第3章 第4节 氮的循环-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮教师用书word（鲁科单选版）

第四节　氮的循环 课程标准 核心素养(教师用书独具) 1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质 2．知道氮及其化合物的制备方法，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响 3．以上各部分知识的综合应用 1．变化观念与平衡思想：分析氮及其化合物的化学反应，预测在一定条件下氮及其化合物可能发生的化学变化 2．科学探究与创新意识：发现或提出对氮及其化合物有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论 3．科学态度与社会责任：关注氮及其化合物的社会热点问题，认识环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念 考点一　氮气和氮的氧化物 一、氮的固定 二、氮气 1．物质性质：　无　色　无　味气体，密度比空气略小，　难　溶于水。 2．化学性质 三、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N2O、　NO　、N2O3、NO2(或　N2O4　)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、　N2O5　。 2．NO和NO2的性质比较 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 制法 试剂 Cu和稀硝酸 Cu和浓硝酸 收集 用排水法收集 用向上排空气法收集 [注意]　(1)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2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O2(或空气)，无色气体变为红棕色。 3．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，产生了一种有毒的烟雾。 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。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 (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。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(2023·浙江1月)工业上用氨的催化氧化制备NO( √ ) (2)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( √ ) (3)镁在空气中燃烧，除生成氧化镁还生成氮化镁( √ ) (4)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象( × ) (5)常温下，N2既能与O2反应又能与H2反应( × ) (6)用稀氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式是2OH－＋2NO2===NO＋NO↑＋H2O( × ) (7)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的( √ ) (8)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物( × ) 2．思考回答： 溴蒸气和NO2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，鉴别溴蒸气和NO2。 答案：不能，溴蒸气和NO2均具有强氧化性，均能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝；溴蒸气和NO2与NaOH溶液反应，均变成无色；用水鉴别，溴蒸气溶于水得橙色溶液，NO2溶于水与水反应，得无色溶液。 3．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx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)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_______________________ (2)汽车尾气中的CO、NOx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。写出NO被CO还原的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (3)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知4NH3＋6NO5N2＋6H2O,8NH3＋6NO7N2＋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为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是　________。 解析：(2)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(3)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据反应的化学方程式知，处理NO需V(NH3)＝V(NO)，处理NO2需V(NH3)＝V(NO2)， 则 解得V(NO)＝0.75 L V(NO2)＝2.25 L V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。 答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)2CO＋2NON2＋2CO2 (3)1∶3 ◆[题组1]　氮气与氮的氧化物的性质及应用　 1．(2024·长沙市一模)植物对氮元素的吸收过程如下，下列说法错误的是(　　) A．过程①叫做氮的固定 B．浇水和松土有利于过程② C．过程③中NO发生氧化反应 D．高温有利于加快过程④ 解析：D　[A.①过程将游离态的氮气转化成了化合态的NH3或铵根离子，属于氮的固定，A正确；B.浇水有利于NH3和NH溶解于水中，松土有利于氧气进入土中从而与NH3和NH反应生成NO，B正确；C.过程③NO中N失电子转化为NO，发生氧化反应，C正确；D.高温下植物的活性降低，不利于其吸收NO，同时硝酸盐高温下不稳定，易分解，也不利于植物吸收NO，D错误。] 2．(2024·天津河东二模)自然界中时刻存在着氮的转化。如图为N2分子在催化剂作用下发生一系列转化示意图。 下列叙述正确的是(　　) A．N2→NH3，NH3→NO均属于氮的固定 B．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量 C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂 D．在催化剂a作用下，氮原子发生了氧化反应 解析：B　[把游离态的氮转化为氮的化合物，称为氮的固定；氧化还原反应中元素化合价升高，发生氧化反应，元素化合价降低，发生还原反应；化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，同种原子形成的共价键称为非极性共价键，不同原子形成的共价键称为极性共价键；催化剂可以提高化学反应速率，据此分析解答。A.把游离态的氮转化为氮的化合物，称为氮的固定，N2→NH3属于氮的固定，NH3→NO不属于氮的固定，A错误；B.催化剂可以提高化学反应速率，可以提高单位时间内生成物的产量，B正确；C.