广东省2021版高考化学一轮复习第四单元第4节氮及其重要化合物课件 人教版

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第 4 节　氮及其重要化合物 - 2 - - 3 - 自主预诊 考向突破 氮气及氮的氧化物的性质 1 . 氮的固定 (1) 物理性质 : 　　 色 　　 味气体 , 密度比空气略小 , 　　 溶于水。   (2) 化学性质 : 游离 人工 化合 无 无 　难 - 4 - 自主预诊 考向突破 ① N 2 不能通过一步反应生成 NO 2 ② Mg 3 N 2 只能干态制取 , 在水溶液中 , 与水剧烈反应生成氢氧化镁沉淀和氨气。 3 . 氮的氧化物 (1) 氮有多种价态的氧化物 , 氮元素从 +1~+5 价都有对应的氧化物 , 如 N 2 O 、 　　 、 N 2 O 3 、 NO 2 ( 或 　　　 ) 、 N 2 O 5 , 其中属于酸性氧化物的是 N 2 O 3 、 　　　 。   NO N 2 O 4 N 2 O 5 - 5 - 自主预诊 考向突破 (2)NO 和 NO 2 的性质比较。 - 6 - 自主预诊 考向突破 微点拨 (1) 氮的氧化物都有毒 , 其中 NO 2 与 N 2 O 4 存在平衡 :2NO 2 N 2 O 4 , 因此实验测得 NO 2 的平均相对分子质量总是大于 46 。 (2) 验证某无色气体为 NO 的方法是向无色气体中通入 O 2 ( 或空气 ), 无色气体变为红棕色。 (3)NO 能用排水法收集 , 不能用排空气法收集 ; 而 NO 2 能用向上排空气法收集 , 不能用排水法收集。 (4) 氮氧化物对环境的污染。 ① 光化学烟雾 :NO x 在紫外线作用下 , 与碳氢化合物发生一系列光化学反应 , 产生了一种有毒的烟雾。 ② 酸雨 :NO x 排入大气中 , 与水反应生成 HNO 3 和 HNO 2 , 随雨雪降到地面形成酸雨。 ③ 破坏臭氧层 :NO 2 可使平流层中的臭氧减少 , 导致地面紫外线辐射量增加。 ④ NO 与血红蛋白结合使人中毒。 - 7 - 自主预诊 考向突破 自我诊断 1 . 溴蒸气和 NO 2 都为红棕色气体 , 用湿润的淀粉 KI 试纸或 NaOH 溶液能鉴别它们吗 ? 为什么 ? 若不能 , 请你设计一种简单的方法区别溴蒸气和 NO 2 。 提示 : 不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性 , 都可以把 KI 中的 I - 氧化成 I 2 , 从而使试纸变蓝色 ;NaOH 溶液可以吸收溴蒸气和 NO 2 而形成无色溶液。方法 ① : 用 AgNO 3 溶液 ,Br 2 可与 AgNO 3 溶液反应生成浅黄色 AgBr 沉淀 ; 方法 ② : 用水 , 溶于水溶液有颜色的是 Br 2 , 无颜色的是 NO 2 。 - 8 - 自主预诊 考向突破 2 . 判断正误 , 正确的打 “ √ ”, 错误的打 “×” 。 (1) 豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定 , 是化学变化。 ( 　　 ) (2) 氮元素有负化合价、正化合价和零价 , 因而常温下 ,N 2 既能与氧气反应 , 又能与 H 2 反应。 ( 　　 ) (3) 在实验室里 ,NO 和 NO 2 均可用排水法收集。 ( 　　 ) (4) 通过灼热的镁粉 , 可除去 N 2 中的少量氧气。 ( 　　 ) 3 . 下列气体 , 不能用排空气法收集的是 　　　　　　 ;   不能用排水法收集的是 　　　　　　　　 ;   不会造成空气污染的是 　　　　　　　　 。   ① N 2 　 ② NO 　 ③ NO 2 　 ④ SO 2 　 ⑤ CO 　 ⑥ NH 3 答案 : (1) √ 　 (2)× 　 (3)× 　 (4)× 答案 : ①②⑤ 　 ③④⑥ 　 ① - 9 - 自主预诊 考向突破 考向 1 　 氮及其化合物 典例 ❶ (2019 江苏化学 ,16)N 2 O 、 NO 和 NO 2 等氮氧化物是空气污染物 , 含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 (1)N 2 O 的处理。 N 2 O 是硝酸生产中氨催化氧化的副产物 , 用特种催化剂能使 N 2 O 分解。 NH 3 与 O 2 在加热和催化剂作用下生成 N 2 O 的化学方程式为 　 。   (2)NO 和 NO 2 的处理。已除去 N 2 O 的硝酸尾气可用 NaOH 溶液吸收 , 主要反应为 - 10 - 自主预诊 考向突破 ① 下列措施能提高尾气中 NO 和 NO 2 去除率的有 　　　　 ( 填字母 ) 。   A. 加快通入尾气的速率 B. 采用气、液逆流的方式吸收尾气 C. 吸收尾气过程中定期补加适量 NaOH 溶液 ② 吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤 , 得到 NaNO 2 晶体 , 该晶体中的主要杂质是 　　　　 ( 填化学式 ); 吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 　　　　 ( 填化学式 ) 。   (3)NO 的氧化吸收。用 NaClO 溶液吸收硝酸尾气 , 可提高尾气中 NO 的去除率。其他条件相同 ,NO 转化为 N 的转化率随 NaClO 溶液初始 pH( 用稀盐酸调节 ) 的变化如下图所示。 - 11 - 自主预诊 考向突破 ① 在酸性 NaClO 溶液中 ,HClO 氧化 NO 生成 Cl - 和 N , 其离子方程式为 　 。   ② NaClO 溶液的初始 pH 越小 ,NO 转化率越高。其原因是 　　　　　　　　 。   - 12 - 自主预诊 考向突破 ② 溶液 pH 越小 , 溶液中 HClO 的浓度越大 , 氧化 NO 的能力越强 解析 : 本题以氮氧化物的处理为载体 , 考查有关化学方程式或离子方程式的书写。 - 13 - 自主预诊 考向突破 (2) ① 根据用碱液吸收氮氧化物的原理 , 为提高去除率 , 可采取缓缓通入气体 , 气、液逆流以及定期补加 NaOH 溶液的方法。 ② 溶液 pH 越小 , c (HClO) 越大 , 氧化 NO 的能力越强。 - 14 - 自主预诊 考向突破 归纳总结常见的 NO x 尾气处理方法 (1) 碱液吸收法。 NO 2 、 NO 的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是 n (NO 2 ) ≥ n (NO) 。一般适合工业尾气中 NO x 的处理。 (2) 催化转化法。 在催化剂、加热条件下 , 氨可将氮氧化物转化为无毒气体 (N 2 ),NO x 与 CO 在一定温度下催化转化为无毒气体 (N 2 和 CO 2 ) 。一般适用于汽车尾气的处理。 - 15 - 自主预诊 考向突破 对点演练 1 (2020 湖北黄石二中月考 )SCR 法 ( 选择性催化还原技术 ) 是一种以 NH 3 作为还原剂 , 将烟气中 NO x 转化成无害的 N 2 和 H 2 O 的干法脱硝技术 , 反应原理为 ( 　　 ) 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.NO 2 为酸性氧化物 B. 氮气性质不活泼 , 其原因是氮元素的非金属性较弱 C. 反应 ③ 中每生成 22.4 L N 2 , 转移电子数 1.5 N A D.HNO 3 →NO→NO 2 , 以上各步变化均能通过一步完成 答案 解析 解析 关闭 A 项 ,NO 2 不是酸性氧化物 , 错误 ;B 项 , 氮气性质不活泼是因为 N 2 分子中存在 N≡N 键 , 键能大 , 错误 ;C 项 ,22.4 L N 2 未指明为标准状况 , 故不一定为 1 mol, 错误。 答案 解析 关闭 D - 16 - 自主预诊 考向突破 考向 2 　 氮氧化物溶于水的定量计算 典例 ❷ 如图所示 , 相同条件下 , 两个容积相同的试管分别装满 NO 2 和 NO 气体 , 分别倒置于水槽中 , 然后通过导管缓慢通入氧气 , 边通边慢慢摇动试管 , 直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散 , 则 (1) 和 (2) 两个试管内溶液物质的量浓度之比为 ( 　　 ) 　 (1) 　　　　 　 (2) A.1 ∶ 1 B.4 ∶ 3 C.5 ∶ 7 D.7 ∶ 5 答案 解析 解析 关闭 设试管的体积为 V , 水充满整个试管 , 溶液的体积是 V , 无论是 NO 2 还是 NO 最终都转变成了 HNO 3 , 根据氮元素守恒 , 生成的 HNO 3 的物质的量相等 , 则硝酸的物质的量浓度相等 , 故选 A 。 答案 解析 关闭 A - 17 - 自主预诊 考向突破 对点演练 2 在一定条件下 , 将 NO 2 和 O 2 的混合气体 12 mL 通入足量水中 , 充分反应后剩余 2 mL 气体 ( 同温同压下 ), 则原混合气体中氧气的体积为 ( 　　 ) ① 1.2 mL 　 ② 2.4 mL 　 ③ 3 mL 　 ④ 4 mL A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 18 - 自主预诊 考向突破 深度指津 氮的氧化物与 O 2 、 H 2 O 反应的计算 (1) 利用关系式求解 氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有 : 若 NO 2 、 O 2 混合气体通入水中 , 由 ① 式可知其体积比有 : - 19 - 自主预诊 考向突破 若 NO 、 O 2 通入水中 , 由 ② 式可知其体积比有 : 若 NO 、 NO 2 、 O 2 通入水中 , 当 V (NO) ∶ V (NO 2 ) ∶ V (O 2 )=1 ∶ 1 ∶ 1 时 , 恰好转化为 HNO 3 , 即按 ③ 式反应。当 V (NO) ∶ V (NO 2 ) ∶ V (O 2 )≠1 ∶ 1 ∶ 1 时 , 可先将 NO 2 转化为 NO, 然后再按照 NO 和 O 2 溶于水的反应进行计算。 - 20 - 自主预诊 考向突破 (2) 依据氮氧原子个数比求解 通过上述方程式的关系 , 我们不难发现 : 无论是哪种情况 , 生成 HNO 3 的 NO 、 NO 2 、 O 2 中氮氧原子个数比都为 2 ∶ 5 。都等效于硝酸的酸酐 N 2 O 5 与 H 2 O 的反应。在解题时 , 我们也可以利用这个关系来进行分析判断 , 并最终得出结论。 - 21 - 自主预诊 考向突破 (3) 利用电子守恒关系求解 从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应 , 都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸。 