2021届新高考选考化学一轮复习苏教版生产生活中的含氮化合物学案

2021届新高考选考化学一轮复习苏教版生产生活中的含氮化合物学案

第四单元　生产生活中的含氮化合物 ‎[考点分布]‎ 知识内容 考试 要求 ‎2016年 ‎2017年 ‎2018年 ‎2019年 ‎2020年 ‎4月 ‎10月 ‎4月 ‎11月 ‎4月 ‎11月 ‎4月 ‎1月 ‎(1)氮氧化物的产生、转化及其性质 a ‎(2)氮及其化合物的相互转化关系 c ‎(3)氨的性质与用途 b T8、T27‎ T9、T18‎ T9、T28Ⅰ ‎(4)工业合成氨 b T30‎ T16‎ T28Ⅰ ‎(5)铵盐的性质与用途 b T5‎ T5‎ T29‎ ‎(6)硝酸的性质与用途 b ‎(7)工业制取硝酸的设备和流程 b T30‎ ‎(8)氮肥的性质与科学使用 a ‎(9)化学与人类生活及其他学科的关系 a ‎(10)化学科学与环境保护 a T6‎ ‎(11)温室效应、光化学烟雾、酸雨、臭氧层空洞等产生的原因及对环境的危害 a T6‎ ‎　氮及其氧化物 ‎1．氮气 ‎2．氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。‎ 完成NO和NO2的比较表：‎ 化学式 NO NO2‎ 物理 性质 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶于水 能溶于水 化学 性质 与O2反应 ‎2NO＋O2===2NO2‎ ‎—‎ 与H2O反应 ‎—‎ ‎3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与人体、‎ 环境的关系 ‎①与血红蛋白结合使人中毒；‎ ‎②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 ‎　(1)氮的氧化物都是大气污染物。‎ ‎(2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。‎ ‎(3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。‎ ‎(4)NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。‎ 题组一氮及其氧化物的性质及对环境的影响 ‎1．下列说法错误的是(　　)‎ A．1 mol CO和N2的混合气体中含有的质子数为14NA B．用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的NO2：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O C．标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA D．燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施 解析：选C。CO和N2的质子数都是14，故1 mol CO和N2的混合气体中含有的质子数为14NA，A项正确；氢氧化钠溶液吸收NO2生成亚硝酸钠和硝酸钠，故离子方程式为2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O，B项正确；标准状况下，2.24 L 任何气体所含有的分子数都为0.1NA，C项错误；酸雨的成因是氮氧化物、二氧化硫的任意排放，所以燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施，D项正确。‎ ‎2．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是(　　)‎ A．氮元素均被氧化 B．工业合成氨属于人工固氮 C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环 解析：选A。A.N2→NH3过程中氮元素由0价变为－3价，被还原。B.工业合成氨的过程属于人工固氮。C.1828年，德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成了尿素；而含氮的有机物也可以直接分解为无机物。D.雷电发生时涉及的反应有N2＋O22NO，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3进入土壤，与矿物质结合成硝酸盐；豆科植物也可以将N2合成氮肥，生物体内含有C元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。‎ 氮氧化物对环境的污染及防治 ‎1．常见的污染类型 ‎(1)光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。‎ ‎(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。‎ ‎(3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。‎ ‎2．常见的NOx尾气处理方法 ‎(1)碱液吸收法 ‎2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx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(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 ‎ 题组二有关氮的氧化物的简单计算 ‎3．将22.4 L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2 L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为(　　)‎ A．NO2　　　B．N2O3　　　C．N2O　　　D．N2O4‎ 解析：选A。氮氧化合物与铜粉反应生成CuO和N2，结合题中气体体积和阿伏加德罗定律可推知该氮的氧化物分子中只含有一个氮原子，结合选项知A正确。