专题02 氮及其化合物 无机非金属材料（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点大串讲（人教版2019必修第二册）

专题02 氮及其化合物 无机非金属材料 ◆考点01 氮气与氮的固定 1.氮气 存在 游离态 以氮分子的形式存在于空气中 化合态 存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中 分子结构 氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量 物理性质 无色、无味、难溶于水，密度与空气相近，约占空气体积的4/5 化学性质 氧化性 N2＋3MgMg3N2 N2＋3H22NH3 还原性 N2＋O2 2NO（闪电、汽车引擎中发生的反应） 用途 ①文物馆将贵重文物保存在氮气中。 ②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。 ③雷电是自然界重要的固氮方式。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂。 工业制法 1）分离液态空气： 2）耗氧法： 2.氮的固定和循环 （1）的固定 概念 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 分类 自然固氮 高能固氮 如雷雨天气N2转化为NO 生物固氮 如豆科植物的根瘤菌固氮 人工固氮 合成氨(工业上合成氨) 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) （2）氮的循环 【易错提醒】 （1）氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应，分为自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）和人工固氮（合成氨工业，仿生固氮），氮的化合物之间的转化不能称为氮的固定。 （2）氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件（高温、放电）下，也能与氢气、氧气等反应。 （3）氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2等反应)，又有还原性(与O2等反应)。 ◆考点02 氮的氧化物 1.不同价态的氮的氧化物 氮的氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 氮元素化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5 上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是N2O5和N2O3。 【易错提醒】 ①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②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。 2.NO和NO2的比较 　 NO NO2 物理性质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体 密度 密度略大于空气 密度比空气大 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 不溶 易溶 化学性质 毒性 有毒 有毒 与水 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 不反应 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O 氧化性 2NO+2CO=2CO2+N2 2NO2+2KI=I2+2KNO2 还原性 2NO+O2=2NO2 可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色 与O2混合，通入水中 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 制法 实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O　 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O 收集方法 　排水法 向上排空气法 3.氮氧化物对环境的影响 4.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。 ◆考点03 氨的性质与实验室制取 1．氨的分子结构 分子式 电子式 结构式 NH3 2．物理性质 （1）氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小。氨在加压下容易液化，液化时放热。液氨汽化时吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此工业上可作制冷剂。 （2）氨是一种极易溶于水的气体，常温常压下，1体积水大约可溶解700体积的氨气。 【易错提醒】 （1）将NH、HCl、SO2等溶解度很大的气体溶于水时，为防止倒吸，常采用如图所示的装置。 （2）氨气、液氨、一水合氨、氨水的区别： 名称 成分(化学式) 类别 氨气 NH3 非电解质 液氨 NH3(氨气的液体状态) 非电解质 一水合氨 NH3·H2O 弱电解质 氨水 NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH－、H＋(少量) 混合物 2．喷泉实验原理和装置 （1）氨气喷泉实验 （2）喷泉的形成原理：容器内外产生较大的压强差 （3）常见形成喷泉实验的气体与试剂 气体 液体 原理 NH3 水或酸 NH3、HCl均属于极易溶于水的气体 常温下，NH3的溶解度为1∶700，HCl的溶解度为1∶500 HCl 水或碱 CO2 NaOH 溶液 均能与强碱溶液反应 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O 2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O 2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O SO2 Cl2 NO2 （4）常见的喷泉实验装置及引发方法 装置Ⅰ：打开止水夹→挤压胶头滴管的胶头→使少量水进入烧瓶→烧瓶内形成负压而产生喷泉。 装置Ⅱ：挤压气球→可使少量的溶液沿导管进入烧瓶→烧瓶内形成负压而产生喷泉。 装置Ⅲ：打开止水夹→用手(或热毛巾等)捂热烧瓶→氨气受热膨胀→氨气通过导管与水接触→产生喷泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水) 4．氨的化学性质 （1）氨与水的反应 氨的水溶液俗称氨水，显弱碱性，反应的方程式为 。 a.氨溶于水得氨水，氨水是混合物，溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－及少量的H+。 b.NH3·H2O为可溶性一元弱碱，具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。 c.NH3·H2O不稳定，易分解：NH3·H2O NH3↑＋H2O。 【易错提醒】 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，可在推断题中作为解题突破口。 ②氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。 （2）氨与酸的反应 两根分别蘸取浓氨水和浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒，靠近时，产生大量白烟，反应方程式为：NH3＋HCl===NH4Cl（白烟）或NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）。 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 （3）与盐溶液的反应，一般生成难溶的碱， ①氯化铁溶液与氨水反应的离子方程式：Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓+3NH4+ ②AlCl3与过量氨水反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 （4）氨的还原性 ①氨的催化氧化，反应化学方程式：4NH3＋5O2 4NO＋6H2O，NH3在反应中作还原剂。 应用：工业上制取硝酸。 【易错提醒】 NO很容易与O2化合，为什么氨的催化氧化反应的产物是NO而不是NO2呢？这是因为NO在常温下易与O2化合，而加热时NO2不稳定，易分解为NO和O2，150℃时几乎分解完全，所以氨被O2氧化生成NO。待冷却后NO与O2反应转化为NO2。 ②氨在加热条件下和氧化铜反应生成铜和氮气，反应的化学方程式为2NH3＋3CuO 3Cu＋N2＋3H2O(用于实验室制少量N2)。 ③在纯氧中燃烧：4NH3＋3O2 2N2＋6H2O。 ④与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏)。 5.氨的用途 ①氨是氮肥工业，有机合成工业，制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。 ②NH3易液化，当液态NH3汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，液氨常用作制冷剂。 6．氨气的实验室制法 （1）反应原理：利用复分解反应强碱制弱碱。2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O （2）药品的选择： ①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下： 铵盐 不选用的理由 NH4NO3 受热分解，会发生爆炸，不安全 (NH4)2SO4 与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗 (NH4)2CO3 受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯 ②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃仪器腐蚀性较强。 （3）装置： （4）氨气制备实验各部分装置的选择： 装置 选择 选择原因 制备 装置 固＋固气 反应原理 净化 装置 装有碱石灰的干燥管 NH3具有碱性，不与碱石灰反应 不用浓硫酸和无水氯化钙 NH3能被浓硫酸和无水氯化钙吸收 收集 装置 向下排空气法 NH3的密度远小于空气，且常温下不与空气成分反应 不采用排水法 NH3极易溶于水 验满 方法 将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色 氨水显碱性 将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生 氨气遇挥发性酸反应生成固体铵盐小颗粒 尾气 处理 试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球 NH3极易溶于水，与酸反应 （5）其它实验室制取NH3的简易方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 氨水具有不稳定性和挥发性，受热易分解。 化学方程式为NH3·H2O NH3↑＋H2O 将浓氨水滴入固体NaOH中 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 将浓氨水滴入固体CaO或碱石灰中 CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 【易错提醒】 实验室制备氨气的几个注意事项 （1）收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。 （2）发生装置的试管口略向下倾斜。 （3）由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管口应插入试管的底部。 （4）棉花团上蘸有稀硫酸，既防止空气对流又防止氨气逸出污染空气。 （5）干燥NH3不能用P2O5、浓硫酸等酸性干燥剂，也不能用CaCl2干燥，原因是CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3。 （6）尾气处理时注意防倒吸。多余的氨气要吸收(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在用水吸收氨气时要防止倒吸，常采用的装置有： ◆考点04 铵盐的性质及铵根离子的检验 1．铵盐及物理性质 （1）铵盐的概念：铵根离子(NH)与酸根离子形成的化合物，农业上常用的铵态氮肥，如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等都属于铵盐。 【易错提醒】 氨肥包括铵态氨肥（如硫酸铵、氯化铵等）、硝态氮肥（如KNO3等)、尿素[CO(NH2)2]以及氨水等。铵态氨肥应避免与碱性肥料（如草木灰，主要成分是K2CO3)混合施用，否则会使肥效降低。 （2）物理性质：绝大多数铵盐是白色或无色晶体，都易溶于水。 2.化学性质 通性 与盐反应 NH4Cl＋AgNO3＝NH4NO3＋AgCl↓ 与酸反应 NH4HCO3＋HCl＝NH4Cl＋CO2↑＋H2O 与碱反应 ①在稀溶液中不加热：NH＋OH－===NH3·H2O。 ②加热时或浓溶液：NH＋OH－NH3↑＋H2O。 不稳定性 挥发酸铵盐 NH4ClNH3↑＋HCl↑ 不稳定酸铵盐 NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O 氧化性酸铵盐 温度不同产物各异：NH4NO3N2O↑＋2H2O NH4NO32HNO3＋4N2↑＋9H2O 2NH4NO32N2↑＋O2↑＋4H2O 3.铵盐(铵根离子)的检验 原理 NH＋OH－NH3↑+H2O 答题模板 操作 取少许溶液于试管中，再加入浓的NaOH溶液，加热，试管口放湿润的红色石蕊试纸 现象 若红色石蕊试纸变蓝色 结论 则溶液中含有NH ◆考点05 硝酸及硝酸盐 1.硝酸的性质 物理性质 纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数为95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸” 化学性质 强酸性 具有酸的通性： ①与金属反应：一般不生成氢气。 ②与碱性氧化物反应：如CuO、Na2O、Fe2O3等生成盐和水。 ③与碱反应：Cu(OH)2、NaOH等生成盐和水。 ④与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等。 ⑤与指示剂反应：浓硝酸可使石蕊先变红后褪色。 不稳定性 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O 长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中；实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放在阴凉 强氧化性 金属 活泼金属 常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫钝化。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。当加热时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 Fe＋4HNO3(稀过量)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 不活泼金属 Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 非金属 C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O S＋6HNO3(浓)H2SO4＋6NO2↑＋2H2O 还原性化合物 如HI、HBr、SO2、FeO、S2－、SO、I－、Fe2＋等均能被HNO3氧化。 如稀硝酸与Fe2＋溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋H2O 【易错提醒】 1.在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是： 3FeO+10HNO3(稀)==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O，而不是FeO+2HNO3 (稀)==Fe(NO3)2+H2O。 2.硝酸的强氧化性 由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 （1）硝酸的强氧化性规律：①硝酸越浓，温度越高，其氧化性越强。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 （2）硝酸强氧化性的表现 ①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。 ②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物或高价含氧酸。如： C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O S+6HNO3 (浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O。 P+5HNO3 (浓) H3PO4+5NO2↑+H2O。 ③金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3等，如Cu和浓、稀硝酸的反应： 3Cu+8HNO3（稀）==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3（浓）==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3．硝酸的工业制备 （1）制硝酸的工艺流程： （2） 主要原料 工业生产中的物质转化 主要原理 尾气处理 氨气 (由氢气和空气制得) 空气 水 NH3→NO→NO2→HNO3 ①4NH3＋5O24NO＋6H2O ②2NO＋O2＝2NO2 ③3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 用NaOH等碱液吸收 2NO2＋2NaOH ＝NaNO3＋NaNO2＋H2O NO＋NO2＋2NaOH ＝2NaNO2＋H2O 4．用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。 【归纳总结】 有关硝酸反应的计算思路 三个守恒 得失电子守恒 金属失电子数＝n(NO2)＋3n(NO) 氮原子守恒 n(HNO3)＝xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO) 电荷守恒 若向反应后的溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：n(Na＋)＝n(NO)＝n(HNO3)－n(NO)－n(NO2)。 一个关系 起酸性作用的HNO3的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为： n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)＝n(转移电子) 一个方程式 对于金属铜与稀硝酸和稀硫酸的混合溶液反应，应用以下离子方程式计算： 3Cu＋2NO3－＋8H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ◆考点06 含氮化合物的转化 1.氮气及其化合物的价类二维图 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。 （1）横向转化为物质类别变化，发生非氧化还原反应，如 ①氨气转化为铵盐：HCl＋NH3===NH4Cl ②硝酸转化为硝酸盐：NaOH＋HNO3===NaNO3＋H2O （2）纵向转化为化合价变化，发生氧化还原反应，如 ①NH3转化为N2：3Cl2＋8NH3=== N2＋6NH4Cl ②NH3转化为NO：5O2＋4NH3 4NO＋6H2O （3）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 （4）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，不交叉。 如：6NO＋4NH35N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2.