第4章 第4讲 氮及其化合物-【金版教程】2025年高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

金版教程　高考科学复习创新方案　化学 第4讲　氮及其化合物 【复习目标】　1.通过实验探究或结合应用实例，认识氮及其重要化合物的主要性质及应用。2.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。3.掌握氨气的实验室制法、工业制法和NH的检验方法。4.认识氮氧化物对大气的污染及防治措施。 一、氮气　氮的氧化物 1．氮元素在自然界中的存在形式 在自然界中，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 2．氮气 (1)物理性质：无色无臭气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)从氮分子结构角度认识其化学性质 氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要吸收较多能量，故氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。 有关的化学方程式： ①N2＋3MgMg3N2。 ②N2＋3H22NH3。 ③N2＋O22NO。 3．氮的固定 (1)将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。 (2)氮的固定分为自然固氮(豆科植物的根瘤菌固氮及放电条件下氮气与氧气化合)和人工固氮(工业上合成氨等)。 4．氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 (2)NO和NO2性质的比较 NO NO2 颜色、状态、气味 无色无臭气体 红棕色有刺激性气味的气体 溶解性 不溶于水 易溶于水 毒性 有毒(跟血红蛋白结合)，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 与水反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 对环境的影响 导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。(×) 错因：N2与O2在放电条件下生成NO。 (2)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂。(×) 错因：NO2与H2O反应，NO2既是氧化剂又是还原剂。 (3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体。(×) 错因：Cu与稀硝酸反应生成NO，NO与空气中的O2反应，不能用排空气法收集，只能用排水法收集。 (4)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。(×) 错因：NO2与H2O反应生成HNO3和NO，所以NO2不是酸性氧化物。 (5)制NO2时，用水或NaOH溶液吸收尾气。(×) 错因：NO2与H2O反应生成HNO3和有毒气体NO，故不能用水吸收尾气。 二、氨和铵盐 1．氨的分子结构与性质 (1)分子结构 分子式：NH3，电子式：，空间结构为三角锥形，属于极性分子。 (2)物理性质 无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，可用作制冷剂，极易溶于水(体积比约1∶700)，可由喷泉实验证明。 (3)化学性质 ①与水反应：NH3＋H2ONH3·H2O，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性：NH3·H2ONH＋OH－。 a．组成：三种分子：NH3、H2O、NH3·H2O； 三种离子：NH、OH－、H＋。 b．性质：氨水质量分数越大，其密度越小。 c．NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O(可用于制备少量NH3)。 ②与盐溶液反应 将氨水加入下列溶液，发生反应的离子方程式及现象： 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 ③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。化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl，NH3＋HNO3===NH4NO3。 b．NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3或2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3。 ④还原性 氨的催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O； 与CuO的反应：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。 2．氨气的制法 (1)工业制法：N2＋3H22NH3。 (2)实验室制法 ①原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 ②实验装置 装置类型：固＋固气体(与实验室用KMnO4或KClO3制O2的发生装置相同，但收集方法不同)。 ③净化装置：如图1或图2所示(不能用浓硫酸、P2O5、无水CaCl2、无水硫酸铜作干燥剂)。 ④收集方法：向下排空气法。在试管口塞一团干燥的棉花，目的是减少NH3与空气的对流，收集到较纯净的NH3。 ⑤验满方法：a.将湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若试纸变蓝色，说明NH3已收集满。b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟产生，说明NH3已收集满。 [提醒]　(1)干燥氨气不能用无水CaCl2，因：8NH3＋CaCl2===CaCl2·8NH3，通常用碱石灰干燥。 (2)吸收氨气时要注意防止倒吸，常用装置为 3．铵盐及NH的检验 (1)铵盐的物理性质 铵盐一般是白色晶体，绝大多数易溶于水。 (2)铵盐的化学性质 (3)NH的检验 未知液产生的气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)NH3能使酚酞溶液变红，所以NH3可用于设计喷泉实验。(×) 错因：NH3极易溶于水，所以NH3可用于设计喷泉实验。 (2)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。(×) 错因：NH4Cl气化是NH4Cl分解生成NH3与HCl，是化学变化。 (3)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1。(×) 错因：氨水中的含氮微粒还含有NH3、NH，故c(NH3·H2O)<1__mol·L－1。 (4)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐。(×) 错因：原因是NH4Cl受热分解生成气体挥发。 (5)收集NH3时，把一团湿润的棉花放在试管口，以防止逸出。(×) 错因：NH3极易溶于水，收集NH3时，应把一团干燥的棉花放在试管口，以防止与空气对流。 (6)检验NH时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体。(×) 错因：应该选用湿润的红色石蕊试纸检验逸出的气体。 三、硝酸　含氮元素物质间的转化 1．硝酸的物理性质 (1)纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体。 (2)硝酸沸点较低，易挥发，在空气中遇水蒸气形成白雾。 2．硝酸的化学性质 (1)强酸性 稀硝酸使紫色石蕊溶液变红。 (2)不稳定性 ①见光或受热分解：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。 ②硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。 (3)强氧化性 ①与金属反应 常温下，铁、铝遇冷的浓硝酸能发生钝化。 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 [强调]　(1)浓、稀硝酸均有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，一般对应还原产物中氮的化合价越高。 (2)加热条件下铁与浓硝酸的反应 过量铁粉加入浓硝酸中，铁先与浓硝酸反应生成Fe(NO3)3、NO2和H2O；随着反应的进行，硝酸浓度减小，铁与稀硝酸反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O；当硝酸全部反应后，铁与Fe(NO3)3反应生成Fe(NO3)2。 ②与非金属反应 如浓硝酸与C的反应为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。 如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 (4)与有机物反应 ①硝化反应(与反应)：＋HNO3 ＋H2O。 ②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。 3．硝酸的制法 (1)实验室制法：NaNO3＋H2SO4(浓)===NaHSO4＋HNO3↑(利用浓硫酸难挥发、硝酸易挥发的性质，不能用强热和稀硫酸)。 (2)工业制法 ①反应原理： 4NH3＋5O24NO＋6H2O 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ②硝酸的浓缩：用硝酸镁固体或浓硫酸作吸水剂，再蒸馏浓缩，得到浓硝酸。 4．含氮元素物质间的转化 (1)歧化 如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (2)归中 如：6NO＋4NH35N2＋6H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为物理变化。(×) 错因：钝化是因为金属与HNO3反应在其表面生成了致密的保护膜，阻碍了反应进一步进行，为化学变化。 (2)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性。(×) 错因：Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2，体现HNO3的酸性。 (3)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气。(×) 错因：HNO3有强氧化性，与金属反应时不放出H2。 (4)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。(×) 错因：HNO3会将－2价的硫氧化。 (5)在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子能大量共存。(×) 错因：NO在酸性条件下有强氧化性，会将I－、Fe2＋、SO等还原性离子氧化。 考点1　氮气　氮的氧化物 题组一　认知与归纳氮气的性质和用途 1．下列叙述中与氮的固定无关的是(　　) A．工业合成氨 B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物 C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质 D．电闪雷鸣的雨天，N2会与O2反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 答案　B 2．下图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图： 下列叙述错误的是(　　) A．反应①属于氮的固定；反应②可用于工业上合成HNO3 B．在催化剂a、b的作用下，化学反应速率和平衡转化率均提高了 C．N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100% D．在反应①和反应②中，均有极性共价键形成，并且反应①中的氮原子发生了还原反应，而反应②中的氮原子发生了氧化反应 答案　B 题组二　模型认知氮的氧化物及相关计算 3．下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　) A．因NO2与水反应可生成HNO3，故NO2是HNO3的酸酐 B．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色 C．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一 D．NO2与溴蒸气可用NaOH溶液鉴别，溶于NaOH溶液得到无色溶液的是NO2，得到橙色溶液的为溴蒸气 答案　C 4．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 答案　D 解析　由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12 mL－2 mL)＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO2，则V(O2)＝×(12 mL－6 mL)＝1.2 mL。 氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法 (1)关系式法 ①NO2和O2混合气体溶于水的计算 由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO2)∶V(O2) ②NO与O2同时通入水中 由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO)∶V(O2) ③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中 a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 (2)得失电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 考点2　氨和铵盐 题组一　认知与探究NH3的性质和NH的检验 1．科学家预测，氨有望取代氢能，成为重要的新一代绿色能源。下列有关说法错误的是(　　) A．液氨可以作为溶剂使用，而氢的沸点极低，不易液化 B．液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O C．氨气比空气轻，标准状况下密度约为0.76 g·L－1 D．氨气与氢气相比，优点在于氨气不容易发生爆炸，使用时更安全 答案　B 解析　B项反应中有污染性气体NO产生，不符合清洁能源的要求，正确的化学方程式为4NH3＋3O22N2＋6H2O。 2．试管中盛有白色晶体，检验它是否是铵盐的方法中不可行的是(　　) A．加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 B．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的酚酞试纸放在试管口 C．加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口 D．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 答案　A 题组二　探究与创新喷泉实验 3．同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满：①NH3，②NO2，进行喷泉实验。经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度大小关系为(　　) A．①>② B．①<② C．①＝② D．不能确定 答案　C 解析　设烧瓶的容积为V L，在相同条件下，气体摩尔体积相同，烧瓶的容积相同，根据n＝知，氨气、NO2的物质的量之比为1∶1，因NO2能与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以两烧瓶中溶质的物质的量之比为3∶2；两烧瓶中溶液的体积分别为V L、V L，所以两烧瓶中溶液的物质的量浓度之比为∶＝1∶1。 4．利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。 (1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________。 (2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是________________。 (3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_____________________________________________________。若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是_________________________________ ___________________________________________。 答案　(1)先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞) (2)烧瓶Ⅱ中产生白烟 (3)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，关闭a活塞，然后打开b活塞　先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，打开b活塞 喷泉实验 (1)喷泉实验的原理 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内，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： 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S 吸收剂 水 水 NaOH溶液 气体 NO2 NO、O2(4∶3) NO2、O2(4∶1) 吸收剂 水 水 水 (3)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，气压减小。 ③使烧瓶外待喷液液面上的气压增大。 (4)喷泉实验的几种常见装置 说明：装置②引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。 题组三　探究与归纳氨气的实验室制法 5．(2023·苏北四市高三统考)实验室制取并收集少量NH3，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制取NH3 B．用装置乙干燥NH3 C．用装置丙收集NH3 D．用装置丁吸收NH3 答案　B 解析　氨气可与浓硫酸反应，应用碱石灰干燥氨气，B项不能达到实验目的。 6．某化学兴趣小组为了制取氨并探究其性质，按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。 (1)若氨的发生装置选择a，则其化学方程式为____________________________________。 (2)若氨的发生装置选择b，则所用的试剂为____________和________。 (3)B装置中的干燥剂可选用________。 (4)实验中观察到C装置中的现象是__________。 (5)当实验进行一段时间后，挤压D装置中的胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是________。 (6)E中倒扣漏斗的作用是________。 答案　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O (2)生石灰(或固体NaOH)　浓氨水(答案合理即可) (3)碱石灰　(4)试纸变蓝　(5)产生白烟　 (6)防止倒吸 氨气的制法 (1)选用固＋固方法 制氨时铵盐不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，且在高温下均能腐蚀玻璃。 (2)实验室制取少量NH3的两种简易方法 ①加热浓氨水(图1) 反应原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O。 ②浓氨水中加固态碱性物质(图2) 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)，使c(OH－)增大，平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O分解产生NH3。 