2020版高考化学大一轮复习第3讲元素化学考点20氮及其氧化物学案

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1、考点20　氮及其氧化物知识条目加试要求1.氮氧化物的产生、转化及其性质a2.氮及其化合物的相互转化关系c一、氮气1．氮的存在及氮的固定自然界中N元素大部分以游离态存在于空气中，也有一部分以化合态存在于动、植物体内，土壤及无机盐中。游离态的氮转化为化合态的氮的过程，叫作氮的固定。2．分子结构和物理性质电子式结构式颜色气味水溶性密度N⋮⋮NN≡N无色无味难溶于水与空气接近3.化学性质通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。(1)与H2反应：N2＋3H22NH3(2)与O2反应：N2＋O22NO(3)与Mg反应：N2＋3MgMg3N2二、氮的氧化物

2、氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。1．NO和NO2的比较NONO2物理性质颜色无色红棕色溶解性不溶能溶毒性有毒有毒化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO实验室制法(填化学方程式)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O与人体、环境的关系①与血红蛋白结合使人中毒；②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾2.氮的氧化物与水反应的几种情况(1)NO2或NO2与N2(非O2且不溶于水的其他气

3、体均可)的混合气体溶于水可依据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积差值进行计算。(2)NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，当体积比：V(NO2)∶V(O2)＜4∶1时，O2过量，剩余气体为O2；V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，恰好完全反应；V(NO2)∶V(O2)＞4∶1时，NO2过量，剩余气体为NO。(3)NO与O2同时通入水中2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。总反应方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。当体积比：V(NO)∶V(O2)＜4∶3时，余O2；V(NO)∶V(O2

4、)＝4∶3时，恰好完全反应；V(NO)∶V(O2)＞4∶3时，余NO。3．NO2与溴蒸气的鉴别方法由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉－KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。【例1】　某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应，生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为1∶2，则该氮的氧化物为(　　)A．N2OB．NOC．NO2D．N2O5【解析】　设该氮氧化物的分子式为NOx，根据氧化还原反应规律写

5、出反应的化学方程式为2NOx＋2xCON2＋2xCO2，由于n(N2)∶n(CO2)＝1∶2，得出x＝1，因此该氮的氧化物为NO。【答案】　B【提炼】　本题主要考查运用氧化还原反应规律分析、解决氮氧化物相关问题，由此推广到其他类似的题目也可用相同的方法分析。【例2】　将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，倒置量筒在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。则原混合气体中NO2和O2的体积比可能是________或________。【解析】　NO或NO2与O2的混合气体与水的反应计算关系式，可由下列化学方程式推导出来。2NO＋O2===2NO2①3NO2＋H2

6、O===2HNO3＋NO②由②×2＋①得4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由①×3＋②×24NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④③、④两式就是平时计算经常用到的关系式。假设剩余的5mL为O2，则参加反应③的NO2和O2的总体积为50mL－5mL＝45mL。则原混合气体里，NO2的体积为45mL×4/5＝36mL，O2的体积为50mL－36mL＝14mL，即NO2与O2的体积比为36∶14＝18∶7。假设剩余的5mL为NO，由②式得过量的NO2体积为15mL，则发生反应③的NO2和O2的总体积为50mL－15mL＝35mL。则原混合气体里，O2的体积为35mL×1/5＝7mL

7、，NO2的体积为50mL－7mL＝43mL，即NO2与O2的体积为43∶7。【答案】　18∶7　43∶7【提炼】　本题主要考查氮氧化物与O2、H2O反应的计算，相关分析见【知识整理归纳】。【例3】　氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NOx反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨气的制备①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为___