内容正文:
第三节 氮的循环(题型突破·举一反三)
题型01 自然界中氮的循环
题型02 氮的固定
题型03 氮气的结构与性质
题型04 氮氧化物的性质与用途
题型05 氨气的性质
题型06 氨气的制备方法
题型07 铵盐的性质
题型08 硝酸的性质
题型09 人类活动对氮循环和环境的影响
▌题型01 自然界中氮的循环
【典例1】C
【变式1-1】B
【变式1-2】C
【变式1-3】B
▌题型02 氮的固定
1.含义
将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。
2.分类
【典例2】C
【变式2-1】A
【变式2-2】A
【变式2-3】D
▌题型03 氮气的结构与性质
1.物理性质
颜色
气味
状态
密度
溶解性
无色
无味
气体
与空气接近
难溶于水
2.化学性质
通常状况下,氮气的化学性质不活泼,它很难与其他物质发生化学反应。
①还原性
在放电条件下, 与 反应生成 , 立即被氧化为 ,化学方程式为 ,
②氧化性
· 与 在一定条件下反应生成 ,反应的化学方程式为 ;
· 在 中燃烧生成 ,反应的化学方程式为 。
【典例3】C
【变式3-1】C
【变式3-2】D
【变式3-3】B
▌题型04 氮氧化物的性质与用途
1.物理性质对比
物质
颜色
气味
状态
毒性
水溶性
无色
无味
气体
有毒
难溶于水
红棕色
刺激性气味
气体
有毒
易溶于水
2.NO和NO2之间的相互转化
① ( 表现还原性);
② ( 既表现还原性,又表现氧化性)(工业制取硝酸的关键步骤)
3.NO和NO2的用途
(1)
①结合血红蛋白的能力比 还强,更容易造成人体缺氧;
②作为一种传递神经信息的“信使分子”,在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。
(2)
①能使多种织物褪色,损坏多种织物和尼龙制品;
②对金属和非金属材料也有腐蚀作用。
【典例4】B
【变式4-1】D
【变式4-2】A
【变式4-3】A
▌题型05 氨气的性质
1.物理性质
色、态
气味
密度
溶解性
无色气体
刺激性气味
小于空气
极易溶于水,常温、常压下1体积水能溶解约700体积氨气
2.化学性质
3.喷泉实验
(1)喷泉的常见类型
方法
减小内压法
增大外压法
装置
原理
减小烧瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉现象
增大锥形瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉现象
(2)常见能形成喷泉的组合
气体
、 、 、
吸收剂
水或水溶液
水或水溶液
溶液
水
4.氨水的化学性质
5.用途
(1)氨易液化,液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂。
(2)工业上主要用于制取硝酸和氮肥。
【典例5】C
【变式5-1】B
【变式5-2】A
【变式5-3】D
▌题型06 氨气的制备方法
1.实验室制法
【点拨】(1)收集装置和发生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)干燥用碱石灰,不能用、浓硫酸等酸性干燥剂,也不能用,原因是与反应生成。
2.快速制取氨的其他方法
方法
装置
反应原理
加热浓氨水
浓氨水与固体烧碱或生石灰混合
将浓氨水滴加到固态碱性物质(如 、 、碱石灰等)上,消耗浓氨水中的水,且 增大,同时反应放热,促进 分解产生
3.氨气的工业制备方法
与 在一定条件下反应生成,反应的化学方程式为 ;
【典例6】D
【变式6-1】B
【变式6-2】B
【变式6-3】C
▌题型07 铵盐的性质
1.物理性质
绝大多数铵盐是易溶于水的白色晶体。
2.化学性质
①不稳定性
受热分解: ;
受热分解: ;
【点拨】铵盐分解不一定产生氨,如硝酸铵加热到一定温度时会发生爆炸,其在不同温度下分解的产物不同,如 ,,这是因为 中含有 价和 价两种不同价态的氮元素,能发生氧化还原反应。
②与碱反应
固体与 溶液共热: 。
【点拨】铵盐与碱溶液反应,不加热时或者在稀碱溶液中均生成 。
3. 的检验
(1)化学原理: (用离子方程式表示)。
(2)操作方法
取少量固体样品(或溶液)于试管中,加入浓氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口(或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口),试纸变蓝(或产生白烟),证明固体样品(或溶液)中含有 。
【典例7】B
【变式7-1】B
【变式7-2】D
【变式7-3】A
▌题型08 硝酸的性质
1.物理性质
2.化学性质
①不稳定性
.化学方程式: 。
.保存:一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。
②强氧化性
.与金属铜反应
浓硝酸与 反应: ;
稀硝酸与 反应: (稀) 。
.常温下,浓硝酸可使铁、铝等金属表面形成致密的氧化膜而钝化,保护内部的金属不再与酸反应,故可以用铁质或铝质容器来盛放冷的浓硝酸。
.与非金属单质反应
在加热条件下,浓硝酸能与碳单质发生反应,化学方程式为 。
③酸的通性
如硝酸能与碱发生中和反应,能与碱性氧化物、某些盐发生复分解反应等。
3.用途
【典例8】D
【变式8-1】D
【变式8-2】B
【变式8-3】A
▌题型09 人类活动对氮循环和环境的影响
【典例9】C
【变式9-1】D
【变式9-2】B
【变式9-3】D
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第三节 氮的循环(题型突破·举一反三)
题型01 自然界中氮的循环
题型02 氮的固定
题型03 氮气的结构与性质
题型04 氮氧化物的性质与用途
题型05 氨气的性质
题型06 氨气的制备方法
题型07 铵盐的性质
题型08 硝酸的性质
题型09 人类活动对氮循环和环境的影响
▌题型01 自然界中氮的循环
1.氮元素的存在
①游离态:以氮分子的形式存在于大气中。
②化合态:以化合物的形式存在于动植物体、土壤和水体中。
2.自然界中的氮循环
3.人类活动对自然界中氮循环的影响
【典例1】(24-25高一上·云南曲靖·期中)自然界中氮的循环如图所示。下列说法错误的是
A.④维持大气中氮元素含量稳定
B.①是野生植物生长所需氮元素的重要来源
C.④⑤都是氮元素的还原反应过程
D.②是氮肥工业基础,科学家们努力将固氮变化条件趋近生物固氮
【答案】C
【详解】A.④为硝酸盐被细菌分解转化为返回大气,可维持大气中氮元素含量稳定,A正确;
B.①是雷电作用下转化为含氮化合物,是野生植物生长所需氮元素的重要来源,B正确;
C.④中氮元素从硝酸盐中的价降低为中的价,发生还原反应;⑤中氮元素从氨或铵盐中的价升高为亚硝酸盐中的价,发生氧化反应,并非都是还原反应,C错误;
D.②是人工固氮,是氮肥工业基础,科学家致力于研发温和条件的固氮技术,使固氮条件趋近生物固氮,D正确;
故选C。
【变式1-1】(24-25高一下·山东·阶段检测)元素的存在形式有游离态和化合态两种。下列元素在自然界中只以化合态形式存在的是
A.O B.Na C.S D.N
【答案】B
【详解】A.氧元素在自然界中既以游离态存在,又能以化合态存在,例如氧气和水,A错误;
B.钠元素在自然界中都以化合物的形式存在,即只以化合态形式存在,B正确;