催化剂a作用下，N2→NH3，断裂非极性共价键N≡N键；催化剂b作用下，NH3→NO，断裂极性共价键N－H键，C错误；D.催化剂a作用下，N2→NH3，氮原子化合价从0降低至－3价，发生了还原反应，D错误。] ◆[题组2]　氮的氧化物与环境污染　 3．(2024·江苏二模)煤燃烧时，烟气中NO含量随温度和氧气含量的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．燃煤过程中发生了氮的固定 B．燃煤温度越高NOx污染越重 C．含氧量越高越容易生成NO D．煤燃烧不影响自然界氮循环 解析：D　[A.燃煤过程中氮气转化为一氧化氮，发生了氮的固定，A正确；B.由图可知，随着温度升高，一氧化氮的含量升高，污染加重，B正确；C.由图可知，从下到上氧气浓度升高，一氧化氮含量升高，则含氧量越高越容易生成NO，C正确；D.由图可知，煤燃烧将氮气转化为一氧化氮，污染环境，影响了氮循环，D错误。] 4．汽车尾气的治理是减轻空气污染的有效途径。科学家研究发现含TiO2的混凝土或沥青可以适度消除汽车尾气中的氮氧化物，其原理如下。下列关于“消除”过程的叙述错误的是(　　) A．部分光能转变为化学能 B．消除总反应为：4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O4HNO3 C．使用纳米TiO2，产生的光生电子和空穴更多，NOx消除效率更高 D．1 mol O比1 mol羟基(－OH)多9NA个电子(NA为阿伏加德罗常数的值) 解析：D　[A.由图可知，在TiO2的催化作用下，紫外线提供能量，发生反应4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O4HNO3，即有部分光能转化为化学能，故A正确；B.根据流程分析可知，消除总反应为：4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O4HNO3，故B正确；C.纳米TiO2与紫外线接触面积更大，将产生更多的光生电子和空穴，从而消除更多的NOx，故C正确；D.1 mol O含有17 mol电子，1 mol羟基(·OH)含有9 mol电子，即1 mol O比1 mol 羟基(·OH)多8NA个电子，故D错误。] ◆[题组3]　氮的氧化物有关计算　 5．将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若m<n，则充分反应后，量筒内剩余的气体体积为(　　) A．3(m－n)mL　　　　 B．(m＋n)mL C．(m－n)mL D．mL 解析：D　[发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故NO与NO2按1∶1混合的总反应为：NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3，充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，由于m<n，故按总反应进行，NO2有剩余，剩余NO2的体积为n mL－m mL＝(n－m) mL，再发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故生成NO的体积为(n－m)mL。] 　巧用守恒、速解NOx溶于水的计算 对于“NO＋NO2＋O2＋H2O”型，当反应后，无气体剩余，则N均被氧化为＋5价(存在于HNO3中)，O被还原为－2价(存在于HNO3中)得失电子情况如下： NO2－e－―→HNO3，NO－3e－―→HNO3，O2＋4e－―→HNO3。根据得失电子守恒知，n(NO2)＋3n(NO)＝4n(O2)。因实际应用中，气体量通常用体积表示，由阿伏加德罗定律推论知，同温同压下气体体积比等于其气体物质的量比。故又有V(NO2)＋3V(NO)＝4V(O2) 上述公式具有广泛的适用性，若体系中没有NO，则V(NO)＝0，由此有V(NO2)＝4V(O2)；当体积中没有NO2时，则有3V(NO)＝4V(O2) 。 考点二　氨和铵盐 一、氨的物理性质与喷泉实验 1．物理性质 无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1∶700)，可由喷泉实验证明。 2．喷泉实验 (1)喷泉实验的原理 因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。 (2)常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表： 气体 HCl NH3 CO2、SO2、Cl2、H2S NO2＋O2 吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 浓NaOH溶液 水 二、氨的化学性质 1．与水反应 反应原理为　NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－　。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：　NH3·H2O、H2O、NH3、NH、OH－、H＋　。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为　NH3·H2ONH3↑＋H2O　。 2．氨气与酸的反应 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。 化学方程式为　NH3＋HCl===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3　。 3．与盐溶液的反应 如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：　Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH　。 4．氨气的还原性 (1)催化氧化：　4NH3＋5O24NO＋6H2O　。 (2)被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。 (3)被氯气氧化：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。 5．氨的用途 (1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作　制冷剂　。 (2)制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。 三、喷泉实验及拓展应用 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吸收剂。 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、 SO2、H2S NO2 NO、O2、 (4∶3) NO2、O2 (4∶1) 吸收剂 水、NaOH 溶液 水 NaOH溶液 水 水 水 3．喷泉实验的发散装置和实验操作 装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。 装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨溶于水)。 装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。 装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。 装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。 装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。 