考点3　硝酸 题组一　认知与探究硝酸的性质 1．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2 B．③中反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强 D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应 答案　B 2．甲、乙两同学用如下图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。 文献记载： ⅰ.在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有＋4、＋2、－3价等氮的化合物。 ⅱ.FeSO4＋NOFe(NO)SO4(棕色)(ΔH<0)。 ⅲ.NO2和NO都能被KMnO4氧化吸收。 甲的实验操作和现象记录如下： 实验操作 实验现象 打开弹簧夹，通入一段时间CO2，关闭弹簧夹 — 打开分液漏斗活塞，将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中，关闭活塞 无明显现象 加热烧瓶，反应开始后停止加热 ①A中有红棕色气体产生，一段时间后，气体颜色逐渐变浅；B中溶液变棕色；C中溶液紫色变浅 ②反应停止后，A中无固体剩余 请回答下列问题： (1)滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是________________________________________。 (2)检验是否生成－3价氮的化合物，应进行的实验操作是______________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)甲同学取少量B中溶液，加热，实验现象是____________________________________________________。请用平衡移动原理解释原因：____________________________________________________________________。甲同学依据该现象得出的结论是A中有NO生成。 (4)乙同学认为甲同学得出A中有NO生成的证据不足。为获取充足的证据，乙同学仍采用该装置和操作进行对照实验，乙同学作出的改变是__________________________，证明有NO生成的实验现象是__________________________________________________________。 答案　(1)常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生(答“钝化”也可) (2)取少量反应后A中溶液于试管中，向其中加入足量浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口，若试纸变蓝，则A中生成NH (3)棕色溶液颜色变浅(或绿)，有无色气体逸出，且在空气中变为红棕色　FeSO4＋NOFe(NO)SO4(棕色)的正反应为放热反应，加热后，平衡逆向移动 (4)浓硝酸换成稀硝酸　A中没有红棕色气体生成，B中溶液变为棕色 多角度突破HNO3的强氧化性 (1)硝酸与金属的反应 ①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。 ②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同。 ③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。 (2)硝酸与非金属的反应 非金属单质＋浓硝酸―→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。 (3)硝酸与还原性化合物的反应 可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。 (4)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红后褪色。在这一反应过程中浓硝酸表现出酸性和强氧化性，可将红色物质氧化成无色物质。 题组二　探析与归纳氮及其化合物的相互转化 3．关于氮的转化关系如图，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．氮气在足量的氧气中通过一步反应可生成NO2 D．上述所有反应都是氧化还原反应 答案　C 4．已知A～H均是中学化学常见物质，它们之间有下图所示转化关系(部分产物已略去)。已知：A为酸式盐，常用作化肥；常温下B、D、E、F、G均为气体，C为无色液体。 回答下列问题： (1)列举工业上D的一种具体用途：____________________。 (2)反应①的离子方程式为__________________________________________________。 (3)在反应②中，若生成1.6 g E，则转移电子的数目为________。 (4)反应③的化学方程式为______________________________。 (5)在反应④中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 答案　(1)作制冷剂、生产氮肥、生产硝酸等(任写一种) (2)NH＋HCO＋2OH－NH3↑＋CO＋2H2O (3)0.1NA (4)4NH3＋5O24NO＋6H2O (5)1∶2 解析　已知A是酸式盐，常用作化肥，框图中表明A既能与稀硫酸反应，又能与NaOH溶液反应，且均生成气体，结合A受热分解生成两种气体和一种液体，可推知A是碳酸氢铵，B是CO2，C是H2O，D是NH3；CO2与Na2O2反应生成O2，可知E是O2；NH3经催化氧化生成NO，故F是NO；NO与O2反应生成NO2，故G是NO2；NO2与H2O反应生成HNO3和NO，故H是HNO3。 　硝酸与金属反应的有关计算 1．思维模型 2．“四法”突破金属与硝酸反应的计算 (1)氮原子守恒法：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、H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 1．将一定质量的镁、铜合金加入稀硝酸中，两者恰好完全反应，共产生NO气体4.48 L(标准状况)，向所得溶液中加入物质的量浓度为3 mol·L－1的NaOH溶液至沉淀完全。则下列有关叙述中不正确的是(　　) A．开始加入合金的物质的量之和为0.3 mol B．生成沉淀的质量与原合金的质量相比增加10.2 g C．反应中被还原和未被还原的硝酸物质的量之比为3∶1 D．沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为200 mL 答案　C 解析　标准状况下4.48 L NO的物质的量为0.2 mol，由HNO3生成0.2 mol NO得到电子的物质的量为0.2 mol×(5－2)＝0.6 mol，铜、镁都是失去2个电子形成金属离子，根据得失电子守恒可知，参加反应的金属的物质的量为0.3 mol，A正确；镁、铜合金转化为Mg(OH)2、Cu(OH)2沉淀，沉淀中增加的质量即为氢氧根离子的质量，根据电荷守恒可知，0.3 mol Mg2＋和Cu2＋生成沉淀共消耗0.6 mol氢氧化钠，则含有氢氧根离子的质量为17 g·mol－1×0.6 mol＝10.2 g，B正确；根据3Mg＋8HNO3(稀)===3Mg(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O两个反应可知，被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比为2∶6＝1∶3，C错误；消耗NaOH溶液的体积为＝0.2 L＝200 mL，D正确。 2．向m g镁、铜合金中加入稀硝酸至合金恰好完全溶解(设硝酸的还原产物只有NO)，向所得溶液中加入物质的量浓度为2 mol·L－1的NaOH溶液至沉淀达到最大值，产生沉淀的质量为(m＋n)g，则下列有关叙述中不正确的是(　　) A．若n＝5.1，则m的值可能为9.8 B．若n＝5.1，则参加反应的硝酸的物质的量为0.4 mol C．若n＝5.1，则加入的NaOH溶液的体积为150 mL D．若n＝5.1，则被还原的硝酸的物质的量为0.1 mol 答案　A 解析　根据质量守恒定律及题意可知，n g即为Mg(OH)2和Cu(OH)2中OH－的质量，n＝5.1，即n(OH－)＝0.3 mol，则n(NaOH)＝0.3 mol，NaOH溶液体积为＝0.15 L＝150 mL，C正确；因沉淀组成都可表示为R(OH)2，则n(Mg＋Cu)＝0.15 mol，利用极值法知，3.6<m<9.6，A错误；根据得失电子守恒，n(OH－)＝0.3 mol＝n(e－)，则被还原的HNO3的物质的量为0.1 mol，D正确；参加反应的HNO3总物质的量为0.1 mol＋0.15 mol×2＝0.4 mol，B正确。 3．现有硫酸和硝酸的浓度分别为4 mol·L－1和2 mol·L－1的混合液，取10 mL加入过量铁粉，若硝酸的还原产物为NO，充分反应后产生的气体在标准状况下的体积为(　　) A．0.224 L B．0.448 L C．0.672 L D．0.896 L 答案　C 解析　根据题意知，10 mL混合液中n(H＋)＝0.1 mol，n(NO)＝0.02 mol，由反应的离子方程式3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O可知，H＋过量，生成的NO为0.02 mol，剩余n(H＋)＝0.1 mol－0.08 mol＝0.02 mol；再根据Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可得生成的H2为0.01 mol，故产生的气体在标准状况下的体积为V＝(0.02 mol＋0.01 mol)×22.4 L·mol－1＝0.672 L。 4．将镁铝合金溶于100 mL稀硝酸中，产生1.12 L NO气体(标准状况)，向反应后的溶液中加入NaOH溶液，产生沉淀情况如图所示。下列说法错误的是(　　) A．合金中铝的质量为0.81 g B．沉淀的最大质量为4.08 g C．氢氧化钠溶液浓度为3 mol·L－1 D．硝酸的物质的量浓度为1.8 mol·L－1 答案　D 解析　由题给图示变化情况可知，向反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，开始没有沉淀，说明硝酸过量，与硝酸反应的氢氧化钠溶液是10 mL，沉淀达到最多时，消耗氢氧化钠溶液共60 mL(包括中和剩余硝酸所消耗的10 mL)，溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是10 mL，则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是30 mL，生成氢氧化镁消耗的氢氧化钠溶液是20 mL，由反应的离子方程式Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓可知，镁铝合金中镁、铝的物质的量之比为1∶1；标准状况下1.12 L NO气体的物质的量为0.05 mol。设镁、铝合金中镁、铝的物质的量均为x，由得失电子守恒可得2x＋3x＝0.05 mol×3，解得x＝0.03 mol，故合金中铝的质量为0.03 mol×27 g·mol－1＝0.81 g，A正确；沉淀的最大质量为0.03 mol×58 g·mol－1＋0.03 mol×78 g·mol－1＝4.08 g，B正确；沉淀达到最多时用于生成沉淀所消耗氢氧化钠溶液是50 mL，50 mL溶液中氢氧化钠的物质的量为0.03 mol×2＋0.03 mol×3＝0.15 mol，故氢氧化钠溶液的浓度为＝3 mol·L－1，C正确；沉淀达到最大量时所得溶液是硝酸钠溶液，由电荷守恒可知，溶液中硝酸根离子的物质的量为3 mol·L－1×0.06 L＝0.18 mol，由氮原子守恒可知100 mL稀硝酸中硝酸的物质的量为0.18 mol＋0.05 mol＝0.23 mol，物质的量浓度为＝2.3 mol·L－1，D错误。 　科学态度与社会责任——化学与可持续发展 【素养要求】　随着人类社会的不断发展，人们越来越关心环境问题。高考已经把环境问题作为一个重要考点，考查常见的环境污染及其防治、化学品的合理使用、绿色化学的概念等，旨在提高学生的环保意识，促进自然资源的可持续发展。 一、化学品的合理使用 1．化肥、农药的合理施用 (1)合理施用化肥 合理施用化肥，除了要考虑土壤酸碱性、作物营养状况等因素，还必须根据化肥本身的性质进行科学施用。 (2)农药的合理使用 ①早期农药有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等无机物。 ②后来，研制出有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类农药。 ③农药的发展方向：向着高效、低毒和低残留方向发展。 2．合理用药 (1)在医生、药师指导下，遵循安全、有效、经济、适当的原则合理用药。 (2)滥用药物危害巨大，如无处方长期服用安眠药或镇静剂；滥用抗生素；服用兴奋剂等。 (3)拒绝毒品。 3．安全使用食品添加剂 (1)食品添加剂 为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。 (2)常见的食品添加剂 ①着色剂、增味剂——如柠檬黄、味精。 ②膨松剂、凝固剂——如NaHCO3、MgCl2。 ③防腐剂、抗氧化剂——如苯甲酸及其钠盐、抗坏血酸(即维生素C)。 ④营养强化剂——如在食盐中添加碘酸钾。 二、环境污染及其防治 1．环境污染：环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染、固体废弃物污染、放射性污染、噪声污染等。 (1)大气污染问题 大气污染是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮氧化物(NOx)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NOx主要来源于化石燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾。 (2)水体污染 指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自化工、冶金、电子、电镀等工厂排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的化肥造成的。 (3)固体废弃物造成的污染 主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最值得注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。 2．环境保护的措施 (1)工业废气携带颗粒物的回收利用。 (2)工业废水、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。 (3)回收、限制使用难降解塑料，研制可降解塑料。 三、绿色化学 1．绿色化学有关概念 (1)核心：利用化学原理和技术手段从源头上减少或消除产品在生产和应用中对环境造成的污染。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。 (2)绿色化学的研究主要是围绕化学反应、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。 2．原子经济性反应 原子经济性反应可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝×100%。原子经济性反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。 1．(2021·全国甲卷)化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是(　　) A．食品加工时不可添加任何防腐剂 B．掩埋废旧电池不会造成环境污染 C．天然气不完全燃烧会产生有毒气体 D．使用含磷洗涤剂不会造成水体污染 答案　C 2．(2021·湖南高考)下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中，没有涉及化学变化的是(　　) A．定期清淤，疏通河道 B．化工企业“三废”处理后，达标排放 C．利用微生物降解水域中的有毒有害物质 D．河道中的垃圾回收分类后，进行无害化处理 答案　A 3．在化肥和农药的施用过程中，下列操作正确的是(　　) A．为了提高含氮量，可以不必考虑施用过程中化肥对土壤产生的不良影响 B．碳铵化肥可以和碱性草木灰混合使用 C．为增强作物的抗寒、抗旱能力，可以适当地施用一些磷肥 D．使用了某一效果显著的杀虫剂后，可以不必更换品牌长期使用 答案　C 4．绿色化学的核心是反应过程的绿色化，即要求原料物质中的所有原子完全被利用且全部转入期望的产品中，下列过程不符合这一思想的是(　　) A．甲烷与氯气反应制氯仿：CH4＋3Cl2CHCl3＋3HCl B．甲烷、CO合成乙酸乙酯：2CH4＋2COCH3COOCH2CH3 C．乙烯合成聚乙烯：nCH2===CH2CH2—CH2 D．烯烃与水煤气发生的羰基合成反应： RCH===CH2＋CO＋H2RCH2CH2CHO 答案　A 1．(2023·广东卷)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是(　　) A．图1：喷泉实验 B．图2：干燥NH3 C．图3：收集NH3 D．图4：制备NH3 答案　B 解析　P2O5为酸性氧化物，NH3为碱性气体，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，B不能达到预期目的。 2．(2022·湖南高考)科学家发现某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移(如a、b和c)，能将海洋中的NO转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．过程Ⅰ中NO发生氧化反应 B．a和b中转移的e－数目相等 C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(NH)＝1∶4 D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO＋NH===N2↑＋2H2O 答案　D 解析　 过程Ⅰ发生的是还原反应，A错误；由以上分析知，a、b中转移电子数目不相等，B错误；过程Ⅱ中参加反应的n(NO)与n(NH)之比为1∶1，C错误；由图知，总反应为NH＋NO===N2↑＋2H2O，D正确。 3．下列说法正确的是(　　) A．(2021·湖南高考)2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA B．(2021·河北高考)浓硝酸和稀硝酸和Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀硝酸氧化性更强 C．(2021·浙江1月选考)工业上用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫 D．(2021·全国甲卷)把铝片投到冷的浓硝酸中制备NO2气体 答案　C 解析　2 mol NO与1 mol O2恰好完全反应生成2 mol NO2，由于存在平衡：2NO2N2O4，所以充分反应后容器中的分子数小于2NA，A错误；氧化性的强弱与得到电子的数目无关，与得到电子的难易程度有关，浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，B错误；铝片在冷的浓HNO3中发生“钝化”，D错误。 4．(2021·河北高考)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是(　　) A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5 C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定 D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除 答案　D 5．下列说法正确的是(　　) A．(2020·天津高考)检验溶液中的NH可选用NaOH溶液，湿润的蓝色石蕊试纸 B．(2021·浙江6月选考)亚硝酸钠与氯化铵溶液受热反应：NO＋NHN2↑＋2H2O C．(2021·全国乙卷)过量铁粉投入到稀硝酸中：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O D．