大单元二　第五章　第24讲　氮及其化合物的转化关系_05高考化学_2025年新高考资料_一轮复习_2025大一轮复习讲义+课件（完结）_2025大一轮复习讲义化学教师用书Word版文档全书

第 24 讲 氮及其化合物的转化关系 [复习目标] 1.能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。2.能从含氮 物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。 1．在氮及其化合物的“价—类”二维图中填充N 、NH 、NH ·H O、NH Cl、NO、NO 、 2 3 3 2 4 2 NO、HNO、Cu(NO )。 2 4 3 3 2 2．完成图中序号对应的化学方程式(合理即可)。 ①N＋O=======2NO； 2 2 ②4NH ＋5O=====4NO＋6HO； 3 2 2 ③3NO ＋HO===2HNO＋NO； 2 2 3 ④3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO )＋2NO↑＋4HO； 3 3 2 2 ⑤Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO )＋2NO ↑＋2HO； 3 3 2 2 2 ⑥NH ＋HCl===NH Cl； 3 4 ⑦2NH Cl＋Ca(OH) =====CaCl ＋2NH ↑＋2HO； 4 2 2 3 2 ⑧CuO＋2HNO===Cu(NO )＋HO； 3 3 2 2 ⑨N＋3H2NH ； 2 2 3 ⑩8NH ＋3Cl===6NH Cl＋N。 3 2 4 2 3．常见无机物A、B、C、D存在如图转化关系： (1)若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的 化学方程式为____________________________________________________________________。 (2)若A为常见挥发性强酸，D是生产生活中用量最大、用途最广的金属单质，则B的化学 式是__________________。(3)若A、C、D都是常见气体，C是形成酸雨的主要气体，则A的电子式是_____________。 (4)若A、B、C的水溶液均显碱性，焰色试验均为黄色，D为CO ，举出C的一种用途： 2 _________ _______________________________________________________________________________ 。 答案 (1)4NH ＋5O=====4NO＋6HO 3 2 2 (2)Fe(NO ) (3) (4)治疗胃酸过多、作发酵粉、用于泡沫灭火器等(任答其中一 3 3 种即可) 解析 (1)由题意知，A为氨气，B是NO，D是氧气，C是二氧化氮，反应①的化学方程式 为4NH ＋5O=====4NO＋6HO。(2)由题意知，A是硝酸，B是硝酸铁，C是硝酸亚铁，则 3 2 2 B的化学式为Fe(NO ) 。(3)由题意知，C是二氧化硫，A是硫化氢，D是氧气，B是S，A 3 3 的电子式是 。(4)若A、B、C的水溶液均显碱性，焰色试验均为黄色，说明都含 有Na元素，D为CO，A为NaOH，B是碳酸钠，C为碳酸氢钠。 2 1．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得 硝酸，反应过程如下： N――――――――――→NH ――――――→NO――→NO ―――→HNO 2 3 2 3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列 说法不正确的是( ) A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO 固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO )，放出SO 气体 3 3 2 2 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH ，将未反应的 3 原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO )∶V(O )＝4∶1时，理论上NO 可全部转化为HNO 2 2 2 3 答案 B 解析 硝酸是强氧化性酸，BaSO 固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成 3 NO，B错误。 2．(2023·河北衡水中学一模)水合肼又称水合联氨，广泛用作还原剂、抗氧化剂、发泡剂等。 其制备原理为NaClO＋2NH ===NH·H O＋NaCl。用如图装置制取水合肼的有关分析正确 3 2 4 2 的是( )A．装置的连接顺序是f→a→b→d→c→e B．e所在装置的漏斗可以没入水面以下 C．f所在装置可以快速制备氨气 D．操作过程中要快速滴加NaClO溶液 答案 C 解析 制备水合肼时需先制备氨气，并将其通入NaClO溶液中，氨气极易溶于水，在两装 置中间需要连接安全瓶用于防倒吸，为有利于氨气与 NaClO溶液反应，制备水合肼时氨气 应从 c 口进入装置，最后用 e 所在装置进行尾气处理，则装置的连接顺序应是 f→a→b→c→d→e(a、b顺序可互换)，故A错误；由题干信息可知，水合肼具有还原性，而 NaClO具有强氧化性，若滴加NaClO溶液过快，过量的NaClO能氧化水合肼，降低产率， 故D错误。 