cu- SO4+5H2O 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第15讲 氮及其化合物 考点一 氮气及其氧化物 1.氮气 (1)氮气的分子结构 氮分子的电子式为 ︰N︙︙N︰ ,结构 式为 N N􀜁 。 (2)氮气的物理性质:无色、无味的气体,密 度比空气略小,难溶于水,熔、沸点很低。 (3)氮气的化学性质 通常情况下,氮气的化学性质非常稳定,但 在一些特定条件下可以发生化学反应。 ①氧化性: 与 H2 反应N2+3H2 高温、高压 催化剂􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑 2NH3 与 Mg反应N2+3Mg 点燃 􀪅􀪅 Mg3N2 ②还 原 性:与 O2 反 应 N2+O2 放电或高温 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅 2NO。 (4)氮气的用途:常作保护气。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 890 2.氮氧化物 (1)氮的几种氧化物 氮元素 价态 +1 +2 +3 +4 +5 氧化物的 化学式 N2O NO N2O3 NO2、 N2O4 N2O5 N2O俗称笑气,有麻醉作用;N2O3 是亚硝 酸的酸酐; N2O5 是硝酸的酸酐。在中 学化学中,氮的比较重要的氧化物有 NO、 NO2 和N2O4。 (2)NO与NO2 的比较 物质 ①NO ②NO2 颜色、状 态、气味 无色、无味气体 2NO + O2 􀪅􀪅 2NO2 色、有 刺 激 性气味的气体 溶解性 不溶于水 与水反应 毒性 有毒 (与血红蛋白结合) 有毒 与水反应 不反应 排水 与氧气反应 红棕 不反应 与氧气、水 共同反应 4NO+3O2+2H2O 􀪅􀪅4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O􀪅􀪅4HNO3 续表 对环境 的影响 NO转化成NO2,会导致酸雨;导致光化 学烟雾;破坏臭氧层 实验室 制法 试剂 Cu和稀硝酸 Cu和浓硝酸 收集 只能用 3NO2+ H2O􀪅􀪅2HNO3 +NO 法收集 只 能 用 向 上 排 空 气 法收集 [注意] a.无色气体 NO遇氧气变成红棕 色气体NO2,因此不能用排空气法收集NO 气体;NO2 能与水反应,因此只能用排空气 法收集。 b.NO2 气 体 中 存 在 平 衡:2NO2(红 棕 色) 􀜩􀜨􀜑 N2O4(无色),ΔH<0,常温时没有纯净 的NO2 或N2O4。 c.NO、NO2 的其他常见反应 NO2 与NaOH溶液发生歧化反应: 2NO2+2NaOH 􀪅􀪅NaNO3+NaNO2+ H2O NO、NO2 与NaOH溶液发生归中反应: NO+NO2+2NaOH􀪅􀪅2NaNO2+H2O 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 1.氮的氧化物溶于水的计算方法 (1)NO2 和O2 的混合气体溶于水时涉及反 应:4NO2+O2+2H2O􀪅􀪅4HNO3,其计算 如下表: x= V(NO2) V(O2) 反应情况 所列方程 0<x<41 O2 过量 剩余气体为O2 V(NO2) V(O2)-V剩 =41 x=41 恰好完全反应, 无气体剩余 V(NO2) V(O2) =41 x>41 NO2 过量,剩 余气体为NO V(NO2)-3V剩 V(O2) =41 (2)NO和O2 的混合气体溶于水时涉及反 应:4NO+3O2+2H2O􀪅􀪅4HNO3,其计算 如表: x=V (NO) V(O2) 反应情况 所列方程 0<x<43 O2 过 量,剩 余 气体为O2 V(NO) V(O2)-V剩 =43 x=43 恰好完全反应, 无气体剩余 V(NO) V(O2) =43 x>43 NO过量,剩余 气体为NO V(NO)-V剩 V(O2) =43 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 990 2.氮氧化物对环境的污染及防治 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。 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。 