(2021·全国甲卷)3 mol NO2与水完全反应时转移的电子数为4NA 答案　B 解析　检验溶液中的NH时，应选用湿润的红色石蕊试纸，A错误；过量铁粉与稀硝酸反应时生成Fe2＋，C错误；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，3 mol NO2与水完全反应时转移的电子数为2NA，D错误。 6．(2020·全国卷Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液，能出现喷泉现象的是(　　) 气体 溶液 A H2S 稀盐酸 B HCl 稀氨水 C NO 稀硫酸 D CO2 饱和NaHCO3溶液 答案　B 1．草酸(H2C2O4)是重要的化工原料，其制取原理之一为：C6H12O6＋12HNO33H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O。下列说法正确的是(　　) A．可用排空气法收集NO B．可通过蒸馏水除去NO2中的NO C．用适量AgNO3溶液除去HNO3溶液中的HCl D．该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为12∶1 答案　C 2．在微生物作用下NH可以转化为NO，处理氨氮废水的工艺流程如下， 下列说法错误的是(　　) A．加入NaOH溶液调pH，可以实现部分NH3的回收 B．硝化过程的离子方程式为NH＋2O2＋2OH－===NO＋3H2O C．反硝化过程，需要继续加NaOH溶液调pH D．理论上消耗1 mol甲醇可以生成标准状况下35.84 L气体 答案　C 解析　向氨氮废水中加入NaOH溶液，调节pH并升温至30 ℃，发生反应NH＋OH－NH3↑＋H2O，通入空气将氨赶出并回收再利用，得到低浓度的氨氮废水；硝化过程中，碱性环境下通入氧气，在微生物作用下实现NH→NO→NO的转化，发生反应：NH＋2O2＋2OH－===NO＋3H2O；反硝化过程中，调节pH至酸性，加入具有还原性的甲醇(CH3OH)实现HNO3→N2转化，发生反应：5CH3OH＋6HNO35CO2↑＋3N2↑＋13H2O。 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列说法正确的是(　　) A．液态空气升温，首先逸出的是氧气而不是氮气 B．NO可以是某些含低价态氮元素的物质的氧化产物 C．氮族元素(用R表示)的最高价氧化物的水化物的分子式均可为HRO3 D．红磷和白磷均无毒，且均难溶于水而易溶于CS2 答案　B 解析　由于氮气的沸点比氧气的低，液态空气升温，首先逸出的是氮气，A错误；磷酸的分子式为H3PO4，C错误；白磷有剧毒，红磷难溶于CS2，D错误。 2．(2023·广东省深圳市光明区高三模拟)宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一，下列关于含N化合物的物质性质实验对应的反应方程式书写不正确的是(　　) A．将过量氨气通入氯化铝溶液中：4NH3＋Al3＋＋2H2O===AlO＋4NH B．用浓氨水检验氯气管道是否泄漏：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl C．温度升高气体颜色加深：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0 D．NaNO2溶液显碱性：NO＋H2OHNO2＋OH－ 答案　A 3．在给定条件下，下列物质间所示的转化不能一步实现的是(　　) A．NH3N2 B．NO2Ca(NO2)2(aq) C．NO2N2O5 D．NH3Na2CO3(s) 答案　D 解析　A项，NH3中N为－3价，NO2中N为＋4价，两者发生归中反应生成N2；B项，NO2可与Ca(OH)2反应生成Ca(NO2)2、Ca(NO3)2和H2O；C项，NO2可被O3氧化生成N2O5；D项，根据侯氏制碱法的原理：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，知由NH3、CO2、NaCl(aq)反应不能一步制得Na2CO3。 4．硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是(　　) A．浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同 B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成 C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同 D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄 答案　C 5．(2023·广东省六校联考)部分含氮、硫元素的化合物的价—类二维图如图所示。下列关于各物质的说法错误的是(　　) A．i在一定条件下均可以与a、b、c发生反应 B．e的浓溶液可用于干燥c、f、g C．g与CO在汽车催化转化器中会转化成两种无毒气体 D．实验室中产生的h可用NaOH溶液吸收 答案　B 解析　硝酸具有强氧化性，可以氧化H2S、S、SO2，A正确；浓硫酸不能干燥氨气(f)，B错误；NO、CO在催化转化器中发生反应的化学方程式为2NO＋2CO===N2＋2CO2，C正确；NO2与NaOH溶液反应的化学方程式为2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，D正确。 6．探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　) A．加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定 B．将pH＝11的氨水稀释1000倍，测得pH＞8，说明NH3·H2O为弱碱 C．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水 D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2 答案　D 解析　4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化产物应为NO，D错误。 7．将2.56 g Cu和一定量的浓硝酸反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(已折算为标准状况下的体积)，则反应中消耗HNO3的物质的量为(　　) A．0.05 mol B．0.08 mol C．0.13 mol D．0.22 mol 答案　C 解析　铜和浓硝酸反应生成NO2，随着反应的进行，HNO3浓度不断减小变为稀硝酸，而Cu与稀硝酸反应时生成NO，故生成的气体有NO2和NO，体积为1.12 L，则n(NO2)＋n(NO)＝0.05 mol，即被还原的硝酸的物质的量为0.05 mol；2.56 g Cu的物质的量为0.04 mol，则生成n[Cu(NO3)2]＝0.04 mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.04 mol×2＝0.08 mol，故参加反应的硝酸的物质的量为0.05 mol＋0.08 mol＝0.13 mol。 