2019高考化学第4节氮及其重要化合物考点（1）氮气及其常见氧化物讲与练（含解析）.docx

非金属及其化合物李仕才考点一氮气及其常见氧化物1氮元素在自然界中的存在及氮的固定2氮气(1)分子式：N2，电子式：NN，结构式：NN。(2)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点很低。(3)化学性质与氧气反应：N2O22NO(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)；与氢气反应：N23H22NH3(工业合成氨的反应原理)；与Mg反应：3MgN2Mg3N2。3氮的氧化物(1)氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)NO和NO2性质的比较判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1NO2溶于水时生成HNO3，故NO2是硝酸的酸酐。()2CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。()3NO2溶于水时发生氧化还原反应。()4NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。()5NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂，二者的物质的量之比为31。()6溴蒸气和NO2都为红棕色气体用湿润的淀粉KI试纸可以鉴别。()7标准状况下，6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA。()8制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。()1氮的氧化物都有毒，其中NO2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，也没有纯净NO2和N2O4气体。2验证某无色气体是NO的方法是让无色气体接触氧气或空气，无色气体变为红棕色。3NO2、NO可用碱液处理，如NaOH溶液吸收原理为NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O、2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O。4NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。如NO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝：2NO22KI=2KNO2I2。5鉴别NO2和溴蒸气常用AgNO3溶液、H2O、CCl4。一、氮及其氧化物的性质及其对环境的影响1关于氮的变化关系图如图：则下列说法不正确的是()A路线是工业生产硝酸的主要途径B路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C上述所有反应都是氧化还原反应D上述反应中只有属于氮的固定解析：工业上生产硝酸的流程是氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应4NH35O24NO6H2O路线，一氧化氮与氧气反应2NOO2=2NO2路线，二氧化氮被水吸收3NO2H2O=2HNO3NO路线，路线是工业生产硝酸的主要途径，A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应：N2O22NO路线；NO不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NOO2=2NO2路线，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2H2O=2HNO3NO路线，B正确；从氮的变化关系图可知：N从N2(0价)NO(2价)NO2(4价)HNO3(5价)，都是氧化还原反应，C正确；上述反应中空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，D错误。答案：D2下列说法正确的是()ACO、NO、NO2都是大气污染物，在空气中都能稳定存在BNO可用于某些疾病的治疗CNO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象DNO是一种红棕色气体解析：NO易被氧化为NO2；NO2通入溶液中生成HNO3，能把Fe2氧化成Fe3，溶液由浅绿色变成棕黄色；NO为无色气体。答案：B3随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是()A反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2CNO和O2必须在催化剂表面才能反应D催化转化总化学方程式为2NOO24CO4CO2N2解析：反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NOO2=2NO2,2NO24CO=N24CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NOO24CO4CO2N2。答案：D4已知化学反应：2NO2CON22CO2，NO2SO2NOSO3。下列说法正确的是()A反应可用于汽车尾气处理，NO是还原剂，CO2是氧化产物B反应是非氧化还原反应，反应前后气体分子总数不变C反应中，NO2的氧化性比SO2的氧化性强D利用上述两反应处理尾气，能达到保护环境要求解析：反应中N元素的化合价由2价降为0，被还原作氧化剂，A错误；反应中，N、S元素的化合价均发生了变化，为氧化还原反应，B错误；反应中的产物NO、SO3均是污染物，D错误。答案：C5下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3ABCD解析：本题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)一步反应就能完成。反应、从化合价角度来看都升高，但反应N2NO2不能一步反应完成；而反应NO2HNO3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如3NO2H2O=2HNO3NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应N2NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。