构建氮气及其化合物转化网络 （1）知识网络构建 （2）重要反应方程式必练 ①N2和H2的反应：N2＋3H2 2NH3； ②把NH3通入水中： ； ③实验室利用NH4Cl固体、Ca(OH)2固体混合加热制备NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)2 2NH3↑＋2H2O＋CaCl2； ④NH3的催化氧化：4NH3＋5O2 4NO＋6H2O； ⑤NH4HCO3溶液中加入过量稀NaOH溶液：NH＋HCO＋2OH－===NH3·H2O＋CO＋H2O； ⑥NO2溶于水：3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO； ⑦NO2被烧碱溶液吸收生成两种钠盐：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O； ⑧物质的量之比为1∶1的NO和NO2混合气体恰好被烧碱溶液吸收生成一种钠盐：NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O； ⑨Cu和稀HNO3的反应： ； ⑩Cu和浓HNO3的反应： ； ⑪Fe和过量稀HNO3的反应： ； ⑫C和浓HNO3的反应： ； ⑬浓硝酸见光分解： 。 ◆考点07 酸雨及防治 1.酸雨的形成与防治 SO2与NOx 的主要来源 SO2 主要来自煤、石油的燃烧和某些含硫金属矿物的冶炼 NOx 主要来自机动车尾气(高温条件下氮气和氧气生成氮氧化物) 酸雨的概念 pH＜5.6的降雨(正常雨水的pH约为5.6，这是因为雨水中溶解了二氧化碳的缘故) 酸雨 的形成 成因 主要是大气中的SO2和NOx以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于水形成的 类型 硫酸型 硝酸型 汽车尾气―→NONO2HNO3 酸雨的危害 ①直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化。 ②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 ③导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源，危害人体健康。 酸雨的防治 ①消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源，如太阳能、风能、氢能等。 ②对酸性物质的排放加以控制，如燃料脱硫处理，废气中二氧化硫回收利用、控制汽车尾气排放等。 ③健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。 2.常见的SO2和NOx尾气处理方法 （1）消除SO2对环境污染的“3方法” 方法一：钙基固硫法:为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4，总反应方程式为 。 方法二：氨水脱硫法:该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为NH3＋SO2＋H2O===NH4HSO3，2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。 方法三：钠、碱脱硫法:钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。 （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，NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)，化学方程式为 。一般适用于汽车尾气的处理。 ③氨气吸收法：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为 ， 。 ◆考点08 无机非金属材料 1.硅酸盐材料 ①硅酸盐的结构、特点 结构 特点 硅氧四面体 硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等 ②硅酸盐材料 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) 主要原料：石灰石、黏土 辅助原料：适量的石膏 设备 — 玻璃窑 水泥回转窑 制备过程 原料经高温烧结而成 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 主要 成分 成分复杂 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 2.新型无机非金属材料 ①硅和二氧化硅 主要应用 硅 半导体材料→硅芯片、硅太阳能电池 二氧化硅 光导纤维 制备 粗硅 SiO2＋2CSi＋2CO↑ 高纯硅 Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 或Si＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si＋4HCl ②新型陶瓷——碳化硅(SiC) 俗称 结构特点 主要性能 生产应用 金刚砂 碳原子、硅原子以共价键连接，结构类似金刚石 硬度很大、高温抗氧化性能优异 砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料 ③碳纳米材料 类别 成分 性能 应用 富勒稀 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其代表物为C60 —— 纳米汽车 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 碳纳米管的比表面积大，强度高、优良化学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高，强度高 光电器件、超级电容器、电池和复合材料 1．下列关于氮的固定，说法不正确的是 A．在雷雨天，N2可直接转化为NO B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物的过程被称之为人工固氮 C．氮的固定的过程中氮原子有可能被氧化，也有可能被还原 D．一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的N2转化为硝酸盐 2．下列对NO、NO2的描述，不正确的是 A．NO2是红棕色气体，易溶于水，与水反应中NO2既是氧化剂又是还原剂 B．NO是无色气体，可以用排空气法收集 C．NO、NO2二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 D．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一 3．下列有关氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．N2的性质稳定，可用于制NH3 B．液氨汽化时吸收大量热，可用作制冷剂 C．NH4HCO3易分解，农业上用作化肥 D．NH3极易溶于水，工业上用于制硝酸 4．下列关于氨水的说法不正确的是 A．氨水和液氨不同，氨水是由多种粒子构成的，液氨的组成中只有氨分子 B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外) C．氨水显弱碱性，故通常保存在金属容器中 D．在1 mol·L-1氨水中，NH3·H2O、、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L-1 5．合理使用含氮化合物，科学处理大气和水圈中的氮元素，保障地球生态安全，是化学学科的重要研究内容和责任。下列化学反应表示正确的是 A．用水吸收二氧化氮制硝酸：2NO2＋H2O=HNO3＋NO B．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气：NO＋NO2＋H2O=2＋2H+ C．雷雨天气空气中的氮气和氧气反应：N2＋2O22NO2 D．氨气的催化氧化 6．下图所示是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是 A．挤压装置①的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 7．如图所示，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。表中对应的实验现象及解释正确的是 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应 C 氯化铝溶液先浑浊再澄清 氢氧化铝沉淀溶解 D 干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝 氨气属于碱 8．下列实验室制取NH3并进行干燥、收集、验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是(　　) 9．试管中盛有少量白色固体，可能是铵盐，检验的方法是(　　) A．加水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 B．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 C．加氢氧化钠溶液，加热，滴入酚酞溶液 D．加氢氧化钠溶液，加热，滴入石蕊溶液 10．下列反应中，硝酸既表现酸性又表现氧化性的是 A．FeO与稀硝酸反应 B．与浓硝酸反应 C．CuO与浓硝酸反应 D．与稀硝酸反应 11．铜与硝酸反应的装置如图所示，实验步骤如下： 步骤1：向试管中加入浓硝酸，塞上带有铜丝的橡胶塞。观察到铜丝逐渐变细，溶液变绿，试管中充满红棕色气体。 步骤2：一段时间后，试管中反应变平缓，溶液逐渐变成蓝色，同时气体颜色从下方开始变浅，最终变成无色。 步骤3：反应停止后，用注射器向试管中注入少量稀硫酸，铜丝继续溶解，产生无色气体。 下列说法不正确的是 A．步骤1观察到试管中充满红棕色气体，说明铜和浓硝酸反应生成 B．步骤2观察到反应变平缓而且气体颜色从下方开始变浅，说明浓硝酸已经变成稀硝酸 C．步骤3固体继续溶解，说明此时被氧化 D．相对于步骤2，步骤1中溶液显绿色可能是溶解在硝酸铜中所致 12．依据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．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸 C．可用排空气法收集NO气体 D．由NH3→N2，从原理上看，NH3可与NO2反应实现 13．工业制备高纯硅的原理示意图如下： 则下列说法正确的是 A．硅的非金属性比碳弱，硅在自然界中主要以单质和硅酸盐形式存在 B．反应①为：SiO2＋CSi＋CO2↑ C．