第4章 第2节 氮及其化合物-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习讲义（人教版）

第二节　氮及其化合物 1．能从原子守恒、电子守恒、电荷守恒的角度认识金属与硝酸反应的计算规律，形成模型意识。 2．通过化学反应探索物质性质、实现含氮物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用中的重要价值。 一、氮气及氮的氧化物 1．自然界中氮的存在和氮的固定 2．氮气 (1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)化学性质 写出有关反应的化学方程式及氮气所体现的性质： ①3Mg＋N2Mg3N2，氧化性。 ②N2＋3H22NH3，氧化性。 ③N2＋O22NO，还原性。 3．氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物 氮氧化物 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 (2)NO和NO2的比较 比较项目 NO NO2 物理性质 无色、不溶于水的有毒气体 红棕色、有刺激性气味的有毒气体，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 制法 试剂 Cu和稀硝酸反应 Cu和浓硝酸反应 收集 通常用排水法收集 通常用向上排空气法收集 (3)氮氧化物的污染 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，随雨水降到地面。 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增强。 (1)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4之间存在平衡：2NO2⥫⥬N2O4。 (2)NO、CO都能与血红蛋白结合使人中毒。 二、氨和铵盐 1．氨的分子结构与物理性质 电子式 密度 气味 水溶性 比空气小 刺激性 气味 极易溶于水(体积 比约为1∶700) 2．氨的化学性质 (1)与水的反应 NH3＋H2O⥫⥬NH3·＋OH－，氨溶于水得氨水，氨水中的粒子有NH3·H2O、H2O、NH3、、OH－、H＋。 (2)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。反应的化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl。 应用：用于氨与挥发性酸的相互检验。 (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·。 (4)氨的还原性 性质 化学方程式 催化氧化 4NH3＋5O24NO＋6H2O 被CuO氧化 2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O 被氯气 氧化 2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl 或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl 被氮氧 化物氧化 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O 3．喷泉实验 (1)原理 在短时间内使烧瓶内外产生较大的压强差，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)形成喷泉的常见气体及组合 ①HCl、NH3、V(NO)∶V(O2)＝4∶3、V(NO2)∶V(O2)＝4∶1溶于水。 ②HCl、CO2、Cl2、SO2溶于NaOH溶液。 4．铵盐及的检验 (1)铵盐的物理性质 铵盐都是白色固体，绝大多数铵盐易溶于水。 (2)铵盐的化学性质 的检验 5．氨的实验室制法 (1)固＋固NH3(装置①) (2)液体NH3(装置②) 加热浓氨水：NH3·H2ONH3↑＋H2O。 (3)固＋液―→NH3(装置③) ①浓氨水与固体氧化钙反应的化学方程式为 CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑。 CaO与水反应生成OH－，使溶剂(水)减少，且反应放热，促使氨水分解。 ②浓氨水与固体NaOH：NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且 c(OH－) 增大，有利于NH3逸出。 (1)干燥氨不能用氯化钙，因为氯化钙和氨发生反应：CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3(固体)。 (2)消石灰不能用KOH或NaOH代替，因为KOH和NaOH易吸水结块，不利于产生NH3。 三、硝酸 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 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。 与金属 反应 稀硝酸与铜反应的化学方程式：8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 浓硝酸与铜反应的化学方程式：4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 与非金 属反应 浓硝酸与C反应的化学方程式：4HNO3(浓)＋CCO2↑＋4NO2↑＋2H2O 与还原 性化合 物反应 硝酸可氧化Fe2+、H2S、SO2、、HI等还原性物质，如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：===3Fe3+＋NO↑＋2H2O (3)与有机物反应 ①硝化反应(与C6H6反应) ②显色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。 3．工业制备原理 其反应的化学方程式为 1 N2＋3H22NH3 ②4NH3＋5O24NO＋6H2O ③2NO＋O2===2NO2 ④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　 (1)NH3催化氧化与N2的氧化均为氮的固定。(　×　) (2)N2在过量O2中放电反应直接生成NO2。