資源簡(jiǎn)介

2025屆高三化學(xué)一輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)講義（20）
專(zhuān)題四 元素及其化合物
4-5 非金屬及其化合物（三、氮及其重要化合物）（1課時(shí)，共3課時(shí)）
【復(fù)習(xí)目標(biāo)】
1．了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及應(yīng)用。
2．了解氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
3．了解氮的化合物對(duì)環(huán)境的影響。
【重點(diǎn)突破】
1．精準(zhǔn)理解相關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理，掌握NOx對(duì)環(huán)境污染的治理應(yīng)用。
2．掌握相關(guān)氮的化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、應(yīng)用。
【真題再現(xiàn)】
例題1．（2018·江蘇）NOx（主要指NO和NO2）是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。
（1）用水吸收NOx的相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：
2NO2(g)+H2O(l)=== HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH= 116.1 kJ·mol 1
3HNO2(aq) ===HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9 kJ·mol 1
反應(yīng)3NO2(g)+H2O(l) ===2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH= kJ·mol 1。
（2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫(xiě)出電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式： 。
（3）用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收過(guò)程中存在HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應(yīng)。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。
（4）在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。
①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中，當(dāng)生成1 mol N2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 mol。
②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)（裝置見(jiàn)圖）。
反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖所示，在50～250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是 ；當(dāng)反應(yīng)溫度高于380 ℃時(shí)，NOx的去除率迅速下降的原因可能是 。
。
解析：
（1）應(yīng)用蓋斯定律解答。
（2）根據(jù)電解原理，陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)為HNO2失去電子生成HNO3。
（3）HNO2與（NH2）2CO反應(yīng)生成N2和CO2，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒寫(xiě)出方程式。
（4）①NH3與NO2的反應(yīng)為8NH3+6NO27N2+12H2O，該反應(yīng)中NH3中-3價(jià)的N升至0價(jià)，NO2中+4價(jià)的N降至0價(jià)，生成7molN2轉(zhuǎn)移24mol電子。
②因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間相同，所以低溫時(shí)主要考慮溫度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；高溫時(shí)NH3與O2發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成NO。
答案：（1） 136.2
（2）HNO2 2e +H2O===3H++NO3
（3）2HNO2+(NH2)2CO===2N2↑+CO2↑+3H2O
（4）24/7
（5）迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大
（6）催化劑活性下降；NH3與O2反應(yīng)生成了NO
小結(jié)：本題以有效去除NOx為載體，考查蓋斯定律的應(yīng)用、電解原理、指定情境下方程式的書(shū)寫(xiě)，氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計(jì)算、圖像的分析。主要體現(xiàn)的是對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的考查，對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的準(zhǔn)確理解是解題的關(guān)鍵。
例2．（2019江蘇）N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物，含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。
（1）N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為 。
（2）NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收，主要反應(yīng)為
NO+NO2+2OH-=== 2NO2-+H2O
2NO2+2OH-=== NO2-+NO3-+H2O
①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有　　（填字母）。
A．加快通入尾氣的速率
B．采用氣、液逆流的方式吸收尾氣
C．吸收尾氣過(guò)程中定期補(bǔ)加適量NaOH溶液
②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過(guò)濾，得到NaNO2晶體，所得晶體中的主要雜質(zhì)是　 （填化學(xué)式）；吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是　　　　（填化學(xué)式）。
（3）NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣,可提高尾氣中NO的去除率。其他條件相同，NO轉(zhuǎn)化為NO3-的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH（用稀鹽酸調(diào)節(jié)）的變化如圖所示。
①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO3-，其離子方程式為 。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO轉(zhuǎn)化率越高。其原因是　　　　　　。
解析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒和氧化還原反應(yīng)的化合價(jià)升降書(shū)寫(xiě)配平。（2）①增大接觸面積、延長(zhǎng)接觸時(shí)間有助于提高NO和NO2去除率；增加一種反應(yīng)物的的濃度有助于去除另一種反應(yīng)物；②尾氣中多余的NO2與NaOH溶液反應(yīng)會(huì)生成NaNO3雜質(zhì)，尾氣中多余的NO與NaOH溶液不反應(yīng)。（3）①根據(jù)氧化還原反應(yīng)的化合價(jià)升降總數(shù)相等書(shū)寫(xiě)配平，HClO轉(zhuǎn)化為Cl-和化合價(jià)降低2，NO轉(zhuǎn)化為NO3-化合價(jià)升高3，再根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒配平其他物質(zhì)系數(shù)。②溶液pH越小,溶液中HClO的濃度越大,氧化NO的能力越強(qiáng)。
答案：（1）2NH3+2O2 N2O+3H2O
（2）①BC　②NaNO3　NO
（3）①3HClO+2NO+H2O=== 3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液pH越小，溶液中HClO的濃度越大，氧化NO的能力越強(qiáng)
小結(jié)：（略）
【知能整合】
（1）理清知識(shí)主線：H3→ →2O→O→O2→HO3