3．氮的氧化物(NO)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH 将NO 还 x 3 x 原生成N。某同学在实验室中对NH 与NO 反应进行了探究。回答下列问题： 2 3 2 (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____________________。 ②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→________(按气流 方向，用小写字母表示)。 (2)氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的NH 充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO (两端用 3 2 夹子K、K 夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。 1 2 操作步骤 实验现象 解释原因 打开K，推动注射器活塞，使 1 ①Y管中______________ ②反应的化学方程式： X中的气体缓慢通入Y管中________________ 将注射器活塞退回原处并固 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚 定，待装置恢复到室温 打开K ③__________ ④__________ 2 答案 (1)①A 2NH Cl＋Ca(OH) =====CaCl ＋2HO＋2NH ↑(或B NH ·H O=====NH ↑ 4 2 2 2 3 3 2 3 ＋HO) ②dcfedci (2)①红棕色气体颜色慢慢变浅 ②6NO ＋8NH =====7N＋12HO ③ 2 2 3 2 2 Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界压强 解析 (1)②氨气是碱性气体，可用碱石灰干燥，其密度小于空气，应采用向下排空气法收 集，氨气极易溶于水，尾气处理时应防止倒吸，则要收集一瓶干燥的氨气，仪器的连接顺序 为发生装置→dcfedci。 (2)打开K ，推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y管中，在一定温度和催化剂的作用下发生反 1 应：6NO ＋8NH =====7N ＋12HO，随着反应的发生Y管中红棕色气体颜色变浅；反应生 2 3 2 2 成的水蒸气液化后，NO 和NH 反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打开 2 3 K，Z中的溶液倒吸入Y管中。 2 课时精练 1．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如 图所示。下列说法不正确的是( ) A．工业合成氨属于人工固氮过程 B．硝化过程中氮元素被还原 C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 D．反硝化过程有助于稳定N 在大气中的含量 2 答案 B 2．(2021·广东1月适应性测试，10)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所 示。下列说法错误的是( )A．a可经催化氧化生成b B．b为红棕色，可转化为c C．密闭体系中，c存在2NO NO 2 2 4 D．d的溶液与Cu反应可生成b或c 答案 B 解析 由题中信息知，a为NH ，b为NO，NH 可经催化氧化生成NO，A说法正确；b为 3 3 NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c(NO )，B说法错误；c存在2NO NO ，C说法 2 2 2 4 正确；d为硝酸，Cu与稀硝酸反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO ，D说法正确。 2 3．(2023·天津河东模拟)自然界中时刻存在着氮的转化。如图为N 分子在催化剂作用下发生 2 一系列转化示意图。 下列叙述正确的是( ) A．N→NH ，NH →NO均属于氮的固定 2 3 3 B．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量 C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂 D．在催化剂a作用下，氮原子发生了氧化反应 答案 B 解析 N→NH 属于氮的固定，NH →NO不属于氮的固定，A错误；催化剂可以提高化学 2 3 3 反应速率，可以提高单位时间内生成物的产量，B正确；催化剂a作用下，N→NH ，断裂 2 3 N≡N非极性共价键；催化剂b作用下，NH →NO，断裂N—H极性共价键，C错误；催化 3 剂a作用下，N→NH ，氮原子化合价从0价降低至－3价，发生了还原反应，D错误。 2 3 4．(2023·重庆高三检测)已知X、Y、Z、E、F五种常见物质含有同一元素M，在一定条件 下它们有如下转化，Z是NO，下列推断不合理的是( ) A．X可能是一种氢化物 B．Y生成Z一定是化合反应C．E可能是一种有色气体 D．