C.硫单质常常存在于火山喷发口附近和地壳的岩层中,自然界中还存在硫化物、硫酸盐等含硫化合物,因此硫元素在自然界中既以游离态存在,又能以化合态存在,C错误;
D.自然界中,氮元素主要以氮气分子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,因此氮元素在自然界中既以游离态存在,又能以化合态存在,D错误;
故选B。
【变式1-2】氮元素在地球上含量丰富,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述与氮的循环无关的是
A.豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转变为硝酸盐
B.自然界中,氨是动植物遗体中的蛋白质腐败后的产物
C.为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂,常用氮气作为保护气
D.在电闪雷鸣的雨天,N2与O2发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
【答案】C
【详解】A.根瘤菌将氮气转化为硝酸盐,属于生物固氮,是氮循环的一部分,A不符合题意;
B.动植物遗体腐败生成氨属于氨化作用,属于氮循环的一部分,B不符合题意;
C.氮气作保护气仅利用其稳定性,未涉及氮的形态转化或循环过程,与氮循环无关,C符合题意;
D.雷雨天氮气与氧气反应最终生成硝酸盐,属于自然固氮,是氮循环的一部分,D不符合题意;
故选C。
【变式1-3】(19-20高二上·浙江绍兴·期末)下列说法中不正确的是
A.铵态氮肥通常不能与碱性肥料(如草木灰K2CO3) 混合施用
B.NO2溶于水生成硝酸,因此NO2是硝酸的酸酐
C.雷雨时,可增加土壤中硝酸盐类氮肥的含量,此变化属于氮的固定
D.氮气常可做焊接金属时的保护气
【答案】B
【详解】A.铵根离子与碳酸根离子能够发生相互促进的双水解生成氨、二氧化碳等,混合使用过程中,氮元素不能被及时吸收,不能达到施肥目的,故A不符合题意;
B.NO2与水反应生成硝酸、一氧化氮,发生了氧化还原反应,不属于酸酐,硝酸的酸酐为N2O5,故B符合题意;
C.雷雨时,空气中的氮气部分转化为NO,NO与空气中O2、H2O反应生成HNO3随雨一起降下,可增加土壤中硝酸盐类氮肥的含量,此过程属于氮的固定,故C不符合题意;
D.氮气化学性质稳定,不易与其它物质发生化学变化,常作为焊接金属时的保护气,故D不符合题意;
故答案为:B。
▌题型02 氮的固定
1.含义
将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。
2.分类
【典例2】(25-26高一下·广东汕头·期末)海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋中的氮循环的说法正确的是
A.过程①涉及到新的化学键的形成
B.过程③属于固氮作用
C.可与反应生成
D.向海洋中排放含的废水会减弱反硝化作用
【答案】C
【详解】A.过程①是在大气和海水之间的溶解、逸出过程,属于物理变化,仅涉及分子间作用力改变,无新化学键形成,A错误;
B.固氮作用是游离态氮()转化为化合态氮的过程,过程③是化合态的转化为游离态的,不属于固氮作用,B错误;
C.中N为-3价,中N为+3价,二者可发生归中反应生成0价的,C正确;
D.反硝化作用以为反应物,排放含的废水会增大反应物浓度,增强反硝化作用,D错误;
故答案选C。
【变式2-1】(25-26高一下·江苏苏州·期中)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、人工固氮都是将转化为
B.可利用饱和食盐水、、为原料制备
C.工业上通过催化氧化等反应制
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”
【答案】A
【详解】A.自然固氮是将转化为含氮化合态的过程,不一定生成,比如大气固氮中在放电条件下与反应生成,A错误;
B.侯氏制碱法中,向饱和食盐水中先通入、再通入,可反应析出,原料符合描述,B正确;
C.工业制硝酸的核心反应包括的催化氧化生成,进一步氧化、与水反应得到,因此可通过催化氧化等反应制,C正确;
D.自然界中游离态氮、多种化合态氮及其化合物之间的相互转化,形成了自然界的“氮循环”,D正确;
故选A。
【变式2-2】(24-25高一上·陕西汉中·阶段检测)下列过程属于固氮的是
A.闪电时氮气转化为一氧化氮 B.氨气被氧气氧化为一氧化氮
C.一氧化氮与氧气化合生成二氧化氮 D.分离液态空气获得
【答案】A
【分析】氮的固定:将游离态的氮(即单质)转化为化合态含氮化合物的过程,叫做氮的固定。
【详解】A.闪电时,游离态的转化为化合态的,该过程属于氮的固定,A符合题意;
B.反应物属于含氮化合物,该过程不属于氮的固定,B不符合题意;
C.反应物属于含氮化合物,该过程不属于氮的固定,C不符合题意;
D.该过程为物理变化,最终得到的仍是游离态的,没有转化为含氮化合物,不属于氮的固定,D不符合题意;
故选A。
【变式2-3】(25-26高一下·河南周口·期末)科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下,可以实现大气中的氮循环(如图所示),减少对环境的污染。下列说法错误的是
A.图中氮元素的化合价有0、-3、+3、+5
B.转化成属于氮的固定
C.与反应的离子方程式为
D.转化过程中被(甲醇)氧化为
【答案】D
【详解】A.图中含氮物质分别为、、、,对应氮元素化合价依次为0、-3、+3、+5,A正确;
B.氮的固定是指游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程,转化为属于氮的固定,B正确;
C.与发生归中反应生成,根据电子守恒、原子守恒配平可得离子方程式为,C正确;
D.转化为时氮元素化合价从+5价降低为0价,得电子被还原,即被还原为,不是被氧化,D错误;
故选D。
▌题型03 氮气的结构与性质
1.物理性质
颜色
气味
状态
密度
溶解性
无色
无味
气体
与空气接近
难溶于水
2.化学性质
通常状况下,氮气的化学性质不活泼,它很难与其他物质发生化学反应。
①还原性
在放电条件下, 与 反应生成 , 立即被氧化为 ,化学方程式为 ,
②氧化性
· 与 在一定条件下反应生成 ,反应的化学方程式为 ;
· 在 中燃烧生成 ,反应的化学方程式为 。
【典例3】(20-21高一下·北京东城·期中)下列关于氮气的性质,叙述错误的是
A.氮气在通常条件下化学性质稳定
B.氮气在高温、放电等条件下可以发生化学反应
C.氮气在化学反应中只能做氧化剂
D.氮气在发生化学反应过程中发生了化学键的断裂
【答案】C
【详解】A.氮气有氮氮三键,难断裂,在通常条件下化学性质稳定,故A正确;
B.氮气在高温、放电等条件下常与氧气反应,发生化学反应,故B正确;
C.氮气与氧气反应生成一氧化氮,在化学反应中做还原剂,故C错误;
D.氮气发生化学反应是旧键的断裂和新键的生成,故D正确。
综上所述,答案为C。
【变式3-1】(2025·山东枣庄·模拟预测)下列关于氮及其化合物的说法正确的是
A.的化学性质稳定,任何情况下不与氧气反应
B.NO密度大于空气,可用向上排空气法收集
C.易液化,液氨可用作制冷剂
D.浓具有强酸性,所以会使铁表面形成致密氧化膜
【答案】C
【详解】A.化学性质稳定,但在放电或高温条件下可与反应生成,并非任何情况下都不与氧气反应,A错误;