(　×　) (3)NO在空气中易生成NO2，故收集NO不能用排空气法。(　√　) (4)稀硝酸与Fe反应可以生成Fe(NO3)2也可以生成Fe(NO3)3。(　√　) (5)NH3的催化氧化可以直接生成NO2。(　×　) (6)向某无色溶液中加入稀NaOH溶液，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，不变蓝，则原溶液中不含。(　×　) (7)任何铵盐受热均生成NH3。(　×　) 含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 例如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 (2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢不交叉。 例如：6NO＋4NH35N2＋6H2O，NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。 　基于“价—类”二维图理解氮及其化合物性质 考向1 氮气及其氧化物的性质和应用 1．自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，如图所示为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化。下列说法正确的是(　　) A．N2→NH3，NH3→NO均属于氮的固定 B．在催化剂a作用下氮原子发生了氧化反应 C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂 D．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量 D　解析：NH3→NO不属于氮的固定，A错误；在催化剂a作用下，氮元素的化合价降低，发生还原反应，B错误；催化剂a的表面只发生N2和H2的非极性键的断裂，没有极性键的断裂，C错误；催化剂可以缩短反应时间，提高单位时间内生成物的产量，D正确。 2．汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。 NOxN2O5HNO3烟(一种雾霾) 有关该雾霾的说法正确的是(　　) A．NOx为酸性氧化物，可形成酸雨 B．反应②是氧化还原反应 C．NH3是形成该雾霾的催化剂 D．NH3可能来自过度施用氮肥 D　解析：NOx不一定为成盐氧化物，故A错误；N2O5和HNO3中氮元素的化合价相同，所以反应②是非氧化还原反应，故B错误；由图示可知，NH3参与反应生成铵盐，为反应物，不是催化剂，故C错误；NH3可能来自过度施用氮肥，铵盐不稳定，易分解产生NH3，故D正确。 3．用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下所示。下列说法不正确的是(　　) A．吸收时，主要反应的化学方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O B．采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收 C．将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大 D．若尾气中n(NO2)∶n(NO)＜1∶1，吸收后排放的气体中NO含量升高 C　解析：吸收时，NO、NO2与Ca(OH)2发生氧化还原反应生成Ca(NO2)2，由电子守恒和原子守恒可得化学方程式为＋H2O，故A正确；采用气液逆流接触能增大反应接触面积，有利于尾气中的NO、NO2和Ca(OH)2充分反应，使气体充分吸收，故B正确；澄清石灰水中的Ca(OH)2溶解量小，吸收气体量少，不如石灰乳吸收效率大，故C错误；若尾气中n(NO2)∶n(NO)＜1∶1，NO过量，则吸收后排放的气体中NO含量升高，故D正确。 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 在催化剂、加热条件下，氨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)。一般适用汽车尾气的处理。 考向2 氨、铵盐与的检验 4．资料显示：一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性，利用下列装置(含试剂)进行实验，其中错误的是(　　) A　解析：氯化铵受热分解生成氨和氯化氢，在试管口附近氨和氯化氢遇冷又生成了白色固体氯化铵，故不能用加热氯化铵固体的方法制备氨，A项错误；可以在硬质玻璃管中进行氨还原氧化铜的反应，B项正确；碱石灰可以干燥氨，C项正确；氨与稀硫酸反应，用该装置吸收尾气中的氨可以防止倒吸，D项正确。 5．对废水中的NH3、采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去，具体原理如下所示： ①微生物脱氮法： H2 ②化学沉淀法：向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液，生成MgNH4PO4·6H2O沉淀，从而去除NH3、。下列有关说法正确的是(　　) A．该废水大量直接排放，对水体的影响不大 B．微生物脱氮时可在高温下进行，以增大脱氮的速率 C．步骤a发生反应：＋2O2＋H2O＋2H＋ D．化学沉淀法脱氮时，溶液的碱性增强，NH3、的去除率将升高 C　解析：该废水中含有氮元素，大量直接排放会造成水体富营养化，A错误；微生物在高温时会死亡，B错误；步骤a发生的反应为在硝化细菌的作用下，O2将废水中的氧化为，C正确；化学沉淀法脱氮时，若溶液的碱性过强，Mg2+会生成沉淀，则NH3、的去除率将降低，D错误。 6．某化学兴趣小组利用图1所示装置制取氨并探究氨的有关性质。 备选装备(其中水中含酚酞溶液) Ⅰ Ⅱ Ⅲ 图2 (1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填标号)。 a．碱石灰　b．浓硫酸　c．生石灰 d．五氧化二磷　e．烧碱 (2)若探究氨的溶解性，需在K2的导管末端连接图2所示装置中的________(填标号)装置，当装置D中集满氨后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)若探究氨的还原性，需打开K1、K3，K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。