‎ ‎4．(2020·舟山选考模拟)在一定条件下，将NO2和O2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(　　)‎ ‎①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL A．①② B．②③ C．③④ D．①④‎ 解析：选D。首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2，则V(NO2)＝×(12－2) mL＝8 mL，则混合气体中V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的2 mL气体是NO，则混合气体中的V(O2)＝(12 mL－2 mL×3)×＝1.2 mL，D项正确。‎ ‎5．某无色的混合气体甲中可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种。将100 mL气体甲经过如图实验装置处理，最终得到酸性溶液，而气体几乎无剩余，则气体甲的组成可能为(　　)‎ A．NH3、NO、N2 B．NH3、NO、CO2‎ C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2‎ 解析：选B。混合气体无色，所以肯定没有NO2，通入浓硫酸后气体体积减小，所以有与浓硫酸反应的气体，即肯定含有NH3，再通入Na2O2后气体显红棕色说明生成了NO2，所以原混合气体中肯定含有NO，且在Na2O2中有O2生成，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，故原混合气体中还肯定含有CO2，最终气体通入盛满水的集气瓶后几乎无气体剩余，说明没有N2，且NO或NO2与O2、H2O恰好反应得到HNO3，溶液显酸性，综合知，混合气体中含有NH3、NO、CO2，B项正确。‎ ‎1．解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理 无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。‎ ‎(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。‎ ‎(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。‎ ‎2．注意原子守恒和得失电子守恒的运用 有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程，如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。‎ ‎　氨和铵盐 ‎1．氨的分子结构和性质 ‎(1)氨的分子结构 电子式：，空间结构：三角锥形。‎ ‎(2)氨的物理性质 氨是无色有刺激性气味的气体；易液化，可作制冷剂；极易溶于水，常温、常压下，1体积的水可溶解700体积的氨。‎ ‎(3)氨的化学性质 ‎①与水反应 NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，氨溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。‎ ‎②与酸反应 a．蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。‎ 化学方程式：HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。　‎ b．与CO2等酸性氧化物反应：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3或2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3。‎ ‎③NH3的还原性——氨的催化氧化 化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。‎ ‎④与盐溶液反应 将氨水加入下列溶液，完成下表：‎ 被滴试剂 现象 离子方程式 FeCl3‎ 溶液 生成红褐色沉淀 Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH AlCl3‎ 溶液 生成白色沉淀 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ‎(4)氨的实验室制法 ‎2．铵盐的性质及NH的检验 ‎(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 ‎①受热易分解：NH4ClNH3↑＋HCl↑，(NH4)2CO32NH3↑＋H2O＋CO2↑。‎ ‎②与碱反应：NH＋OH－===NH3·H2O或NH＋OH－NH3↑＋H2O。‎ ‎③水解反应：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋。‎ ‎(3)NH的检验 未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。‎ ‎3．追根求源——喷泉实验的原理 中学教材中喷泉实验装置如图所示。实验操作是打开橡皮管上的夹子，挤压滴管的胶头，‎ 则烧杯中的液体由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉。‎ ‎(1)喷泉实验的原理 因为烧瓶内气体易溶于烧杯中的液体或易与其反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的液体压入烧瓶而形成喷泉。‎ ‎(2)能形成喷泉的条件 从原理上讲，气体要易溶于烧杯中的液体或易与其反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。‎ ‎(3)可以形成喷泉的组合 液体是水时，NH3、HCl、SO2、NO2＋O2等气体均可；液体是NaOH溶液时，Cl2、CO2、H2S、SO2等气体均可。