反应②③均为置换反应 D．高纯硅可用来生产光导纤维 14．某化学学习小组设计实验制取氨气并探究氨气的有关性质： （1）已知NH3难溶于有机溶剂CCl4，该小组成员设计实验制备氨气并探究氨气的还原性及产物，提供实验装置如图： ①装置C中发生反应的化学方程式为______ ②根据上述提供的装置正确的连接顺序为______ (用各接口序号表示) ③该装置在设计上有一定的缺陷，你对该装置的改进措施是___________。 （2）利用改进后的装置进行实验，观察到CuO全部变为红色物质，无水CuSO4变蓝，同时生成一种无污染的气体。请写出NH3与CuO反应的化学方程式______ （3）有同学认为：NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O___________。(已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2+ +H2O) （4）按下图装置进行NH3性质实验。 ①先打开旋塞1，现象是___________，稳定后，关闭旋塞1。 ②再打开旋塞2，B瓶中的现象是___________ 。 15．氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题： （1）下列属于氮的固定的是___________(填序号)。 A．工业上由NH3合成HNO3 B．雷雨“发”庄稼 C．硝酸盐在细菌作用下生成氮气 D．豆类植物根瘤菌合成氨 （2）利用氨水可以将SO2和NO2吸收，原理如下图所示： NO2被吸收的离子方程式为 。 （3）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，如下图所示。 通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原，写出NO、O2、BaO生成Ba(NO3)2的化学方程式 。 （4）CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下： 该反应中还原产物为 ，当生成1molCO2时，转移电子 mol。 16．氮氧化物(NO、NO2)是当前环境保护研究的热点课题。 （1）氮氧化物大量排放对环境造成的影响有 (写出一点)。 （2）烟气中的NO经O3处理后更易被去除。NO与O3反应的化学方程式为NO+O3=NO2+O2室温下，固定NO的物质的量，改变加入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)和n(NO2)随反应前n(O3)：n(NO)|的变化如图所示。当n(O3)：n(NO)>1时，反应后NO2的物质的量减少，原因是 。 （3）某小组为验证NO与炽热的铜粉(红色)发生反应：，设计如图所示的方案： ①能证明NO和Cu反应的实验现象是 。 ②装置中每生成2.24L(标准状况)N2，转移电子的物质的量是 mol。 ③已知：酸性KMnO4溶液吸收NO后会生成Mn2+、烧杯中发生反应的离子方程式为 。 （4）某含Fe2+化合物的溶液可吸收NO、NO2并使氮氧化物与Fe2+化合物结合。用该溶液处理含NO、NO2的烟气，相同条件下氮氧化物的去除率与烟气中氧气体积分数的关系如图所示。 ①烟气中氧气的体积分数介于0~2%时，氧气体积分数增大有利于NO转化为NO2，该反应的化学方程式为 。与NO相比，NO2更易被溶液吸收去除，原因是 。 ②烟气中氧气的体积分数介于2%~8%时，随着O2体积分数的上升，氮氧化物去除率减小，原因是 。 1 / 21 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 氮及其化合物 无机非金属材料 ◆考点01 氮气与氮的固定 1.氮气 存在 游离态 以氮分子的形式存在于空气中 化合态 存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中 分子结构 氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量 物理性质 无色、无味、难溶于水，密度与空气相近，约占空气体积的4/5 化学性质 氧化性 N2＋3MgMg3N2 N2＋3H22NH3 还原性 N2＋O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应） 用途 ①文物馆将贵重文物保存在氮气中。 ②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。 ③雷电是自然界重要的固氮方式。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂。 工业制法 1）分离液态空气： 2）耗氧法： 2.氮的固定和循环 （1）的固定 概念 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 分类 自然固氮 高能固氮 如雷雨天气N2转化为NO 生物固氮 如豆科植物的根瘤菌固氮 人工固氮 合成氨(工业上合成氨) 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) （2）氮的循环 【易错提醒】 （1）氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应，分为自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）和人工固氮（合成氨工业，仿生固氮），氮的化合物之间的转化不能称为氮的固定。 （2）氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件（高温、放电）下，也能与氢气、氧气等反应。 （3）氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2等反应)，又有还原性(与O2等反应)。 ◆考点02 氮的氧化物 1.不同价态的氮的氧化物 氮的氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 氮元素化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5 上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是N2O5和N2O3。 【易错提醒】 ①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②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。 2.NO和NO2的比较 　 NO NO2 物理性质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体 密度 密度略大于空气 密度比空气大 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 不溶 易溶 化学性质 毒性 有毒 有毒 与水 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 不反应 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O 氧化性 2NO+2CO=2CO2+N2 2NO2+2KI=I2+2KNO2 还原性 2NO+O2=2NO2 可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色 与O2混合，通入水中 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 制法 实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O　 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O 收集方法 　排水法 向上排空气法 3.氮氧化物对环境的影响 4.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。 ◆考点03 氨的性质与实验室制取 1．氨的分子结构 分子式 电子式 结构式 NH3 2．物理性质 （1）氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小。氨在加压下容易液化，液化时放热。液氨汽化时吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此工业上可作制冷剂。 （2）氨是一种极易溶于水的气体，常温常压下，1体积水大约可溶解700体积的氨气。 【易错提醒】 （1）将NH、HCl、SO2等溶解度很大的气体溶于水时，为防止倒吸，常采用如图所示的装置。 （2）氨气、液氨、一水合氨、氨水的区别： 名称 成分(化学式) 类别 氨气 NH3 非电解质 液氨 NH3(氨气的液体状态) 非电解质 一水合氨 NH3·H2O 弱电解质 氨水 NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH－、H＋(少量) 混合物 2．喷泉实验原理和装置 （1）氨气喷泉实验 （2）喷泉的形成原理：容器内外产生较大的压强差 （3）常见形成喷泉实验的气体与试剂 气体 液体 原理 NH3 水或酸 NH3、HCl均属于极易溶于水的气体 常温下，NH3的溶解度为1∶700，HCl的溶解度为1∶500 HCl 水或碱 CO2 NaOH 溶液 均能与强碱溶液反应 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O 2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O 2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O SO2 Cl2 NO2 （4）常见的喷泉实验装置及引发方法 装置Ⅰ：打开止水夹→挤压胶头滴管的胶头→使少量水进入烧瓶→烧瓶内形成负压而产生喷泉。 装置Ⅱ：挤压气球→可使少量的溶液沿导管进入烧瓶→烧瓶内形成负压而产生喷泉。 装置Ⅲ：打开止水夹→用手(或热毛巾等)捂热烧瓶→氨气受热膨胀→氨气通过导管与水接触→产生喷泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水) 4．氨的化学性质 （1）氨与水的反应 氨的水溶液俗称氨水，显弱碱性，反应的方程式为NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。 a.氨溶于水得氨水，氨水是混合物，溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－及少量的H+。 