1、專題十九氮及其化合物考綱展示命題探究1氮氣及其氧化物(1)氮的原子結構氮元素位于元素周期表中第二周期第A族，原子結構示意圖為，最外層有5個電子，在化學反應中能獲得3個電子而表現出3價。(2)氮元素在自然界中的存在及氮的固定(3)氮氣的性質學霸巧學卡(1)N2約占空氣總體積的78%、總質量的75%。(2)N2中氮元素處于中間價態(tài)，既可表現還原性，又可表現氧化性。(3)N2可作保護氣，是因為在通常情況下N2的化學性質很穩(wěn)定，不與O2、酸、堿等發(fā)生反應；性質穩(wěn)定是由氮氣分子內氮氮三鍵的鍵能大決定的。(4)物質Mg3N2遇水可發(fā)生反應：Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3。(4)氮的氧化物氮的

2、氧化物有：N2O(笑氣，有麻醉作用)；N2O5(硝酸酸酐)；N2O3(亞硝酸酸酐)；NO、NO2(主要的大氣污染物)；N2O4。NO、NO2性質的比較(見下表) 學霸巧學卡(1)氮的氧化物都是有毒氣體，都是大氣污染物。(2)空氣中的NO2等是造成光化學煙霧的主要因素。(3)空氣中NO、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠廢氣等。(4)NO2雖然與水反應生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有還原性，以氧化性為主。如NO2能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{：2NO22KI=2KNO2I2。(5)驗證某無色氣體是NO的方法是向無色氣體中通入O2(或空氣)，無色氣體變?yōu)榧t棕色。(

3、6)NO2氣體存在平衡：2NO2N2O4，故沒有純凈的NO2或N2O4氣體。(7)實驗室制NO只能用排水法收集，制NO2只能用排空氣法收集。2硝酸(1)物理性質純硝酸為無色、有刺激性氣味的液體。硝酸沸點較低，易揮發(fā)，在空氣中遇水蒸氣形成白霧。質量分數在69%以上的硝酸稱為濃硝酸。(2)化學性質化學性質酸的通性使紫色石蕊溶液變紅；與金屬單質反應，不產生H2；與金屬氧化物反應；與堿反應；與某些鹽反應不穩(wěn)定性4HNO34NO2O22H2O(保存在棕色瓶中，放置在陰涼處)強氧化性鋁、鐵在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化，因此常溫下鋁、鐵制品可以盛放冷的濃硝酸與金屬反應不產生H2：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3

4、)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O與非金屬反應：C4HNO3(濃)CO24NO22H2O與還原性化合物反應：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O(3)硝酸的制法與用途制法實驗室制法NaNO3H2SO4(濃)NaHSO4HNO3工業(yè)制法4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO用途用于制炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等學霸巧學卡(1)質量分數達98%以上的濃硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”，“煙”實為霧(硝酸小液滴)，體現了HNO3的揮發(fā)性。(2)濃硝酸能使紫色石蕊溶液變紅，加熱褪色。在這一反應過程中濃硝酸表現出強酸性和強氧化性，可將

5、紅色物質氧化成無色物質。(3)王水：濃HNO3和濃鹽酸按體積比為13混合即為王水，它的氧化性更強，能溶解Pt、Au等金屬。3氮族元素包括氮(7N)、磷(15P)、砷(33As)、銻(51Sb)、鉍(83Bi)五種元素。氮族元素位于元素周期表中第A族，其代表元素為氮和磷。相似性 遞變性氮族元素的結構最外層電子數都是5原子半徑隨N、P、As、Sb、Bi順序逐漸增大，原子核對外層電子吸引力減弱，非金屬性減弱，金屬性增強氮族元素的性質最高價氧化物的通式為R2O5；最高價氧化物對應水化物的通式為HRO3或H3RO4；氣態(tài)氫化物的通式為RH3；最高化合價為5價，最低化合價為3價單質從非金屬過渡到金屬，非金

6、屬性：NPAs，金屬性：SbH3PO4H3AsO4H3SbO4；與氫氣反應越來越困難；氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱：NH3PH3AsH3學霸巧學卡(1)主要化合價：氮有3、1、2、3、4、5價；磷和砷有3、3、5價；銻、鉍有3、5價。(2)在氮族元素的單質中，氮、磷具有較明顯的非金屬性；砷雖然是非金屬，但有一些金屬性；銻、鉍為金屬。1.思維辨析(1)常溫下，N2既能與O2反應又能與H2反應。()(2)NO2溶于水時生成HNO3，故NO2是硝酸的酸酐。()(3)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在。()(4)NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現象。()(5)硝酸與活潑金屬Mg、

