第4章 第19讲 氮及其氧化物、氨和铵盐(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

第19讲　氮及其氧化物、氨和铵盐 【备考目标】　1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握NH3及铵盐的性质与用途。3.掌握喷泉实验、NH3的实验室制法的原理及操作。 考点1　氮及其氧化物 1．自然界中氮的存在和氮的固定 2．氮气 (1)物理性质 无色、无味气体，密度比空气略小，熔、沸点很低，难溶于水。 (2)化学性质 ①与氧气反应：N2＋O22NO。 ②与氢气反应：N2＋3H22NH3。 ③与镁反应：3Mg＋N2Mg3N2。 3．氮的氧化物 (1)常见氧化物的价态 化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 其中N2O3、N2O5分别为HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(酸酐)，NO2与N2O4可相互转化。 (2)NO和NO2的比较 项目 NO NO2 物理性质 无色、不溶于水的气体 红棕色、有刺激性气味气体，易液化，易溶于水 化学性质 O2 2NO＋O2===2NO2 不反应 H2O 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO H2O、O2 4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3 4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3 氧化性 有氧化性，但通常情况下表现出还原性 强氧化性，在溶液中能氧化S2－、I－、Fe2＋等离子 制取原理(化学方程式)及收集方法 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(排水法) Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(向上排空气法) 【提醒】　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。 ③NO与血红蛋白结合使人中毒。 4．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：NOx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 ①NaOH溶液吸收 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O； 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。 ②氨气吸收 8NH3＋6NO27N2＋12H2O； 4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 ③汽车尾气转换器 2CO＋2NO2CO2＋N2。 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应(√) (2)通过灼热的镁粉，可除去N2中的少量氧气(×) (3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去(√) (4)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(×) (5)NO2是酸性氧化物，与水反应生成硝酸(×) (6)利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气(√) 一、氮及其氧化物的性质 1．下列有关氮气的说法正确的是(　　 ) A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼 B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2 D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 解析：选D。A项，氮原子最外层有5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构，N≡N稳定性强，断键需要的能量较高，因而N2化学性质不活泼，与其是双原子分子无关；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气反应生成NO2，NO2和水反应生成NO。 2．某无色气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL气体甲经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则气体甲的组成为(　　 ) A．NH3、NO、CO2 B．NO、CO2、N2 C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、NO2 解析：选A。气体甲无色，则一定不含有色气体NO2，经过足量的浓硫酸后剩余气体80 mL，说明含有NH3，通过足量的过氧化钠后气体显红棕色，说明含有NO，且经过足量Na2O2时产生了O2，说明含有CO2，最终几乎无气体剩余，说明不含N2。 二、氮的氧化物与O2、H2O反应的定量关系的应用 3．将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。 (1)下列图示正确的是________(填字母)。 (2)若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为__________________________________，最终充入________mL氧气，才能使水全部充满。 解析：(1)NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，12 mL NO2参与反应，生成的NO为4 mL，生成NO的体积占试管体积的，故选C。(2)向试管中缓缓充入O2，发生反应①2NO＋O2===2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。 答案：(1)C　(2)无色气体变为红棕色，液面逐渐上升　3 4．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。 (1)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。 (2)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。 解析：解题依据的化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能： (1)若剩余O2，则V剩＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，解得x＝4 mL，则NO2的体积是8 mL。 (2)若剩余NO，则V剩＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，解得x＝1.2 mL，则NO2的体积是10.8 mL。 答案：(1)O2　8 mL、4 mL　(2)NO　10.8 mL、1.2 mL 三、氮氧化合物污染的治理方法 5．前几年我国多地发生了严重的雾霾天气，这种天气的形成与汽车尾气排放有关。汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。 (1)装置Ⅲ的主要作用为______________________________________________。 (2)停止加热，打开活塞K，通入适量氧气时，装置Ⅱ中可观察到的现象是 ________________________________________________________________________。 (3)该套装置的不完善之处是________________________________________________________________________。 (4)汽车尾气中含有CO和NOx，消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (5)工业上常用纯碱溶液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为____________。Na2CO3溶液的物质的量浓度为______________mol·L－1。 