3.常见的NOx 尾气处理方法 (1)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。 (2)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。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 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①2NO2􀪅􀪅2NO+2O,②2NO+ O2􀪅􀪅2NO2,③O+O2 􀪅􀪅O3。下列对该 反应过程及生成物叙述正确的是 ( ) A.NO2 起催化作用 B.NO起催化作用 C.NO2 只作氧化剂 D.O3 与O2 互为同分异构体 氮及其化合物的转化具有重要应用。 下列说法不正确的是 ( ) A.自 然 固 氮、人 工 固 氮 都 是 将 N2 转 化 为NH3 B.侯氏制碱法以 H2O、NH3、CO2、NaCl为 原料制备NaHCO3 和NH4Cl C.工业上通过NH3 催化氧化等反应过程生 产 HNO3 D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成 了自然界的“氮循环” 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点二 硝酸 1.物理性质 2.化学性质 (1)不稳定性 反应的化学方程式: 4HNO3(浓) △或光照 􀪅􀪅􀪅􀪅 2H2O+4NO2↑+O2↑ 。 ①市售浓硝酸呈黄色的原因是 硝酸分解 产生的NO2 溶于其中 。 ②硝酸保存在 棕 色试剂瓶中,置于 冷 暗 处,不能用 橡胶塞 。 (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。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 001 ①与金属反应 a.常温下,浓硝酸使 铁、铝 钝化; b.稀硝酸与铜反应: 3Cu+8HNO3(稀) 􀪅􀪅3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ; c.浓硝酸与铜反应: Cu+4HNO3(浓) 􀪅􀪅Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 。 ②与非金属反应 如浓硝酸与C反应: C+4HNO3(浓) △ 􀪅􀪅 CO2↑+4NO2↑+2H2O 。 ③与还原性化合物反应 硝酸可氧化 H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等 还原性物质。 稀硝酸与FeSO4 溶液反应的离子方程式为: 3Fe2+ +4H+ +NO-3 􀪅􀪅3Fe3+ +NO↑+ 2H2O 。 (3)与有机物反应 ①硝化反应(与 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏 反应): 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏 +HNO3 浓硫酸 △􀪅􀪅􀪅􀪅 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏 NO2 + H2O ; ②颜色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸 时变黄色。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 1.多角度突破 HNO3 的强氧化性 (1)硝酸与金属的反应 ①除 Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以 氧化所有的金属。 ②活泼金属与硝酸反应不生成 H2,硝酸的 浓度不同,还原产物不同。 ③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。 (2)硝酸与非金属的反应 非金属单质+浓硝酸→最高价氧化物或其 含氧酸+NO2↑+H2O。 (3)硝酸与还原性化合物的反应 可以氧化具有还原性的化合物或离子,如 HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br-、I-、S2-、 SO2-3 等均能被 HNO3 氧化。 2.金属与硝酸反应的计算方法 (1)电子守恒法:硝酸与金属反应属于氧化 还原反应,氮原子得到的电子数等于金属原 子失去的电子数,由此可求出氮元素被还原 后的价态,根据价态确定反应产物。 (2)原子守恒法:硝酸与金属反应时,一部分 以NO-3 的形式存在,一部分转化为还原产 物,这两部分中 N的物质的量与反应消耗 的 HNO3 中N的物质的量相等。 (3)电荷守恒法:Mn+ 和 H+ 所带正电荷总 数应等于NO-3 所带负电荷总数(因为这种 溶液中OH-浓度很小,可被忽略)。 (4)离子方程式法:HNO3 与 H2SO4 混合 液跟金属的反应,当金属足量时,不能用 HNO3 与金 属 反 应 的 化 学 方 程 式 计 算, 应用离子 方 程 式 计 算,因 为 生 成 的 硝 酸 盐中 的 NO-3 借 助 H+ 仍 能 继 续 与 金 属 反应。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 101 实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时,对 应关系错误的是 ( ) A.稀盐酸:配制AlCl3 溶液 B.稀硫酸:蔗糖和淀粉的水解 C.稀硝酸:清洗附有银镜的试管 D.浓 硫 酸 和 浓 硝 酸 的 混 合 溶 液:苯 的 磺化 一 定 量 Fe和 Fe2O3 的 混 合 物 投 入 250mL2mol·L-1的硝酸中,反应共生成 1.12LNO(标准状况下),再向反应后的溶 液中加入1mol·L-1的 NaOH溶液,当沉 淀完全时所加NaOH溶液的体积最少是 ( ) A.450mL B.500mL C.400mL D.不能确定 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点三 氨和铵盐 1.氨的分子结构与物理性质 电子式 密度 气味 水溶性 H··N ·· ·· H · ·H 比空 气小 强烈刺激性 气味 极易溶于水 (1∶700) 2.氨的化学性质 N -3 H3NH+4 与酸反应 ← 与水反应 NH3·H2O ↑ 还原性 →N 0 2、N +2 O (1)与水反应。 ①氨水呈现碱性的原因:NH3+H2O􀜩􀜨􀜑 NH3·H2O􀜩􀜨􀜑 NH+4 +OH-。 ②氨水中存在的粒子: NH3·H2O、H2O、 NH3、NH+4 、OH-、H+ 。 ③NH3·H2O的性质:NH3·H2O为可溶 性一元弱碱,不稳定,易分解,化学方程式为 NH3·H2O △ 􀪅􀪅NH3↓+H2O 。 (2)与酸的反应。 蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒与蘸有浓氨 水的玻璃棒靠近,其现象为有 白烟生成 。 化学方程式分别为 HCl+NH3􀪅􀪅NH4Cl 、 HNO3+NH3􀪅􀪅NH4NO3 。 (3)与盐溶液的反应。 如过量氨水与 AlCl3 反应的离子方程式: Al3++3NH3·H2O􀪅􀪅Al(OH)3↓+ 3NH+4 。 (4)氨气的还原性。 性质 方程式 催化氧化 4NH3 + 5O2 催化剂 △􀪅􀪅􀪅􀪅 4NO + 6H2O 被CuO 氧化 2NH3+3CuO △ 􀪅􀪅3Cu+N2+3H2O 被氯气 氧化 2NH3+3Cl2􀪅􀪅N2+6HCl 或8NH3+3Cl2􀪅􀪅N2+6NH4Cl 被氮氧化 物氧化 6NO+4NH3􀪅􀪅5N2+6H2O 6NO2+8NH3􀪅􀪅7N2+12H2O [微点拨] ①NH3 是中学化学中唯一的碱 性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。 ②氨水呈弱碱性,NH3·H2O属于一元弱 碱,计算氨水的浓度时,溶质按NH3 计算。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 201 3.喷泉实验 (1)原理。 使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差, 利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入 烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。 (2)形成喷泉的常见组合。 ①HCl、NH3、NO2、NO与 O2(4∶3)、NO2 与O2(4∶1)溶于水。 ②HCl、CO2、Cl2、SO2 溶于NaOH溶液。 4.铵盐及NH-4 的检验 (1)铵盐的物理性质。 铵盐都是 白 色固体,均 易 溶于水。 (2)铵盐的化学性质。 铵 盐 受热易分解 NH4Cl NH4Cl △ 􀪅􀪅NH3↓+HCl↑ → NH4HCO3 NH4HCO3 △ 􀪅􀪅NH3↑+ CO2↑+H2O → 与NaOH溶液反应 NH+4 +OH- △ 􀪅􀪅NH3↑ +H2O(填离子方程式) → (3)NH+4 的检验 未知液 OH- →呈碱性 △ →湿润的红色石蕊试 纸变 蓝 色,则证明含NH+4 。 5.含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化———同一物质中某元素的化合价在 同一反应中既升高又降低。 如:3NO2+H2O􀪅􀪅2HNO3+NO 2NO2+2NaOH 􀪅􀪅NaNO3+NaNO2+ H2O。 (2)归中———不同物质中同一元素的不同化 合价在同一反应中只靠拢。 如:6NO+4NH3 △ 􀪅􀪅5N2+6H2O NO2+NO+2NaOH􀪅􀪅2NaNO2+H2O。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 一、氨及铵盐的性质和检验 1.氨和NH+4 的检验 (1)氨:用湿润的红色石蕊试纸检验,若试纸 变蓝,则该气体为 NH3。NH3 是中学化学 中唯一的碱性气体,该性质常作为推断题的 突破口。 (2)NH+4 的检验 固 体 取少量样品放入研钵中,加入固体碱进行 研磨。若闻到刺激性气味,说明样品中含有 NH+4 取少量样品与碱混合于试管中,加热后用 湿润的红色石蕊试纸(变蓝)或蘸有浓盐酸 的玻璃棒(有白烟生成)检验 液 体 取少量样品加入试管中,加入浓的碱液, 微热。然后用湿润的红色石蕊试纸(变蓝) 或蘸有浓盐酸的玻璃棒(有白烟生成)检验 2.重要的化学反应 (1)NH3 的催化氧化 4NH3+5O2 催化剂 △􀪅􀪅􀪅􀪅4NO+6H2O 。 (2)工业制硝酸的步骤及反应的化学方程式 ①合成氨:N2+3H2 高温、高压 催化剂􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑 2NH3; ②氨氧化法制硝酸 a.氨氧化:4NH3+5O2 催化剂 △􀪅􀪅􀪅􀪅4NO+6H2O ; b.氧化:2NO+O2􀪅􀪅2NO2; c.吸 收:3NO2+H2O 􀪅􀪅2HNO3+NO (NO循环使用); 总反应为NH3+2O2 △ 􀪅􀪅HNO3+H2O。 因此,对于放出的NO,经多次氧化吸收,从 理论上讲,可认为是100%吸收。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 301 二、氨溶于水的喷泉实验及其实验原理分析 1.氨溶于水的喷泉实验 (1)实验装置:如图,烧瓶中气体 是NH3,烧杯及胶头滴管中是水 (烧杯中滴入少量酚酞溶液)。 (2)实验操作:打开橡胶管上的止 水夹,挤压胶头滴管,使少量水进 入烧瓶。 (3)实验现象:烧杯中的水由玻璃导管进入 烧瓶,形成喷泉,烧瓶内液体呈红色。 (4)现象解释:能形成喷泉说明氨极易溶于 水;烧瓶内液体呈红色说明氨水显碱性。 2.喷泉实验的原理分析 (1)形成喷泉的原因 形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强 差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时, 烧瓶内气体大量减少,压强降低,外界的大 气压将液体压入烧瓶内。 (2)通过改变烧瓶内气体的压强引发喷泉 ①如图甲所示,上部烧瓶中已装满干燥的 氨,引发喷泉的操作:打开止水夹,挤出胶头 滴管中的水。该实验的原理:氨极易溶于 水,致使烧瓶内气体压强迅速减小。 ②如图乙所示,上部烧瓶中已装满干燥的 氨,引发喷泉的操作:打开止水夹,用冰水浇 烧瓶,降低烧瓶内氨的温度,使气体压强减 小,水上升与氨接触,形成喷泉。或用手(或 热毛巾等)将烧瓶捂热,NH3 受热膨胀,赶 出玻璃导管内的空气,NH3 与水接触,即引 发喷泉。 (3)通过增大锥形瓶内气体的压强引发喷泉 图丙的锥形瓶外放一水槽,锥形瓶中加入酒 精,在水槽中加入冷水后,再向水槽中加入 足量的浓硫酸,也可以产生喷泉。这种方法 产生喷泉的原理是浓硫酸遇水放热,使锥形 瓶内乙醇汽化,气体的压强增大,从而引发 喷泉。城市中常见的人造喷泉及火山爆发 原理与上述装置的原理相似。 (4)确保喷泉实验成功的因素 ①盛气体的烧瓶必须干燥; ②气体要充满烧瓶; ③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气 密性); ④气体能大量溶于所用液体或气体与液体 可以快速反应。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 (2023·北京卷)一种分解氯化铵实现 产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代 表 MgO或 Mg(OH)Cl中的一种。下列说 法正确的是 ( ) A.a、c分别是 HCl、NH3 B.d既可以是 MgO,也可以是 Mg(OH)Cl C.已知 MgCl2 为副产物,则通入水蒸气可 减少 MgCl2 的产生 D.等压条件下,反应①、②的反应热之和, 小于氯化铵直接分解的反应热 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 401 氨是一种重要的化工原料,主要用于化 肥工业,也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工 业;合成氨反应为 N2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。实验室 用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方 法制取少量氨气。下列有关氨的说法正确 的是 ( ) A.NH3 的空间构型为平面三角形 B.NH3 与 H2O能形成分子间氢键 C.NH3 的水溶液不能导电 D.氨催化氧化制硝酸是利用了 NH3 的氧 化性 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点四 氨气的制法 1.氨气的实验室制法 (1)制备装置。 (2)制备原理及流程分析。 反应原理 2NH4Cl+Ca(OH)2 △ 􀪅􀪅CaCl2+ 2NH3↑+2H2O → 反应装置 ↓ 固体+固体 △ → 气体(与用KClO3 和 MnO2 或KMnO4 制O2 的装置相同) → 净化装置 ↓ 用 碱石灰 干燥→ 收集装置 ↓ 向下排空气 法→ 验满方法 ↓ a.用湿润的 红 色石蕊试纸置 于试管口,试纸变 蓝 色 b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试 管口,有 白烟 产生 􀮠 􀮢 􀮡 􀪁 􀪁 􀪁􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 → 2.氨气的工业制法 合成氨工业的简要流程可用方框图表示为 原料 气的 制取 → (洗涤器) 净化 (除尘器) → 压缩 (压缩机) → 合成 (合成塔) → 分离 (冷凝器) N2、H2 ↓ → 液 氨 (1)原料气的制取。 ①N2:将空气液化、蒸发分离出 N2 或者将 空气中的O2 与碳作用生成CO2,除去CO2 后得N2。 ②H2:用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气 等)在高温下制取。 用煤和水制 H2 的主要反应为 C+H2O(g) 高温 􀪅􀪅CO+H2,CO+H2O(g) 催化剂 􀪅􀪅􀪅􀪅CO2+H2。 (2)原料气的净化。 制得的N2、H2 需净化、除杂质,再用压缩机 压缩至高压。 (3)氨的合成:在适宜的条件下,在合成塔中 进行。 (4)氨的分离:经冷凝使氨液化,将氨分离出 来,为提高原料的利用率,将没有完全反应 的N2 和 H2 循环送入合成塔,使其被充分 利用。