D中氨与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为____________________________________ ____________________________________________________________。 解析：(1)在浓氨水中存在平衡：NH3＋H2O⥫⥬NH3·＋OH－，向其中加入生石灰[发生反应生成Ca(OH)2]或烧碱，都会使平衡左移，同时放出大量的热促进氨的挥发。碱石灰的成分是烧碱和生石灰，原理同上述，都可快速制备氨。(2)氨极易溶于水，不溶于CCl4，需选择防倒吸装置进行实验探究，因此需选择图2中的Ⅱ或Ⅲ。根据喷泉实验的原理，要使装置D发生喷泉现象，应用热毛巾将烧瓶捂热，可使D中氨受热膨胀通过导管与水接触，即产生“喷泉”。(3)氯气与氨反应产生“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味的气体”必为氨的氧化产物，可推知为氮气。 答案：(1)ace (2)Ⅱ或Ⅲ　用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可) (3)3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2 氮的“价—类”二维图中NH3的转化 (1)横向转化为物质类别发生变化，是非氧化还原反应，例如： ①氨转化为铵盐HCl＋NH3===NH4Cl。 ②铵盐转化为氨 固体：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O； 溶液：NH4Cl＋NaOHNH3↑＋NaCl＋H2O。 (2)纵向转化为元素的化合价发生变化，是氧化还原反应，例如： ①NH3转化为N23Cl2＋8NH3=== N2＋6NH4Cl；6NO＋4NH35N2＋6H2O；6NO2＋8NH37N2＋12H2O。 ②NH3转化为NO 5O2＋4NH34NO＋6H2O。 考向3 氮及其化合物的转化关系及应用 7．如图所示是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系。下列说法错误的是(　　) A．物质B可与物质A反应 B．物质B可经催化氧化直接生成物质A C．N2→物质A、物质A→NO2均为自然固氮 D．HNO3和物质C常用于检验Cl—，则C为AgNO3 C　解析：由图可知，B为NH3，A为NO，C为硝酸盐。NH3和NO发生氧化还原反应，A正确；NH3和O2发生催化氧化反应生成NO和H2O，B正确；将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程为氮的固定，NO和O2反应生成NO2，不属于自然固氮，C错误；实验室通常用HNO3酸化的AgNO3溶液检验Cl－，D正确。 8．一种新型合成氨的过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．“转氮”过程属于人工固氮 B．合成过程中所涉及反应均为氧化还原反应 C．若用H2O代替NH4Cl进行转化，从体系中分离出NH3更容易 D．该合成氨过程中，参加反应的N2与H2O的物质的量之比为1∶3 D　解析：人工固氮是将N2转化为含氮化合物，“转氮”过程没有N2参与，不属于人工固氮，A项错误；“转氮”过程，以及NH3和HCl反应生成NH4Cl的过程，都没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，B项错误；NH3极易溶于水，若用H2O代替NH4Cl进行转化，难以从体系中分离出NH3，C项错误；该合成氨过程中转移6 mol电子，H2O→O2，1 mol H2O转移2 mol 电子，由得失电子守恒可知，参加反应的N2与H2O的物质的量之比为1∶3，D项正确。 9．氮元素是空气中含量最多的元素，在自然界中的分布十分广泛，在生物体内亦有极大作用。一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。下列说法正确的是(　　) A．过程b、j、c属于“氮的固定” B．过程a、l、f为非氧化还原反应 C．过程h说明NO2为酸性氧化物 D．过程j可能为汽车尾气的处理过程 D　解析：将游离态的氮(即氮气)转化为化合态的氮(即氮的化合物)的过程，叫作氮的固定，过程b为NH3和O2反应生成N2和H2O，过程c为N2发生氧化还原反应生成NO，过程j为NO生成N2，以上转化关系中属于“氮的固定”的为过程c，过程b、j不属于“氮的固定”，故A错误；过程a是和碱反应生成NH3，为非氧化还原反应，过程l是NH3和H＋反应生成，为非氧化还原反应，过程f为NO2发生氧化还原反应生成，故B错误；酸性氧化物是一类能与水作用生成酸或与碱作用生成盐和水的氧化物，过程h为NO2和H2O反应生成HNO3和NO的氧化还原反应，不符合酸性氧化物的定义，故C错误；过程j为NO生成N2，氮元素的化合价降低，发生氧化还原反应，将有毒的NO气体转化为无害的N2，NO可能来自汽车尾气的排放，则过程j可能为汽车尾气处理过程，故D正确。 抓住氮元素化合价的变化，依据氧化还原反应的知识进行分析、判断。 (1)牢记一条转化主线，侧重物质之间转化的条件及产物： N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。 (2)结合氧化还原反应中“价态转化规律”，认识不同价态含氮物质之间的转化关系： NH3NONO2HNO3。 (3)明确含氮物质的连续氧化关系： N2NONO2HNO3。 　氨的制备、性质检验实验　喷泉实验及拓展应用 考向1 氨的制备、性质检验实验 1．下列装置用于实验室中制取干燥的氨的实验，其中能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制备氨 B．用装置乙除去氨中的少量水 C．用装置丙收集氨 D．用装置丁吸收多余的氨 D　解析：加热固体，试管口应略向下倾斜，A错误；NH3是碱性气体，不能用浓硫酸干燥，B错误；用胶塞堵住烧瓶口，空气无法排出，应去掉胶塞，在瓶口加一团棉花，C错误；干燥管起防倒吸的作用，D正确。 2．氨是人工固氮的产物，易液化、极易溶于水，加热条件下能与氧化铜反应，用如图所示装置制备氨并验证氨的还原性。其中不能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制备氨 B．用装置乙干燥氨 C．用装置丙验证氨的还原性 D．