另外，SO2和氯水、CH2===CH2与溴水等组合也可形成喷泉。总之，组合条件是气体在溶液中的溶解度很大或通过反应使气体的物质的量迅速减小，产生足够的压强差(负压)。‎ 产生压强差的方法一般有：一是使烧瓶外气压增大，烧瓶内气压不变；二是使烧瓶外气压不变，烧瓶内气压减小。上述形成喷泉的组合选用的是第二种方法。‎ 题组一氨和铵盐的性质 ‎1．(2017·浙江4月选考，T8)下列能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是(　　)‎ A．NH3　　　　　　　　 B．SO2‎ C．HCl D．CO2‎ 答案：A ‎2．(2020·嘉兴一中高一期中)如图的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是(　　)‎ A．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉 B．NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉 C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉 D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉 解析：选A。CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，因此不能形成喷泉；NH3极易溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O发生电离生成OH－，遇酚酞使之显红色；H2S和CuSO4溶液反应生成CuS黑色沉淀；HCl极易溶于水，且和AgNO3发生反应生成白色沉淀；因此A不正确。‎ ‎3．某研究性学习小组同学设计如图所示装置探究氨的还原性。‎ ‎(1)氨催化氧化的化学方程式为_________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若实验时通入氨的速率过快，在烧瓶中会出现白烟，该物质的化学式为__________。‎ ‎(3)该小组同学以氨和二氧化碳为原料制备碳酸氢铵。甲同学先将二氧化碳通入水中，充分溶解后，再通入氨；乙同学先将氨通入水中，充分溶解后，再通入二氧化碳。请选择合适的方案并说明原因：_________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O ‎(2)NH4NO3‎ ‎(3)乙同学方案合适。CO2在水中溶解度小，先通CO2再通NH3生成的NH4HCO3的量少，而且易生成(NH4)2CO3；先通NH3至饱和再通CO2至过量，保证产物量大，且生成的全部是NH4HCO3‎ ‎4．(2017·浙江4月选考，T29)分别称取2.39 g (NH4)2SO4和NH4Cl固体混合物两份。‎ ‎(1)将其中一份配成溶液，逐滴加入一定浓度的Ba(OH)2溶液，产生的沉淀质量与加入Ba(OH)2溶液体积的关系如图。混合物中n[(NH4)2SO4]∶n(NH4Cl)为________。‎ ‎(2)另一份固体混合物中NH与Ba(OH)2溶液(浓度同上)恰好完全反应时，溶液中c(Cl－)＝________(溶液体积变化忽略不计)。‎ 答案：(1)1∶2　(2)0.100 mol·L－1‎ 题组二氨的实验室制法 ‎5．实验室制取少量干燥的氨涉及下列装置，其中正确的是(　　)‎ A．①是氨发生装置 B．③是氨发生装置 C．②是氨吸收装置 D．④是氨收集、检验装置 解析：选B。装置①中NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl，但在试管口附近两者又能结合生成NH4Cl，选项A错误；装置②中的漏斗放置过低，不能防止倒吸，选项C错误；装置④中的试管口应放一团湿润的棉花，选项D错误。‎ ‎6．如图所示是实验室制取氨的装置和选用的试剂，其中错误的是________。‎ 解析：实验室制取氨的方法有：①铵盐与碱加热制取氨，常用固体NH4Cl与Ca(OH)2反应，试管口略向下倾斜；②在浓氨水中加CaO，因为在氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入CaO，平衡向左移动，同时又放热促进氨水分解为氨；③加热浓氨水，加快氨水分解为氨。(1)错在直接加热氯化铵(NH4Cl分解生成的NH3和HCl在试管口又冷凝成NH4Cl)；(3)错在试管口向上倾斜。‎ 答案：(1)(3) ‎ 实验室制取少量NH3的两种简易方法 ‎1．加热浓氨水 ‎(1)反应原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O。‎ ‎(2)装置：见图甲。‎ ‎2．浓氨水中加固态碱性物质 ‎(1)反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，导致平衡逆向移动，‎ 同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。‎ ‎(2)装置：见图乙。‎ ‎　硝酸的性质及应用 ‎1．硝酸的物理性质 硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。‎ ‎2．硝酸的化学性质 ‎(1)不稳定性(写化学方程式)‎ ‎4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。‎ ‎(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 稀硝酸与铜反应的化学方程式：‎ ‎3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；‎ 浓硝酸与铜反应的化学方程式：‎ Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；‎ ‎②与非金属反应 浓硝酸与炭反应的化学方程式：‎ C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；‎ ‎③与还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。