7、Al等反應產生H2，而與Cu反應產生NO或者NO2。()(6)將濃硝酸滴在干燥的藍色石蕊試紙上，現象是先變紅后褪色。()(7)硝酸可與Na2S反應制得H2S氣體。()(8)常溫下，可用鐵制或鋁制容器盛放濃HNO3，說明Fe、Al與濃HNO3不反應。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列反應必須加入氧化劑且一步反應就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3A BC D答案C解析該題有兩個要求：(1)必須加入氧化劑；(2)一步反應就能完成。反應、從化合價角度來看都升高，但反應N2NO2不能一步反應完成；而反應NO2HNO3，雖然氮的化合價升高，但不

8、加氧化劑也能實現，如3NO2H2O=2HNO3NO，在該反應中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應N2NO必須加入氧化劑且一步反應就能完成。考法綜述本考點主要考查氮氣的結構與性質、氮氧化物的制取和性質、氮氧化物對環(huán)境的影響、氮氧化物之間的轉化以及以氮氣、氮氧化物為載體，考查化學反應原理、化學實驗、化學計算等。命題法1氮氧化物對環(huán)境的污染與防治典例1NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨，寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式：_。(2)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉化器，可有效降低NOx的排放，當尾氣中空氣不足時，NOx在催化轉化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學方

9、程式：_。解析(2)根據題目信息可知NO被CO還原為N2，而CO被氧化成CO2，化學方程式為2NO2CON22CO2。答案(1)3NO2H2O=2HNO3NO(2)2NO2CON22CO2【解題法】NOx尾氣的處理方法(1)堿液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。(2)催化轉化法 在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。命題法

10、2氮的氧化物溶于水的計算典例2同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是NO和NO2，NO2和O2，NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關系正確的是()AV1V2V3 BV1V3V2CV2V3V1 DV3V1V2解析設各種氣體的體積都為1體積。根據3NO2H2O=2HNO3NO，即剩余NO體積V1體積。根據4NO2O22H2O=4HNO3，即剩余O2體積V2體積。剩余N2體積V31體積。即B項符合題意。答案B【解題法】氮氧化物溶于水計算的原理及方法一、原理解答氮氧化物溶于水的計算問題首先明確原理

11、，無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體，反應的實質是3NO2H2O=2HNO3NO,2NOO2=2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不能是NO2。二、方法氮的氧化物與O2、H2O反應的計算，常見的有三種方法1加合式法(1)NO2和O2混合氣體溶于水的計算由4NO2O22H2O=4HNO3可知：V(NO2)V(O2)(2)NO與O2同時通入水中2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO總的化學方程式為4NO3O22H2O=4HNO3可知：V(NO)V(O2)(3)NO2、NO、O2三種混合氣體通入水中：可先將NO和O2轉化為NO2，再按上述各種

12、情況分別處理。 也可先將NO2和H2O反應轉化為NO，再按4NO3O22H2O=4HNO3情況處理。2原子守恒法4NO2O2和4NO3O2從組成上均相當于2N2O5的組成，都與N2O5H2O=2HNO3等效。當NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中N、O原子個數比進行分析判斷。n(N)n(O)3電子守恒法NO與O2的混合氣體通入水中發(fā)生反應：2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO，在這當中，存在著NO向NO2轉化、NO2向HNO3轉化的同時又生成NO的循環(huán)反應。但總體來講，NOHNO3，N的化合價升高是由于被O2氧化，因此可寫出在氧化還原反應中得失電子數必然相等。命題

13、法3硝酸與金屬反應的規(guī)律和計算方法典例3將9 g銅和鐵的混合物投入100 mL稀硝酸中，充分反應后得到標準狀況下1.12 L NO，剩余4.8 g金屬；繼續(xù)加入100 mL等濃度的稀硝酸，金屬完全溶解，又得到標準狀況下1.12 L NO。若向反應后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不變紅，則下列說法正確的是()A原混合物中銅和鐵各0.075 molB稀硝酸的物質的量濃度為0.5 molL1C第一次剩余4.8 g金屬為銅和鐵D再加入上述100 mL稀硝酸，又得到標準狀況下1.12 L NO解析第一次加稀硝酸時金屬有剩余，溶解的4.2 g金屬均被氧化為2價，溶解的金屬的物質的量為30.075 mol，

14、金屬的摩爾質量為56 gmol1，因此為鐵；第二次加稀硝酸后金屬完全溶解，由題意可知Fe2未被氧化，溶解的4.8 g金屬被氧化為2價，同理可知溶解的金屬的摩爾質量為64 gmol1，是銅，銅的物質的量為0.075 mol，所以A項正確，C項錯誤；第一次加硝酸，生成的硝酸亞鐵的物質的量為0.075 mol，其中氮的物質的量為0.15 mol，由氮原子個數守恒知，硝酸的物質的量為0.15 mol0.05 mol0.2 mol，因此硝酸的物質的量濃度為2 molL1，所以B項錯誤；若金屬完全溶解后再加100 mL稀硝酸，反應為3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O，HNO3足量，0.075 mol