用装置丁和戊分别收集氨和氮气 D　解析：由实验装置图可知，装置甲中氯化铵与氢氧化钙固体共热发生反应，用于制备氨，装置乙中盛有的碱石灰用于干燥氨，装置丙中氨与氧化铜共热发生反应，用于验证氨的还原性，装置丁和戊分别用于收集氨和氮气，但氨的密度小于空气，收集氨时应从短导气管通入氨，否则无法收集氨，故选D。 3．某小组探究 NH3的催化氧化，实验装置图如下所示。③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟。下列分析正确的是(　　) A．②中NH4Cl能用NH4NO3替代 B．③、④中现象说明③中的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O C．④中白烟的主要成分是NH4Cl D．反应结束后若⑤中溶液变蓝，则溶液中一定含有Cu(NO3)2 B　解析：由图可知，①中KMnO4受热分解生成O2，装置②中NH4Cl与Ca(OH)2共热反应生成NH3，装置③中NH3在催化剂作用下与O2发生催化氧化反应生成NO，装置④中反应生成的NO与过量的O2反应生成NO2，NO2与水蒸气反应生成HNO3，HNO3与NH3反应生成NH4NO3，会有白烟产生，装置⑤中氮的氧化物与O2溶于水反应生成HNO3，HNO3与Cu反应生成Cu(NO3)2，H2SO4提供的H＋与生成的继续与Cu反应，可能将耗尽，故装置⑤溶液中不一定含Cu(NO3)，一定含CuSO4。NH4NO3是氧化性铵盐，加热时，低温生成NH3和HNO3，随着温度升高，HNO3的强氧化性发挥作用使生成的NH3进一步被氧化生成N2和氮的氧化物，所以不能用NH4NO3与反应制NH3，故A错误；由分析可知，③中气体颜色无明显变化、④中收集到红棕色气体，一段时间后产生白烟，说明③中NH3在催化剂作用下与O2发生催化氧化反应生成NO，反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O，故B正确；由分析可知，④中白烟的主要成分是NH4NO3，故C错误；由分析可知，反应结束，⑤中溶液中一定有CuSO4可能有，故D错误。 NH3吸收装置的创新 考向2 喷泉实验及拓展应用 4．(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 B　解析：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，A可以达到预期目的；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不可以达到预期目的；NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，C可以达到预期目的；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可以达到预期目的。 5．(2024·沈阳模拟)下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　) A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开弹簧夹 B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开弹簧夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开弹簧夹 D．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开弹簧夹 B　解析：H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。 6．某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。 探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为弹簧夹，夹持固定装置略去)。 (1)A装置中制取NH3的化学方程式是___________________________ ____________________________________________________________。 (2)甲、乙分别是________(填标号)。 a．浓硫酸、碱石灰 b．碱石灰、碱石灰 c．碱石灰、无水氯化钙 d．五氧化二磷、五氧化二磷 (3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (4)此实验装置存在的一个明显的缺陷是_________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。 (5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。 (6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2；_________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为________mol·L-1(保留两位有效数字)。 解析：(1)将浓氨水滴入生石灰中，发生反应：CaO＋NH3·H2O=== NH3↑＋Ca(OH)2，放出NH3。(2)干燥NH3只能用碱石灰，干燥NO2可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。(3)如果能反应，NH3消耗NO2，使装置中混合气体颜色变浅。(4)由于NH3、NO2均能污染空气，所以与它们相关的实验均应有尾气吸收装置。(5)O2、NO2的密度比空气大，故应进气管短，出气管长。(6)G装置中浓硫酸的作用还有可通过观察气泡的速率，控制混合气体的比例。(7)烧瓶中充满溶液，反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3恰好发生，HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的，溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积，设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V，则溶液浓度为＝ mol·L-1，即c(HNO3)≈0.036 mol·L-1。 