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 501 氨气制备的简易方法 方法 化学方程式(或原理) 发生装置 加热 浓氨水 NH3·H2O △ 􀪅􀪅NH3↑+H2O 浓氨水+ NaOH(s) NaOH溶于水放热,促使氨水分解,且OH-浓度的增大有利于NH3 的生成 浓氨水+ CaO(s) CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使氨水分解。化学方 程式:NH3·H2O+CaO􀪅􀪅NH3↑+Ca(OH)2 (2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含 有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原 剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置 略)。下列说法错误的是 ( ) A.碱石灰有利于NH3 逸出 B.锂片必须打磨出新鲜表面 C.干燥管中均可选用P2O5 D.双口烧瓶中发生的变化是 Li+nNH3 􀪅􀪅Li++[e(NH3)n]- 氮化铬(CrN)薄膜具有韧性高、耐磨性 好、涂层结合强度高、较好的抗高温氧化性 和抗腐蚀性以及内应力低等优点,在汽车工 业、航空航天等领域取得了很好的应用效 果。某化学兴趣小组利用下列装置进行氮 化铬的制备(部分夹持装置已略),回答下列 问题: (1)仪器X的名称为 ,X中盛有的试剂 为干燥剂,该干燥剂可以是 (填序号)。 a.浓硫酸 b.碱石灰 c.CaO d.无水CaCl2 (2)装置甲中CaO可用NaOH固体代替,其 原因是 。 (3)若装置丙玻璃管中产生大量白烟,则发生 反应的化学方程式为 。 (4)装置丁洗气瓶中水的作用是 。 该装置是否合适? 若合适则写出合适的理 由,若不合适则说明改进措施: 。 (5)实验前,在装置丙中加入15.850gCrCl3 (已知Cr的相对原子质量为52),实验结束后, 取出装置丙中的固体加热至质量不再减少,称 量剩余固体质量为7.525g,则制备的产品纯 度为 %(保留小数点后一位)。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 601 例2 C 纯金为24K,则18K金中金的质量分数为75%, Ⅰ中Au位于体心,个数为1,Cu位于顶点,个数为8×18 =1,则 Au的 质 量 分 数 为 197197+64×100%≈75% ,为 18K金,A正确;Ⅱ中 Au位于顶点,个数为8×18=1 , Cu位于面心,个数为6×12=3 ,晶体化学式为Cu3Au, 1个Cu周围有4个 Au,则1个 Au周围有12个Cu,Au 的配位数是12,B正确;Ⅲ中Au—Cu和Au—Au的最小 核间距均为面对角线长度的1 2 ,故最小核间距Au—Cu= Au—Au,C错误;结合上述分析可知,Ⅰ中Au、Cu原子个 数比为1∶1,Ⅱ中 Au、Cu原子个数比为1∶3,Ⅲ中 Au 位于面心,个数为6×12=3 ,Cu位于顶点,个数为8×18 =1,Au、Cu原子个数比为3∶1,D正确。 考点二 经典例题剖析 例1 D O2、O8均为由O元素形成的不同单质,二者互为 同素异形体,A正确;O8 分子中存在不同键长的氧氧键, B正确;4O2(g)􀜩􀜨􀜑 O8(g),该反应为气体分子数减少的 反应,是熵减反应,C正确;超高压下有利于平衡4O2(g) 􀜩􀜨􀜑 O8(g)正向移动,则常压下平衡逆向移动,O8 不能稳 定存在,D错误。 例2 A 从结构图可看出,该晶体中存在N—H…O氢键, A正确;N的价电子排布式为2s22p3,2p能级处于半满稳 定状 态,其 第 一 电 离 能 大 于 O,B 错 误;根 据 B (1s22s22p1)、C(1s22s22p2)、O(1s22s22p4)、N(1s22s22p3) 的电子排布式,可知其 未 成 对 电 子 数 分 别 为1、2、2、3, C错误;该晶体中B、O原子轨道的杂化类型均为sp3, [C(NH2)3]+为平面结构,则其中N的杂化类型为sp2, D错误。 第五章 化工生产中的重要元素 第14讲 硫及其化合物 考点一 经典例题剖析 例1 A 硫化钠与过量二氧化硫反应的产物应为亚硫酸 氢钠和单质硫,A错误。 例2 B 该实验探究铁与浓硫酸在加热条件下的反应,并 验证SO2的性质.A装置即为铁与浓硫酸反应产生SO2; B、C、D装置分别是验证SO2 的不同性质,E装置为尾气 处理装置。