四、铵盐及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 3．NH的检验步骤 未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变　蓝色　，则证明含NH。 五、氨的实验室制法——加热固态铵盐和碱的混合物 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂( √ ) (2)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH( × ) (3)分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明二者均易溶于水( √ ) (4)用湿润的红色石蕊试纸检验氨气( √ ) (5)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐( × ) (6)氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质( × ) (7)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性( × ) (8)浓氨水可检验氯气管道是否漏气( √ ) 2．思考回答： (1)①干燥NH3能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂吗？如果不能，可选用什么作干燥剂？ ②将氨与氯气混合也会产生白烟，用化学方程式解释产生白烟的过程。 答案：①不能，因为浓H2SO4能与NH3反应，P2O5吸水后生成的酸也能与NH3反应，无水氯化钙也能与NH3反应。可以选用NaOH固体或碱石灰作干燥剂。 ②2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl，NH3＋HCl===NH4Cl(白烟)。 (2)①固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；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？_____________________________ ②用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是______________________；________________________________________________________________________。 ③完成下列反应的化学方程式，思考NH的性质 a．在饱和NH4Cl溶液中滴加Na[Al(OH)4]，产生刺激性气味的气体和白色沉淀：___________________________________________________________________________， 体现_____________________________________________________________。 b．实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)加热来制取氮气：________________________________________________________________________， 体现______。 答案：①不相同。NH4Cl固体受热分解成NH3和HCl，发生了化学变化，固态碘受热升华成为蒸气，是物理变化 ②氯化铵分解吸收热量，降低了温度　氯化铵分解产生的气体隔绝了空气 ③a.NH＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋NH3↑＋H2O NH水解呈酸性 b．NH4Cl＋NaNO2NaCl＋N2↑＋2H2O　NH的还原性 3．NH3及其盐都是重要的化工原料。 (1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为______。 (2)按下图装置进行NH3性质的实验。 ①先打开旋塞1，B瓶中的现象是_____________________________________________， 原因是__________________________________________________________________， 稳定后，关闭旋塞1。 ②再打开旋塞2，B瓶中的现象是______________________________________________。 答案：(1)A、C、G　(2)①有白烟生成　A瓶中的氯化氢扩散到B瓶中，与B瓶中的氨气反应生成氯化铵，能看到白烟　②液体进入B瓶中，溶液的颜色变红 ◆[题组1]　氨的性质和应用　 1．下列装置应用于实验室制取NH3，并用AlCl3溶液吸收多余氨气制氢氧化铝，最后回收氯化铵的实验，能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制取NH3 B．用装置乙吸收NH3制取Al(OH)3 C．用装置丙在不断搅拌下分离Al(OH)3和NH4Cl溶液 D．用装置丁蒸干NH4Cl溶液并灼烧制NH4Cl 解析：A　[CaO与水反应用甲装置可制备氨气，A正确；氨气极易溶于水，导管在液面下，乙装置可发生倒吸，B错误；过滤时不能搅拌，易捣破滤纸，C错误；蒸干NH4Cl溶液会使氯化铵分解，应用结晶法制NH4Cl，D错误。] 2．为了探究氨气的还原性，设计如下实验： 已知：Cu2O呈红色，在酸性条件下不稳定，生成铜和二价铜盐。下列说法错误的是(　　) A．固体X可能是生石灰或氢氧化钠，干燥管中的试剂可能是碱石灰 B．先启动装置①中的反应，当装置④漏斗中产生较多白雾时，再点燃酒精灯 C．在实验室，可以用装置①来制备氧气、二氧化碳或氢气 D．实验结束取少量③中的红色固体加稀硝酸，若溶液变蓝，则一定含有Cu2O 解析：D　[A.向生石灰或氢氧化钠固体中滴加浓氨水时，会产生氨气，可用碱石灰干燥氨气，故A正确；B.先用氨气排尽装置中的空气，当漏斗中氨气遇水产生较多白雾时，表明装置内的空气已经排尽，再点燃装置③处的酒精灯，故B正确；C.装置①适合“固液不加热制气”，而氧气、二氧化碳和氢气均可在常温下由“固＋液”制得，故C正确；D.铜和氧化亚铜都可以与稀硝酸反应生成硝酸铜，因此不能用稀硝酸检验红色固体是否含有氧化亚铜，应该用稀盐酸或稀硫酸，故D错误。] ◆[题组2]　考查喷泉实验原理及应用　 3．(2024·肇庆二模)如图装置中，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．NH3(H2O中含甲基橙)/黄色喷泉 D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉 解析：A　[A.因NaHCO3溶液抑制CO2的溶解，则挤压胶管的胶头，气压变化不明显，则不会形成喷泉，故A错误；B.因氨气极易溶于水，则挤压胶管的胶头，使烧瓶中的气压减小，且小于外界大气压，则形成喷泉，又因氨水溶液显碱性，酚酞遇碱变红，故形成红色喷泉，故B正确；C.因氨气极易溶于水，则挤压胶管的胶头，使烧瓶中的气压减小，且小于外界大气压，则形成喷泉，又因氨水溶液显碱性，甲基橙遇碱变黄，故形成黄色喷泉，故C正确；D.因HCl与AgNO3溶液反应生成白色的AgCl沉淀，则挤压胶管的胶头，使烧瓶中的气压减小，且小于外界大气压，则形成喷泉，又因溶液中有白色的AgCl，溶液变白，故形成白色喷泉，故D正确。] 4．