解题时 , 可以根据氮的氧化物失电子总数 = 氧气得电子总数的关系来求解。 - 22 - 自主预诊 考向突破 氨 　 铵盐的性质 1 . 氨的分子结构与物理性质 2 . 氨的化学性质 小 强烈刺激性 700 - 23 - 自主预诊 考向突破 (2) 与酸的反应。 蘸有浓盐酸 ( 或 　　　　　　 ) 的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近 , 其现象为 　　　　　　　　 。   化学方程式分别为 　　　 　　　　　　　　　　 。   (3) 与盐溶液的反应。 如过量氨水与 AlCl 3 溶液反应的离子方程式为 　 。   浓硝酸 有白烟生成 HCl+NH 3 =NH 4 Cl 、 HNO 3 +NH 3 =NH 4 NO 3 - 24 - 自主预诊 考向突破 (4) 氨气的还原性。 - 25 - 自主预诊 考向突破 微点拨 (1)NH 3 是中学化学中唯一的碱性气体 , 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 , 可在推断题中作为解题突破口。 (2) 氨水呈碱性 ,NH 3 · H 2 O 属于一元弱碱 , 计算氨水的浓度时 , 溶质按 NH 3 进行计算。 - 26 - 自主预诊 考向突破 3 . 氨气的实验室制法 碱石灰 湿润的红色石蕊 白烟 - 27 - 自主预诊 考向突破 (4) 氨气的用途 ： 化工原料 , 用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素 , 用作制冷剂。 4 . 铵盐的性质 (1) 铵盐的物理性质。 铵盐都是白色固体 , 均易溶于水。 (2) 铵盐的化学性质。 - 28 - 自主预诊 考向突破 自我诊断 1 . 液氨和氨水在组成上有哪些区别 ? 2 . 固态 NH 4 Cl 受热变成气体 , 气体遇冷又变为固态 NH 4 Cl; 固态碘受热变成蒸气 , 蒸气遇冷又变成固态碘 , 这两种现象的本质是否相同 ? 请说明判断的理由。 提示 : 液氨是氨气液化的产物 , 只含 NH 3 , 是纯净物 ; 氨水是 NH 3 的水溶液 , 由 H 2 O 、 NH 3 、 NH 3 · H 2 O 、 、 OH - 、 H + 等粒子组成。 提示 : 不相同。 NH 4 Cl(s)→NH 3 (g)+HCl(g)→NH 4 Cl(s) 的过程 , 在物质聚集状态变化方面与 I 2 (s)→I 2 (g)→I 2 (s) 一致 , 但前者是化学变化 , 后者是物理变化。 - 29 - 自主预诊 考向突破 3 . 判断正误 , 正确的打 “ √ ” , 错误的打 “ ×” 。 (1) 因为 NH 4 HCO 3 受热易分解 , 故可用作氮肥。 ( 　　 ) (2) 用生石灰与浓氨水制得的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 , 说明 NH 3 为碱性气体。 ( 　　 ) (3) 检验溶液中是否含有 N : 取少量试液置于试管中 , 加入 NaOH 溶液并加热 , 用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体。 ( 　　 ) (4) 加热盛有 NH 4 Cl 的试管 , 试管底部固体消失 , 试管口有晶体凝结 , 说明 NH 4 Cl 固体可以升华。 ( 　　 ) (5) 可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气。 ( 　　 ) 答案 : (1)× 　 (2) √ 　 (3) √ 　 (4)× 　 (5) √ - 30 - 自主预诊 考向突破 4 . 某研究小组要快速制取干燥的氨气 , 提供的药品有 : 浓氨水、氯化铵固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰 , 提供的仪器如下所示 ( 必要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置略去 ) 。 (1) 需选择的药品是 　　　　　 , 选择的仪器是 　　　　　 ( 填序号 ) 。   - 31 - 自主预诊 考向突破 (2) 若用下图甲装置收集 NH 3 , 如何判断烧瓶中已收集满 NH 3 ? 　 。   (3) 将图乙胶头滴管中的水挤入烧瓶后 , 观察到的现象是 　 。   答案 : (1) 浓氨水、氢氧化钠固体　 ①③⑥ 或 ①③⑦ (2) 漏斗下端边沿与水面接触处溶液颜色变为红色 (3) 气球逐渐变大 - 32 - 自主预诊 考向突破 考向 1 　 氨和铵盐的性质及应用 典例 ❶ 某同学探究氨和铵盐的性质 , 对相关实验操作及现象描述正确的是 ( 　　 ) A. 室温下测定等浓度氨水和 NaOH 溶液的 pH, 比较 NH 3 ·H 2 O 和 NaOH 碱性强弱 B. 将氨水缓慢滴入 AlCl 3 溶液中 , 研究 Al(OH) 3 的两性 C. 将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近 , 观察到白烟 D. 加热除去 NH 4 Cl 中的少量 NaHCO 3 答案 解析 解析 关闭 氨水的主要成分 NH 3 · H 2 O,NH 3 · H 2 O 是弱电解质 , 氢氧化钠是强电解质 , 前者部分电离 , 后者完全电离 , 故通过室温下测定等浓度氨水和 NaOH 溶液的 pH, 可比较 NH 3 · H 2 O 和 NaOH 碱性强弱 ,A 正确。