‎ 稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：‎ ‎3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。‎ ‎(3)与有机物反应 ‎①硝化反应(与反应)：‎ ‎①硝化反应(与反应)：‎ ‎＋HNO3＋H2O；‎ ‎②颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。‎ 题组一硝酸的酸性和强氧化性 ‎1．下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是(　　)‎ A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B．硝酸能与FeO反应，只表现氧化性 C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体 D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色 解析：选D。硝酸是一种具有强氧化性的强酸，并且浓度越大，氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故选项A错；硝酸是一种强氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S，与FeO反应时表现氧化性和酸性，故选项B、C错，选项D正确。‎ ‎2．相同质量的铜片分别与体积相同且过量的浓硝酸、稀硝酸反应，二者比较相等的是(　　)‎ ‎①反应中氧化剂得到电子总数　②铜片消耗完所需时间 ‎③反应后溶液中铜离子浓度(反应后溶液体积不变)‎ ‎④反应生成气体的体积(同温、同压)‎ A．①③　　　　　　　　　 B．②④‎ C．①④ D．②③‎ 解析：选A。铜与浓、稀硝酸反应均被氧化为Cu2＋，铜片质量相同时转移电子数相同，①正确；浓硝酸的氧化性强，与铜反应时反应速率快，②错误；浓、稀硝酸足量，铜片全部反应，因此反应后溶液中Cu2＋浓度相同，③正确；根据浓、稀硝酸与铜反应的化学方程式可知，反应后生成气体的物质的量不同，同温同压时体积也不同，④错误。‎ ‎3．(2020·台州调研)下列说法正确的是(　　)‎ A．投入铁片产生H2的溶液中可大量存在H＋、Mg2＋、SO、NO B．可用稀硝酸除去试管内壁上的银镜 C．1.0 mol·L－1的KNO3溶液中可大量存在H＋、Fe2＋、Cl－、SO D．硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS＋2H＋===H2S↑＋Cu2＋‎ 解析：选B。硝酸具有强氧化性，因而含有NO的酸性溶液不能与铁反应产生H2，A项错；硝酸可溶解银，B项正确；Fe2＋在H＋、NO中不能大量存在，C项错；硝酸与CuS不能发生复分解反应，而是发生氧化还原反应，D项错。‎ ‎1．硝酸与金属反应的规律 ‎(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。‎ ‎(2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。‎ ‎(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。‎ ‎2．涉及HNO3的离子反应常见的易错问题 ‎(1)忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。‎ ‎(2)在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单的写成复分解反应。‎ 题组二硝酸与金属反应的计算 ‎4．(2020·杭州七校联考)Cu与足量的浓硝酸反应产生气体，用排水法收集到a L气体(标准状况)，从理论上讲，被还原的硝酸的物质的量是下列中的(　　)‎ A. mol B. mol C. mol D. mol 解析：选C。Cu和浓硝酸反应生成NO2，NO2和水反应方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，通过排水法收集到的气体是NO，根据方程式知，NO体积是NO2体积的，如果用排水法收集a L NO，则生成的NO2体积为3a L，n(NO2)＝＝ mol，根据N原子守恒得被还原n(HNO3)＝n(NO2)＝ mol。‎ ‎5．Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。‎ 下列有关判断正确的是(　　)‎ A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO3‎ B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应 C．标准状况下收集到的氮氧化物为20.16 L D．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物 解析：选A。分析整个反应过程可知，仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2‎ ‎＋，HNO3→NaNO2，51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol，共失去电子0.8 mol×2＝1.6 mol，由得失电子守恒可知，HNO3→NaNO2得到1.6 mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol，由Na元素守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol，A项正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B项错误；部分NO2会转化为N2O4，而N2O4在标准状况下不是气体，即在标准状况下收集到的气体小于20.16 L，C项错误；反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D项错误。