B.常温下易与空气中的反应生成,不能用排空气法收集,应使用排水法收集,B错误;
C.易液化,液氨汽化时会吸收大量热量,使周围环境温度降低,因此液氨可用作制冷剂,C正确;
D.浓使铁表面形成致密氧化膜是因为其具有强氧化性,发生钝化反应,和强酸性无关,D错误;
故答案选C。
【变式3-2】(22-23高一下·贵州黔西南·阶段检测)下列关于氮及其化合物的说法中错误的是
A.硝酸可用于制造染料、炸药等
B.雷电固氮是自然界中氮的固定途径之一
C.碳酸氢铵常用作氮肥,不可与碱性肥料混用
D.氮气性质稳定,可用于工业制镁的冷却剂
【答案】D
【详解】A.硝酸是重要的化工原料,可用于制造染料、炸药、硝酸盐等,A正确,
B.雷电固氮时,与在放电条件下反应生成,将游离态氮转化为化合态氮,是自然界氮的固定途径之一,B正确;
C.碳酸氢铵属于铵态氮肥,会与碱性肥料中的反应释放,降低肥效,因此不可与碱性肥料混用,C正确;
D.镁能在高温下与氮气发生反应,因此氮气不能作为工业制镁的冷却剂,D错误;
故答案选D。
【变式3-3】(25-26高一下·云南曲靖·阶段检测)下列关于氮及其化合物的说法,错误的是
A.氮气化学性质稳定,可用于食品保护气
B.铵盐受热易分解,可用于实验室制氨气
C.硝酸与金属反应不产生氢气
D.雷雨天气会产生NO,属于氮的固定
【答案】B
【详解】A.氮气分子中存在氮氮三键,键能大,化学性质稳定,不易与食品发生反应,可作食品保护气,A正确;
B.铵盐受热易分解,但分解产物复杂(如氯化铵分解生成的和遇冷会重新化合为,硝酸铵受热易爆炸等),实验室不能直接加热铵盐制氨气,通常用氯化铵与氢氧化钙固体混合加热制氨气,B错误;
C.硝酸属于强氧化性酸,与金属反应时还原产物为含氮化合物(如、等),不会产生氢气,C正确;
D.氮的固定是将游离态的氮()转化为化合态氮的过程,雷雨时空气中的和在放电条件下反应生成,属于氮的固定,D正确;
故选B。
▌题型04 氮氧化物的性质与用途
1.物理性质对比
物质
颜色
气味
状态
毒性
水溶性
无色
无味
气体
有毒
难溶于水
红棕色
刺激性气味
气体
有毒
易溶于水
2.NO和NO2之间的相互转化
① ( 表现还原性);
② ( 既表现还原性,又表现氧化性)(工业制取硝酸的关键步骤)
3.NO和NO2的用途
(1)
①结合血红蛋白的能力比 还强,更容易造成人体缺氧;
②作为一种传递神经信息的“信使分子”,在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。
(2)
①能使多种织物褪色,损坏多种织物和尼龙制品;
②对金属和非金属材料也有腐蚀作用。
【典例4】(25-26高一下·新疆和田·阶段检测)下列关于NO和NO2的说法正确的是
A.NO可以用排空气法收集
B.NO2是红棕色气体,能溶于水生成HNO3
C.NO和NO2均为酸性氧化物
D.NO2与水的反应中,NO2只作氧化剂
【答案】B
【详解】A.NO会与空气中的发生反应,且密度与空气接近,不能用排空气法收集,A错误;
B.是红棕色气体,与水发生反应,可生成,B正确;
C.酸性氧化物是能与碱反应只生成盐和水的氧化物,NO不与碱反应,属于不成盐氧化物;与碱反应生成两种盐和水,无对应+4价的含氧酸,不属于酸性氧化物,C错误;
D.与水反应为,中部分N元素化合价从+4升高到+5,部分N元素从+4降低到+2,既作氧化剂又作还原剂,D错误;
故选B。
【变式4-1】(24-25高一下·天津滨海新区·期中)下列关于氮及其化合物的说法正确的是
A.NO、NO2均为大气污染气体,在大气中可稳定存在
B.NO、NO2均易溶于水
C.常温常压下 NO不能与空气中的氧气直接化合
D.N2化学性质稳定,可用作保护气
【答案】D
【详解】A.NO、NO2均为大气污染气体,但NO易与空气中的O2反应生成NO2,不能在大气中稳定存在,A错误;
B.NO难溶于水,NO2易溶于水且可与水反应,二者并非均易溶于水,B错误;
C.常温常压下,NO能与空气中的O2直接化合生成NO2,反应为,C错误;
D.N2分子中存在氮氮三键,键能较高,化学性质稳定,可用作保护气,D正确;
故答案选D。
【变式4-2】(25-26高一下·云南曲靖·阶段检测)下列物质中,不能由单质直接化合生成的是
A.NO2 B.SO2 C.Cu2S D.FeS
【答案】A
【详解】A.氮气与氧气单质在放电或高温条件下直接化合生成,无法直接得到,A符合题意;
B.硫单质在氧气中燃烧直接化合生成,B不符合题意;
C.硫单质氧化性较弱,与铜单质加热时直接化合生成,C不符合题意;
D.硫单质氧化性较弱,与铁单质加热时直接化合生成,D不符合题意;
故选A。
【变式4-3】(24-25高一下·新疆喀什·期末)关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是
A.二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种常用的强酸
B.两种气体都是无色有毒的气体,且都可用水吸收以消除对空气的污染
C.两种气体都具有强氧化性,因此都能够使品红溶液褪色
D.两种气体溶于水都可以与水反应,且只生成相应的酸
【答案】A
【详解】A.二氧化硫与过量二氧化氮通入水中时,二氧化氮先和水反应生成硝酸,硝酸作为强氧化剂可将二氧化硫氧化为硫酸,最终能得到硫酸、硝酸两种常用强酸,A正确;
B.二氧化氮是红棕色有毒气体,且二氧化氮与水反应会生成一氧化氮,依然属于空气污染物,无法用水完全吸收消除污染,B错误;
C.二氧化硫使品红溶液褪色的原理是与品红结合生成不稳定无色物质,并非利用强氧化性,且二氧化硫以还原性为主,氧化性很弱,C错误;
D.二氧化氮溶于水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO,除酸外还生成一氧化氮,且生成的硝酸不是+4价氮对应的酸,D错误;
故选A。
▌题型05 氨气的性质
1.物理性质
色、态
气味
密度
溶解性
无色气体
刺激性气味
小于空气
极易溶于水,常温、常压下1体积水能溶解约700体积氨气
2.化学性质
3.喷泉实验
(1)喷泉的常见类型
方法
减小内压法
增大外压法
装置
原理
减小烧瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉现象
增大锥形瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉现象
(2)常见能形成喷泉的组合
气体
、 、 、
吸收剂
水或水溶液
水或水溶液
溶液
水
4.氨水的化学性质
5.用途
(1)氨易液化,液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂。
(2)工业上主要用于制取硝酸和氮肥。
【典例5】(25-26高一下·广东茂名·期末)以氮气为主要原料制备硝酸的转化过程如图所示,下列说法正确的是
A.反应①和②均属于氮的固定
B.反应①和③中氮元素均被氧化
C.反应④每生成,转移1 mol电子
D.用NaOH溶液吸收尾气的反应为:
【答案】C
【详解】A.游离态的氮转化为化合态氮的过程称为氮的固定,由图可知,反应②是化合态氮元素转化为化合态氮元素的反应,不属于氮的固定,A错误;
B.由图可知,反应①中氮元素的化合价降低被还原,反应③中氮元素的化合价升高被氧化,B错误;
C.由图可知,反应④为:,由方程式可知,反应生成2 mol 硝酸时转移2 mol电子,所以生成1 mol 硝酸时转移1 mol电子,C正确;