(2024·北京房山一模)如图所示的装置中，烧瓶中充满干燥气体a，打开弹簧夹c，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，烧杯中的液体d呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是(　　) a(干燥气体) b(液体) A NO2 水 B NH3 水 C CO2 饱和NaHCO3溶液 D CH4 溴的水溶液 解析：B　[A.NO2与水反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO难溶于水，液体不可能充满烧瓶，A不正确；B.NH3极易溶于水，造成烧瓶中压强变小，形成喷泉，且水最终几乎充满烧瓶，B正确；C.CO2难溶于饱和NaHCO3溶液，烧瓶内不可能形成喷泉，C不正确；D.CH4难溶于水，且不与溴单质反应，烧瓶内不可能形成喷泉，D不正确。] ◆[题组3]　铵盐的性质　 5．NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列有关表述正确的是(　　) A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥 B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解 C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应 D．图中所涉及的盐类物质均可以水解 解析：C　[NaHCO3不是化肥，A错；Na2CO3受热不易分解，B错；图中所涉及的盐类中NaCl不能水解，D错。] 6．氮元素广泛存在于自然界中，对人类生命和生活具有重要意义。 (1)铵态氮肥为何不能与碱性物质混用？_________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________。 (2)在合成氨工业中，压强通常控制在20～50 MPa，其原因是______________________ _____________________________________________________________________________。 (3)侯德榜联合制碱法是向饱和食盐水中依次通入足量的氨气与二氧化碳，写出反应的化学方程式______________________________________________________________________。 (4)烟气中的NO2与尿素[CO(NH2)2](C的化合价为＋4)反应进行脱硝。反应的化学方程式是2CO(NH2)2＋4NO2===4H2O＋2CO2＋4N2＋O2。该反应的氧化产物为______，若反应过程有0.15 mol NO2反应，则电子转移的数目为______。 (5)常温下，在氯化铵溶液中加入一定量的氢氧化钠，使其pH＝7，则c(Na＋)______c(NH3·H2O)(填“<”“>”或“＝”)。 解析：(1)铵态氮肥中含有NH，遇到碱性物质时发生反应：NH＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O，NH3不断挥发，促使平衡不断向右移动，造成氮元素流失，降低肥效。 (3)侯德榜联合制碱法的反应物是NaCl、NH3、CO2和H2O，生成物是NaHCO3、NH4Cl，注意NaHCO3以沉淀的形式析出。 (4)分析该氧化还原反应中元素价态的变化，N：－3→0、＋4→0；O：－2→0，故氧化产物为N2和O2；该氧化还原反应转移电子数与NO2的关系式为4NO2～16e－，若反应过程中有0.15 mol NO2反应，则n(e－)＝4n(NO2)＝0.6 mol，转移电子数目为0.6NA。 (5)溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，pH＝7时c(H＋)＝c(OH－)，则c(NH)＋c(Na＋)＝c(Cl－)①。又存在物料守恒：c(NH)＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)②，联立①式与②式得出：c(Na＋)＝c(NH3·H2O)。 答案：(1)铵态氮肥与碱性物质混合使用时，会使NH转化为NH3挥发，造成氮元素流失，降低肥效 (2)高压能使平衡正向移动，提高反应物转化率；压强过高会增大设备成本 (3)CO2＋NH3＋NaCl＋H2O===NH4Cl＋NaHCO3↓ (4)N2和O2　0.6NA (5)＝ ◆[题组4]　氨气的制备　 7．氨气是一种重要化合物，在工农业生产、生活中有着重要应用。 (1)“氨的催化氧化”是工业生产硝酸的重要步骤。某化学课外活动小组设计了如下装置模拟该实验过程，并用水吸收制取硝酸(固定装置略去)： ①A装置的分液漏斗中盛放浓氨水，则烧瓶中盛放的药品应该是______(填化学式)。 ②反应后，装置E中除存在较多的H＋外，还可能存在的一种阳离子是______，试设计实验证明这种离子的存在________________________________________________________。 ③下列哪个装置可以同时起到装置D和E的作用____(填代号)。 (2)若将氯气和氨气在集气瓶中混合，会出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，另一生成物是空气的主要成分之一，请写出反应的化学方程式：__________________________________，该反应生成的还原产物的化学键类型是___________________________________________。 解析：(1)①该实验中需要氧气和氨气，且该装置中的反应物是固液混合，所以液体是浓氨水，固体是过氧化钠，即烧瓶中盛放的药品是Na2O2。 ②4NH3＋5O24NO＋6H2O，反应过程中氧气和氨气还有剩余，由2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NH3＋HNO3===NH4NO3知，E中有NH4NO3，所以另一种阳离子是铵根离子。取E中少许溶液放入一支洁净试管中，加入氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明溶液中含有NH。③D、E装置的作用是防止倒吸、制取硝酸，故选b。 (2)氯气和氨气能生成白烟，且生成空气的主要成分之一，根据氧化还原反应价态规律和元素守恒知，白烟是氯化铵，另一生成物是氮气，所以反应的化学方程式为3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2，还原产物是氯化铵，氯化铵中氯离子和铵根离子之间存在离子键，铵根离子中氮原子和氢原子之间存在共价键，所以化学键类型是离子键和共价键。 答案：(1)①Na2O2 ②NH　取E中少许溶液放入一支洁净试管中，滴加氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明溶液中含有NH　③b (2)3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2　离子键、共价键 考点三　硝酸的性质和应用 一、物理性质 硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。 二、化学性质 1．不稳定性 反应：　4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　。 2．强氧化性 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。还原产物一般为HNO3(浓)―→　NO2　，HNO3(稀)―→　NO　。 按要求完成下列反应的化学方程式： (1)与金属反应 ①稀硝酸与铜反应 　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　； ②浓硝酸与铜反应 　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　。 (2)与非金属反应 浓硝酸与C的反应： 　C＋4HNO3(浓)△,CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　。 (3)与还原性物质反应 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(与苯反应)： 。 (2)颜色反应：含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变　黄　色。 三、硝酸工业制法的反应原理 1．NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO： 　4NH3＋5O24NO＋6H2O　。 2．NO进一步氧化生成NO2：　2NO＋O2===2NO2　。 3．用水吸收NO2生成HNO3： 　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　。 (1)硝酸与变价金属反应，金属被氧化为高价态。 (2)硝酸浓度越大，其还原产物的价态越高。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，体现硝酸的强氧化性和酸性，浓硝酸与非金属反应只体现氧化性。 (4)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强酸性和强氧化性。 (5)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。 (6)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，并非不反应，而是在金属表面生成一层致密的氧化膜，故浓硝酸可以用铁桶或铝桶盛放。 四、知识拓展 1．亚硝酸(HNO2) 亚硝酸是弱酸。向亚硝酸钠溶液中加酸，生成亚硝酸(HNO2)。亚硝酸不稳定，仅存在于冷的稀溶液中，微热甚至常温下也会分解，产生红棕色的二氧化氮气体。 NaNO2＋H2SO4(稀)===NaHSO4＋HNO2 2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O 2．亚硝酸钠(NaNO2) (1)亚硝酸钠的物理性质及用途 亚硝酸钠的化学式为NaNO2，是可溶性盐。其熔点为271 ℃，分解温度为320 ℃。 亚硝酸钠在建筑业中常用作混凝土掺加剂，以促进混凝土凝固，提高其强度，防止在冬天低温施工时混凝土发生冻结。 亚硝酸钠还是一种食品添加剂，用作食品防腐剂和肉类食品的发色剂。 (2)亚硝酸钠的氧化性 在亚硝酸钠中，氮的化合价为＋3价，处于中间价态。因此，亚硝酸钠与强还原性物质反应时，表现出氧化性。如亚硝酸钠与碘化钾反应可生成单质碘。2NO＋2I－＋4H＋===2NO↑＋I2＋2H2O 析出的碘可以使淀粉溶液变蓝色，据此可以检验NO的存在。 亚硝酸钠与FeCl2溶液反应，生成棕黄色的FeCl3溶液。 NO＋Fe2＋＋2H＋===NO↑＋Fe3＋＋H2O (3)亚硝酸钠的还原性 亚硝酸钠与强氧化性物质反应时，表现出还原性。如亚硝酸钠与K2Cr2O7酸性溶液反应时，Cr2O被还原成Cr3＋，K2Cr2O7溶液由橙色变为绿色。 Cr2O＋3NO＋8H＋===3NO＋2Cr3＋＋4H2O (4)亚硝酸钠与氯化钠的鉴别 与氯化钠不同，亚硝酸钠与AgNO3溶液反应生成的AgNO2沉淀可溶于稀硝酸。 Ag＋＋NO===AgNO2↓ 3．N2H4 (1)碱性：二元弱碱，碱性比NH3弱。在水中的电离方式与氨相似，分两步进行：N2H4＋H2ON2H＋OH－、N2H＋H2ON2H＋OH－。 (2)强还原性：①水合肼在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属单质，如2N2H4·H2O＋2Ag＋===2Ag↓＋2NH＋N2↑＋2H2O；②能被氧气、H2O2等氧化，可用作喷气式发动机推进剂、火箭燃料等。 4．As2O3、As2O5和As2S3 (1)As2O3俗称砒霜，微溶于水生成亚砷酸(H3AsO3)，可被过氧化氢氧化成砷酸(H3AsO4)，属于两性氧化物：As2O3＋6NaOH===2Na3AsO3＋3H2O，As2O3＋6HCl===2AsCl3＋3H2O。 (2)As2O5遇热不稳定，在熔点(300 ℃)附近即失去O变成As2O3。 (3)As2S3俗称雌黄，可溶于碱性硫化物或碱溶液中：As2S3＋3Na2S===2Na3AsS3，As2S3＋6NaOH===Na3AsS3＋Na3AsO3＋3H2O。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(2023·浙江1月)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2( × ) (2)(2023·浙江6月)铜与稀硝酸：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O( × ) (3)铜与浓硝酸反应生成NO2而与稀硝酸反应生成氮的更低价氧化物NO，则氧化性：稀硝酸>浓硝酸( × ) (4)(2024·广州市执信中学开学考)试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去( × ) (5)为除去Cu粉中混有的CuO，可加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥( × ) (6)在1.0 mol·L－1的KNO3溶液中，H＋、Fe2＋、Cl－、SO可以大量共存( × ) (7)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O( × ) (8)铁不能溶于冷的浓硝酸中，说明铁不能与冷的浓硝酸反应( × ) 2．思考回答： (1)久置的硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存硝酸？ 答案：硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。 (2)向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。 ①反应开始阶段产生______色气体，反应的化学方程式为___________________。 ②反应进行一段时间后又产生无色气体，此时反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 ③待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________。 答案：①红棕　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ③加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应 ◆[题组1]　硝酸的性质和应用　 1．(2024·全国模拟预测)金属Mn与HNO3反应的现象如下： 已知：经检验，反应后的溶液中含有Mn2＋；氧化性：S2O＞MnO。 下列说法错误的是(　　) A．缓慢滴加产生的气体中，可能含有N2，一定不含NH3 B．快速滴加实验中，硝酸表现酸性、强氧化性 C．向缓慢滴加实验所得溶液中加入(NH4)2S2O8，溶液变为紫红色 D．收集快速滴加过程中获得的红棕色气体，干燥后会得到纯净的NO2 解析：D　[A.根据缓慢滴加硝酸产生的气体为无色、无味可判断，该气体可能含有N2，一定不含NH3，A正确；B.快速滴加硝酸实验中，生成的红棕色气体为NO2，溶液中含Mn(NO3)2，则硝酸表现出酸性、强氧化性，B正确；C.根据已知信息，氧化性：S2O＞MnO，在含有Mn2＋的溶液中加入(NH4)2S2O8，会生成MnO，溶液会变为紫红色，C正确；D.NO2会自发转化为N2O4，则收集快速滴加硝酸过程中获得的红棕色气体，干燥后得到的仍为混合物，D错误。] 2．