由于 NH 3 · H 2 O 是弱碱 ,Al(OH) 3 不能溶于氨水中 , 故无法验证 Al(OH) 3 的酸性 ,B 错误。浓硫酸无挥发性 , 无法观察到白烟 ,C 错误。 NH 4 Cl 受热也会分解 , 故不能采用加热法除去 NH 4 Cl 中的少量 NaHCO 3 ,D 错误。 答案 解析 关闭 A - 33 - 自主预诊 考向突破 - 34 - 自主预诊 考向突破 对点演练 1 (2020 浙江宁波质检 )“ 侯德榜制碱法 ” 首先需制备碳酸氢钠 :NaCl( 饱和 )+NH 3 +CO 2 +H 2 O=NaHCO 3 ↓+NH 4 Cl 。下列装置能达到实验目的的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 氯化铵分解生成的氯化氢和氨气混合在一起 , 冷却后又化合生成氯化铵 , 无法制得氨气 , 故 A 错误 ; 制备 CO 2 一般不用稀硫酸和大理石 , 因为生成的 CaSO 4 是微溶物 , 会附着在大理石表面使反应速率减慢或停止 , 应用稀盐酸和大理石制备 CO 2 , 故 B 错误 ; 氨气极易溶于水 , 所以应该是氨气需要防止倒吸 , 而不是 CO 2 , 故 C 错误 ; 将析出的 NaHCO 3 通过过滤操作分离出来 , 故 D 正确。 答案 解析 关闭 D - 35 - 自主预诊 考向突破 考向 2 　 氨气的制取及实验探究 典例 ❷ (2020 湖北武汉一中月考 ) 实验室制氨气的试剂及装置正确的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 36 - 自主预诊 考向突破 归纳总结实验室制取氨气的简易方法 - 37 - 自主预诊 考向突破 - 38 - 自主预诊 考向突破 对点演练 2 下列制取氨气的相关装置 , 正确的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 加热条件下 , 氯化铵固体分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷后又化合生成氯化铵 , 不能制取氨气 , 故 A 错误 ; 氨气为碱性气体 , 不能用浓硫酸干燥 , 故 B 错误 ; 收集氨气的导管应该插入试管底部 , 故 C 错误 ; 氨气极易溶于水 , 采用倒扣的漏斗可以防止倒吸 , 故 D 正确。 答案 解析 关闭 D - 39 - 自主预诊 考向突破 深度指津 简答题是学生失分的重灾区 , 规范答题语言 , 是提高学生解答简单题能力的重要一环 , 下面是总结的铵根检验的规范模板。 - 40 - 自主预诊 考向突破 硝酸 1 . 物理性质 硝酸是无色易挥发的液体 , 有刺激性气味。 微点拨 实验室常用浓硝酸的质量分数为 69%, 物质的量浓度约为 16 mol · L -1 ,95% 以上的硝酸称为 “ 发烟硝酸 ” 。 2 . 化学性质 - 41 - 自主预诊 考向突破 (1) 不稳定性。 反应的化学方程式为 　　 　　　　　　　　　　　　 。   微点拨 (1) 市售浓硝酸呈黄色 , 是因为硝酸分解生成的 NO 2 溶解在硝酸里。 (2) 硝酸要保存在棕色试剂瓶中 , 置于冷暗处 , 不能用橡胶塞。 - 42 - 自主预诊 考向突破 (2) 强氧化性。 硝酸无论浓、稀都有强氧化性 , 而且浓度越大 , 氧化性越强。 ① 与金属反应。 ③ 与还原性化合物反应 硝酸可氧化 H 2 S 、 SO 2 、 Na 2 SO 3 、 HI 、 Fe 2+ 等还原性物质。稀硝酸与 FeSO 4 溶液反应的离子方程式为 　　 　　　　　　　　　 。   - 43 - 自主预诊 考向突破 (3) 与有机物反应。 ② 颜色反应 : 含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。 微点拨 (1) 硝酸浓度越大 , 其还原产物的价态越高。浓硝酸对应还原产物为 NO 2 , 稀硝酸对应还原产物为 NO 。 (2) 浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红 , 后褪色 , 该反应过程中浓硝酸表现出酸性和强氧化性。 (3) 常温下 , 铁、铝遇浓硝酸能发生 “ 钝化 ”, 并非不反应 , 故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放。 - 44 - 自主预诊 考向突破 自我诊断 1 . 久置的浓硝酸呈黄色 , 如何除去 ? 怎样保存浓硝酸 ? 提示 : 浓硝酸显黄色是由于浓硝酸见光或受热发生分解 , 生成的 NO 2 溶于浓硝酸所致 ; 消除的方法是通入 O 2 ( 或空气 ), 使其发生反应 4NO 2 +O 2 +2H 2 O=4HNO 3 。保存浓硝酸时应保存在棕色试剂瓶中 , 并置于阴凉处。 - 45 - 自主预诊 考向突破 2 . 判断正误 , 正确的打 “ √ ”, 错误的打 “×” 。 (1) 浓硝酸在光照下久置会变黄。 ( 　　 ) (2) 将铁屑放入稀硝酸中证明 Fe 比 H 活泼。 ( 　　 ) (4) 将可调高度的铜丝伸入稀硝酸中 , 溶液变蓝 , 说明铜与稀硝酸发生置换反应。 ( 　　 ) (5) 稀硝酸可除去试管内壁的银镜。 ( 　　 ) (6) 常温下 , 将浓硝酸滴加到用砂纸打磨过的铝条上 , 会产生红棕色气体。 ( 　　 ) 答案 : (1) √ 　 (2)× 　 (3)× 　 (4)× 　 (5) √ 　 (6)× - 46 - 自主预诊 考向突破 3 . 在浓硝酸中放入铜片 , 回答下列问题。 (1) 反应开始时的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　 。实验现象为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 若铜有剩余 , 则反应将要结束时的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 待反应停止后 , 再加入少量 25% 的稀硫酸 , 这时铜片上又有气泡产生 , 其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   答案 : (1)Cu+4HNO 3 ( 浓 )=Cu(NO 3 ) 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O 　铜片逐渐溶解 , 溶液逐渐变蓝 , 有红棕色气体逸出　 (2)3Cu+8HNO 3 ( 稀 )=3Cu(NO 3 ) 2 +2NO↑+4H 2 O (3) 加入稀硫酸后 ,H + 与原溶液中的 N 形成 HNO 3 溶液 , 又能与过量的 Cu 反应 - 47 - 自主预诊 考向突破 考向 1 　 硝酸的性质及应用 典例 ❶ 室温下 , 某兴趣小组用下图装置在通风橱中进行如下实验 : - 48 - 自主预诊 考向突破 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 试管 Ⅰ 中浅红棕色气体为 NO 2 , 由硝酸被还原生成 B. 等质量的 Cu 完全溶解时 , Ⅰ 中消耗的 HNO 3 更多 C. 换成 Fe 之后重复实验 , 依然是试管 Ⅱ 中反应更剧烈 D. 试管 Ⅱ 中反应后溶液颜色与试管 Ⅰ 中的不同 , 是由于溶有 NO 2 - 49 - 自主预诊 考向突破 答案 : D 　 解析 : 试管 I 中浅红棕色气体为 NO 和 NO 2 的混合物 ,Cu 与稀硝酸反应 , 硝酸被还原为 NO, 部分 NO 遇到空气中的氧气被氧化为红棕色的 NO 2 ,A 不正确 ; 等质量的 Cu 完全溶解时 , 因稀硝酸被还原为 NO,N 的化合价由 +5 价降到 +2 价 , 而浓硝酸被还原为 NO 2 ,N 的化合价由 +5 价降低到 +4 价 , 故 Ⅰ 中消耗的 HNO 3 较少 ,B 不正确 ; 换成 Fe 之后重复实验 ,Fe 遇浓硝酸发生钝化 , 试管 Ⅱ 中无明显变化 ,C 不正确 ; 试管 Ⅱ 中持续通入氮气后 , 可以把溶液中溶解的 NO 2 带走 , 溶液由绿色变为蓝色 , 说明试管 Ⅱ 中反应后溶液颜色与其溶解的 NO 2 有关 ,D 正确。 - 50 - 自主预诊 考向突破 易错警示 (1) 浓、稀硝酸均具有强氧化性 , 浓度越大 , 氧化性越强 , 其还原产物的价态越高。 (2) 浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红 , 后褪色 , 该反应过程中浓硝酸表现出酸性和强氧化性。 (3) 常温下 , 铁、铝被浓硝酸 “ 钝化 ”, 故常温下 , 浓硝酸可用铁桶盛放。 (4) 硝酸几乎能够与所有的金属反应 ( 除 Au 、 Pt 外 ), 但不生成氢气 ; 与变价金属反应时 , 金属能够被氧化为高价态。 (5) 分析离子共存的问题时要注意 H + 和 N 共存时相当于稀硝酸 , 有较强的氧化性。 - 51 - 自主预诊 考向突破 对点演练 1 下列有关实验操作、现象、解释或结论都正确的是 ( 　　 ) A. ①② B. ③④ C. ②③④ D. ②④ 答案 解析 解析 关闭 过量的铁粉加入稀硝酸生成 Fe 2+ , 加入 KSCN 溶液时 , 颜色不变 , 故①错误 ; 浓硝酸久置变黄是因为 HNO 3 分解产生的 NO 2 溶于 HNO 3 溶液所致 , 故②正确 ;Al 箔遇浓硝酸钝化 , 稀硝酸会使 Al 箔溶解 , 故③错误 ; 浓硝酸具有酸性和强氧化性 , 可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色 , 故④正确。 答案 解析 关闭 D - 52 - 自主预诊 考向突破 考向 2 　 硝酸与金属反应的计算 典例 ❷ (2020 山东青岛二中调研 ) 如图表示铁与不同浓度硝酸反应时 , 各种还原产物的相对含量与硝酸浓度的关系 , 则下列说法不正确的是 ( 　　 ) - 53 - 自主预诊 考向突破 A. 一般来说 , 硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 B. 用一定量的铁粉与大量的 9.75 mol·L -1 HNO 3 溶液反应得到标准状况下气体 2.24 L, 则参加反应的硝酸的物质的量为 0.1 mol C. 硝酸的浓度越大 , 其还原产物中价态越高的成分越多 D. 