8．某兴趣小组设计利用下列实验装置用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。 已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 下列说法不正确的是(　　) A．装置的连接顺序为a→j→i→f→e→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＋2Fe2FeO＋N2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2 D．装置B的作用是将未反应的NO氧化为NO2 答案　A 解析　根据分析可知实验原理为“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先应制备纯净干燥的NO。利用铜与稀硝酸反应生成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NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，再通过装置F干燥，得到纯净干燥的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NO2，所以先通过装置B氧化NO，再通过装置C吸收，故B、C、D正确，A错误。 9．将充有m mL NO2和n mL NO气体的试管倒立于盛水的水槽中，然后通入n mL O2，且m>n，则充分反应后，试管中气体在同温同压下的体积为(　　) A. mL B. mL C. mL D. mL 答案　B 解析　根据化学方程式 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 3 1 m 所以可看成只有NO气体，体积为 mL，设与NO反应所消耗的氧气的体积为x，根据化学方程式 4NO　　＋　　3O2＋2H2O===4HNO3 4 3 mL x 解得x＝ mL，由m>n，可知>n，即氧气不足，完全反应剩余气体为NO，体积为 mL－ mL＝ mL。 10．(2023·广东省六校联考)氨广泛应用于化工、化肥、制药等领域，一种新型合成方法如下。下列说法错误的是(　　) A．反应①属于人工固氮 B．反应③可利用电解MgCl2溶液的方法实现 C．该转化过程总反应为2N2＋6H2O===4NH3＋3O2 D．反应⑤在无水环境中进行时有白烟产生 答案　B 11．如图的每一方格中表示有关的一种反应物或生成物，其中A、C、D、E为无色气体，F为红棕色气体。下列说法不正确的是(　　) A．F与水的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 B．用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口可以检验C气体是否收集满 C．M可能是纯净物或混合物 D．D在一定条件下可以与C发生置换反应 答案　A 解析　F为二氧化氮，与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，A错误。 二、非选择题 12．某化学兴趣小组利用下列装置制取氨气并探究氨气的有关性质。 (1)图1是实验室制取氨气的发生装置，试管中反应的化学方程式为________________________________________________________。 (2)图2可用于实验室快速制取氨气，烧瓶内试剂可选用________(填字母)。 a．碱石灰 b．浓硫酸 c．生石灰 d．五氧化二磷 (3)为探究氨气的溶解性，先利用图3装置收集氨气，氨气的进气口为________(填“a”或“b”)，在实验过程中观察到图3中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的物理性质是____________。 (4)用上面装置制得的NH3进行如下实验(实验前旋塞1、2均关闭)。 ①先打开旋塞1，D瓶中的现象是________，原因是________________(用化学方程式表示)； ②稳定后，关闭旋塞1，再打开旋塞2，观察到的现象是____________。 (5)为防止环境污染，以下装置(除⑤标明外，其余盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是________(填序号)。 答案　(1)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2H2O＋2NH3↑ (2)ac　(3)a　极易溶于水 (4)①出现白烟　NH3＋HCl===NH4Cl　 ②水倒流入D中 (5)②④⑤ 13．氨氮已成为环境的主要污染物并引起了社会各界的关注，氨氮在水体中以NH3和NH两种形式存在，开发经济、高效的除氮技术成为水污染治理的重点和热点。回答下列问题： (1)生物脱氮法 通常包括生物硝化和生物反硝化两个阶段，反应流程如下： ①写出“反应1”的离子方程式：______________________________。 ②反硝化阶段，在缺氧条件下，反硝化菌与有机碳源(醇、有机酸等)使NO转化为N2，从而消除污染，则有机碳源的作用是______________。 (2)汽提法 当废水中pH较高时(氨氮以NH3形式存在)，利用水蒸气将其从水中吹出，消除污染。该操作一般在吹脱塔中进行，废水从吹脱塔的塔顶往下流，水蒸气从下面鼓入。用水蒸气吹出NH3的原理是__________________________________；吹脱塔中进料方式的优点为________________________________________________________。 (3)光催化降解法(最先进的方法) 该方法是指利用TiO2作催化剂，在其获得能量后，释放出光电子(e－)和形成空穴(h＋)，空穴(h＋)与H2O产生活性很强的羟基自由基(·OH)，将NH转化为NO，光电子(e－)再将NO转化为N2。反应机理用方程式简单表示如下： Ⅰ.TiO2＋hν―→e－＋h＋ Ⅱ.h＋＋H2O===·OH＋________ Ⅲ.NH＋·OH―→ Ⅳ.NO＋e－―→ ①反应机理“Ⅱ”空格中物质的化学式为________。 ②反应机理“Ⅲ、Ⅳ”中的离子方程式分别为______________________________、________________________。 答案　(1)①2NH＋3O22NO＋4H＋＋2H2O　②提供电子，作还原剂 (2)NH3在热水中溶解度减小，易于挥发　废水与水蒸气逆流相遇，接触面积增大，有利于热交换，利于NH3吹出 (3)①H＋　②NH＋8·OH===NO＋2H＋＋5H2O　2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O 34 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$