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 解析：B　[Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A错误；②中溶液含有NO，滴加稀硫酸后，Cu、NO、H＋继续反应生成NO，B正确；③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋， 与NO形成HNO3，HNO3继续与Cu反应，C错误；Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。] ◆[题组2]　硝酸与金属反应的相关计算　 3．取一定量含Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：(　　) 则转化过程中所加稀硝酸的物质的量浓度为(　　) A．2.2 mol·L－1　　　 B．1.8 mol·L－1 C．2.0 mol·L－1 D．1.6 mol·L－1 解析：D　[设其中一份中n(Cu)＝x，n(Cu2O)＝y，n(CuO)＝z，根据得失电子守恒和氧元素守恒：2x＋2y＝(2.24 L÷22.4 L·mol－1)×3、y＋z＝3.2 g÷16 g·mol－1＝0.2 mol，则x＋2y＋z＝0.35 mol，即反应后生成的硝酸铜的物质的量为0.35 mol，则500 mL稀硝酸中，n(HNO3)＝0.35 mol×2＋0.1 mol＝0.8 mol，故c(HNO3)＝0.8 mol÷0.5 L＝1.6 mol·L－1。] 4．(双选)(2024·烟台市期末)向400 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法错误的是(　　) A．A点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4 B．AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ C．反应中生成的n(NO)∶n(H2)＝1∶2 D．最终溶液中溶质的物质的量浓度约为 1．25 mol·L－1 解析：CD　[氧化能力：NO(H＋)＞Fe3＋＞H＋，OA段发生反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB段发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，NO完全反应消耗11.2 g Fe，最终消耗22.4 g Fe，此时溶液中溶质为FeSO4，根据守恒可知n(SO)＝n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝n(Fe)。A.OA段发生反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，A点溶液中NO恰好完全反应，硫酸有剩余，A点溶液中溶质为H2SO4、Fe2(SO4)3，故A正确；B.由于氧化能力：NO(H＋)＞Fe3＋＞H＋，OA段Fe和NO先反应，AB段发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故B正确；C.OA段生成的气体为NO，由Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，反应消耗11.2 g Fe即n＝＝＝0.2 mol，则产生0.2 mol NO，BC段生成的气体为H2，由Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，反应消耗铁的质量为22.4－16.8＝5.6 g，n＝＝＝0.1 mol，生成0.1 mol H2，n(NO)∶n(H2)＝2∶1，故C错误；D.最终溶液中溶质为FeSO4，根据守恒可知n(SO)＝n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝n(Fe)，最终消耗22.4 g Fe即n＝＝＝0.4 mol,400 mL溶液中FeSO4的物质的量浓度约为c＝＝＝1 mol/L，故D错误。] 　金属与硝酸反应计算题的一般方法 ◆[题组3]　拓展应用　 5．亚硝酸钠(NaNO2)是一种具有咸味、有毒，且价格比食盐(NaCl)便宜的工业用盐，常被误作食盐使用，导致多起中毒事故发生，它的部分性质如图，下列说法错误的是(　　) A．可用淀粉碘化钾试纸和食醋鉴别食盐(NaCl)与亚硝酸钠(NaNO2) B．亚硝酸钠可以加到食品中，但添加量要符合规定 C．NaNO2与N2H4反应生成NaN3的化学方程式为NaNO2＋N2H4===NaN3＋2H2O D．上图所涉及的化学反应都是氧化还原反应 解析：D　[亚硝酸钠能和酸化的KI反应生成碘单质，淀粉溶液遇碘变蓝色，A项正确；NaNO2具有防腐性，但有毒，所以亚硝酸钠可以加到食品中，但添加量要符合规定，B项正确；亚硝酸钠和肼反应生成叠氮化钠和水，该反应中N元素化合价由＋3价、－2价变为－价，C项正确；有电子转移的化学反应为氧化还原反应，其特征是有元素化合价的升降，NaNO2与NH4Cl反应生成NH4NO2没有元素化合价的变化，D项错误。] 6．(双选)(2024·济南市期末)科学家发现某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移，能将海洋中的NO转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．过程Ⅰ为NO＋2H＋＋e－===NO＋H2O B．过程Ⅱ中参与反应的NO和NH的物质的量之比为1∶4 C．过程Ⅲ中N2H4发生还原反应 D．过程Ⅰ→Ⅲ总反应为NO＋2NH===N2↑＋2H2O 解析：BC　[A.由图可知，过程I中NO转化为NO，根据得失电子守恒和电荷守恒配平反应的离子方程式为NO＋2H＋＋e－===NO＋H2O，故A正确；B.过程Ⅱ中发生的反应为NO＋NH＋3e－＋2H＋===H2O＋N2H4，参与反应的NO和NH的物质的量之比为1∶1，故B错误；C.过程Ⅲ中N2H4转化为N2，N元素化合价上升，N2H4发生氧化反应，故C错误；D.据图可知经过程Ⅰ→Ⅲ，NO和NH发生归中反应生成氮气和水，根据电子守恒、元素守恒可得总反应为NO＋2NH===N2↑＋2H2O，故D正确。] 考点四　(素养)氮单质及其化合物“价─类”二维图 ①N2→NH3：　N2＋3H22NH3　； ②N2→NO：　N2＋O22NO　； ③NH3→NO：　4NH3＋5O24NO＋6H2O　； ④NO→NO2：2　NO＋O2===2NO2　； ⑤NO2→NO：　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　； ⑥NO2→HNO3：　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO或4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3　； ⑦HNO3→NO2：　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　； ⑧HNO3→NO：　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(2021·广东卷)装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅，故NO2转化为N2O4的反应吸热( × ) (2)(2023·浙江6月)装置 可用于制取并收集氨气( × ) (3)氨极易溶于水，故液氨可用作制冷剂( × ) (4)(2024·镇江一中高三开学考)利用 验证浓氨水与浓硫酸能够发生反应( × ) (5)NO2与水的反应中NO2既做氧化剂又做还原剂( √ ) (6)足量的铜与浓硝酸反应，只能生成二氧化氮( × ) (7)将足量铜放入稀硝酸中，反应停止后再加稀硫酸，因铜与稀硫酸不反应，故无现象( × ) (8)将铜放入稀硫酸中不反应，再加KNO3溶液，铜也不会溶解 ( × ) 2. 一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。 