解析：(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂和加热的条件下转化为氮气和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以装置Ⅲ的主要作用是检验CO是否转化为CO2。(2)由于有部分一氧化氮没有转化为氮气，向装置中通入氧气时，装置Ⅱ中一氧化氮与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，因此装置Ⅱ中的现象为出现红棕色气体。(3)由于尾气中仍残留未反应的一氧化氮和一氧化碳，所以该装置的不完善之处是无尾气处理装置。(4)依据题意和元素守恒可知，该反应的化学方程式为2xCO＋2NOxN2＋2xCO2。(5)依据题给反应可知，二氧化氮和一氧化氮的物质的量之比应大于或等于1∶1，气体才会反应完全。与二氧化氮和一氧化氮同时反应的碳酸钠的物质的量为 mol，与二氧化氮单独反应的碳酸钠的物质的量为 mol，所以碳酸钠的物质的量浓度为＝ mol·L－1。 答案：(1)检验CO是否转化为CO2　(2)出现红棕色气体　(3)无尾气处理装置 (4)2xCO＋2NOxN2＋2xCO2 (5)a∶b≥1∶1(或a≥b)　 考点2　氨和铵盐 1．氨的结构与性质 (1)分子结构和物理性质 电子式 密度 气味 水溶性 比空气小 刺激性气味 极易溶于水(1∶700) (2)化学性质 【提醒】　①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。②氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。 2．铵盐 (1)物理性质 无色或白色固体，绝大多数易溶于水。 (2)化学性质 (3)NH的检验 3．氨气的实验室制法 (1)加热固态铵盐和碱的混合物制取氨气 (2)制取氨气的其他方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 浓氨水、加热 NH3·H2ONH3↑＋H2O 浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的生成 浓氨水＋固体CaO CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 加热NH4HCO3固体 化学方程式为NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑，H2O、CO2被碱石灰吸收，得到氨气 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)液氨可用作制冷剂，是因为其汽化时吸收大量的热(√) (2)将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硫酸有白烟产生(×) (3)新制饱和氨水中含氮粒子物质的量浓度最大的是NH(×) (4)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，原因是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(√) (5)铵盐加热均易分解产生NH3(×) (6)在实验室中，可用加热NH4Cl固体的方法制备氨(×) 一、NH3与铵盐的性质 1．某同学探究氨气和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是(　　 ) A．室温下测定等浓度的氨水和NaOH溶液的pH，比较NH3·H2O和NaOH的碱性强弱 B．向试管中滴加稀NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸不变蓝，则原溶液中无NH C．液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O D．加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3 解析：选A。NH3·H2O是弱电解质，NaOH是强电解质，前者部分电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度的氨水和NaOH溶液的pH，可比较NH3·H2O和NaOH的碱性强弱，A正确；NH3极易溶于水，稀溶液中不加热，NH3不能逸出，无法确定是否含NH，B错误；NH3不易燃烧，产生的NO是大气污染物，不能作清洁能源，C错误；NH4Cl受热也会分解，故不可采用加热法除杂，D错误。 2．(2023·湖北宜昌检测)探究氨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．将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨极易溶于水 B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NH C．加热试管中的NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有热不稳定性 D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨催化氧化的产物中有NO 解析：选B。因为氨水中存在氨分子，加热使氨逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生了氨，B项错误。 二、氨气的制备与性质探究 3．实验室用NH4Cl和熟石灰反应生成NH3，按照制备、净化、性质检验、收集及尾气处理的顺序进行试验。下列装置不能达到实验目的的是(　　 ) 解析：选D。实验室可以加热NH4Cl和Ca(OH)2的固体混合物来制备氨气，A能达到实验目的；实验室常用碱石灰来干燥氨气，B能达到实验目的；氨气具有还原性，在加热条件下和CuO发生氧化还原反应生成Cu和N2，C能达到实验目的；氨气极易溶于水，D中氨气通入水中后会发生倒吸，水进入安全瓶后仍然会倒吸入实验装置中，D不能达到实验目的。 4．某化学兴趣小组为了制取氨气并探究其性质，按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。 (1)若氨气的发生装置选择a，则其化学反应方程式为________________________________________________________________________。 (2)若氨气的发生装置选择b，则所用的试剂可以为________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__________。 (7)写出证明b装置的气密性良好的操作与现象 ________________________________________________________________________。 答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O (2)生石灰　浓氨水(其他合理答案也可) (3)碱石灰　(4)试纸变蓝 (5)产生白烟　 (6)防止倒吸 (7)用止水夹夹住b中橡胶管，向分液漏斗里加足量水，再打开分液漏斗活塞，过一会水不再滴下，则证明气密性良好 考点3　喷泉实验的原理与应用 喷泉产生的原因是烧瓶内外形成压强差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，所以液体会被压入烧瓶内形成喷泉。 (1)图甲(或乙)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应)，从而使烧瓶内压强迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体迅速向上流动，从而形成喷泉。 (2)图丙锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动，形成喷泉。 1．喷泉是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差。下面是某同学设计的四个不同的喷泉装置，下列说法不正确的是(　　 ) A．若图1烧瓶中充满HI(与HCl水溶性相似)气体，烧杯和胶头滴管中加入AgNO3溶液，则挤压胶头滴管可以产生黄色喷泉 B．若向图2锥形瓶中加水，烧瓶中充满NH3，引发喷泉的操作是捂热上方的圆底烧瓶 C．向图3装置的水槽中加入冰块或慢慢滴入浓硫酸都可以形成喷泉 D．若要在图4所示的装置中产生双喷泉现象，操作方法可以是关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，当产生大量的白烟时，再打开活塞c 解析：选C。