b.NH3·H2O为可溶性一元弱碱，具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。 c.NH3·H2O不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。 【易错提醒】 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，可在推断题中作为解题突破口。 ②氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。 （2）氨与酸的反应 两根分别蘸取浓氨水和浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒，靠近时，产生大量白烟，反应方程式为：NH3＋HCl===NH4Cl（白烟）或NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）。 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 （3）与盐溶液的反应，一般生成难溶的碱， ①氯化铁溶液与氨水反应的离子方程式：Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓+3NH4+ ②AlCl3与过量氨水反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 （4）氨的还原性 ①氨的催化氧化，反应化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O，NH3在反应中作还原剂。 应用：工业上制取硝酸。 【易错提醒】 NO很容易与O2化合，为什么氨的催化氧化反应的产物是NO而不是NO2呢？这是因为NO在常温下易与O2化合，而加热时NO2不稳定，易分解为NO和O2，150℃时几乎分解完全，所以氨被O2氧化生成NO。待冷却后NO与O2反应转化为NO2。 ②氨在加热条件下和氧化铜反应生成铜和氮气，反应的化学方程式为2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O(用于实验室制少量N2)。 ③在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。 ④与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏)。 5.氨的用途 ①氨是氮肥工业，有机合成工业，制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。 ②NH3易液化，当液态NH3汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，液氨常用作制冷剂。 6．氨气的实验室制法 （1）反应原理：利用复分解反应强碱制弱碱。2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O （2）药品的选择： ①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下： 铵盐 不选用的理由 NH4NO3 受热分解，会发生爆炸，不安全 (NH4)2SO4 与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗 (NH4)2CO3 受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯 ②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃仪器腐蚀性较强。 （3）装置： （4）氨气制备实验各部分装置的选择： 装置 选择 选择原因 制备 装置 固＋固气 反应原理 净化 装置 装有碱石灰的干燥管 NH3具有碱性，不与碱石灰反应 不用浓硫酸和无水氯化钙 NH3能被浓硫酸和无水氯化钙吸收 收集 装置 向下排空气法 NH3的密度远小于空气，且常温下不与空气成分反应 不采用排水法 NH3极易溶于水 验满 方法 将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色 氨水显碱性 将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生 氨气遇挥发性酸反应生成固体铵盐小颗粒 尾气 处理 试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球 NH3极易溶于水，与酸反应 （5）其它实验室制取NH3的简易方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 氨水具有不稳定性和挥发性，受热易分解。 化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O 将浓氨水滴入固体NaOH中 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 将浓氨水滴入固体CaO或碱石灰中 CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 【易错提醒】 实验室制备氨气的几个注意事项 （1）收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。 （2）发生装置的试管口略向下倾斜。 （3）由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管口应插入试管的底部。 （4）棉花团上蘸有稀硫酸，既防止空气对流又防止氨气逸出污染空气。 （5）干燥NH3不能用P2O5、浓硫酸等酸性干燥剂，也不能用CaCl2干燥，原因是CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3。 （6）尾气处理时注意防倒吸。多余的氨气要吸收(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在用水吸收氨气时要防止倒吸，常采用的装置有： ◆考点04 铵盐的性质及铵根离子的检验 1．铵盐及物理性质 （1）铵盐的概念：铵根离子(NH)与酸根离子形成的化合物，农业上常用的铵态氮肥，如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等都属于铵盐。 【易错提醒】 氨肥包括铵态氨肥（如硫酸铵、氯化铵等）、硝态氮肥（如KNO3等)、尿素[CO(NH2)2]以及氨水等。铵态氨肥应避免与碱性肥料（如草木灰，主要成分是K2CO3)混合施用，否则会使肥效降低。 （2）物理性质：绝大多数铵盐是白色或无色晶体，都易溶于水。 2.化学性质 通性 与盐反应 NH4Cl＋AgNO3＝NH4NO3＋AgCl↓ 与酸反应 NH4HCO3＋HCl＝NH4Cl＋CO2↑＋H2O 与碱反应 ①在稀溶液中不加热：NH＋OH－===NH3·H2O。 ②加热时或浓溶液：NH＋OH－NH3↑＋H2O。 不稳定性 挥发酸铵盐 NH4ClNH3↑＋HCl↑ 不稳定酸铵盐 NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O 氧化性酸铵盐 温度不同产物各异：NH4NO3N2O↑＋2H2O NH4NO32HNO3＋4N2↑＋9H2O 2NH4NO32N2↑＋O2↑＋4H2O 3.铵盐(铵根离子)的检验 原理 NH＋OH－NH3↑+H2O 答题模板 操作 取少许溶液于试管中，再加入浓的NaOH溶液，加热，试管口放湿润的红色石蕊试纸 现象 若红色石蕊试纸变蓝色 结论 则溶液中含有NH ◆考点05 硝酸及硝酸盐 1.硝酸的性质 物理性质 纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数为95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸” 化学性质 强酸性 具有酸的通性： ①与金属反应：一般不生成氢气。 ②与碱性氧化物反应：如CuO、Na2O、Fe2O3等生成盐和水。 ③与碱反应：Cu(OH)2、NaOH等生成盐和水。 ④与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等。 ⑤与指示剂反应：浓硝酸可使石蕊先变红后褪色。 不稳定性 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O 长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中；实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放在阴凉处 强氧化性 金属 活泼金属 常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫钝化。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。当加热时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 Fe＋4HNO3(稀过量)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 不活泼金属 Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 非金属 C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O S＋6HNO3(浓)H2SO4＋6NO2↑＋2H2O 还原性化合物 如HI、HBr、SO2、FeO、S2－、SO、I－、Fe2＋等均能被HNO3氧化。 如稀硝酸与Fe2＋溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO↑＋H2O 【易错提醒】 1.在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是： 3FeO+10HNO3(稀)==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O，而不是FeO+2HNO3 (稀)==Fe(NO3)2+H2O。 2.硝酸的强氧化性 由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 （1）硝酸的强氧化性规律：①硝酸越浓，温度越高，其氧化性越强。