‎ 解金属与硝酸反应计算题的一般方法 ‎1．思维模型 ‎2．计算中的守恒思想的应用 ‎(1)原子守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。‎ ‎(2)得失电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。‎ ‎(3)电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：‎ c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。‎ ‎(4)离子方程式计算法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 ‎ ‎　化学科学与人类文明 ‎1．六大环境问题及其危害 环境 问题 主要污染物 主要危害 温室 效应 CO2‎ 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小 酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等 臭氧层 破坏 氟氯代 烷、NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害 光化学 烟雾 碳氢化 合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡 白色 污染 废弃塑 料制品 ‎①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产 ‎②混入生活垃圾中难处理、难回收 ‎③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡 赤潮和 水华 废水中 含N、P等 营养物质 使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变成绿色、浑浊，水质恶化 ‎2.化学科学发展的贡献 ‎(1)解决工农业生产中的技术问题 ‎①了解→期望实现农业的工业化；‎ ‎②海水淡化技术的进步→缓解淡水资源紧缺；‎ ‎③印刷电路板的制作：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2；‎ ‎④晶体硅制备：二氧化硅粗硅四氯化硅高纯硅。‎ ‎(2)合成有特定性能的材料 ‎①高效、稳定、廉价的太阳能光电转化材料→解决能源危机；②光导纤维；③高强度纤维。‎ ‎(3)开发高效的清洁能源 ‎(4)合成高新材料：纳米技术和分子设计技术的发展，将使分子晶体、分子芯片、分子马达、分子导线、分子计算机等化学器件得到广泛应用。‎ ‎3．绿色化学 ‎(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。‎ 绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。‎ ‎(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：‎ ‎①采用无毒、无害的原料；‎ ‎②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；‎ ‎③产品应该是环境友好的；‎ ‎④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。‎ 题组一环境的污染及治理 ‎1．(2020·海盐元济高级中学选考模拟)下列说法不正确的是(　　)‎ A．食品包装袋中常放入小袋还原铁粉，目的是防止食品氧化变质 B．铝表面有一层致密的氧化膜，故铝制容器可以用来腌制咸菜等 C．“埃博拉”病毒在常温下较稳定，对热有中度抵抗力，56 ℃ 不能完全灭活，60 ℃ 30 min方能破坏其感染性，此过程主要发生了蛋白质的变性 D．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术 解析：选B。A.铁粉具有还原性，可防止食品氧化变质，正确；B.铝制容器不能长时间存放酸性、碱性和咸的食物，咸的食物中氯离子会破坏铝表面氧化膜，错误；C.蛋白质在高温时发生变性，所以60 ℃ 30 min方能破坏其感染性，则此过程主要发生了蛋白质的变性，正确；D.电池中的重金属会污染土壤和水体，应回收处理，并积极开发废电池的综合利用技术，正确。‎ ‎2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是(　　)‎ A．汽车的排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2‎ B．向煤中加入适量石灰石，使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3，可减少对大气的污染 C．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 D．大量燃烧化石燃料排放的废气中含CO2、SO2，从而使雨水的pH＝5.6即形成酸雨 解析：选A。向煤中加入适量石灰石，使煤燃烧产生的SO2最终转化为CaSO4，B错误；制作光导纤维的是二氧化硅，C错误；雨水的pH＜5.6才形成酸雨，且CO2不会形成酸雨，D错误。‎ 题组二绿色化学 ‎3．下列说法不正确的是(　　)‎ A．含SO2的烟气可用石灰乳吸收后再排放，以减少对空气污染 B．汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧等都是造成雾霾天气的主要原因 C．绿色化学的核心是对环境产生的污染进行治理 D．