当硝酸浓度为 9.75 mol·L -1 时还原产物是 NO 、 NO 2 、 N 2 O, 且其物质的量之比为 5 ∶ 3 ∶ 1 - 54 - 自主预诊 考向突破 答案 : B 　 解析 : 根据图像可知硝酸的还原产物有多种 , 因此一般来说 , 硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 ,A 正确 ; 参加反应的硝酸包括被还原的 , 以及没有被还原的 ( 转化为硝酸盐 ), 因此参加反应的硝酸的物质的量大于 0.1 mol,B 错误 ; 根据图像可知随着硝酸浓度的升高 ,NO 2 的含量增大 , 这说明硝酸的浓度越大 , 其还原产物中价态越高的成分越多 ,C 正确 ; 根据图像可知当硝酸浓度为 9.75 mol · L -1 时还原产物是 NO 、 NO 2 、 N 2 O, 且其物质的量之比为 10 ∶ 6 ∶ 2=5 ∶ 3 ∶ 1,D 正确。 - 55 - 自主预诊 考向突破 方法技巧 解金属与硝酸反应计算题的一般方法 - 56 - 自主预诊 考向突破 对点演练 2 (2020 江苏淮阴中学调研 ) 将 11.2 g 的镁和铜的混合物完全溶解于足量的硝酸中 , 收集反应产生的气体 x ( 假定产生的气体全部逸出 ) 。再向所得溶液中加入足量的 NaOH 溶液 , 产生 21.4 g 沉淀。根据题意推断气体 x 的成分可能是 ( 　　 ) A.0.3 mol NO 2 和 0.3 mol NO B.0.2 mol NO 2 和 0.1 mol N 2 O 4 C.0.6 mol NO D.0.1 mol NO 、 0.2 mol NO 2 和 0.05 mol N 2 O 4 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 57 - 自主预诊 考向突破 深度指津 金属与硝酸反应的相关计算中守恒思想的应用 - 58 - 自主预诊 考向突破 - 59 - 自主预诊 考向突破 网络构建 含氮元素物质之间的转化关系 - 60 - 自主预诊 考向突破 - 61 - 自主预诊 考向突破 核心速记 - 62 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 喷泉实验的原理及应用 喷泉实验的基本原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差 , 利用大气压将烧瓶下面容器中的液体压入烧瓶内 , 在上部管口形成喷泉 , 有关喷泉实验的引发、装置的设计与改进能较好地考查学生的证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等化学学科核心素养。 - 63 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 典例 (2020 江苏扬州调研 ) 现用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是 ( 　　 ) - 64 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 A. 制取氨气时烧瓶中的固体常用 CaO 或 CaCl 2 B. 喷泉实验结束后 , 发现水未充满三颈烧瓶 , 肯定是因为装置的气密性不好 C. 关闭 a, 将单孔塞 ( 插有吸入水的胶头滴管 ) 塞紧颈口 c, 打开 b, 完成喷泉实验 , 电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图 2, 则 E 点时喷泉最剧烈 D. 工业上 , 若出现液氨泄漏 , 喷稀盐酸比喷水处理效果好 - 65 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : CaO 能和水反应 , 使 c (OH - ) 增大 , 同时放出大量的热 , 有利于氨气的逸出 , 而 CaCl 2 为中性的盐 , 溶于水热量的变化很小 , 对氨气的逸出没有促进作用 , 故 A 错误 ; 喷泉实验结束后 , 发现水未充满三颈烧瓶 , 可能是因为装置的气密性不好 , 也可能是因为氨气中混有空气 , 故 B 错误 ; 三颈烧瓶内气体与外界大气压压强之差越大 , 喷泉实验速率越快 ,C 点的压强最小 , 大气压不变 ; 所以大气压和 C 点压强差最大 , 则 C 点喷泉最剧烈 , 故 C 错误 ; 盐酸显酸性 , 氨水溶液显碱性 , 氨气在酸性溶液中的吸收效率高于在水中的吸收效率 , 故 D 正确。 答案 : D - 66 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 1 . 喷泉实验的原理及应用 (1) 喷泉实验的原理。 喷泉实验的基本原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差 , 利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶 , 在尖嘴导管口形成喷泉。 (2) 形成喷泉的类型。 下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。 - 67 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 2 . 引发喷泉的几种方法 (1) 使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。 (2) 使烧瓶内气体温度降低 , 从而使气压减小。 (3) 使烧瓶外待喷液面上的气压增大。 3 . 