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 （2）硝酸强氧化性的表现 ①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。 ②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物或高价含氧酸。如： C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O S+6HNO3 (浓)H2SO4+6NO2↑+2H2O。 P+5HNO3 (浓)H3PO4+5NO2↑+H2O。 ③金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3等，如Cu和浓、稀硝酸的反应： 3Cu+8HNO3（稀）==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3（浓）==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3．硝酸的工业制备 （1）制硝酸的工艺流程： （2） 主要原料 工业生产中的物质转化 主要原理 尾气处理 氨气 (由氢气和空气制得) 空气 水 NH3→NO→NO2→HNO3 ①4NH3＋5O24NO＋6H2O ②2NO＋O2＝2NO2 ③3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 用NaOH等碱液吸收 2NO2＋2NaOH ＝NaNO3＋NaNO2＋H2O NO＋NO2＋2NaOH ＝2NaNO2＋H2O 4．用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。 【归纳总结】 有关硝酸反应的计算思路 三个守恒 得失电子守恒 金属失电子数＝n(NO2)＋3n(NO) 氮原子守恒 n(HNO3)＝xn[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO) 电荷守恒 若向反应后的溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：n(Na＋)＝n(NO)＝n(HNO3)－n(NO)－n(NO2)。 一个关系 起酸性作用的HNO3的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷数的乘积，可表示为： n(HNO3)酸性＝xn(Mx＋)＝n(转移电子) 一个方程式 对于金属铜与稀硝酸和稀硫酸的混合溶液反应，应用以下离子方程式计算： 3Cu＋2NO3－＋8H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ◆考点06 含氮化合物的转化 1.氮气及其化合物的价类二维图 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。 （1）横向转化为物质类别变化，发生非氧化还原反应，如 ①氨气转化为铵盐：HCl＋NH3===NH4Cl ②硝酸转化为硝酸盐：NaOH＋HNO3===NaNO3＋H2O （2）纵向转化为化合价变化，发生氧化还原反应，如 ①NH3转化为N2：3Cl2＋8NH3=== N2＋6NH4Cl ②NH3转化为NO：5O2＋4NH34NO＋6H2O （3）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 （4）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，不交叉。 如：6NO＋4NH35N2＋6H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2.构建氮气及其化合物转化网络 （1）知识网络构建 （2）重要反应方程式必练 ①N2和H2的反应：N2＋3H22NH3； ②把NH3通入水中：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－； ③实验室利用NH4Cl固体、Ca(OH)2固体混合加热制备NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2； ④NH3的催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O； ⑤NH4HCO3溶液中加入过量稀NaOH溶液：NH＋HCO＋2OH－===NH3·H2O＋CO＋H2O； ⑥NO2溶于水：3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO； ⑦NO2被烧碱溶液吸收生成两种钠盐：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O； ⑧物质的量之比为1∶1的NO和NO2混合气体恰好被烧碱溶液吸收生成一种钠盐：NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O； ⑨Cu和稀HNO3的反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O； ⑩Cu和浓HNO3的反应：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O； ⑪Fe和过量稀HNO3的反应：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O； ⑫C和浓HNO3的反应：C＋4H＋＋4NOCO2↑＋4NO2↑＋2H2O； ⑬浓硝酸见光分解：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 ◆考点07 酸雨及防治 1.酸雨的形成与防治 SO2与NOx 的主要来源 SO2 主要来自煤、石油的燃烧和某些含硫金属矿物的冶炼 NOx 主要来自机动车尾气(高温条件下氮气和氧气生成氮氧化物) 酸雨的概念 pH＜5.6的降雨(正常雨水的pH约为5.6，这是因为雨水中溶解了二氧化碳的缘故) 酸雨 的形成 成因 主要是大气中的SO2和NOx以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于水形成的 类型 硫酸型 硝酸型 汽车尾气―→NONO2HNO3 酸雨的危害 ①直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化。 ②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 ③导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源，危害人体健康。 酸雨的防治 ①消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源，如太阳能、风能、氢能等。 ②对酸性物质的排放加以控制，如燃料脱硫处理，废气中二氧化硫回收利用、控制汽车尾气排放等。 ③健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。 2.常见的SO2和NOx尾气处理方法 （1）消除SO2对环境污染的“3方法” 方法一：钙基固硫法:为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。 方法二：氨水脱硫法:该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为NH3＋SO2＋H2O===NH4HSO3，2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。 方法三：钠、碱脱硫法:钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。 （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，NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)，化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。一般适用于汽车尾气的处理。 ③氨气吸收法：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 ◆考点08 无机非金属材料 1.硅酸盐材料 ①硅酸盐的结构、特点 结构 特点 硅氧四面体 硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等 ②硅酸盐材料 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) 主要原料：石灰石、黏土 辅助原料：适量的石膏 设备 — 玻璃窑 水泥回转窑 制备过程 原料经高温烧结而成 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 主要 成分 成分复杂 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 2.新型无机非金属材料 ①硅和二氧化硅 主要应用 硅 半导体材料→硅芯片、硅太阳能电池 二氧化硅 光导纤维 制备 粗硅 SiO2＋2CSi＋2CO↑ 高纯硅 Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 或Si＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si＋4HCl ②新型陶瓷——碳化硅(SiC) 俗称 结构特点 主要性能 生产应用 金刚砂 碳原子、硅原子以共价键连接，结构类似金刚石 硬度很大、高温抗氧化性能优异 砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料 ③碳纳米材料 类别 成分 性能 应用 富勒稀 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其代表物为C60 —— 纳米汽车 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 碳纳米管的比表面积大，强度高、优良化学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高，强度高 光电器件、超级电容器、电池和复合材料 1．下列关于氮的固定，说法不正确的是 A．在雷雨天，N2可直接转化为NO B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物的过程被称之为人工固氮 C．氮的固定的过程中氮原子有可能被氧化，也有可能被还原 D．