PM2.5由于颗粒小，在空气中存在时间长，对人体健康危害大 解析：选C。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，C选项错误。‎ ‎4．“绿色化学”要求从根本上减少乃至杜绝污染。下列对农作物收割后留下的茎秆的处理方法中，不符合“绿色化学”要求的是(　　)‎ A．就地焚烧　　　　　　　 B．发酵后做农家肥 C．加工成精饲料 D．制造沼气 解析：选A。A.就地焚烧农作物收割后留下的秸秆会产生大量污染性气体，不符合“绿色化学”要求；B.农作物收割后留下的秸秆发酵后做农家肥，可循环使用，符合“绿色化学”要求；C.加工成精饲料，不产生污染，符合“绿色化学”要求；D.制造沼气，可提供清洁能源，符合“绿色化学”要求。‎ 课后达标检测 一、选择题 ‎1．(2020·浙江名校考前押宝)N、O、Si、S是重要的非金属元素，下列说法正确的是(　　)‎ A．N、O、S、Si的原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱 B．氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质 C．汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是由游离态氮转化来的 D．N、Si、S的单质均能和氧气反应，生成的产物分别是NO2、SiO2和SO2‎ 解析：选C。同周期元素自左向右原子半径逐渐减小，非金属性逐渐增强。同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，则O、N、S、Si的原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，A错误；硫的氧化物不能形成光化学烟雾，B错误；汽车尾气中的NOx主要是空气中的N2、O2在气缸内化合生成，C正确；氮气和氧气反应生成NO，得不到NO2，D错误。‎ ‎2．下列关于“化学与健康”的说法不正确的是(　　)‎ A．服用铬含量超标的药用胶囊会对人体健康造成危害 B．食用一定量的油脂能促进人体对某些维生素的吸收 C．“血液透析”利用了胶体的性质 D．光化学烟雾不会引起呼吸道疾病 答案：D ‎3．液态N2O4是火箭推进系统的有效氧化剂。实验室制备少量N2O4的流程如下：‎ NH4Cl固体NH3NO NO2(红棕色)N2O4液体(无色)‎ 下列分析正确的是(　　)‎ A．反应①③中氮元素的化合价发生了变化 B．反应②利用了NH3的氧化性 C．反应④的颜色变化是由化学平衡移动引起的 D．反应①可由如图所示装置实现 解析：选C。已知NH4Cl、NH3、NO、NO2、N2O4中N元素的化合价分别为－3、－3、＋2、＋4、＋4，所以反应①④中N元素的化合价没有发生变化，反应②③中N元素的化合价发生了变化，A项错误；反应②中N元素从－3价升高为＋2价，NH3表现还原性，B项错误；由于2NO2(g)N2O4(l)是放热反应，则降低温度，平衡正向移动，使NO2转化为N2O4，C项正确；反应①是固体加热生成易溶于水的NH3，所以图示装置中发生装置和收集装置都不合适，D项错误。‎ ‎4．(2020·绍兴一中选考模拟)硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　)‎ A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性 B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性 解析：选D。D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性将酚酞氧化了，也有可能是硝酸与氢氧化钠发生了中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项不正确。‎ ‎5.(2020·浙江“绿色评估”联盟高三考试)在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是(　　)‎ 选项 a(干燥气体)‎ b(液体)‎ A NO2‎ 水 B CO2‎ 水 C Cl2‎ 饱和食盐水 D NH3‎ ‎1 mol·L－1盐酸 解析：选D。本题考查形成喷泉现象的原理。由题目所给信息液体b形成喷泉几乎充满烧瓶。液体b应易吸收气体a而无其他气体生成。NO2易与水反应但又生成NO，‎ 溶液不能充满烧瓶；CO2在水中溶解度较小；Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度很小，基本不被吸收。‎ ‎6．向50 mL稀H2SO4与稀HNO3的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且每一段只对应一个反应。下列说法正确的是(　　)‎ A．开始时产生的气体为H2‎ B．AB段发生的反应为置换反应 C．所用混合溶液中c(HNO3)＝1 mol·L－1‎ D．参加反应的铁粉的总质量m2＝8.4 g 解析：选C。已知氧化性：NO>Fe3＋>H＋，OA段发生：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；AB段发生：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；BC段发生：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A、B项错误；由图像可知，n(NO)＝＝0.05 mol，根据氮原子守恒可知，可知硝酸的物质的量为0.05 mol，浓度为1 mol·L－1，C项正确；根据得失电子守恒，有n(NO)×3＋n(H2)×2＝n(Fe)×2，又n(H2)＝＝0.025 mol，解得 n(Fe)＝0.1 mol，即m2＝5.6 g，D项错误。‎ ‎7．将3.2 g Cu与30.0 mL 10.0 mol·L－1的HNO3充分反应，还原产物有NO和NO2，若反应后溶液中有a mol H＋，则此时溶液中含NO的物质的量为(　　)‎ A．