D.由氧化还原反应规律可知,氢氧化钠溶液与二氧化氮、一氧化氮反应生成亚硝酸钠和水,反应的化学方程式为:,D错误;
故选C。
【变式5-1】(25-26高一下·新疆和田·期末)下列关于氨的说法不正确的是
A.是无色、有刺激性气味的气体
B.氨气和液氨是两种不同的物质
C.极易溶于水,氨水具有碱性,可用于除去烟气中的
D.氨催化氧化制硝酸是利用的还原性
【答案】B
【详解】A.是无色、有刺激性气味的气体,A正确;
B.氨气和液氨都是由分子构成的纯净物,只是状态不同,属于同一种物质,B错误;
C.极易溶于水,氨水中一水合氨电离出呈碱性,是酸性氧化物,可与氨水反应被吸收,因此氨水可用于除去烟气中的,C正确;
D.氨催化氧化制硝酸的过程中,中元素化合价从-3价升高,失电子作还原剂,利用了的还原性,D正确;
故答案为B。
【变式5-2】(25-26高一下·四川雅安·期末)下图为氮元素的价类二维图。下列说法正确的是
A.一定条件下,NO2和NH3反应可以转化成N2
B.NO2转化为HNO3一定需要加入氧化剂
C.X属于酸性氧化物
D.工业制硝酸的转化路径:N2→NH3→NO2→HNO3
【答案】A
【详解】A.中为+4价,中为-3价,一定条件下二者可发生归中反应生成,A正确;
B.与水反应即可生成和,该反应中自身发生歧化反应,无需额外加入氧化剂,B错误;
C.X为+2价的氮氧化物即,是不成盐氧化物,不能和碱反应生成盐和水,不属于酸性氧化物,C错误;
D.工业制硝酸时,催化氧化首先生成,再被氧化为,正确路径为,D错误;
故答案选A。
【变式5-3】(25-26高一下·广东湛江·阶段检测)某化学兴趣小组搭建如图所示装置,在烧瓶中充满NH3,烧杯中装着紫色石蕊溶液,打开止水夹,挤压胶头滴管中的水,开启实验,下列说法错误的是
A.可以观察到蓝色喷泉
B.形成喷泉的原理是氨气极易溶于水,使烧瓶中压强明显减小
C.所得溶液中:
D.烧瓶中的NH3换成NO也能形成喷泉
【答案】D
【详解】A.氨气溶于水生成弱碱,溶液呈碱性,能使紫色石蕊溶液变蓝,可观察到蓝色喷泉,A正确;
B.氨气极易溶于水,烧瓶内气体物质的量减少,压强明显小于外界大气压,大气压将烧杯中溶液压入烧瓶形成喷泉,B正确;
C.氨气溶于水时,先与水结合生成一水合氨,一水合氨部分电离产生铵根和氢氧根,存在平衡,C正确;
D.难溶于水且不与水反应,挤压胶头滴管后烧瓶内压强几乎不变,无法形成喷泉,D错误;
故选D。
▌题型06 氨气的制备方法
1.实验室制法
【点拨】(1)收集装置和发生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)干燥用碱石灰,不能用、浓硫酸等酸性干燥剂,也不能用,原因是与反应生成。
2.快速制取氨的其他方法
方法
装置
反应原理
加热浓氨水
浓氨水与固体烧碱或生石灰混合
将浓氨水滴加到固态碱性物质(如 、 、碱石灰等)上,消耗浓氨水中的水,且 增大,同时反应放热,促进 分解产生
3.氨气的工业制备方法
与 在一定条件下反应生成,反应的化学方程式为 ;
【典例6】(25-26高一下·广东东莞·阶段检测)下列实验装置能达到实验目的的是
A.制备
B.干燥
C.收集
D.吸收尾气
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.加热固体时,分解生成的和会在试管口重新化合为,无法制得,A错误;
B.无水会与反应生成,不能用于干燥氨气,B错误;
C.密度比空气小,用该倒置烧瓶收集时应长管进气、短管排出空气,图示为短管进气,无法收集到,C错误;
D.密度比水大、位于下层,不溶于,导管伸入层可防止倒吸,向上逸出后被上层水吸收,能有效处理尾气,D正确;
因此答案选D。
【变式6-1】(25-26高一下·山东临沂·阶段检测)用下图装置(夹持装置已略去)进行NH3制备及性质实验。下列说法不正确的是
A.甲中制备NH3利用了NH3H2O的分解反应
B.乙中的集气瓶内a导管长、b导管短
C.丙装置不能防止倒吸
D.蘸有浓氨水和浓硝酸的玻璃棒靠近,可观察到白烟
【答案】B
【分析】甲中碱石灰和浓氨水反应放出氨气,乙中用向下排空气法收集氨气,并吸收氨气,防止污染,丙装置中导气管直接伸入水中,易引起倒吸。
【详解】A.碱石灰溶于水放热可使氨水中的氨气逸出,则甲中制备NH3利用了NH3H2O的分解反应,A正确;
B.用向下排空气法收集氨气,乙中的集气瓶内a导管短、b导管长,B错误;
C.氨气极易溶于水,丙装置中导气管直接伸入水中,不能防止倒吸,C正确;
D.蘸有浓氨水和浓硝酸都有挥发性,在空气中相遇发生反应生成硝酸铵,能观察到白烟,D正确;
故选B。
【变式6-2】(25-26高一下·海南海口·期末)实验室制取干燥的NH3并进行性质实验,下列实验装置正确且能达到目的的是
A.制取NH3
B.干燥NH3
C.验证NH3显碱性
D.收集NH3
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.加热和固体制备时,反应会生成水蒸气,试管口应略向下倾斜,防止冷凝水倒流炸裂试管,该装置试管口向上倾斜,A错误;
B.是碱性气体,不与碱石灰反应,可用碱石灰干燥,且球形干燥管气体“粗进细出”的流向符合操作要求,B正确;
C.本身不能电离出,需与水反应生成才显碱性,干燥的无法使干燥的蓝色石蕊试纸变色,且检验碱性气体应使用湿润的红色石蕊试纸,C错误;
D.密度比空气小,应采用向下排空气法收集,该装置试管口向上,属于向上排空气法,无法收集到,D错误;
故选B。
【变式6-3】(25-26高一下·黑龙江鸡西·期末)某实验小组用如图所示三口玻璃管制备少量并验证其还原性。下列说法错误的是
A.生成的反应为
B.氧化铜粉末变红,证明具有还原性
C.实验过程中,气球内收集的气体只有
D.实验结束,待装置冷却,需向三口玻璃管内注入适量稀硫酸后再拆卸装置
【答案】C
【分析】该实验利用左侧支管内与浓氨水作用制备,遇水放热且生成碱促使分解放出氨气,氨气经蘸碱石灰的脱脂棉干燥后进入右侧支管,加热条件下和发生氧化还原反应验证的还原性,装置末端气球用于收集尾气,实验结束可用稀硫酸处理残留氨气防止污染;
【详解】A.CaO与浓氨水混合时,CaO与水反应放热且生成,使分解逸出,反应方程式符合事实,A正确;
B.加热时发生反应,黑色变为红色,元素化合价降低被还原,中元素化合价升高被氧化,证明有还原性,B正确;
C.还原会生成,同时未反应完的也会进入气球,因此气球内收集的气体是和的混合物,不只有,C错误;
D.实验结束装置冷却后,装置内还有残留,注入稀硫酸可以和反应将其吸收,拆卸时避免氨气逸出污染空气,D正确;
故选C。
▌题型07 铵盐的性质
1.物理性质
绝大多数铵盐是易溶于水的白色晶体。
2.化学性质
①不稳定性
受热分解: ;
受热分解: ;
【点拨】铵盐分解不一定产生氨,如硝酸铵加热到一定温度时会发生爆炸,其在不同温度下分解的产物不同,如 ,,这是因为 中含有 价和 价两种不同价态的氮元素,能发生氧化还原反应。
②与碱反应
固体与 溶液共热: 。
【点拨】铵盐与碱溶液反应,不加热时或者在稀碱溶液中均生成 。
3. 的检验
(1)化学原理: (用离子方程式表示)。
(2)操作方法
取少量固体样品(或溶液)于试管中,加入浓氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口(或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口),试纸变蓝(或产生白烟),证明固体样品(或溶液)中含有 。