答案：(1)CaO＋NH3· (2)c (3)混合气体颜色变浅 (4)缺少尾气吸收装置 (5)(进气管短，出气管长) (6)观察气泡的生成速率，控制混合气体的比例 (7)0.036 喷泉实验的发散装置及操作方法 喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和采用不同的操作来形成喷泉。 装置(Ⅰ)：省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，NH3受热膨胀，赶出玻璃 导管内的空气，NH3与H2O接触，即产生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使H2O进入烧瓶中，瓶内NH3溶于水)。 装置(Ⅱ)：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(Ⅲ)：向烧瓶中通入一定量的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(Ⅳ)：打开①处的弹簧夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该弹簧夹，等充分反应后再打开②处的弹簧夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。 　硝酸的性质及与金属反应的定量计算 考向1 硝酸的性质与应用 1．明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程(部分产物已省略)如下所示。下列说法错误的是(　　) A．FeSO4的分解产物X为FeO B．本流程涉及复分解反应 C．HNO3的沸点比H2SO4的低 D．制备使用的铁锅易损坏 A　解析：据图可知，FeSO4分解时生成SO2和SO3，部分硫元素被还原，则铁元素应被氧化，X为Fe2O3，A错误；H2SO4与KNO3在蒸馏条件下生成HNO3和K2SO4，此反应为复分解反应，B正确；H2SO4与KNO3混合后，蒸馏过程中生成HNO3，说明HNO3的沸点比H2SO4的低，C正确；H2SO4、HNO3均可以和Fe反应，所以制备使用的铁锅易损坏，D正确。 2．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中木炭与浓硝酸产生了反应 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 D　解析：①中浓硝酸受热分解，发生反应：4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故B正确；根据①和②可知，浓硝酸反应产生红棕色气体NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性，才可与上方红热的木炭接触，氮元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故D错误。 3．用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸用止水夹夹紧胶头底部，迅速插入细口瓶中(如图所示)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依次观察到如下现象：a.滴管内产生红棕色气体，液面下降；b.滴管内的液面上升，气体变成无色；c.滴管内的液面再次下降。下列说法错误的是(　　) A．现象a中产生的红棕色气体为NO2 B．产生现象b的原因是NO2与水反应 C．产生现象c的原因是铜与稀硝酸反应 D．最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)2 D　解析：Cu和浓硝酸发生反应生成的NO2为红棕色气体，A正确；现象a中产生的NO2能和H2O发生反应，3 mol 红棕色的NO2与H2O反应，生成1 mol 无色的NO气体，气体的体积减小，滴管内的压强减小，所以滴管内的液面上升，气体变成无色，B正确；浓硝酸变成稀硝酸后，稀硝酸与内置的螺旋状铜丝发生反应生成NO，因滴管内有气体生成，压强增大，所以滴管内的液面再次下降，C正确；当铜丝不足时，有HNO3剩余，所以最终瓶内溶液中的溶质一定有Cu(NO3)2，也可能有HNO3，D错误。 (1)硝酸与金属、低价态的金属氧化物、低价态的金属氢氧化物可能发生氧化还原反应。 3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O 3Fe(OH)2＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O (2)硝酸与金属反应的规律 浓硝酸的还原产物一般为NO2，稀硝酸的还原产物一般为NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。 考向2 硝酸与金属反应的定量计算 4．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。下列有关说法正确的是(　　) 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 A　解析：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，由钠原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol，A正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B错误；部分NO2会转化为N2O4，但NO2、N2O4在标准状况下都不是气体，C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错误。 5．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解 9.6 g 铜。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知HNO3只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是(　　) A．原混合酸中的物质的量为0.1 mol B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3+===3Fe2+，BC段产生的是H2 C．第二份溶液中的最终溶质为FeSO4 D．