A项,装置B中酸性KMnO4 溶液逐渐褪色, 说明SO2 被氧化,即体现了二氧化硫的还原性,正确;B 项.KSCN溶液用来检验是否有Fe3+,错误;C项,品红溶 液用来检验物质的漂白性,故装置D中品红溶液褪色可 以验证SO2的漂白性,正确;D项,SO2 为酸性氧化物,与 氢氧化钠溶液反应,防止污染空气,正确。 考点二 经典例题剖析 例1 C 浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的 H原子和O 原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体 变黑,体现浓硫酸的脱水性,A项正确;浓硫酸脱水过程中 释放大量热,此时发生反应C+2H2SO4(浓) △ 􀪅􀪅CO2↑+ 2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B项正 确;结合选项B可知,浓硫酸脱水过程中生成的SO2 能使 品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C项错误;该过 程中,蔗糖发生化学反应,发生了化学键的断裂,D项正 确;故选C。 例2 A 考点三 经典例题剖析 例1 D 标准状况下,11.2LSO2的物质的量为0.5mol, 1个SO2分子中含有3个原子,则0.5molSO2中原子总 数为1.5NA,A 错 误;亚 硫 酸 为 弱 酸,Na2SO3 溶 液 中 SO2-3 会发生水解反应,故SO2-3 数目小于0.01NA,B错 误;反应①的 化 学 方 程 式 为2H2S+SO2 􀪅􀪅3S↓+ 2H2O,则每消耗3.4g(即0.1mol)H2S,生成0.15mol 硫单质,生成物中硫原子数目为0.15NA,C错误;反应② 的离子方程式为3S+6OH- △ 􀪅􀪅SO2-3 +2S2-+3H2O, 其中还原产物为S2-,则每生成1mol还原产物,转移电 子数目为2NA,D正确。 例2 D FeSO4溶液中出现的棕黄色沉淀应为Fe(OH)3, 而不是Fe(OH)2,发生的反应为12FeSO4+3O2+6H2O 􀪅􀪅4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓,A错误;Na2S溶液出现 浑浊颜色变深,说明生成了S,2Na2S+2H2O+O2􀪅􀪅 2S↓+4NaOH,B错误;溴水中存在平衡Br2+H2O􀜩􀜨􀜑 HBr+HBrO,HBrO见光易分解,促使该平衡正向移动, 从而使溴水褪色,C错误;胆矾在空气中久置失去结晶水 而逐渐变成白色的CuSO4粉末,D正确。 第15讲 氮及其化合物 考点一 经典例题剖析 例1 A 反应过程:①2NO2􀪅􀪅2NO+2O,②2NO+O2 􀪅􀪅2NO2,③O+O2􀪅􀪅O3。①+②得O2􀪅􀪅2O,NO2 起催化作用,除此之外,反应过程中NO2 还作氧化剂,A 项正确,C项错误;NO是中间产物,不是催化剂,B项错 误;O3 与O2 互为同素异形体,不互为同分异构体,D项 错误。 例2 A 自然固氮是将 N2 转化为含氮化合物,不一定是 转化为NH3,比如大气固氮是将N2 会转化为NO,A错 误;侯氏 制 碱 法 以 H2O、NH3、CO2、NaCl为 原 料 制 备 NaHCO3和NH4Cl,反应的化学方程式为 H2O+NH3+ CO2+NaCl􀪅􀪅NaHCO3↓+NH4Cl,B正确;工业上通 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —013— 过NH3催化氧化等反应过程生产 HNO3,相关的化学反 应方程式为4NH3+5O2 催化剂 △ 􀪅􀪅􀪅􀪅4NO+6H2O、2NO+ O2􀪅􀪅2NO2、3NO2+H2O􀪅􀪅2HNO3+NO、4NO2+ O2+2H2O􀪅􀪅4HNO3,C正确;氮元素在自然界中既有 游离态又有化合态,多种形态的氮及其化合物间的转化 形成了自然界的“氮循环”,D正确;故选A。 考点二 经典例题剖析 例1 D AlCl3 为 强 酸 弱 碱 盐,在 溶 液 中 能 发 生 水 解: AlCl3+3H2O􀜩􀜨􀜑 Al(OH)3+3HCl,配制AlCl3溶液时, 为抑制 其 水 解,常 加 入 稀 盐 酸,A 正 确;蔗 糖 和 淀 粉 在 H2SO4作催化剂、加热条件下会发生水解,B正确;稀硝 酸具有强氧化性,能与不活泼的金属银发生反应,故附有 银镜的试管常用稀硝酸进行清洗,C正确;苯与浓硫酸和 浓硝酸的混合溶 液 反 应 生 成 硝 基 苯,属 于 苯 的 硝 化,D 错误。 