【典例7】(25-26高一下·湖南·期中)下列有关铵盐的说法,不正确的是
A.绝大多数铵盐易溶于水 B.铵盐受热不易分解
C.绝大多数铵盐能与碱反应放出氨气 D.铵盐是农业上常用的化肥
【答案】B
【详解】A.绝大多数铵盐为离子晶体,易溶于水,A正确;
B.铵盐热稳定性差,普遍受热易分解,例如氯化铵受热可分解为氨气和氯化氢,B错误;
C.铵盐含,可与碱中的在加热条件下发生反应,放出氨气,C正确;
D.铵盐含有植物生长必需的氮元素,常用作氮肥,是农业上常用的化肥,D正确;
故答案选B。
【变式7-1】(25-26高一上·山东临沂·期中)下列反应中,体现还原性的是
A.NH4HCO3加热分解有NH3生成
B.NH4Cl和NaNO2的混合溶液加热有N2生成
C.Mg(OH)2固体在NH4Cl溶液中溶解并生成NH3·H2O
D.(NH4)2SO4溶液中滴加BaCl2溶液生成BaSO4白色沉淀
【答案】B
【详解】A.加热分解生成的反应中,中元素化合价始终为价,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应,未体现还原性,A错误;
B.与共热生成时,中元素从价升高到中的价,失电子被氧化,体现还原性,B正确;
C.在溶液中溶解生成的反应为复分解反应,元素化合价不变,未体现还原性,C错误;
D.与反应生成沉淀属于复分解反应,无元素化合价变化,未体现还原性,D错误;
故选B。
【变式7-2】(25-26高一下·河南许昌·期中)下列有关、的说法错误的是
A.二者均属于铵盐
B.可用适量的盐酸除去中的
C.溶液与NaOH浓溶液加热时反应的离子方程式:
D.固体受热不易分解
【答案】D
【详解】A.铵盐是由铵根离子和酸根离子构成的盐,两种物质的阳离子均为,都属于铵盐,A正确;
B.盐酸与 反应生成、和,不引入新杂质,可用适量盐酸除去中的,B正确;
C.和浓NaOH溶液加热时,与反应生成氨气和水,离子方程式书写正确,C正确;
D.固体受热易分解为和,“受热不易分解”的说法错误,D错误;
故答案选D。
【变式7-3】(25-26高一下·辽宁营口·阶段检测)下列关于氨及铵盐的说法错误的是
A.铵盐受热分解一定会生成氨气
B.可以用玻璃棒蘸取浓盐酸检验氨气的存在
C.氯化铵和熟石灰混合加热可产生氨气,则硫酸铵与熟石灰混合加热也可能产生氨气
D.实验室里可用生石灰与浓氨水混合快速制取少量氨气
【答案】A
【详解】A.并不是所有铵盐受热分解都生成氨气,例如硝酸铵等氧化性酸对应的铵盐受热发生氧化还原反应,分解产物无氨气,A错误;
B.浓盐酸具有挥发性,挥发的与反应生成白色固体小颗粒,产生白烟,可检验氨气存在,B正确;
C.铵盐与强碱混合加热时,与反应生成的受热分解为氨气,硫酸铵属于铵盐、熟石灰是强碱,因此混合加热也可产生氨气,C正确;
D.生石灰与浓氨水中的水反应放热,且生成使溶液中浓度升高,均能促进分解、降低氨气溶解度,使氨气快速逸出,可制备少量氨气,D正确;
答案选A。
▌题型08 硝酸的性质
1.物理性质
2.化学性质
①不稳定性
.化学方程式: 。
.保存:一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。
②强氧化性
.与金属铜反应
浓硝酸与 反应: ;
稀硝酸与 反应: (稀) 。
.常温下,浓硝酸可使铁、铝等金属表面形成致密的氧化膜而钝化,保护内部的金属不再与酸反应,故可以用铁质或铝质容器来盛放冷的浓硝酸。
.与非金属单质反应
在加热条件下,浓硝酸能与碳单质发生反应,化学方程式为 。
③酸的通性
如硝酸能与碱发生中和反应,能与碱性氧化物、某些盐发生复分解反应等。
3.用途
【典例8】(25-26高一下·天津宝坻·期末)下列关于说法错误的是
A.浓硝酸一般保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处
B.将分解产生与,比值为,若将带火星的木条伸入该混合气体内,木条复燃,说明也支持燃烧
C.常温下,可以用Fe或Al制容器来储存浓硝酸
D.浓盐酸和浓硝酸体积按混合,可以得到“王水”
【答案】D
【详解】A.浓不稳定,见光、受热易分解,因此需保存在棕色试剂瓶中并放置在阴凉处,A正确;
B.分解的反应为,生成的与体积比为,其中体积分数约为20%,与空气中体积分数相近,空气不能使带火星木条复燃但该混合气体可以,说明也支持燃烧,B正确;
C.常温下、遇浓会发生钝化,表面生成致密氧化膜阻止反应进一步进行,因此可以用或制容器储存浓硝酸,C正确;
D.王水是浓盐酸和浓硝酸按体积比混合得到的,选项中比例颠倒,D错误;
故选D。
【变式8-1】(24-25高一上·山东青岛·阶段检测)将一定质量的镁铜合金加入稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是,向所得溶液中加入物质的量浓度为溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加,则下列有关叙述中不正确的是
A.加入合金的质量可能为
B.参加反应的硝酸的物质的量为
C.沉淀完全时消耗溶液的体积为
D.溶解合金时收集到气体的体积在标况下为
【答案】D
【详解】A.镁铜合金加入稀硝酸转化为对应的金属离子、,加入沉淀完全,生成的沉淀为Mg(OH)2 、Cu(OH)2。可用通式M(OH)2来表示,根据化学式知,生成沉淀的质量比原合金的质量增加的量是氢氧根离子,则,根据氢氧根离子守恒,根据金属原子守恒得金属的总物质的量是0.15 mol,全为镁时质量为3.6 g,全为铜时质量为9.6 g,6.4 g在该区间内,A不符合题意;
B.参加反应的硝酸分为酸性和氧化性两部分,和镁离子、铜离子反应生成硝酸镁和硝酸铜的硝酸为,根据电子守恒得,作氧化剂生成NO的硝酸为,总物质的量为,B不符合题意;
C.和镁离子、铜离子反应生成沉淀的氢氧化钠为,,,C不符合题意;
D.,标况下体积为,不是,D符合题意;
故答案选D。
【变式8-2】(25-26高一下·广东汕头·期中)价类二维图是学习氮元素及其化合物性质的重要视角。下列说法不正确的是
A.一定条件下a能与反应生成NO B.可以用氢氧化钠吸收b,防止空气污染
C.c可为红棕色气体 D.d的浓溶液见光或者受热会发生分解
【答案】B
【详解】A.a是-3价氮的氢化物,具有还原性,和在催化剂、高温条件下可发生氧化还原反应,生成,A正确;
B.b是+2价氮的氧化物,属于不成盐氧化物,与溶液不反应,无法用氢氧化钠单独吸收,B错误;
C.c是+4价氮的氧化物,有和,是红棕色气体,故c可为红棕色气体,C正确;
D.d是N的最高价(+5价)含氧酸,即,浓硝酸见光或受热易分解为、和,D正确;
故选B。
【变式8-3】(25-26高一下·河北邯郸·阶段检测)如图所示,某化学小组对硝酸的性质进行一系列探究。下列说法正确的是
A.若①中收集的气体能使带火星的木条复燃,可证明能助燃
B.观察到②中产生红棕色气体,说明浓硝酸不稳定
C.③中不会产生红棕色气体
D.将②中的红热木炭换成打磨过的铝片无明显现象,说明该条件下铝与浓硝酸不反应
【答案】A
【详解】A.浓硝酸受热分解的化学方程式为:,产生的混合气体中,与的体积比为4:1。这意味着混合气体中氧气的体积分数约为,这与空气中氧气的含量非常接近。带火星的木条在普通空气中通常不能复燃,只有在氧气浓度较高时才能复燃,如果收集到的这种混合气体能使带火星的木条复燃,这说明混合气体中的另一种主要成分二氧化氮()一定起到了助燃的作用, A正确;