一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的N2转化为硝酸盐 【答案】B 【解析】A项，雷雨天，氮气和氧气能反应生成一氧化氮，正确；B项，工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物，是不同氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，不是人工固氮，错误；C项，氮的固定的过程中，氮元素化合价有可能升高，如氮气变为一氧化氮，也有可能降低，如氮气变为氨气，即氮原子有可能被氧化，也有可能被还原，正确；D项，一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的N2转化为硝酸盐，形成氮肥，属于生物固氮，正确。 2．下列对NO、NO2的描述，不正确的是 A．NO2是红棕色气体，易溶于水，与水反应中NO2既是氧化剂又是还原剂 B．NO是无色气体，可以用排空气法收集 C．NO、NO2二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 D．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一 【答案】B 【解析】A．NO2是红棕色气体，易溶于水，与水反应生成NO和HNO3，NO2中N元素既上升又下降，NO2既是氧化剂又是还原剂，A正确；B．NO是无色气体，但会和空气中的氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集，B错误；C．NO、NO2在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物，即光化学烟雾，C正确；D．NO、NO2都有毒，且在汽车发动时，在电火花作用下N2和O2化合产生 NO是汽车尾气的有害成分之一，D正确；故选B。 3．下列有关氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．N2的性质稳定，可用于制NH3 B．液氨汽化时吸收大量热，可用作制冷剂 C．NH4HCO3易分解，农业上用作化肥 D．NH3极易溶于水，工业上用于制硝酸 【答案】B 【解析】A项，氮气的化学性质稳定，常用作保护气，与制氨气无关，错误；B项，液氨汽化时吸收大量热，可用作制冷剂，正确；C项，NH4HCO3易分解与农业上用作化肥并无关联，错误；D项，NH3极易溶于水是物理性质，与制硝酸无关联，错误。 4．下列关于氨水的说法不正确的是 A．氨水和液氨不同，氨水是由多种粒子构成的，液氨的组成中只有氨分子 B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外) C．氨水显弱碱性，故通常保存在金属容器中 D．在1 mol·L-1氨水中，NH3·H2O、、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L-1 【答案】C 【解析】A．氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是纯净物，氨水是由多种粒子构成的，比如、OH-、NH3、NH3∙H2O等，液氨的组成中只有氨分子，A项正确；B．氨水是一水合氨分子的水溶液，一水合氨是弱碱，只有少部分电离，因此物质的量浓度最大的粒子是 (除水外)，B项正确；C．氨水中，部分电离，，溶液显弱碱性，金属易被腐蚀，故不能用金属容器保存氨水，C项错误；D．在氨水中，根据N原子守恒，D项正确；答案选C。 5．合理使用含氮化合物，科学处理大气和水圈中的氮元素，保障地球生态安全，是化学学科的重要研究内容和责任。下列化学反应表示正确的是 A．用水吸收二氧化氮制硝酸：2NO2＋H2O=HNO3＋NO B．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气：NO＋NO2＋H2O=2＋2H+ C．雷雨天气空气中的氮气和氧气反应：N2＋2O22NO2 D．氨气的催化氧化 【答案】D 【解析】A．用水吸收二氧化氮制硝酸：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，A错误；B．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气，NO、NO2与氢氧化钠反应生成亚硝酸钠和H2O：，B错误；C．雷雨天，氮气和氧气放电条件下生成一氧化氮， C错误；D．氨催化氧化生成一氧化氮和水，方程式为，D正确；答案选D。 6．下图所示是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是 A．挤压装置①的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 【答案】B 【解析】A．挤压装置①的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，Cl2与NaOH溶液发生反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，反应后装置中气体压强减小，片刻后打开止水夹，烧杯中的NaOH在外界大气压强作用下进入烧瓶进一步发生反应而形成喷泉，A不符合题意；B．H2与NaOH溶液不能发生反应，因此挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶后，烧瓶中气体压强不能减小，因而不能形成喷泉，B符合题意；C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气，导致锥形瓶中气体压强增大，并打开止水夹后，锥形瓶中的水在大气压强作用下被压入烧瓶，溶解NH3，使烧瓶中气体压强减小而形成喷泉，C不符合题意；D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸，导致水温度升高，浓氨水受热分解产生氨气，导致锥形瓶中气体压强增大，当打开止水夹时，锥形瓶中的氨水进入烧瓶中，进一步溶解氨气，使烧瓶中压强进一步减小而形成喷泉，D不符合题意；故合理选项是B。 7．如图所示，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。表中对应的实验现象及解释正确的是 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应 C 氯化铝溶液先浑浊再澄清 氢氧化铝沉淀溶解 D 干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝 氨气属于碱 【答案】A 【解析】A．NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发，实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，会产生氨气，与浓盐酸挥发出的HCl反应生成氯化铵固体，反应现象是产生白烟，A正确；B．氨气为碱性气体，与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，由于浓硫酸不挥发，该反应无明显现象，B错误；C．氨气溶于水形成NH3·H2O，NH3·H2O与氯化铝在溶液中发生复分解反应生成氢氧化铝和NH4Cl，NH3·H2O为弱碱，不能溶解氢氧化铝沉淀，故氯化铝溶液变浑浊后不会变澄清，C错误；D．氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是氨气与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O电离出OH-，使溶液呈碱性，氨气为非电解质，不属于碱，D错误；故选A。 8．下列实验室制取NH3并进行干燥、收集、验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是(　　) 【答案】D 【解析】氯化铵加热分解为氨气和氯化氢，在试管口遇冷又化合为氯化铵，不能得到氨气，A错误；浓硫酸与氨气反应，不能干燥氨，B错误；由于氨密度小于空气，导气管应伸入到试管底部进行气体的收集，C错误；氨极易溶于水，易发生倒吸现象，倒置的漏斗可以防倒吸，D正确。 9．试管中盛有少量白色固体，可能是铵盐，检验的方法是(　　) A．加水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 B．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 C．加氢氧化钠溶液，加热，滴入酚酞溶液 D．加氢氧化钠溶液，加热，滴入石蕊溶液 【答案】B 【解析】铵盐和水混合不会产生氨，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口无任何变化，不能检验，故A错误；加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，湿润的红色石蕊试纸会变蓝色，证明产生的气体是氨，证明该盐中含有铵根离子，这是检验铵盐的方法，故B正确；氢氧化钠和氨水均呈碱性，均能使酚酞溶液变红色或使石蕊溶液变蓝色，故C、D错误。 10．下列反应中，硝酸既表现酸性又表现氧化性的是 A．FeO与稀硝酸反应 B．与浓硝酸反应 C．CuO与浓硝酸反应 D．与稀硝酸反应 【答案】A 【解析】A．FeO与稀硝酸反应会发生氧化还原反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，硝酸既表现酸性又表现氧化性，A正确；B．与浓硝酸反应，硝酸只表现酸性，B错误；C．CuO与浓硝酸反应，硝酸只表现酸性，C错误；D．与稀硝酸反应，硝酸只表现酸性，D错误；故选A。 11．铜与硝酸反应的装置如图所示，实验步骤如下： 步骤1：向试管中加入浓硝酸，塞上带有铜丝的橡胶塞。观察到铜丝逐渐变细，溶液变绿，试管中充满红棕色气体。 步骤2：一段时间后，试管中反应变平缓，溶液逐渐变成蓝色，同时气体颜色从下方开始变浅，最终变成无色。 步骤3：反应停止后，用注射器向试管中注入少量稀硫酸，铜丝继续溶解，产生无色气体。 下列说法不正确的是 A．步骤1观察到试管中充满红棕色气体，说明铜和浓硝酸反应生成 B．步骤2观察到反应变平缓而且气体颜色从下方开始变浅，说明浓硝酸已经变成稀硝酸 C．步骤3固体继续溶解，说明此时被氧化 D．相对于步骤2，步骤1中溶液显绿色可能是溶解在硝酸铜中所致 【答案】C 【解析】A．铜和浓硝酸发生氧化还原反应生成红棕色二氧化氮气体，步骤1观察到试管中充满红棕色气体，说明铜和浓硝酸反应生成，A正确；B．