（2）形成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
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（3）價(jià)類(lèi)二維圖的構(gòu)建
【體系再構(gòu)】
【隨堂反饋】
基礎(chǔ)訓(xùn)練
1．噴泉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。應(yīng)用下列各組氣體—溶液，能出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象的是
氣體 溶液
A． H2S 稀鹽酸
B． HCl 稀氨水
C． NO 稀H2SO4
D． CO2 飽和NaHCO3溶液
2．下列制備N(xiāo)H3并制取氨水的裝置正確且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?br/>INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\9+71.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\9+71.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\徐圣哲ppt\\e\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\WORD\\9+71.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\WORD\\9+71.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\成盤(pán)\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+71.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\成盤(pán)\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+71.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\徐麗\\2018\\看PPT\\二輪\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+71.TIF" \* MERGEFORMATINET
3．某實(shí)驗(yàn)興趣小組用如下兩種方法制取氮?dú)狻?br/>INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\9+77.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\9+77.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\徐圣哲ppt\\e\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\WORD\\9+77.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\WORD\\9+77.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\成盤(pán)\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+77.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\成盤(pán)\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+77.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\徐麗\\2018\\看PPT\\二輪\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+77.TIF" \* MERGEFORMATINET
已知：活性炭可用于吸附水中的絮狀沉淀。
（1）方法一所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________。
（2）檢驗(yàn)方法一反應(yīng)后所得溶液中是否含有NH的實(shí)驗(yàn)方法是_______________。
（3）方法二被冰水冷卻的U形管中所得物質(zhì)是________，用冰水冷卻的目的是________________________________________________________________。
（4）方法一與方法二相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是_______________________________。
（5）方法一和方法二中均需用到NH4Cl，NH4Cl的溶解度隨溫度變化的曲線如圖所示，工業(yè)NH4Cl固體中含有少量的FeCl2，可通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)來(lái)提純：將工業(yè)NH4Cl固體溶于水，___________ _____，調(diào)節(jié)溶液的pH為4～5，向溶液中加入活性炭，將溶液加熱濃縮，________________________________________，獲得純凈的NH4Cl固體。（實(shí)驗(yàn)中可供選擇的試劑有：雙氧水、KMnO4溶液）
INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\9+78.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\9+78.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\徐圣哲ppt\\e\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\WORD\\9+78.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\化學(xué)\\江蘇\\WORD\\9+78.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\成盤(pán)\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+78.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2018\\二輪\\成盤(pán)\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+78.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\徐麗\\2018\\看PPT\\二輪\\大二輪 化學(xué) 江蘇\\全書(shū)完整的Word版文檔\\9+78.TIF" \* MERGEFORMATINET
拓展訓(xùn)練
4．聯(lián)氨（又稱聯(lián)肼，N2H4，無(wú)色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列問(wèn)題：
（1）聯(lián)氨分子的電子式為_(kāi)____________，其中氮的化合價(jià)為_(kāi)___________。
（2）實(shí)驗(yàn)室可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _____。
（3）①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) △H1
②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) △H2
③O2(g)+2H2(g) ===2H2O(g) △H3
④2 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=-1048.9kJ·mol 1
上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H4=________________，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)開(kāi)______________________________________。
（4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為_(kāi)____________已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；KW=1.0×10-14）。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為 。
（5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，觀察到的現(xiàn)象是 。聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2 kg；與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點(diǎn)是 。