0.5a mol　　　　　　　　 B．(0.1＋a) mol C．0.1a mol D．2a mol 解析：选B。首先判断Cu与硝酸谁过量，经判断知HNO3过量，Cu全部反应，根据溶液中的电荷守恒，n(NO)＝n(H＋)＋2n(Cu2＋)，而n(Cu2＋)＝＝0.05 mol，所以n(NO)＝a mol＋0.05 mol×2＝(a＋0.1) mol。‎ ‎8．(2020·杭州余杭中学选考模拟)相同质量的两块铜片分别和浓硝酸、稀硝酸(两者均过量)反应，下列叙述正确的是(　　)‎ A．反应速率：两者相同 B．消耗HNO3的物质的量：前者多，后者少 C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深 D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少 解析：选B。A.因为溶液浓度影响化学反应速率，浓度越大，反应速率越快，所以浓硝酸比稀硝酸反应速率快，故A错误；‎ B．铜与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式如下：‎ Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2 ↑＋2H2O，‎ Cu＋HNO3===Cu(NO3)2＋NO↑＋H2O，‎ 根据方程式可知，与相同质量的铜反应，浓硝酸消耗的物质的量多，故B正确；‎ C．根据B知，铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，与稀硝酸反应生成一氧化氮，二氧化氮是红棕色气体，一氧化氮是无色气体，故C错误；‎ D．根据方程式知，‎ Cu～4HNO3(浓)～转移2 mol e－‎ Cu～HNO3(稀)～转移2 mol e－‎ 因此，相同质量的铜与过量浓、稀硝酸反应转移电子数相等，故D错误。‎ ‎9．(2020·平湖高三期中)下列说法正确的是(　　 )‎ A．氨极易溶于水，可以进行喷泉实验 B．用玻璃棒分别蘸取浓硫酸和浓氨水，相互靠近时会看到有白烟产生 C．工业制硝酸过程中有下列反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O，反应中氨表现氧化性 D．加热盛NH4Cl的试管底部，NH4Cl受热升华 解析：选A。A.氨极易溶于水，使烧瓶内的气体压强迅速减小，可以进行喷泉实验，故A正确；B.浓硫酸不挥发，和浓氨水靠近时不能看到白烟，故B错误；C.氨中氮元素化合价升高，表现还原性，故C错误；D.NH4Cl受热易分解生成氨和氯化氢，不是升华，故D错误。‎ 二、非选择题 ‎10．某学校化学学习小组为探究二氧化氮的性质，按下图所示装置进行实验。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)装置甲中盛放浓硝酸的仪器A的名称是______，该装置中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ ‎(2)实验过程中，装置乙、丙中出现的现象分别是__________________________、____________________________；装置丙中的试管内发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ ‎(3)取下装置丙中的试管D，在其中滴加FeSO4溶液，溶液变为________色，为了证明铁元素在该反应中的产物，可以再在溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为________色。‎ 解析：(1)在浓硝酸与铜的反应中，需要随时控制浓硝酸的流量，故采用分液漏斗，而不是一般的漏斗；浓硝酸与铜反应生成二氧化氮。‎ ‎(2)二氧化氮为红棕色气体，能够与水反应生成无色的一氧化氮。‎ ‎(3)试管D中的溶液为稀硝酸，稀硝酸具有强氧化性，能够将亚铁离子氧化为铁离子，铁离子与SCN－生成血红色的物质。‎ 答案：(1)分液漏斗　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ‎(2)逐渐充满红棕色气体　蒸馏水中有气泡产生，生成无色气体　3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO ‎(3)棕黄　血红 ‎11．为证明铜丝与稀硝酸反应生成的是NO，某同学设计了一套如图所示制取NO的装置。反应开始后，可以在U形管右端观察到生成无色气体。‎ ‎(1)长玻璃管的作用是_________________________________________________。‎ ‎(2)让反应停止的操作方法及原理是____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)以下收集NO气体的装置，合理的是________(填选项代号)。‎ 解析：(1)该实验装置可以防止产生的气体与空气接触，长玻璃管的作用是接收稀硝酸，防止稀硝酸溢出；(2)关闭导气管上的活塞，产生的气体将稀硝酸向下压，从而使铜丝与稀硝酸分开，反应停止；(3)不能用排空气法来收集NO，因为NO与空气中的氧气反应，只能用排水法，C和D装置符合题意。‎ 答案：(1)接收被产生的气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出 ‎(2)关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气体将U形管右端管内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应停止　(3)CD ‎12．(2020·宁波选考模拟)已知木炭在一定条件下与浓硝酸反应生成两种＋4价的氧化物，为了探究一氧化氮(NO)能否与过氧化钠反应，以及反应后的产物中是否有亚硝酸钠(NaNO2)，某小组同学设计了如图所示装置(夹持仪器和连接用的胶管已经省略)。