15、Fe2生成0.025 mol NO，標況下體積為0.56 L，所以D項錯誤。答案A【解題法】反應規(guī)律及計算方法總結(1)思維模型(2)反應規(guī)律金屬與硝酸反應一般不生成H2。濃硝酸中，HNO3一般被還原為NO2；稀硝酸中，HNO3一般被還原為NO。鐵與稀硝酸反應，先生成Fe(NO3)3，若Fe過量，Fe(NO3)3再和Fe反應生成Fe(NO3)2。銅與濃硝酸反應，若銅過量，開始時還原產物為NO2，隨著反應的進行，濃硝酸變稀，還原產物為NO，最終得到NO2和NO的混合氣體。(3)計算中守恒思想的應用原子守恒法HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑

16、，轉化為還原產物。這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量。得失電子守恒法HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量。電荷守恒法HNO3過量時反應后溶液中(不考慮OH)則有：c(NO)c(H)nc(Mn)(Mn代表金屬離子)。離子方程式計算法金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H的條件下能繼續(xù)與金屬反應，因此此類題目應用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據完全反應的金屬或H或NO進行相關計算，且溶液中要符合電荷守恒。命題法4磷及其化合物典例4次磷酸(H3PO2)是一種精細磷

17、化工產品，具有較強還原性。回答下列問題：(1)H3PO2是一元中強酸，寫出其電離方程式_。(2)H3PO2及NaH2PO2均可將溶液中的Ag還原為銀，從而可用于化學鍍銀。H3PO2中，P元素的化合價為_。利用H3PO2進行化學鍍銀反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為41，則氧化產物為_(填化學式)。NaH2PO2為_(填“正鹽”或“酸式鹽”)，其溶液顯_ (填“弱酸性”“中性”或“弱堿性”)。(3)H3PO2的工業(yè)制法是：將白磷(P4)與Ba(OH)2溶液反應生成PH3氣體和Ba(H2PO2)2，后者再與H2SO4反應。寫出白磷與Ba(OH)2溶液反應的化學方程式_。解析(1)H3PO2為一

18、元中強酸，則其電離方程式為H3PO2HH2PO。(2)在化合物中，各元素正、負化合價的代數和為零，故H3PO2中P元素化合價為1價。設氧化產物中P元素的化合價為x價，依題意并根據得失電子守恒有4(1)01x(1)，解得x5，故氧化產物為H3PO4。因H3PO2為一元酸，故NaH2PO2為正鹽；H3PO2為中強酸，故NaH2PO2溶液呈弱堿性。(3)根據得失電子守恒及原子守恒，可寫出P4與Ba(OH)2溶液反應的化學方程式：2P43Ba(OH)26H2O=3Ba(H2PO2)22PH3。答案(1)H3PO2H2POH(2)1 H3PO4 正鹽 弱堿性(3)2P43Ba(OH)26H2O=3Ba(

19、H2PO2)22PH3【解題法】解答信息題的幾點注意教材中沒有介紹磷單質及磷的化合物，也沒有介紹其他氮族元素的單質及其化合物，所以考查磷單質及磷的化合物(或其他氮族元素的單質及其化合物)的試題一般是信息題，以信息作載體，主要考查化學反應原理、化學實驗和化學計算。即主要考查學生學習化學的能力。因此對于本題型值得注意的有以下幾個方面：(1)平時學習時，要注意加強化學學習能力的培養(yǎng)。(2)學習元素及其化合物知識時，要注意發(fā)揮元素周期律和元素周期表的指導作用。(3)學習過程中，適當拓展知識面。(4)認識磷元素的三種含氧酸，分別是次磷酸(H3PO2)、亞磷酸(H3PO3)、磷酸(H3PO4)。在次磷酸分子中，磷原子連兩個氫原子、一個羥基、一個雙鍵氧原子，羥基上的氫原子才能電離，故次磷酸是一元酸；在亞磷酸分子中，磷原子連一個氫原子、兩個羥基、一個雙鍵氧原子，故亞磷酸是二元酸；在磷酸分子中，磷原子連三個羥基、一個雙鍵氧原子，故磷酸是三元酸。1下列關于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法不正確的是()A氮元素均被氧化B工業(yè)合成氨屬于人工固氮C含氮無機物和含氮有機物可相互轉化D碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)答案A解析在雷電作用下N2與O2反應生成NO，氮元素被氧化