【隨堂反饋】答案
1．B 2．D
3．（1）NH4Cl＋NaNO2NaCl＋N2↑＋2H2O　
（2）向試管中加入少量反應(yīng)后所得溶液，向其中加入足量NaOH濃溶液，加熱，若產(chǎn)生能使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則溶液中含有NH；若試紙不變藍(lán)，則溶液中不含有NH
（3）氨水　將未反應(yīng)的氨氣冷卻，增大氨氣在水中的溶解度
（4）裝置及操作簡(jiǎn)單、所得氮?dú)饧儍簟⒃系睦寐矢摺?br/>（5）加入足量的雙氧水　趁熱過(guò)濾，將溶液冷卻到0 ℃，過(guò)濾，低溫干燥
4．（1） ；-2
（2）NaClO+2NH3===N2H4+NaCl+H2O
（3）△H4=2△H3-2△H2-△H1 反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量氣體
（4）8.7×10-7 N2H6(HSO4)2
（5）固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生 1
N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)（還原產(chǎn)物為N2和H2O，而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4）
【課后作業(yè)】
1．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時(shí)與大氣中的氨有關(guān)（如下圖所示）。下列敘述錯(cuò)誤的是

A．霧和霾的分散劑相同 B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C．NH3是形成無(wú)機(jī)顆粒物的催化劑 D．霧霾的形成與過(guò)度施用氮肥有關(guān)
2．（2022·啟東期中）肼(N2H4)又稱為聯(lián)氨，熔、沸點(diǎn)分別為1.4 ℃、113.5 ℃，可用如下方法制備肼：CO(NH2)2＋ClO－＋2OH－===N2H4＋Cl－＋CO＋H2O。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
A．N2H4中只存在極性鍵
B．CO的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形
C．CO(NH2)2中C、N、O三種元素第一電離能大小順序：C＜N＜O
D．肼的相對(duì)分子質(zhì)量與乙烯接近，但沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于乙烯的原因是能形成分子間氫鍵
3．采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：
（1）1840年 Devil用干燥的氯氣通過(guò)干燥的硝酸銀，得到N2O5，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為_(kāi)__________。
（2）F. Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時(shí)N2O5（g）分解反應(yīng)：
其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示（t=∞時(shí)，N2O5(g)完全分解）：
t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞
p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
①已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g) ΔH1= 4.4 kJ·mol 1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH 2= 55.3 kJ·mol 1
則反應(yīng)N2O5(g) ===2NO2(g)+1/2O2(g)的 ΔH =_______ kJ·mol 1。
②研究表明，N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v=2×10 3×p(N2O5)（kPa·min 1）。t=62min時(shí)，測(cè)得體系中p(O2) =2.9 kPa，則此時(shí)的=________ kPa，v=_______ kPa·min 1。
③若提高反應(yīng)溫度至35℃，則N2O5（g）完全分解后體系壓強(qiáng)p∞（35℃）____63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是 。
④25℃時(shí)N2O4（g）2NO2（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）。
（3）對(duì)于反應(yīng)2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：
第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡
第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應(yīng)
第三步 NO+NO3→2NO2 快反應(yīng)
其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是____（填標(biāo)號(hào)）。
A．v（第一步的逆反應(yīng)）>v（第二步反應(yīng)） B．反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3
C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效 D．第三步反應(yīng)活化能較高
4．（2022·常州期中）燃煤煙氣中90%以上的NOx是NO，脫硝技術(shù)主要就是指NO的脫除技術(shù)。
Ⅰ．絡(luò)合脫硝法
六氨合鈷溶液中的[Co(NH3)6]2＋能絡(luò)合煙氣中的NO和O2，形成的兩種絡(luò)合物在溶液中極易發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)NO的脫除。在吸收液中加入活性炭可有效催化[Co(NH3)6]2＋的再生，維持溶液脫除NO的能力，原理下圖所示。
（1）寫(xiě)出上述絡(luò)合脫硝法總反應(yīng)的離子方程式：________________________。
（2）在不同溫度下，將含0.01 mol·L 1 [Co(NH3)6]3＋的溶液以一定流速通過(guò)裝有活性炭的催化器，[Co(NH3)6]3＋的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，其原因可能是____。
Ⅱ．氧化脫硝法
ClO2溶液常用于氧化脫除煙氣中的NO、SO2等污染物。
（3）隔膜電解NaClO3制備ClO2的裝置如圖2所示。制備時(shí)先在NaClO3溶液中通入少量ClO2氣體，結(jié)合電極反應(yīng)簡(jiǎn)述ClO2的制備過(guò)程：_______________。
圖2
（4）ClO2氧化脫硝過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)如下：
5NO＋2ClO2＋H2O===5NO2＋2HCl
2NO2＋H2O===HNO2＋HNO3
隨著ClO2溶液初始濃度的增加，脫硝時(shí)從溶液中逸出的NO2卻隨之增加。研究表明，溶液中的ClO2不能吸收NO2，且在一定程度上阻礙水對(duì)NO2的吸收。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證ClO2對(duì)NO2的吸收有抑制作用： ________________________
【課后作業(yè)】答案
1．C 2．D
3．（1）O2
（2）①53.1
②30.0 6.0×10－2
③大于 溫度提高，體積不變，總壓強(qiáng)提高；
NO2二聚為放熱反應(yīng)，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強(qiáng)提高。
④13.4
（3）AC
4．（1）2NO＋O2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
（2）溫度升高，反應(yīng)速率加快，提高[Co(NH3)6]3＋的轉(zhuǎn)化率（答案合理即可）
（3）首先在陰極上ClO2發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式為ClO2＋e－===ClO，產(chǎn)生的ClO在溶液中再與ClO發(fā)生反應(yīng)，即ClO＋ClO＋2H＋===2ClO2↑＋H2O，生成的ClO2部分逸出，部分繼續(xù)循環(huán)反應(yīng)　
（4）分別取等體積的蒸餾水和一定濃度的ClO2溶液，在相同時(shí)間內(nèi)以相同的流速向兩份溶液中通入NO2，比較逸出NO2的濃度，若通過(guò)蒸餾水逸出的NO2的濃度較小，則說(shuō)明ClO2對(duì)NO2的吸收有抑制作用

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