喷泉实验的几种常见装置 - 68 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 说明 : 装置 ② 中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置 ③ 引发喷泉的方法是打开止水夹 , 用热毛巾或双手焐热烧瓶。松开后片刻即形成喷泉现象。 - 69 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 4 . 喷泉实验产物浓度的计算 关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积 , 在标准状况下的气体进行喷泉实验后物质的量浓度 : (1)HCl 、 NH 3 、 NO 2 气体或它们与其他不溶于水的气体混合 - 70 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 1 .(2020 江苏徐州月考 ) 下图是课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案 , 下列有关操作不可能引发喷泉的是 ( 　　 ) - 71 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 A. 挤压装置 ① 的胶头滴管使 CCl 4 全部进入烧瓶 , 片刻后打开止水夹 B. 挤压装置 ② 的胶头滴管使 NaOH 溶液全部进入烧瓶 , 片刻后打开止水夹 C. 用鼓气装置从装置 ③ 的 a 处不断鼓入空气并打开止水夹 D. 在装置 ④ 的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 答案 : B 　 解析 : H 2 难溶于 NaOH 溶液 , 不能使烧瓶内外形成较大压强差 , 故不能引发喷泉。 - 72 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 2 . 同温同压下 , 两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满 : ① NH 3 , ② NO 2 , 进行喷泉实验。经充分反应后 , 两烧瓶内溶液的物质的量浓度关系为 ( 　　 ) A. ① > ② B. ① < ② C. ① = ② D. 不能确定 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 73 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 3 . 喷泉是一种自然景观 , 其产生的原因是存在压强差 , 根据此原理可造出人工喷泉。 (1) 用图 1 装置进行喷泉实验 , 上部烧瓶已装满干燥的氨气 , 引发喷泉的操作是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 74 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 (2) 利用图 2 装置 , 在锥形瓶中分别加入足量的下列物质 , 反应后可能产生喷泉的是 　　　　 。   A.Cu 与稀盐酸 B.NaHCO 3 与 NaOH 溶液 C.CaCO 3 与稀硫酸 D.NH 4 HCO 3 与稀盐酸 (3) 从产生喷泉的原理分析 , 图 1 是 　　　　 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ”) 圆底烧瓶内的压强。图 2 是 　　　　 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ”) 锥形瓶内气体的压强。人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图 　　　　 原理相似。   - 75 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 答案 : (1) 打开止水夹 , 挤压胶头滴管　 (2)D 　 (3) 减小　增大　 2 解析 : (1) 图 1 引发喷泉 , 只需要打开止水夹 , 挤压胶头滴管即可。 (2) 图 2 中 , 能在锥形瓶内反应产生气体 , 使锥形瓶内压强大于圆底烧瓶内压强才可产生喷泉 , 故应选 NH 4 HCO 3 和盐酸。 (3) 喷泉形成的基本原理为容器内外存在较大的压强差。 - 76 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 物质的转化与推断 物质的转化与推断题重点考查几种主要的元素及其化合物之间的转化关系 , 近年高考在江苏卷中作为必考题型出现 , 在全国卷中以框图、流程的形式也多次出现 , 重在考查学生变化观念与平衡思想、证据推理和模型认知等学科核心素养。 案例探究 方法规律 - 77 - 素养解读 案例探究 方法规律 典例 ❶ (2018 江苏化学 ,9) 在给定条件下 , 下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( 　　 ) 解析 : NaHCO 3 受热分解产生 Na 2 CO 3 ,Na 2 CO 3 与 Ca(OH) 2 反应生成 CaCO 3 和 NaOH,A 项正确 ;Al 与 NaOH 反应生成 NaAlO 2 ,NaAlO 2 与过量的盐酸反应生成 AlCl 3 ,B 项错误 ; 蔗糖分子中没有醛基 , 不能发生银镜反应 ,C 项错误 ;Fe 与盐酸反应生成 FeCl 2 ,D 项错误。 