F中M元素的化合价可能为＋5 答案 B 解析 如果X是水，分解可生成O ，O 与N 反应生成NO，X可能是一种氢化物，故A正 2 2 2 确；Z为NO，如果Y是O ，那么NH 与O 在催化剂的条件下可以生成NO，所以Y生成Z 2 3 2 不一定是化合反应，故B错误；Z是NO，NO与O 反应产生红棕色的NO 气体，所以E可 2 2 能是红棕色NO ，故C正确；F可以是HNO，M元素的化合价可能为＋5，故D正确。 2 3 5．科学家从化肥厂生产的(NH )SO 中检出化学式为NH(SO ) 的物质，该物质的晶体中含 4 2 4 4 4 4 2 有SO和NH两种离子，当NH遇到碱性溶液时，会生成N 分子。下列说法正确的是( ) 4 4 4 A．14N、N 与N 互为同位素 4 2 B．NH(SO ) 的电离方程式为NH(SO )NH＋2SO 4 4 4 2 4 4 4 2 4 C．NH(SO ) 不能与草木灰、KPO 等化肥混合施用 4 4 4 2 3 4 D．NH(SO ) 中只含共价键，不含离子键 4 4 4 2 答案 C 解析 同位素是指同种元素的不同原子的互称，N 与 N 为两种单质，故 A 错误； 4 2 NH(SO ) 的晶体中含有SO和NH，可知该物质为离子化合物，含离子键，完全电离，电 4 4 4 2 4 离方程式为NH(SO )===NH＋2SO，故B、D错误；草木灰、KPO 等化肥显碱性，根据 4 4 4 2 4 3 4 题给信息NH遇到碱性溶液时，会生成N 分子判断，混用会使肥效降低，故C正确。 4 4 6．(2023·辽宁抚顺高三联考)含N元素的气体a可发生如图所示转化。下列说法正确的是( ) A．c生成d属于自然固氮 B．b可用于检验氯气管道是否泄漏 C．x中阴离子的空间结构为V形 D．d为酸性氧化物 答案 C 解析 由图示转化关系可知，a为NH ，b为N ，c为NO，d为NO ，x为NaNO ，y为 3 2 2 2 NaNO 。NO生成NO 不属于自然固氮，故A错误；氨气可与氯气反应出现白烟，可用于检 3 2 验氯气管道是否泄漏，故B错误；x中阴离子为NO，它的价层电子对数为3，有1个孤电 子对，它的空间结构为V形，故C正确；NO 与NaOH溶液发生歧化反应，生成两种盐和 2 水，不是酸性氧化物，故D错误。7．工业上常采用生物硝化法将NH转化为NO来处理氨氮废水，工艺流程如图，下列说法 错误的是( ) A．生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降：NH＋2O===NO＋2H＋＋HO 2 2 B．长期过量施用NH Cl等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化 4 C．检验NH所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸 D．微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pH 答案 C 解析 生物硝化法处理废水会使水体呈酸性，可以加入石灰石与H＋反应来调节水体的pH， D项正确。 8．(2024·福州模拟)以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，其工艺流程如下。下列 说法正确的是( ) A．反应①使用催化剂可提高反应速率和甲烷的平衡转化率 B．反应②的原子利用率为100% C．生成1.0 mol NH NO 至少需要0.75 mol CH 4 3 4 D．反应③理论上当n(NH )∶n(O )＝4∶3时，恰好完全反应 3 2 答案 C 解析 反应①使用催化剂可以提高反应速率，但不能提高甲烷的平衡转化率，A错误；反应 ②的化学方程式为CO ＋2NH =====CO(NH) ＋HO，则该反应的原子利用率小于100%，B 2 3 2 2 2 错误；由天然气经过各步转化，最终生成NH NO 涉及的化学反应有CH ＋2HO=====CO 4 3 4 2 2 ＋4H ，N ＋3H2NH ,2NH ＋2O===NH NO ＋HO，则有NH NO ～2NH ～3H ～ 2 2 2 3 3 2 4 3 2 4 3 3 2 CH ，故生成1.0 mol NH NO 至少需要0.75 mol CH ，C正确；反应③的化学方程式为2NH 4 4 3 4 3 ＋2O===NH NO ＋HO，则理论上当n(NH )∶n(O )＝1∶1时，恰好完全反应，D错误。 2 4 3 2 3 2 9．某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N(同时生成FeO)。下列说法不正确的是( ) 2已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO ，不吸收NO。 2 A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe=====2FeO＋N 2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO 2 D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入装置E中干扰反应 答案 D 解析 根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N ，同时生成FeO”，所以首先利用铜与稀 2 硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的 NO ，故先通过装置D除去挥发出的HNO 和产生的NO ，再通过装置F干燥，得到纯净干 2 3 2 燥的NO，然后进入装置E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO 反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO ，所以先通过装置B氧化NO，再通过装置C吸收尾气， 2 故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A正确。 