例2 A 考点三 经典例题剖析 例1 C 分析:NH4Cl分解的产物是NH3和 HCl,分解得 到的 HCl与 MgO反应生成 Mg(OH)Cl,Mg(OH)Cl又 可以分解得到 HCl和 MgO,则a为NH3,b为 Mg(OH) Cl,c为 HCl,d为 MgO。 解析:由分析可知,a为 NH3,c为 HCl,A 项错误;d为 MgO,B错误;可以水解生成 Mg(OH)Cl,通入水蒸气可 以减少 MgCl2的生成,C正确;反应①和反应②相加即为 氯化铵直接分解的反应,由盖斯定律可知,等压条件下, 反应①、反应②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反 应热,D错误;故选C。 例2 B NH3的孤电子对数为1,价层电子对数为4,空间 构型为三角锥形,故A错误:N和O的电负性比较大,半 径比较小,NH3与 H2O之间既存在不同分子间氢键,也 存在同种分子间氢键,故B正确;NH3 溶于水得到氨水, 氨水中存在自由移动的铵根离子和氢氧根离子,即可导 电,故C错误;氨催化氧化制硝酸,NH3 中N元素的化合 价为-3,硝酸中N元素的化合价为+5,化合价升高,作 还原剂,利用的是NH3的还原性,故D错误。 考点四 经典例题剖析 例1 C 碱石灰吸水放热,有利于NH3逸出,A正确;锂易 与空气中的氧气等反应在表面形成氧化膜,故锂片使用 前必须打磨,B正确;P2O5不能用于干燥氨气,C错误;氨 气在双口瓶中冷却变为液氨,由题给条件可知,Li与液氨 反应产生[e(NH3)n]-,由原子守恒及电荷守恒可得反应 方程式:Li+nNH3􀪅􀪅Li++[e(NH3)n]-,D正确。 例2 答案:(1)U形管 bc (2)NaOH 溶于水放热,且电离出 OH-,促使 NH3· H2O分解生成NH3 (3)4NH3+CrCl3 △ 􀪅􀪅CrN+3NH4Cl (4)吸收尾气 HCl或 NH3 不合适,将丁中插入水中的 导管改为倒置漏斗,使漏斗下缘刚好和液面相平或在装 置丙和装置丁之间增加一个安全瓶 (5)78.9 解析:(1)仪器X的名称为U形管。浓硫酸和CaCl2均能 与NH3反应,不能用浓硫酸和无水CaCl2 干燥;NH3 为 碱性气体,可用碱性干燥剂碱石灰或CaO干燥,b、c项 正确。 (2)氨水中存在平衡:NH+4 +OH-􀜩􀜨􀜑 NH3·H2O􀜩􀜨􀜑 NH3+H2O,NaOH 溶于水放热,且电离出 OH-,促使 NH3·H2O分解生成NH3。 (3)装 置 丙 玻 璃 管 中 的 物 质 为 无 水 CrCl3,通 入 干 燥 的 NH3后,产生的大量白烟是NH4Cl固体小颗粒,反应的 化学方程式为4NH3+CrCl3 △ 􀪅􀪅CrN+3NH4Cl。 (4)HCl、NH3均极易溶于水,可用水作尾气吸收剂,但装 置丁中导管直接插入水中,容易引起倒吸,为防止液体倒 吸,可将插入水中的导管改为倒置漏斗,使漏斗下缘刚好 和液面相平或在装置丙和装置丁之间增加一个安全瓶。 (5)利用差量法计算: 4NH3+CrCl3 △ 􀪅􀪅CrN+3NH4Cl Δm 158.5 66 92.5 x 15.850g-7.525g=8.325g 则x=5.94g,纯度=m (CrN) m(样品)×100%= 5.94g 7.525g×100% ≈78.9%。 第16讲 无机非金属材料 考点一 经典例题剖析 例1 C 光合作用能够吸收CO2,不会使大气中CO2 的含 量上升,A不符合题意;自然降雨会溶解吸收CO2,不会 使大气中CO2的含量上升,B不符合题意;化石燃料燃烧 会释放CO2,使大气中CO2 的含量上升,C符合题意;生 成碳酸盐会消耗CO2,不会使大气中CO2 的含量上升,D 不符合题意。 例2 答案:1.20mol·L-1≤c(NaOH)≤2.40mol·L-1 解析:一定量的CO2 与一定量的 NaOH溶液完全反应, 生 成 物 可 能 有 三 种 情 况:① Na2CO3;② NaHCO3; ③Na2CO3和NaHCO3的混合物。利用极值法进行计算: 假设只生成NaHCO3,则根据CO2+NaOH􀪅􀪅NaHCO3 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —113—