答案 : A 素养提升 案例探究 方法规律 - 78 - 素养解读 案例探究 方法规律 连续转化型常见物质转化及解题策略 识记元素的单质及其化合物间的连续变化 (1) 氧化型。 素养提升 案例探究 方法规律 - 79 - 素养解读 案例探究 方法规律 (2) 价态不变型。 ( 铝土矿 提纯氧 化铝 ) ( 部分工业 提镁流程 ) 素养提升 案例探究 方法规律 - 80 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 案例探究 方法规律 典例 ❷ (2020 湖北武汉武钢三中月考 ) 一定条件下 , 下列各组物质能一步实现图中所示转化关系的是 ( 　　 ) - 81 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 案例探究 方法规律 解析 : Al 与 O 2 反应生成 Al 2 O 3 ,Al 2 O 3 与 NaOH 溶液反应生成 NaAlO 2 和 H 2 O,NaAlO 2 溶液与过量 CO 2 反应生成 Al(OH) 3 和 NaHCO 3 ,Al(OH) 3 与 NaOH 反应生成 NaAlO 2 和 H 2 O,Al 2 O 3 不能一步生成 Al(OH) 3 ,A 不符合题意 ;Fe 3 O 4 与 CO 高温条件下反应生成 Fe 和 CO 2 ,Fe 与 HCl 反应生成 FeCl 2 和 H 2 ,Fe 与 Cl 2 加热时反应生成 FeCl 3 ,FeCl 2 与 Cl 2 反应生成 FeCl 3 ,FeCl 3 与 Fe 反应生成 FeCl 2 ,B 符合题意 ;Cu 与浓硫酸加热条件下反应生成 CuSO 4 、 SO 2 和 H 2 O,SO 2 与 H 2 S 反应生成 S 和 H 2 O,SO 2 发生催化氧化反应生成 SO 3 ,S 与 SO 3 相互间不能一步转化 ,C 不符合题意 ;CH 3 CH 2 Br 在 NaOH 醇溶液中发生消去反应生成 CH 2 =CH 2 ,CH 2 =CH 2 与 H 2 O 一定条件下发生加成反应生成 C 2 H 5 OH,CH 2 =CH 2 与 Br 2 发生加成反应生成 CH 2 BrCH 2 Br,C 2 H 5 OH 与 CH 2 BrCH 2 Br 相互间不能一步转化 ,D 不符合题意。 答案 : B - 82 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 案例探究 方法规律 小流程图型常见物质转化关系 识记元素的单质及其化合物间的交叉转化和三角转化关系 (1) 交叉转化。 - 83 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 案例探究 方法规律 (2) 三角转化。 - 84 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 案例探究 方法规律 1 .(2020 江苏溧水高级中学模拟 ) 在给定的条件下 , 下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 硫与氧气反应生成二氧化硫 , 而不是三氧化硫 , 故 A 错误 ; 氮气、氧气和水不能直接反应生成硝酸 , 故 B 错误 ; 由二氧化硅制备高纯度硅 , 利用碳还原二氧化硅生成粗硅 , 然后粗硅和氯气反应生成四氯化硅 , 最后四氯化硅被氢气还原生成高纯度硅 , 故 C 正确 ; 制备金属镁不是电解氢氧化镁 , 工业上通过电解熔融氯化镁生成金属镁 , 故 D 错误。 答案 解析 关闭 C - 85 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 案例探究 方法规律 2 .(2020 江苏苏州月考 ) 在给定条件下 , 下列选项所示物质间不满足每一步转化均能实现的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 氮气和氧气放电生成 NO, 一氧化氮和氢氧化钠溶液不反应 , 故 A 错误 ; 二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水 , 向硅酸钠溶液中通入 CO 2 生成硅酸沉淀 , 能一步实现 , 故 B 正确 ; 铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气 , 向偏铝酸钠溶液中通入 CO 2 生成氢氧化铝沉淀 , 能一步实现 , 故 C 正确 ; 四氧化三铁和铝高温条件下发生铝热反应生成铁和氧化铝 , 铁和足量的硝酸反应生成硝酸铁 , 能一步实现 , 故 D 正确。 答案 解析 关闭 A - 86 - 素养解读 案例探究 方法规律 素养提升 案例探究 方法规律 3 .(2020 湖北随州月考 ) 已知 X 、 Y 、 Z 、 W 四种物质均含有钠元素 , 且它们之间有如下转化关系 : 下列说法中不正确的是 ( 　　 ) A.X 可以为 Na 、 Na 2 O 2 、 Na 2 O B.Y+W→Z 和 W→Z 发生的化学反应一定相同 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