‎ ‎(1)为了完成该实验，虚线框内还需要连接B～E四套装置，按气流方向连接的顺序为a→(________)(________)→(________)(________)→(________)(________)→(________)(________)(填仪器接口的字母编号)。连接好仪器，检查气密性，装入药品后，要通入一段时间的氮气，再滴加浓硝酸，点燃酒精灯，通入氮气的主要目的是______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)装置E中观察到的主要实验现象有_________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)某同学经查阅资料后发现亚硝酸是弱酸，性质不稳定，室温下易分解生成一氧化氮。装置D中充分反应后，设计实验证明D中是否有亚硝酸钠生成：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎(写出检验步骤及现象)。‎ 解析：由题意可以看出A中发生的反应为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，要得到NO，则要E装置发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。为了防止NO被氧化成NO2，装置中要保持无氧的条件，则装入药品后，要通入一段时间的氮气，再滴加浓硝酸，点燃酒精灯。E装置出来的气体是CO2、NO、N2和少量的水蒸气。先用装置C除去CO2，再用装置B除去水蒸气。在装置D中探究一氧化氮(NO)能否与过氧化钠反应，以及反应后的产物中是否有亚硝酸钠(NaNO2)。‎ 答案：(1)h　i　d　e　b　c　f(或g)　g(或f)　排除装置中的空气，防止一氧化氮被空气中的氧气氧化为二氧化氮 ‎(2)溶液由无色变成蓝色，有无色气泡产生 ‎(3)取少量D中的固体于试管中，加入稀硫酸，若溶液中有气泡产生且在试管液面上方变成红棕色气体，则D中有亚硝酸钠生成(或其他合理答案)‎ ‎13．(2020·杭州选考模拟)为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校同学设计了一个实验，其装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。A为注射器，B 为两端长短不等的U形管，C是装有NaOH溶液的烧杯，D处是绕成螺旋状的铜丝，K1、K2是止水夹。‎ ‎(1)实验时，为了方便观察颜色，必须事先在A中吸入一定量的空气，然后________止水夹K1(填“关闭”或“打开”)，打开止水夹K2，从U形管左端注入稀硝酸，当看到__________________________________时可以确定U形管中空气已被赶尽，关闭止水夹K2。‎ ‎(2)然后给装置B微微加热，在装置D处产生无色气体，该反应中稀硝酸表现的性质有________________________________________________________________________。‎ ‎(3)如何证明D处收集的是NO而不是H2?‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)实验现象观察完毕，关闭止水夹K1，打开止水夹K2，在重力作用下，U形管右端的红棕色混合气体被酸液压入NaOH溶液中吸收，消除了环境污染。‎ 解析：NO易与氧气反应，铜与稀硝酸反应制取NO应排尽装置内的氧气。向U形管中加注稀硝酸时应加满，不留空隙。当收集一定量的气体后，将注射器中的气体注入U形管中，气体的颜色变为红棕色可确定是NO而不是H2。‎ 答案：(1)关闭　U形管右端稀硝酸接触胶塞 ‎(2)酸性和强氧化性 ‎(3)打开止水夹K1，把注射器中的空气压入U形管中，若观察到D处气体变红棕色，则证明收集的是NO而不是H2‎ ‎14．某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。‎ ‎(1)A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：①硝酸铵；②碳酸铵；③碳酸氢铵；④氯化铵；⑤熟石灰；⑥氢氧化钠。‎ 若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是________(填选项编号)，在只用一种药品制取氨时，图中空白处所需仪器应为________(选填下列仪器编号，固定装置省略)。‎ ‎(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：‎ ‎①________________________________________________________________________；‎ ‎②________________________________________________________________________。‎ ‎(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：‎ ‎①装置B的作用是__________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ ‎②写出C中发生反应的化学方程式：____________________________________‎ ‎________________________；‎ ‎③若A、B处试剂足量，则装置D中可以观察到的实验现象有_________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)②或③　efgh ‎(2)①在装置C与D之间增加一个防倒吸装置 ‎②在D后增加一个尾气吸收装置 ‎(3)①吸收CO2和水蒸气，并生成O2‎ ‎②4NH3＋5O24NO＋6H2O ‎③铜片逐渐溶解直至消失，溶液变蓝色，生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色