B.观察到②中产生红棕色气体,可能原因是浓硝酸分解产生红棕色气体(),也可能是碳与浓硝酸发生氧化还原反应:,该现象不能说明浓硝酸不稳定,B错误;
C.红热木炭温度很高,会加热浓硝酸导致其分解产生;同时,高温下的碳也会直接与挥发出的硝酸蒸气发生氧化还原反应生成,无论是分解还是氧化还原反应,都会产生大量的红棕色气体,C错误;
D.常温下,铝(Al)遇浓硝酸会发生钝化现象。即在铝表面生成一层致密的氧化膜,阻止内部金属继续反应,将②中的红热木炭换成打磨过的铝片无明显现象,不能说明该条件下铝与浓硝酸不反应,D错误;
故选A。
▌题型09 人类活动对氮循环和环境的影响
1.含氮物质来源及对环境的影响
2.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
· 应控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量;
· 另一方面应增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。
【典例9】(24-25高一上·福建龙岩·期末)以下是氨氮废水的处理流程:
高浓度氨氮废水低浓度氨氮废水含硝酸废水达标废水
下列说法错误的是
A.过程中发生的化学反应不属于氧化还原反应
B.过程中发生的离子反应方程式为
C.过程中,转移时可生成(标准状况)
D.该处理方案可有效防止水体富营养化
【答案】C
【分析】向高浓度氨氮废水中加NaOH溶液、加热并通入空气(步骤Ⅰ),将其转化为低浓度氨氮废水;接着通过微生物作用(步骤Ⅱ),把低浓度氨氮废水转化为含硝酸的废水;最后加入甲醇(步骤Ⅲ),将含硝酸的废水处理为达标废水,实现氨氮废水的无害化处理。
【详解】A.过程Ⅰ中,高浓度氨氮废水在NaOH溶液、加热和鼓入空气条件下,主要发生反应:。该反应是酸碱中和反应,氮元素的化合价未发生变化,无电子转移,因此不属于氧化还原反应,A正确;
B.过程Ⅱ为微生物硝化过程,将氨氮()氧化为硝酸盐()。在碱性条件下,反应方程式为,该方程式原子和电荷均守恒,符合硝化过程的原理,B正确;
C.过程Ⅲ为反硝化过程,硝酸被还原为氮气。生成1 mol时,2个氮原子各降低5价,共转移10 mol电子。标准状况下,1 mol的体积为22.4 L,因此转移10 mol电子时应生成22.4L,C错误;
D.该流程通过过程Ⅰ去除大部分氨氮,过程Ⅱ将氨氮转化为硝酸盐,过程Ⅲ将硝酸盐还原为氮气释放,最终废水达标排放,有效降低了氮含量,从而防止水体富营养化,D正确;
故答案选C。
【变式9-1】(22-23高一下·江苏南京·期末)化学知识在环境保护中起关键作用,下列叙述不正确的是
A.在燃煤中加入适量的生石灰能有效减少二氧化硫的排放
B.控制含磷洗涤剂的生产和使用有利于防止水体富营养化
C.采用汽车尾气处理技术可将汽车尾气中的NO和CO转化为无害气体
D.正常雨水呈中性,pH小于7的雨水是酸雨
【答案】D
【详解】A.燃煤中加入适量的生石灰,CaO与煤燃烧生成的SO2、O2反应生成CaSO4,减少了二氧化硫的排放,A正确;
B.控制含磷洗涤剂的生产和使用可减少磷元素的排放,有利于防止水体富营养化,B正确;
C.采用汽车尾气处理技术可将汽车尾气中的NO和CO转化为氮气等无害气体,C正确;
D.酸雨是pH<5.6的降水,D错误;
故答案选D。
【变式9-2】下列说法符合绿色化学思想的是
A.对工业生产硝酸产生的废气、废水进行严格处理
B.开发利用仿生固氮技术以减少氮肥使用
C.验证硝酸的强氧化性时在通风橱内进行实验
D.建设“花园式工厂”
【答案】B
【详解】A.对废气、废水严格处理是补救措施,没有从源头上减少污染,A不符合题意;
B.传统氮肥生产能耗高、污染大,利用仿生固氮技术能减少氮肥使用,从源头上减少了污染物的排放,B符合题意;
C.在通风橱内进行实验并不能减轻对大气的污染,C不符合题意;
D.“花园式工厂”只是对环境的美化,没有从源头减少污染,D不符合题意;
故选B。
【变式9-3】(25-26高一下·北京·期中)某工厂综合处理含废水和工业废气(主要含、、、NO、CO,不考虑其他成分)的流程如下图所示。
已知:
ⅰ、NO不与NaOH溶液反应,水溶液中不能氧化
ⅱ、
ⅲ、
下列说法不正确的是
A.固体1中含、、等
B.②中的反应为
C.捕获剂用于从气体2中捕获CO
D.为使废气中的NO完全转化为气体X,①中应过量
【答案】D
【分析】工业废气中的、可被石灰乳吸收,生成固体1为、及过量的;气体1是不能被过量石灰乳吸收的、NO、CO,气体1通入,将部分一氧化氮氧化为二氧化氮,然后利用反应获取亚硝酸钠(一氧化氮不和氢氧化钠反应),所以氧气不能过量,否则得到硝酸钠,无法处理废水中的;与含有的溶液反应生成无污染气体X(),则气体2含有、,捕获剂所捕获的气体主要是CO。据此分析。
【详解】A.工业废气中的、会与过量石灰乳反应,分别生成、,且石灰乳过量,因此固体1中含、、剩余,A不符合题意;
B.和发生归中反应生成无污染的,方程式配平后为,原子、电荷均守恒,B不符合题意;
C.经过吸收后,气体2的成分为、,无污染,因此捕获剂的作用是捕获,C不符合题意;
D.若过量,会被完全氧化为,与反应会生成和,根据已知条件,不能氧化,无法转化为无污染气体,故不能过量,D符合题意;
故选D。
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学科网(北京)股份有限公司
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第三节 氮的循环(题型突破·举一反三)
题型01 自然界中氮的循环
题型02 氮的固定
题型03 氮气的结构与性质
题型04 氮氧化物的性质与用途
题型05 氨气的性质
题型06 氨气的制备方法
题型07 铵盐的性质
题型08 硝酸的性质
题型09 人类活动对氮循环和环境的影响
▌题型01 自然界中氮的循环
1.氮元素的存在
①游离态:以氮分子的形式存在于大气中。
②化合态:以化合物的形式存在于动植物体、土壤和水体中。
2.自然界中的氮循环
3.人类活动对自然界中氮循环的影响
【典例1】(24-25高一上·云南曲靖·期中)自然界中氮的循环如图所示。下列说法错误的是
A.④维持大气中氮元素含量稳定
B.①是野生植物生长所需氮元素的重要来源
C.④⑤都是氮元素的还原反应过程
D.②是氮肥工业基础,科学家们努力将固氮变化条件趋近生物固氮
【变式1-1】(24-25高一下·山东·阶段检测)元素的存在形式有游离态和化合态两种。下列元素在自然界中只以化合态形式存在的是
A.O B.Na C.S D.N
【变式1-2】氮元素在地球上含量丰富,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述与氮的循环无关的是
A.豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转变为硝酸盐
B.自然界中,氨是动植物遗体中的蛋白质腐败后的产物
C.为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂,常用氮气作为保护气
D.在电闪雷鸣的雨天,N2与O2发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
【变式1-3】(19-20高二上·浙江绍兴·期末)下列说法中不正确的是
A.铵态氮肥通常不能与碱性肥料(如草木灰K2CO3) 混合施用
B.NO2溶于水生成硝酸,因此NO2是硝酸的酸酐