铜和稀硝酸发生氧化还原反应生成无色的一氧化氮气体，步骤2观察到反应变平缓而且气体颜色从下方开始变浅，说明浓硝酸已经变成稀硝酸，B正确；C．步骤2得到溶液中含有硝酸根离子，步骤3加入稀硫酸，酸性条件下，硝酸根离子继续氧化铜单质生成NO，而不是被氧化，C错误；D．为红棕色，溶解在蓝色硝酸铜溶液中，从而使得溶液显示绿色，D正确；故选C。 12．依据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．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸 C．可用排空气法收集NO气体 D．由NH3→N2，从原理上看，NH3可与NO2反应实现 【答案】C 【解析】A项，X中氮元素为+5价，是氧化物，则化学式是N2O5，正确；B项，氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，故工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸，正确；C项，NO能与空气中的氧气发生反应生成NO2，不可用排空气法收集NO气体，错误；D项，NH3与NO2反应生成氮气，发生氧化还原反应8NH3＋6NO2＝7N2＋12H2O，正确。 13．工业制备高纯硅的原理示意图如下： 则下列说法正确的是 A．硅的非金属性比碳弱，硅在自然界中主要以单质和硅酸盐形式存在 B．反应①为：SiO2＋CSi＋CO2↑ C．反应②③均为置换反应 D．高纯硅可用来生产光导纤维 【答案】C 【解析】A项，硅的非金属性比碳弱，但是硅为亲氧元素，硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在，错误；B项，根据原理图，反应①为：SiO2＋2CSi＋CO↑，错误；C项，根据原理图，反应②为Si＋3HClSiHCl3＋H2，反应③为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，均为置换反应，正确；D项，二氧化硅具有良好的光学特性，可用来生产光导纤维，错误。 14．某化学学习小组设计实验制取氨气并探究氨气的有关性质： （1）已知NH3难溶于有机溶剂CCl4，该小组成员设计实验制备氨气并探究氨气的还原性及产物，提供实验装置如图： ①装置C中发生反应的化学方程式为______ ②根据上述提供的装置正确的连接顺序为______ (用各接口序号表示) ③该装置在设计上有一定的缺陷，你对该装置的改进措施是___________。 （2）利用改进后的装置进行实验，观察到CuO全部变为红色物质，无水CuSO4变蓝，同时生成一种无污染的气体。请写出NH3与CuO反应的化学方程式______ （3）有同学认为：NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O___________。(已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2+ +H2O) （4）按下图装置进行NH3性质实验。 ①先打开旋塞1，现象是___________，稳定后，关闭旋塞1。 ②再打开旋塞2，B瓶中的现象是___________ 。 【答案】（1） 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+ CaCl2+2H2O g→ab→ef→d 在装置C和A之间连接一个盛有碱石灰的干燥管 （2）2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O （3）取少量样品于试管中，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O；反之，则没有 （4）B瓶中出现白烟(必须指出B瓶) 烧杯中溶液倒吸入B瓶(且紫色石蕊溶液变红色) 【解析】（1）①在装置C中用NH4Cl与Ca(OH)2混合加热制取NH3，则发生反应的化学方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+ CaCl2+2H2O； ②装置d连接顺序为：制取氨气→氨还原性验证→产物检验→尾气处理，所以装置正确的接口连接顺序为g→ab→ef→d； ③氨气还原CuO生成水，为防止氨气中混入水的干扰，制取的氨气必须干燥，不能选择酸性干燥剂和无水氯化钙，可选用碱石灰或生石灰干燥，即在装置C和A之间连接一个盛有碱石灰的干燥管； （2）氨气还原CuO的现象为：黑色固体全部变为红色物质，无水CuSO4变蓝，同时生成一种无污染的气体N2，即氨气还原CuO生成H2O、Cu和N2，反应的化学方程式为：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O； （3）根据信息：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O可知，Cu2O能与稀硫酸、HCl等非氧化性酸反应，生成蓝色溶液，所以设计的实验方案是：取少量样品于试管中，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O；反之，则没有Cu2O； （4）①打开旋塞1，由于A中HCl的气体压强大于B瓶，所以A中HCl气体向B瓶中扩散，并在B瓶发生反应：NH3+HCl=NH4Cl，NH3与HCl混合发生反应产生NH4Cl白色固体，因此会看到B瓶中出现白烟现象； ②再打开旋塞2，由于B瓶中气体压强减小，烧杯中的溶液在外界大气压强作用下倒吸至B瓶中，NH4Cl是强酸弱碱盐，水解使溶液显酸性，酸性溶液可以使紫色石蕊试液变为红色，因此B瓶中的现象是烧杯中溶液倒吸入B瓶(且紫色石蕊溶液变红色)。 15．氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题： （1）下列属于氮的固定的是___________(填序号)。 A．工业上由NH3合成HNO3 B．雷雨“发”庄稼 C．硝酸盐在细菌作用下生成氮气 D．豆类植物根瘤菌合成氨 （2）利用氨水可以将SO2和NO2吸收，原理如下图所示： NO2被吸收的离子方程式为 。 （3）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，如下图所示。 通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原，写出NO、O2、BaO生成Ba(NO3)2的化学方程式 。 （4）CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下： 该反应中还原产物为 ，当生成1molCO2时，转移电子 mol。 【答案】（1）BD （2） （3） （4）N2 2 【解析】（1）固氮是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素；A．工业上由NH3合成HNO3，不符合固氮的定义；B．雷雨“发”庄稼指N2和O2放电条件下生成NO，符合固氮的定义；C．硝酸盐在细菌作用下生成氮气，是氮的化合态转化为游离态，不符合固氮的定义；D．豆类植物根瘤菌合成氨，是将氮气转化为氨，属于生物固氮，符合固氮的定义；故答案为：BD； （2）NO2被吸收的反应物为NO2、NH4HSO3，二氧化氮中氮元素为+4价，生成物有氮气，所以亚硫酸氢根离子中硫被氧化成硫酸根离子，反应为； （3）由图示可知BaO和NOx反应生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，则储存NOx的物质为BaO；储存时，氧化钡、一氧化氮和氧气反应生成Ba(NO3)2的化学方程式是2BaO+4NO+3O2=2 Ba(NO3)2； （4）过程Ⅰ氮氧键断裂，过程Ⅱ生成的化学键有碳氧键、氮氮键，CO与NO在Rh催化剂下反应生成CO2和N2，反应方程式为：，氮元素化合价降低，NO被还原，还原产物是N2；碳元素从+2价升高至+4价，生成1molCO2时，转移电子2mol。 16．氮氧化物(NO、NO2)是当前环境保护研究的热点课题。 （1）氮氧化物大量排放对环境造成的影响有 (写出一点)。 （2）烟气中的NO经O3处理后更易被去除。NO与O3反应的化学方程式为NO+O3=NO2+O2室温下，固定NO的物质的量，改变加入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)和n(NO2)随反应前n(O3)：n(NO)|的变化如图所示。当n(O3)：n(NO)>1时，反应后NO2的物质的量减少，原因是 。 （3）某小组为验证NO与炽热的铜粉(红色)发生反应：，设计如图所示的方案： ①能证明NO和Cu反应的实验现象是 。 ②装置中每生成2.24L(标准状况)N2，转移电子的物质的量是 mol。 ③已知：酸性KMnO4溶液吸收NO后会生成Mn2+、烧杯中发生反应的离子方程式为 。 （4）某含Fe2+化合物的溶液可吸收NO、NO2并使氮氧化物与Fe2+化合物结合。用该溶液处理含NO、NO2的烟气，相同条件下氮氧化物的去除率与烟气中氧气体积分数的关系如图所示。 ①烟气中氧气的体积分数介于0~2%时，氧气体积分数增大有利于NO转化为NO2，该反应的化学方程式为 。与NO相比，NO2更易被溶液吸收去除，原因是 。 ②烟气中氧气的体积分数介于2%~8%时，随着O2体积分数的上升，氮氧化物去除率减小，原因是 。 【答案】（1）(硝酸型)酸雨；光化学烟雾；破坏臭氧层 （2）O3将NO2氧化为更高价态氮氧化物 （3）玻璃管中粉末由红色变为黑色 0.4 3MnO+5NO+4H＋=3Mn2＋+2H2O+5NO （4）2NO+O2=2NO2 NO2在溶液中的溶解度更大 氧气将Fe2＋氧化 【解析】（1）氮氧化物大量排放对环境造成的影响主要包括硝酸型)酸雨，光化学烟雾，破坏臭氧层，‌形成二次颗粒物、‌土壤酸化、‌水体富营养化、‌生态系统失衡等；（2）当n(O3)：n(NO)>1时，O3具有强氧化性，能够将NO2氧化为更高价态氮氧化合物，导致NO2的物质的量减小； （3）①，由铜粉(红色)变成氧化铜（黑色），能证明NO和Cu反应的实验现象是：玻璃管中粉末由红色变为黑色；②反应中N由+2价变为了0价，2个NO共转移了4个电子，每生成2.24L(标准状况)N2，即生成0.1mol N2，转移电子的物质的量是0.4mol；③酸性KMnO4溶液吸收NO后会被还原生成Mn2+、NO被氧化生成，离子方程式为； （4）NO转化为NO2，该反应的化学方程式为：2NO+O2=2NO2； NO不与水反应，NO2可与水反应且NO2在水中溶解度大，故易被溶液吸收去除；随着O2体积分数的上升虽然可以增加NO转化成NO2，但Fe2+有可能被氧气将Fe2＋氧化成Fe3+，则氮氧化合物无法与Fe2+化合； 1 / 21 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$