答案：C二、氮及其氧化物的简单计算6已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的化学反应如下：3NO22NaOH=2NaNO3NOH2O；NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O；现有m mol NO2和n mol NO组成的混合气体，要用NaOH溶液使其被完全吸收无气体剩余，现有浓度为a molL1的NaOH溶液，则需此NaOH溶液的体积为()A. L B. L C. L D. L解析：生成物不论是硝酸钠还是亚硝酸钠，根据原子守恒可知氢氧化钠的物质的量就是NO2和NO的物质的量之和，则氢氧化钠是(mn) mol，则氢氧化钠溶液的体积为(mn)/a L。答案：C7如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体是()A可能是N2与NO2的混合气体B只能是O2与NO2的混合气体C可能是NO与NO2的混合气体D只能是NO2一种气体解析：解答本题要注意以下两点：(1)明确氮气不溶于水，且常温下不与O2发生化学反应；(2)NO2可与水反应生成不溶于水的NO，NO2和NO分别与氧气按适当的比例可被水完全吸收。答案：C8氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。(1)汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。汽车尾气中的CO来自于_，NO来自于_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体，反应的化学方程式可表示为_。(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH36NO5N26H2O,8NH36NO27N212H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是_。(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_。解析：(1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)V(NO)V(NO2)3.0 L，V(NO)V(NO2)3.5 L，则V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 L，V(NO)V(NO2)13。(3)NO中氮的化合价为2价，NO2中氮的化合物为4价，二者11混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为3价，即为NaNO2。答案：(1)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应形成酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任写两种即可)2xCO2NOx2xCO2N2(2)13(3)NaNO2氮的氧化物溶于水的计算一、原理解答氮氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2H2O=2HNO3NO,2NOO2=2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。二、方法氮的氧化物与O2、H2O反应的计算，常见的有三种方法1 加合式法(1)NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2O22H2O=4HNO3可知：V(NO2)V(O2)(2)NO与O2同时通入水中2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO总的化学方程式为4NO3O22H2O=4HNO3可知：V(NO)V(O2)(3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO3O22H2O=4HNO3情况处理。2 原子守恒法4NO2O2和4NO3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5H2O=2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。n(N)n(O)3 电子守恒法NO与O2的混合气体通入水中发生反应：2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO，在这当中，存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲，NOHNO3，N的化合价升高是由于被O2氧化，因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。1将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体分别是()A1.2 mL，NOB2.4 mL，O2C3.5 mL，O2 D4 mL，NO解析：解题依据的化学反应原理：4NO2O22H2O=4HNO3，3NO2H2O=2HNO3NO。设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：若剩O2，则V剩x(12 mLx)2 mL，解得x4 mL，B、C错误；若剩NO，则V剩(12 mLx)4x2 mL，解得x1.2 mL，D错误，A正确。答案：A2如图，同温同压下，反应完全后有氧气剩余的是()A试管通入了40 mL NO2和10 mL O2B试管通入了40 mL NO和10 mL O2C试管通入了40 mL NO、10 mL NO2和10 mL O2D试管通入了10 mL NO、20 mL NO2和20 mL O2解析：A项，n(N)n(O)410，恰好完全反应；B项，n(N)n(O)46，剩余气体为NO；C项，n(N)n(O)58，剩余气体为NO；D项，n(N)n(O)39，剩余气体为O2。答案：D3室温时，在容积为a mL的试管中充满NO2气体，然后倒置在水中至管内水面不再上升时为止；再通入b mL O2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为c mL，且该气体不支持燃烧。则a、b、c的关系是()Aa4b3c Ba4bcCab41 Dab43解析：剩余气体不支持燃烧，故为NO气体，即相当于NO2与O2混合作用于水时剩余3c mL NO2，4NO2O22H2O=4HNO341(a3c) b则41(a3c)b整理得a4b3c。答案：A4将充有a mL NO和b mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入a mL O2。气体体积均在同温同压下测定，且ba，则充分反应后，试管中气体在同温同压下的体积为()A. mLB. mLC. mLD. mL解析：已知反应4NO2O22H2O=4HNO3,4NO3O22H2O=4HNO3；由这两个反应可得NONO2O2H2O=2HNO3，ba，则同温同压下反应中NO2过量(ba) mL，而过量的N