C.雷雨时,可增加土壤中硝酸盐类氮肥的含量,此变化属于氮的固定
D.氮气常可做焊接金属时的保护气
▌题型02 氮的固定
1.含义
将空气中 的氮转化为 的过程。
2.分类
【典例2】(25-26高一下·广东汕头·期末)海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋中的氮循环的说法正确的是
A.过程①涉及到新的化学键的形成
B.过程③属于固氮作用
C.可与反应生成
D.向海洋中排放含的废水会减弱反硝化作用
【变式2-1】(25-26高一下·江苏苏州·期中)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、人工固氮都是将转化为
B.可利用饱和食盐水、、为原料制备
C.工业上通过催化氧化等反应制
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”
【变式2-2】(24-25高一上·陕西汉中·阶段检测)下列过程属于固氮的是
A.闪电时氮气转化为一氧化氮 B.氨气被氧气氧化为一氧化氮
C.一氧化氮与氧气化合生成二氧化氮 D.分离液态空气获得
【变式2-3】(25-26高一下·河南周口·期末)科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下,可以实现大气中的氮循环(如图所示),减少对环境的污染。下列说法错误的是
A.图中氮元素的化合价有0、-3、+3、+5
B.转化成属于氮的固定
C.与反应的离子方程式为
D.转化过程中被(甲醇)氧化为
▌题型03 氮气的结构与性质
1.物理性质
颜色
气味
状态
密度
溶解性
无色
无味
气体
与空气接近
难溶于水
2.化学性质
通常状况下,氮气的化学性质不活泼,它很难与其他物质发生化学反应。
①还原性
在放电条件下, 与 反应生成 , 立即被氧化为 ,化学方程式为
②氧化性
· 与 在一定条件下反应生成 ,反应的化学方程式为 ;
· 在 中燃烧生成 ,反应的化学方程式为 。
【典例3】(20-21高一下·北京东城·期中)下列关于氮气的性质,叙述错误的是
A.氮气在通常条件下化学性质稳定
B.氮气在高温、放电等条件下可以发生化学反应
C.氮气在化学反应中只能做氧化剂
D.氮气在发生化学反应过程中发生了化学键的断裂
【变式3-1】(2025·山东枣庄·模拟预测)下列关于氮及其化合物的说法正确的是
A.的化学性质稳定,任何情况下不与氧气反应
B.NO密度大于空气,可用向上排空气法收集
C.易液化,液氨可用作制冷剂
D.浓具有强酸性,所以会使铁表面形成致密氧化膜
【变式3-2】(22-23高一下·贵州黔西南·阶段检测)下列关于氮及其化合物的说法中错误的是
A.硝酸可用于制造染料、炸药等
B.雷电固氮是自然界中氮的固定途径之一
C.碳酸氢铵常用作氮肥,不可与碱性肥料混用
D.氮气性质稳定,可用于工业制镁的冷却剂
【变式3-3】(25-26高一下·云南曲靖·阶段检测)下列关于氮及其化合物的说法,错误的是
A.氮气化学性质稳定,可用于食品保护气
B.铵盐受热易分解,可用于实验室制氨气
C.硝酸与金属反应不产生氢气
D.雷雨天气会产生NO,属于氮的固定
▌题型04 氮氧化物的性质与用途
1.物理性质对比
物质
颜色
气味
状态
毒性
水溶性
无味
气体
有毒
溶于水
气味
气体
有毒
溶于水
2.NO和NO2之间的相互转化
① ( 表现 );
② ( 既表现 ,又表现 )(工业制取硝酸的关键步骤)
3.NO和NO2的用途
(1)
①结合血红蛋白的能力比 还强,更容易造成人体缺氧;
②作为一种传递神经信息的“信使分子”,在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。
(2)
①能使多种织物褪色,损坏多种织物和尼龙制品;
②对金属和非金属材料也有腐蚀作用。
【典例4】(25-26高一下·新疆和田·阶段检测)下列关于NO和NO2的说法正确的是
A.NO可以用排空气法收集
B.NO2是红棕色气体,能溶于水生成HNO3
C.NO和NO2均为酸性氧化物
D.NO2与水的反应中,NO2只作氧化剂
【变式4-1】(24-25高一下·天津滨海新区·期中)下列关于氮及其化合物的说法正确的是
A.NO、NO2均为大气污染气体,在大气中可稳定存在
B.NO、NO2均易溶于水
C.常温常压下 NO不能与空气中的氧气直接化合
D.N2化学性质稳定,可用作保护气
【变式4-2】(25-26高一下·云南曲靖·阶段检测)下列物质中,不能由单质直接化合生成的是
A.NO2 B.SO2 C.Cu2S D.FeS
【变式4-3】(24-25高一下·新疆喀什·期末)关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是
A.二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种常用的强酸
B.两种气体都是无色有毒的气体,且都可用水吸收以消除对空气的污染
C.两种气体都具有强氧化性,因此都能够使品红溶液褪色
D.两种气体溶于水都可以与水反应,且只生成相应的酸
▌题型05 氨气的性质
1.物理性质
色、态
气味
密度
溶解性
气体
气味
空气
溶于水,常温、常压下1体积水能溶解
约 体积氨气
2.化学性质
3.喷泉实验
(1)喷泉的常见类型
方法
减小内压法
增大外压法
装置
原理
减小烧瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉现象
增大锥形瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉现象
(2)常见能形成喷泉的组合
气体
、 、 、
吸收剂
水或水溶液
水或水溶液
溶液
水
4.氨水的化学性质
5.用途
(1)氨易液化,液氨汽化时要吸收大量的热,可用作 。
(2)工业上主要用于制取硝酸和氮肥。
【典例5】(25-26高一下·广东茂名·期末)以氮气为主要原料制备硝酸的转化过程如图所示,下列说法正确的是
A.反应①和②均属于氮的固定
B.反应①和③中氮元素均被氧化
C.反应④每生成,转移1 mol电子
D.用NaOH溶液吸收尾气的反应为:
【变式5-1】(25-26高一下·新疆和田·期末)下列关于氨的说法不正确的是
A.是无色、有刺激性气味的气体
B.氨气和液氨是两种不同的物质
C.极易溶于水,氨水具有碱性,可用于除去烟气中的
D.氨催化氧化制硝酸是利用的还原性
【变式5-2】(25-26高一下·四川雅安·期末)下图为氮元素的价类二维图。下列说法正确的是
A.一定条件下,NO2和NH3反应可以转化成N2
B.NO2转化为HNO3一定需要加入氧化剂
C.X属于酸性氧化物
D.工业制硝酸的转化路径:N2→NH3→NO2→HNO3
【变式5-3】(25-26高一下·广东湛江·阶段检测)某化学兴趣小组搭建如图所示装置,在烧瓶中充满NH3,烧杯中装着紫色石蕊溶液,打开止水夹,挤压胶头滴管中的水,开启实验,下列说法错误的是
A.可以观察到蓝色喷泉
B.形成喷泉的原理是氨气极易溶于水,使烧瓶中压强明显减小
C.所得溶液中:
D.烧瓶中的NH3换成NO也能形成喷泉
▌题型06 氨气的制备方法
1.实验室制法
【点拨】(1)收集装置和发生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)干燥用碱石灰,不能用、浓硫酸等酸性干燥剂,也不能用,原因是与反应生成。
2.快速制取氨的其他方法
方法
装置
