非金属及其化合物李仕才第四节氮及其重要化合物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：··N⋮⋮N··，结构式：N≡N。
(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①与氧气反应：N 2＋O 2=====放电2NO(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)；②与氢气反应：N 2＋3H 2催化剂高温高压2NH 3(工业合成氨的反应原理)；③与Mg 反应：3Mg ＋N 2=====点燃Mg 3N 2。
3．氮的氧化物(1)氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如N 2O 、NO 、NO 2、N 2O 4、N 2O 3、N 2O 5等，其中属于酸性氧化物的是N 2O 3、N 2O 5。
(2)NO 和NO 2性质的比较判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．NO2溶于水时生成HNO3，故NO2是硝酸的酸酐。
( ×)2．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。
( ×)3．NO2溶于水时发生氧化还原反应。
( √)4．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。
( ×)5．NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂，二者的物质的量之比为3∶1。
( ×) 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0.1N A。
( ×)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：2NO22O4，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。
3．NO2、NO可用碱液处理，如NaOH溶液吸收原理为NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
4．NO2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：2NO2＋2KI===2KNO2＋I2。
5．鉴别NO2和溴蒸气常用①AgNO3溶液、②H2O、③CCl4。
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①②③是工业生产硝酸的主要途径B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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③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4NH 3＋5O 2=====催化剂△4NO ＋6H 2O 路线①，一氧化氮与氧气反应2NO ＋O 2===2NO 2路线②，二氧化氮被水吸收3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 路线③，路线①②③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：N 2＋O 2=====放电2NO 路线Ⅰ；NO 不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO ＋O 2===2NO 2路线Ⅱ，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 路线Ⅲ，B 正确；从氮的变化关系图可知：N 从N 2(0价)→NO(＋2价)→NO 2(＋4价)→HNO 3(＋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，②③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( )A ．CO 、NO 、NO 2都是大气污染物，在空气中都能稳定存在B ．NO 可用于某些疾病的治疗C ．NO 2通入FeSO 4溶液中始终无明显现象D ．NO 是一种红棕色气体解析：NO 易被氧化为NO 2；NO 2通入溶液中生成HNO 3，能把Fe 2＋氧化成Fe 3＋，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，N 2为氧化产物B ．汽车尾气的主要污染成分包括CO 、NO 和N 2C ．NO 和O 2必须在催化剂表面才能反应D ．催化转化总化学方程式为2NO ＋O 2＋4CO =====催化剂4CO 2＋N 2解析：反应过程中NO 、O 2为氧化剂，N 2为还原产物；汽车尾气中的N 2不是污染物；NO 和O 2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：2NO ＋O 2===2NO 2,2NO 2＋4CO===N 2＋4CO 2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO ＋O 2＋4CO =====催化剂4CO 2＋N 2。
答案：D4．已知化学反应：①2NO＋2CO =====催化剂N 2＋2CO 2，②NO 2＋SO 2＋SO 3。
下列说法正确的是( )A ．反应①可用于汽车尾气处理，NO 是还原剂，CO 2是氧化产物B ．反应②是非氧化还原反应，反应前后气体分子总数不变C ．反应②中，NO 2的氧化性比SO 2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①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②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②中的产物NO 、SO 3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( )①N 2→NO 2 ②NO 2→NO ③NO 2→HNO 3 ④N 2→NO⑤N 2→NH 3A ．①B ．②⑤C ．④D ．③④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①、③、④从化合价角度来看都升高，但反应①N 2→NO 2不能一步反应完成；而反应③NO 2→HNO 3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，在该反应中，NO 2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N 2→NO 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：3NO 2＋2NaOH===2NaNO 3＋NO ＋H 2O ；NO 2＋NO ＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2O ；现有m mol NO 2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 mol·L －1的NaOH 溶液，则需此NaOH 溶液的体积为( )A.m a LB.2m 3a LC.m ＋n a LD.＋3a 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NO 2和NO 的物质的量之和，则氢氧化钠是(m ＋n) mol ，则氢氧化钠溶液的体积为(m ＋n)/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NO x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、NO x等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。
①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)。
②汽车尾气中的CO、NO x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___________________________________________。
催化剂(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。
已知：4NH3＋6NO=====5N2＋6H2O,8NH3＋△催化剂7N2＋12H2O。
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6NO2=====△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NO 2按物质的量之比1∶1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)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，N 2和O 2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。
②CO、NO x 反应后生成的无毒气体为CO 2和N 2。
(2)V(NO)＋V(NO 2)＝3.0 L ，23V(NO)＋43V(NO 2)＝3.5 L ，则V(NO)＝0.75 L ，V(NO 2)＝2.25 L ，V(NO)∶V(NO 2)＝1∶3。
(3)NO 中氮的化合价为＋2价，NO 2中氮的化合物为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH 反应生成盐的化合价必然为＋3价，即为NaNO 2。
答案：(1)①汽油的不完全燃烧 N 2与O 2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)②2xCO＋2NO x =====催化剂△2xCO 2＋N 2(2)1∶3 (3)NaNO 2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(NO 2)，还是NO 、NO 2、O 2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO,2NO ＋O 2===2NO 2，故若有气体剩余只能是NO 或O 2，不能是NO 2。