回答下列问题： (1)氮的原子结构示意图为____________。 (2)图中属于“氮的固定”的是________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是______。 (3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为______。 (4)若“反应i”是在酸性条件下由NO与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)N位于第二周期ⅤA族，其原子结构示意图为。 (2)氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，根据循环图可知，属于氮的固定的是k和c；发生非氧化还原反应，说明反应前后各元素化合价没有发生变化，则属于非氧化还原反应的是a和l。 (3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。 (4)根据信息，Zn＋H＋＋NO―→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，根据电荷守恒、得失电子守恒以及原子守恒得离子方程式为4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O。 答案：(1)　(2)k和c　a和l　(3)2∶1 (4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O ◆[题组]　氮及其化合物的相互转化　 1．(2024·河北张家口统考二模)某催化固氮机理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．固氮过程是将气态含氮物质转化为固态含氮物质 B．整个过程中涉及到非极性键的断裂和形成 C．三步反应均为氧化还原反应 D．步骤Ⅲ可能为ΔH>0，ΔS<0的反应 解析：B　[固氮过程是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，A错误；整个过程中涉及到非极性键的断裂(N2)和形成(O2)，B正确；第Ⅱ步反应为非氧化还原反应，C错误；步骤Ⅲ为熵增过程，ΔS>0，D错误。] 2．(2024·威海市期末)汽车尾气及氮肥厂产生的氮氧化物等会造成光化学烟雾、雾霾及酸雨等，可危害环境。利用氮元素的“价­类”二维图，寻找治理氮氧化物污染的途径。 下列叙述错误的是(　　) A．从物质性质角度，需要将NO转变为无污染的氮气 B．从化合价角度，将NO转变为无污染物需要寻找还原剂 C．从氮元素角度，上述物质中既能作氧化剂又能作还原剂物质有4种 D．从反应类型角度，上述物质之间能发生的复分解反应有2个 解析：C　[A.NO是无色无味，难溶于水的有毒气体。故需要将NO转变为无污染的氮气，A正确；B.从化合价角度，NO中氮为＋2价，将NO转变为无污染物N2，N元素化合价降低，NO被还原，需要寻找还原剂，B正确；C.从氮元素角度，上述物质中既能作氧化剂又能作还原剂的物质，其N元素化合价介于－3与＋5之间，共有5种：N2、NO、NO2、HNO2、NaNO2，C错误；D.从反应类型角度，上述物质之间能发生的复分解反应有2个，分别是HNO3与NH3·H2O的反应、HNO2与NH3·H2O的反应，D正确。] [例]　(2023·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　) A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：HNO3(稀)NOO2,NO2 B．工业制硝酸过程中的物质转化：N2NOHNO3 C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CON2＋2CO2 D．实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 试题情境 突破方法 核心素养 氮元素化合物转化 围绕氮元素化合物转化原理及反应原理判断 宏观辨识与微观探究(从已知物质性质变化规律，推断反应发生的可能性) 解析：B　[A.Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO，NO与氧气发生反应2NO＋O2===2NO2生成NO2，A正确；B.氮气与氧气在高温条件下生成NO，但NO无法与水发生化学反应，B错误；C.汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体，故该反应的化学方程式为2NO＋2CON2＋2CO2，C正确；D.实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D正确。] 1．(2023·山东卷)实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时，对应关系错误的是(　　) A．稀盐酸：配制AlCl3溶液 B．稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解 C．稀硝酸：清洗附有银镜的试管 D．浓硫酸和浓硝酸的混合溶液：苯的磺化 解析：D　[AlCl3为强酸弱碱盐，在溶液中能发生水解：AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋3HCl，配制AlCl3溶液时，为抑制其水解，常加入稀盐酸，A正确；蔗糖和淀粉在H2SO4作催化剂、加热条件下会发生水解，B正确；稀硝酸具有强氧化性，能与不活泼的金属银发生反应，故附有银镜的试管常用稀硝酸进行清洗，C正确；苯与浓硫酸和浓硝酸的混合溶液反应生成硝基苯，属于苯的硝化，D错误。] 2．(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 解析：B　[A.NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，故A可以达到预期；B.P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，故B不能达到预期；C.NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，故C可以达到预期；D.CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，故D可以达到预期。] 3．下列说法正确的是(　　) A．(2021·全国乙卷)过量铁粉加入到HNO3中Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O B．(2021·全国甲卷)实验室里将铝片加到冷的浓硝酸中制取NO2 C．(2022·山东卷)浓硝酸保存在棕色细口瓶中 D．(2022·浙江6月)浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸 解析：C　[过量铁粉与稀HNO3反应生成Fe2＋而不是Fe3＋，A项错误；铝片遇冷的浓硝酸发生钝化，B项错误；浓硝酸见光分解，在保存在棕色细口瓶中，C项正确；常温下，铁遇浓硝酸发生“钝化”，“钝化”并不是不反应，而是在铁表面生成致密氧化物薄膜，阻止铁与浓硝酸的进一步反应，故可用铁制容器贮运浓硝酸。D错误。] 4．(2022·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确　的是(　　) A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 解析：A　[A.