反应原理
加热浓氨水
浓氨水与固体烧碱或生石灰混合
将浓氨水滴加到固态碱性物质(如 、 、碱石灰等)上,消耗浓氨水中的水,且 增大,同时反应放热,促进 分解产生
3.氨气的工业制备方法
与 在一定条件下反应生成,反应的化学方程式为 ;
【典例6】(25-26高一下·广东东莞·阶段检测)下列实验装置能达到实验目的的是
A.制备
B.干燥
C.收集
D.吸收尾气
A.A B.B C.C D.D
【变式6-1】(25-26高一下·山东临沂·阶段检测)用下图装置(夹持装置已略去)进行NH3制备及性质实验。下列说法不正确的是
A.甲中制备NH3利用了NH3H2O的分解反应
B.乙中的集气瓶内a导管长、b导管短
C.丙装置不能防止倒吸
D.蘸有浓氨水和浓硝酸的玻璃棒靠近,可观察到白烟
【变式6-2】(25-26高一下·海南海口·期末)实验室制取干燥的NH3并进行性质实验,下列实验装置正确且能达到目的的是
A.制取NH3
B.干燥NH3
C.验证NH3显碱性
D.收集NH3
A.A B.B C.C D.D
【变式6-3】(25-26高一下·黑龙江鸡西·期末)某实验小组用如图所示三口玻璃管制备少量并验证其还原性。下列说法错误的是
A.生成的反应为
B.氧化铜粉末变红,证明具有还原性
C.实验过程中,气球内收集的气体只有
D.实验结束,待装置冷却,需向三口玻璃管内注入适量稀硫酸后再拆卸装置
▌题型07 铵盐的性质
1.物理性质
绝大多数铵盐是易溶于水的白色晶体。
2.化学性质
①不稳定性
受热分解: ;
受热分解: ;
【点拨】铵盐分解不一定产生氨,如硝酸铵加热到一定温度时会发生爆炸,其在不同温度下分解的产物不同,如 ,,这是因为 中含有 价和 价两种不同价态的氮元素,能发生氧化还原反应。
②与碱反应
固体与 溶液共热: 。
【点拨】铵盐与碱溶液反应,不加热时或者在稀碱溶液中均生成 。
3. 的检验
(1)化学原理: (用离子方程式表示)。
(2)操作方法
取少量固体样品(或溶液)于试管中,加入 溶液,加热,将 靠近试管口(或将蘸有 的玻璃棒靠近试管口),试纸 (或产生 ),证明固体样品(或溶液)中含有 。
【典例7】(25-26高一下·湖南·期中)下列有关铵盐的说法,不正确的是
A.绝大多数铵盐易溶于水 B.铵盐受热不易分解
C.绝大多数铵盐能与碱反应放出氨气 D.铵盐是农业上常用的化肥
【变式7-1】(25-26高一上·山东临沂·期中)下列反应中,体现还原性的是
A.NH4HCO3加热分解有NH3生成
B.NH4Cl和NaNO2的混合溶液加热有N2生成
C.Mg(OH)2固体在NH4Cl溶液中溶解并生成NH3·H2O
D.(NH4)2SO4溶液中滴加BaCl2溶液生成BaSO4白色沉淀
【变式7-2】(25-26高一下·河南许昌·期中)下列有关、的说法错误的是
A.二者均属于铵盐
B.可用适量的盐酸除去中的
C.溶液与NaOH浓溶液加热时反应的离子方程式:
D.固体受热不易分解
【变式7-3】(25-26高一下·辽宁营口·阶段检测)下列关于氨及铵盐的说法错误的是
A.铵盐受热分解一定会生成氨气
B.可以用玻璃棒蘸取浓盐酸检验氨气的存在
C.氯化铵和熟石灰混合加热可产生氨气,则硫酸铵与熟石灰混合加热也可能产生氨气
D.实验室里可用生石灰与浓氨水混合快速制取少量氨气
▌题型08 硝酸的性质
1.物理性质
2.化学性质
①不稳定性
.化学方程式: 。
.保存:一般将浓硝酸保存在 试剂瓶中,并放置在阴凉处。
②强氧化性
.与金属铜反应
浓硝酸与 反应: ;
稀硝酸与 反应: 。
.常温下,浓硝酸可使铁、铝等金属表面形成致密的氧化膜而钝化,保护内部的金属不再与酸反应,故可以用铁质或铝质容器来盛放冷的浓硝酸。
.与非金属单质反应
在加热条件下,浓硝酸能与碳单质发生反应,化学方程式为 。
③酸的通性
如硝酸能与碱发生中和反应,能与碱性氧化物、某些盐发生复分解反应等。
3.用途
【典例8】(25-26高一下·天津宝坻·期末)下列关于说法错误的是
A.浓硝酸一般保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处
B.将分解产生与,比值为,若将带火星的木条伸入该混合气体内,木条复燃,说明也支持燃烧
C.常温下,可以用Fe或Al制容器来储存浓硝酸
D.浓盐酸和浓硝酸体积按混合,可以得到“王水”
【变式8-1】(24-25高一上·山东青岛·阶段检测)将一定质量的镁铜合金加入稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是,向所得溶液中加入物质的量浓度为溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加,则下列有关叙述中不正确的是
A.加入合金的质量可能为
B.参加反应的硝酸的物质的量为
C.沉淀完全时消耗溶液的体积为
D.溶解合金时收集到气体的体积在标况下为
【变式8-2】(25-26高一下·广东汕头·期中)价类二维图是学习氮元素及其化合物性质的重要视角。下列说法不正确的是
A.一定条件下a能与反应生成NO B.可以用氢氧化钠吸收b,防止空气污染
C.c可为红棕色气体 D.d的浓溶液见光或者受热会发生分解
【变式8-3】(25-26高一下·河北邯郸·阶段检测)如图所示,某化学小组对硝酸的性质进行一系列探究。下列说法正确的是
A.若①中收集的气体能使带火星的木条复燃,可证明能助燃
B.观察到②中产生红棕色气体,说明浓硝酸不稳定
C.③中不会产生红棕色气体
D.将②中的红热木炭换成打磨过的铝片无明显现象,说明该条件下铝与浓硝酸不反应
▌题型09 人类活动对氮循环和环境的影响
1.含氮物质来源及对环境的影响
2.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
· 应控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量;
· 另一方面应增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。
【典例9】(24-25高一上·福建龙岩·期末)以下是氨氮废水的处理流程:
高浓度氨氮废水低浓度氨氮废水含硝酸废水达标废水
下列说法错误的是
A.过程中发生的化学反应不属于氧化还原反应
B.过程中发生的离子反应方程式为
C.过程中,转移时可生成(标准状况)
D.该处理方案可有效防止水体富营养化
【变式9-1】(22-23高一下·江苏南京·期末)化学知识在环境保护中起关键作用,下列叙述不正确的是
A.在燃煤中加入适量的生石灰能有效减少二氧化硫的排放
B.控制含磷洗涤剂的生产和使用有利于防止水体富营养化
C.采用汽车尾气处理技术可将汽车尾气中的NO和CO转化为无害气体
D.正常雨水呈中性,pH小于7的雨水是酸雨
【变式9-2】下列说法符合绿色化学思想的是
A.对工业生产硝酸产生的废气、废水进行严格处理
B.开发利用仿生固氮技术以减少氮肥使用
C.验证硝酸的强氧化性时在通风橱内进行实验
D.建设“花园式工厂”
【变式9-3】(25-26高一下·北京·期中)某工厂综合处理含废水和工业废气(主要含、、、NO、CO,不考虑其他成分)的流程如下图所示。
已知:
ⅰ、NO不与NaOH溶液反应,水溶液中不能氧化
ⅱ、
ⅲ、
下列说法不正确的是
A.固体1中含、、等
B.②中的反应为
C.捕获剂用于从气体2中捕获CO
D.为使废气中的NO完全转化为气体X,①中应过量
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