10．某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如图所示(夹持装置 略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N，排尽装置内的空气。 2 已知：在溶液中FeSO ＋NO [Fe(NO)]SO (棕色)，该反应可用于检验NO。 4 4 下列说法不正确的是( ) A．装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液 B．若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应 C．实验结束后，先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞 D．装置J收集的气体中一定不含NO 答案 D 解析 稀硝酸与铜反应生成一氧化氮，一氧化氮能够被氧气氧化，因此实验前需要通入氮气， 排尽装置中的空气，硝酸具有挥发性，生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸气，可以通过水吸 收后再干燥，干燥的一氧化氮在装置H中与铜粉发生反应，未反应的NO可以利用硫酸亚铁 溶液检验。装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液，A项正确；实验结束后，为了防 止倒吸，需要先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞，C 项正确；由于 FeSO ＋ 4 NO[Fe(NO)]SO (棕色)为可逆反应，装置J收集的气体中可能含有NO，D项错误。 411．(2023·郑州模拟)某学习小组设计实验制备Ca(NO ) ，实验装置如图所示(夹持装置已略 2 2 去)。已知：2NO＋CaO===Ca(NO ) ；2NO ＋CaO===Ca(NO ) 。下列说法不正确的是( 2 2 2 2 2 3 2 ) A．装置E中酸性KCr O 溶液的作用是吸收多余的、未反应的氮氧化物 2 2 7 B．装置B、D中的试剂可分别为水和浓硫酸 C．将铜片换成木炭也可以制备纯净的亚硝酸钙 D．借助装置A及氢氧化钠溶液和稀硫酸可以分离CO 和CO 2 答案 C 解析 由于硝酸具有挥发性，所以在A中生成的NO气体中会含有少量HNO 蒸气，可用装 3 置B中的水除去，为防止CaO 与水反应，用装置C中的浓硫酸对NO气体进行干燥，故B 2 正确；将铜片换成木炭，由于木炭与稀硝酸不能反应，所以得不到要制备的产物，故C错 误；装置A中盛氢氧化钠溶液，通入 CO 和CO的混合气体，CO 被NaOH吸收后生成 2 2 NaCO ，在出气管口即可收集到 CO，然后将分液漏斗中的稀硫酸滴入 A中，与生成的 2 3 NaCO 反应再释放出CO，达到分离的目的，故D正确。 2 3 2 12．(2023·天津一模)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法 不正确的是( ) A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率 B．湿润的淀粉-KI试纸不可以鉴别气体2和溴蒸气 C．生成固体1的化学方程式为NaCl＋NH ＋CO＋HO===NaHCO ↓＋NH Cl 3 2 2 3 4 D．1 L气体1、2的混合气与1 L NH 在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二 3 者的体积比为1∶1 答案 A 解析 合成氨反应为放热反应，温度降低，平衡正向移动，原料的转化率升高，所以 400～ 500 ℃不利于提高原料的转化率，故A错误；气体2为NO 气体，NO 气体和溴蒸气都能使 2 2 淀粉-KI试纸变蓝，故B正确；气体1为NO，气体2为NO ,1 L NO、NO 的混合气与1 L 2 2 NH 在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应的化学方程式为 2NH ＋NO＋ 3 3 NO =====2N＋3HO，NO、NO 的体积比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。 2 2 2 213．氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答问题： (1)下列有关NH 的说法不正确的是________(填字母)。 3 A．工业合成NH 需要在高温、高压、催化剂下进行 3 B．NH 可用来生产碳铵和尿素等化肥 3 C．NH 可用浓硫酸或无水氯化钙干燥 3 D．NH 受热易分解，须置于冷暗处保存 3 (2)NH 易溶于水，标准状况下，用充满NH 的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成 3 3 溶液的物质的量浓度为______ mol·L－1。 (3)氨气燃烧的化学方程式为____________________________________________________。 (4)HNO 是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温 3 下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的________性。 (5)“吸收塔” 尾部会有含NO、NO 等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的污染， 2 通常用以下两种方法处理： ①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO 的反应原理为NaCO ＋2NO ===NaNO ＋__________ 2 2 3 2 3 ＋CO(完成化学方程式)。 2 ②氨转化法。已知7 mol氨恰好能将含NO和NO 共6 mol的混合气体完全转化为N ，则混 2 2 合气体中NO和NO 的物质的量之比为________，若用通式NO 表示氮氧化物，则每摩尔氨 2 x 可将________ mol的NO 转化为N。 x 2 答案 (1)CD (2)(或 0.045) (3)4NH ＋3O=====2N ＋6HO (4)氧化 (5)①NaNO 3 2 2 2 2 ②1∶3 解析 (5)②7 mol 氨失去 21 mol 电子，根据题意和得失电子守恒可得 n(NO)＋n(NO )＝6 2 mol,2n(NO)＋4n(NO )＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO )＝4.5 mol，则混合气体中NO 2 2 和NO 的物质的量之比为1∶3，若用通式NO 表示氮氧化物，反应过程中NO 分子得到2x 2 x x e－，则每摩尔氨可将 mol的NO 转化为N。 x 2 14．(2023·安徽淮南一模)某化学实验小组为了探究氨气的性质设计了如下实验方案。 实验一：探究氨气的溶解性 氨气具有强刺激性气味，会污染空气。实验小组经过多次尝试，最终将氨气的制备、收集、 检验和喷泉实验组装在一起，设计出如图装置。(1)写出气体发生装置仪器A中产生氨气的化学方程式：_____________________________。 (2)仪器B的名称为__________，为了保证喷泉实验的良好效果，B中可以放入的试剂是 __________。 (3)实验时，打开K，关闭K，打开K，将注射器中的浓氨水注入A中开始制备和收集氨气。 2 3 1 已 知 仪 器 C 中 放 入 的 是 滴 有 酚 酞 溶 液 的 湿 棉 花 ， 则 仪 器 C 的 作 用 是 ______________________。 在不拆除装置的前提下，引发喷泉的操作是__________________________________________ _______________________________________________________________________________ 。 实验二：探究氨气的还原性 已知：Cu O为红色固体，在酸性溶液中不稳定：Cu O＋HSO ===Cu＋CuSO ＋HO。 2 2 2 4 4 2 (4)装置 G 用于制备氨气，仪器的连接顺序为 e→f→________→i，装置 H 的作用为 _______________________________________________________________________________。 实验开始前应先通一段时间的N，其目的是_________________________________________。 2 (5)反应结束后装置F中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体的成分，进行 了如下实验：取15.6 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸充分搅拌、静置、过滤、洗涤、 干 燥 、 称 重 ， 得 固 体 9.6 g ， 则 红 色 固 体 的 成 分 及 物 质 的 量 为 ____________________________。 答案 (1)CaO＋NH ·H O===Ca(OH) ＋NH ↑ (2)球形干燥管 碱石灰 (3)吸收并检验氨气， 3 2 2 3 防止氨气直接排入空气中 关闭K 和K ，打开K (4)abcdgh 安全瓶、防倒吸 排尽装置 1 2 3 内的空气(合理即可) (5)Cu O 0.075 mol、Cu 0.075 mol 2 解析 (4)分析实验装置，装置G用于制备氨气，然后E用于干燥氨气，氨气和CuO在F中 发生反应，然后接H，起到安全瓶的作用，最后用I进行尾气吸收。(5)所得固体为Cu，物 质的量为＝0.15 mol；过程中发生反应为Cu O＋HSO ===Cu＋CuSO ＋HO，每摩尔Cu O 2 2 4 4 2 2与酸反应前后质量损失为80 g，根据反应前后质量损失为15.6 g－9.6 g＝6 g，则参加反应的 Cu O为＝0.075 mol，则生成Cu的物质的量为0.075 mol，所以原固体中Cu O的物质的量为 2 2 0.075 mol，Cu物质的量为＝0.075 mol，故红色固体的成分及物质的量为Cu O 0.075 mol、 2 Cu 0.075 mol。