自然固氮是将空气中的氮转化为含氮的化合物的过程，不一定是转化为NH3，比如高能固氮是将N2转化为NO，A错误；B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O＋NH3＋CO2＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，B正确；C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，C正确；D.氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确。] 5．(2021·广东1月适应性测试)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．a可经催化氧化生成b B．b为红棕色，可转化为c C．密闭体系中，c存在2NO2N2O4 D．d的溶液与Cu反应可生成b或c 解析：B　[由题中信息知，a为NH3，b为NO，NH3可经催化氧化生成NO，A正确；b为NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即NO2，B错误；c为NO2与N2O4可相互转化，C正确；d为硝酸，Cu与稀硝酸反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO2，D说法正确。] 6．(化学与实验探究)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　) ① ② ③ A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体 B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物 D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 解析：D　[A.①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气，因此A描述正确；B.通过A分析可知，浓硝酸受热可以分解产生二氧化氮和氧气，所以②中红棕色气体可能来源于硝酸分解，因此B描述正确；C.实验③中木炭没有与浓硝酸接触，浓硝酸没有被加热，生成的红棕色气体二氧化氮只能是挥发出的硝酸蒸气与红热木炭反应或是挥发出的硝酸受热分解，从生成的二氧化氮看，都是来源于HNO3中＋5价氮元素，所以红棕色气体是还原产物，C描述正确；D.对照C的分析，硝酸分解不可能生成CO2，CO2只能来源于硝酸与木炭的反应，但是实验③中参加反应的是硝酸蒸气，不能说明木炭与浓硝酸溶液一定反应，D描述错误。] 7．(化学与科学技术)(2024·菏泽市期末)硝酸铵既是一种重要的化工产品，又是一种常见的氮肥。一种以粗氮(主要含N2，还含有CO2、CO和O2)为原料制备硝酸铵的流程如下： 已知：CH3COO[Cu(NH3)2](醋酸二氨合亚铜)溶液能吸收CO，但易被O2氧化从而失效；连苯三酚碱性溶液能吸收O2。回答下列问题： (1)粗氮“净化”时，需要通过足量的下列试剂，按气流从左至右，试剂的正确排序为____(填标号)。 ①醋酸二氨合亚铜溶液　②碱石灰　③连苯三酚碱性溶液 (2)“氨氧化炉”中反应的化学方程式为____________________。 (3)硝酸铵不稳定，受热易分解。已知在400 ℃时分解的反应方程式为4NH4NO33N2↑＋2NO2↑＋8H2O↑，此反应的还原产物是____________________(填化学式)。 (4)利用石灰乳处理硝酸工业的尾气(含NO、NO2)，能获得应用广泛的Ca(NO2)2。已知NO和NO2的物质的量按1∶1通入碱液中生成亚硝酸盐。上述工艺流程中的滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是____________________(填化学式)；该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致____________；若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致____________________。 (5)将流程中制得的硝酸稀释后，取100 mL与一定质量的铜粉充分反应后，共收集到NO气体448 mL(标准状况)，容器中剩余m1g铜粉。然后向上述混合物中加入稀硫酸至不再产生NO为止，容器剩余铜粉m2g，则m1－m2＝____________________g。 解析：粗氮净化得到氮气，与氢气反应生成氨气，催化氧化得到一氧化氮，与空气中的氧气反应得到二氧化氮，和水反应生成硝酸、一氧化氮，不断加入氧气，一氧化氮接近完全转为硝酸，通入氨气生成硝酸铵，尾气用熟石灰吸收，得到亚硝酸钙。 (1)粗氮“净化”时，需要通过足量的下列试剂，按气流从左至右，连苯三酚碱性溶液能吸收O2先通③，醋酸二氨合亚铜溶液能吸收CO，则后通①，最后碱石灰干燥，通入②； (2)氨气催化氧化生成一氧化氮和水，“氨氧化炉”中反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O； (3)硝酸铵受热分解为氮气、二氧化氮和水，N2既是还原产物，还是氧化产物，NO2是还原产物，故还原产物有N2、NO2两种； (4)石灰乳的主要成分是Ca(OH)2，吸收尾气生成的亚硝酸钙是溶于水，则滤渣成分是Ca(OH)2；若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，NO在反应中过量，排放气体中NO含量升高；若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则反应中NO2过量，二氧化氮与熟石灰反应生成硝酸钙和一氧化氮，则会导致产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高； (5)448 mL NO气体的物质的量为n＝0.02 mol，根据方程式可知 3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 3 　 3 　 2 0.03 mol 0.03 mol 0.02 mol 第一次反应消耗铜0.03 mol，生成硝酸铜0.03 mol，混合物中加入稀硫酸，硝酸铜中的硝酸根都转化为一氧化氮，硝酸铜中硝酸根的物质的量为0.06 mol，根据反应方程式可知 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3 　 2 0.09 mol 0.06 mol 则第二次消耗铜的物质的量为0.09 mol，m1－m2为第二次消耗铜的质量，质量为0.09 mol×64 g/mol＝5.76 g。 答案：(1)③①②　(2)4NH3＋5O24NO＋6H2O　(3)N2、NO2　(4)Ca(OH)2　排放气体中NO含量升高　产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高　(5)5.76[归纳提升] 体系构建 核心巧记 1.牢记1条转化主线 N2―→NH3―→NO―→NO2―→HNO3―→NH4NO3 2．特殊的颜色 NO2为红棕色气体 3．特殊的检验 (1)NO：无色气体遇到空气变成红棕色。 (2)NH：NH无色气体变蓝 4．重要的化学方程式 (1)N2＋O22NO (2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)2NO2N2O4 (4)NH3＋HCl===NH4Cl(有白烟生成，用于检验氨气) (5)4NH3＋5O24NO＋6H2O (6)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O (7)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (8)Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (9)C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$