HI极易溶于水，溶于水可使烧瓶中压强减小，形成喷泉，由于HI和硝酸银反应生成黄色的碘化银沉淀，因此可以产生黄色喷泉，A项正确；若向图2锥形瓶中加水，烧瓶中充满NH3，氨极易溶于水，捂热上方的圆底烧瓶可形成喷泉，B项正确；向图3装置的水槽中加入冰块会降低温度，不会引发喷泉，C项错误；关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，可使盛氨气的烧瓶中压强减小，氯化氢与氨气反应产生白烟，盛氯化氢的烧瓶中压强也减小，此时打开活塞c，可看到双喷泉，D项正确。 2．喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。 (1)图甲为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛有液体。 ①下列组合中不可能形成喷泉的是______(填字母)。 A．HCl和H2O B．O2和H2O C.NH3和H2O D．CO2和NaOH溶液 E．NO2和H2O ②若用D组合做喷泉实验，烧杯中的液体一定是NaOH溶液吗？ ________________________________________________________________________。 ③用A组合做喷泉实验时，若烧瓶中充满HCl气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶中c(HCl)＝________________mol·L－1(假设溶质不扩散)。 ④若用E组合做喷泉实验，则标准状况下，做完实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是________________mol·L－1。 (2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图乙所示的装置。 ①在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________(填字母)。 A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液 C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸 这种方法产生喷泉的原理是 ________________________________________________________________________。 ②在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是________。 A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸钾 D．硫酸铜 这种方法产生喷泉的原理是 ________________________________________________________________________。 ③比较图甲和图乙两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图甲是________(填“增大”或“减小”，下同)上部烧瓶内气体压强；图乙是________下部锥形瓶内气体压强。 (3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述________(填“图甲”或“图乙”)装置的原理相似。 答案：(1)①B　②不一定，只要烧杯中盛有的浓碱溶液足以把烧瓶中的CO2吸收即可 ③　④ (2)①D　锥形瓶中发生反应：NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2↑＋H2O，随着CO2气体的产生，锥形瓶中的压强增大而产生喷泉　②A　浓H2SO4溶于水时，放出大量的热，温度升高使锥形瓶中的酒精挥发加快，瓶内压强增大，从而形成喷泉　③减小　增大　(3)图乙 1．(2022·江苏高考)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：选A。氮的固定是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮可将N2转化为NO，A错误。 2．(2023·广东高考)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(　　 ) 解析：选B。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； 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，B不可以达到预期；NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，C可以达到预期； 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，D可以达到预期。 3．(2023·江苏高考)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)NONO2 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 解析：选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。 4．(2023·北京高考)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是(　　 ) A．a、c分别是HCl、NH3 B．d既可以是MgO，也可以是Mg(OH)Cl C．已知MgCl2为副产物，则通入水蒸气可减少MgCl2的产生 D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵直接分解的反应热 解析：选C。NH4Cl分解的产物是NH3和HCl，分解得到的HCl与MgO反应生成Mg(OH)Cl，Mg(OH)Cl又可以分解得到HCl和MgO，则a为NH3，b为Mg(OH)Cl，c为HCl，d为MgO，A项错误、B错误；MgCl2可以水解生成Mg(OH)Cl，通入水蒸气可以减少MgCl2的生成，C正确；反应①和反应②相加即为氯化铵直接分解的反应，由盖斯定律可知，等压条件下，反应①、反应②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热，D错误。 5．(2022·北京高考)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。 已知：2NO2(g)⇌N2O4(g)　ΔH<0 下列说法不正确的是(　　 ) A．温度升高时不利于NO2吸附 B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2⇌N2O4平衡正向移动 C．转化为HNO3的反应是2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3 D．每获得0.4 mol HNO3时，转移电子的数目为6.02×1022 解析：选D。NO2转化为N2O4的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以气体温度升高后，不利于NO2吸附，故A正确；N2O4被固定后，N2O4的浓度减小，NO2转化为N2O4的平衡向正反应方向移动，故B正确；由题意可知，被固定后的N2O4与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，故C正确；N2O4转化为硝酸时，生成1 mol硝酸，反应转移1 mol电子，则每制备0.4 mol硝酸，转移电子数约为0.4×6.02×1023＝2.408×1023，故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(　　) 选项 气体 溶液 A H2S 稀盐酸 B HCl 稀氨水 C NO 稀H2SO4 D CO2 饱和NaHCO3溶液 解析：选B。本题考查喷泉实验，涉及物质间的反应等知识。H2S在稀盐酸中的溶解度很小，且不与稀盐酸反应，不能产生喷泉现象，A错误；HCl能与稀氨水反应，且HCl极易溶于水，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差，会产生喷泉现象，B正确；NO不溶于水和稀硫酸，也不与稀硫酸反应，不能产生喷泉现象，C错误；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，不能产生喷泉现象，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$