原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2.5 mol·L-1 A　解析：铁粉既能与HNO3反应，也能与H2SO4反应，从题图看出OA段产生的是NO，发生的反应为===Fe3+＋NO↑＋2H2O，AB段的反应为Fe＋2Fe3+===3Fe2+，BC段产生的是H2，反应为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，因此OA段完全反应，第二份溶液中)＝n(Fe)＝＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁粉的质量是14.0 g，即 0.25 mol，故原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为＝2.5 mol·L-1物质的量为0.2 mol。 硝酸与金属反应的思维模型与计算技巧 (1)思维模型 (2)计算技巧 ①原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以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(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。 课时质量评价(十三) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．植物对氮元素的吸收过程如下所示。下列说法错误的是(　　) 植物吸收 A．过程①为氮的固定 B．浇水和松土有利于过程② C．过程③中发生氧化反应 D．高温有利于加快过程④ D　解析：过程①将游离态的N2转化成了化合态的NH3或，属于氮的固定，A正确；浇水有利于NH3和溶解于水中，松土有利于O2进入土中从而与NH3和反应生成，B正确；中的氮元素失电子转化为，发生氧化反应，C正确；高温下植物的活性降低，不利于其吸收，同时硝酸盐高温下不稳定，易分解，也不利于植物吸收，D错误。 2．开发常压旋转滑行弧实现高效固氮具有广阔的应用前景，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．N2和O2在光照或风能作用下直接生成NO2 B．上述过程包括4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 C．NH4NO3中阴、阳离子空间结构相同 D．HNO3分子如图所示，HNO3和NH3都存在分子内氢键 B　解析：N2和O2在放电条件下生成NO，不能生成NO2，故A错误；由图可知，该过程包括NO与O2和水反应生成HNO3，反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故B正确；铵根离子中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，离子的空间结构为平面三角形，两者的空间结构不同，故C错误；氨分子只能形成分子间氢键，不能形成分子内氢键，故D错误。 3．利用下列装置以熟石灰和氯化铵为原料制备、收集氨并完成喷泉实验，不能达到实验目的的是(　　) A．选择装置①制备氨 B．选择装置②干燥和收集氨 C．选择装置③完成喷泉实验 D．选择装置④除去氯化钙中残余的氯化铵 B　解析：装置①可以用于氯化铵和氢氧化钙制备氨，A正确；氨应用碱石灰干燥，氯化钙能吸收氨生成CaCl2·8NH3，氨密度小于空气，采用向下排空气法收集，B错误；氨易溶于水，可用装置③完成喷泉实验，C正确；氯化钙受热不挥发，装置④可用于除去氯化钙中的氯化氨，D正确。 4．下列装置用于实验室制取NO并回收[Cu(NO3)2的溶解度受温度影响变化较大]，不能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制NO气体 B．用装置乙除NO中的少量NO2 C．用装置丙收集NO气体 D．用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2固体 D　解析：Cu与稀硝酸在常温下发生氧化还原反应产生Cu(NO3)2、NO、H2O，因此可以用装置甲制NO气体，A不符合题意；NO2和H2O反应生成NO，能除去NO中的少量NO2，B不符合题意；NO气体在常温下容易与空气中的O2反应产生NO2气体，因此应该根据NO不溶于水，也不能与水发生反应，采用排水方法收集NO气体，C不符合题意；Cu(NO3)2溶液加热时会促进Cu2+水解，且生成的HNO3易挥发，应根据其溶解度受温度的影响变化较大，采用冷却结晶法制备Cu(NO3)2，D符合题意。 5．一定温度下，探究铜与稀硝酸反应的过程如下所示。下列说法不正确的是(　　) A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ大的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 B　解析：过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应的离子方程式为＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，A正确；步骤Ⅲ中HNO3的浓度没有Ⅰ中大，因为部分HNO3转化成了NO，因此反应速率比Ⅰ大的原因不可能是c(HNO3)增大，B错误；由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ大，说明NO2对该反应具有催化作用，C正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，NO与O2反应生成NO2，NO2溶于水生成HNO3，能够与铜继续反应，D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．如图所示的“微型”实验装置(夹持装置已略去)可用于氨的制取和检验。下列分析错误的是(　　) A．可分别向装置A、B处加入药品浓氨水与生石灰制取氨 B．装置C处的干燥剂可用无水氯化钙 C．装置D处湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明氨为碱 D．装置E处有白烟生成，说明氨与氯化氢发生化合反应生成氯化铵 BC　解析：微型塑料滴管可以控制反应的速率，得到平稳的气流，相当于分液漏斗，由题意可知，题给装置可制取和检验氨，故A、B处可分别盛装浓氨水与生石灰，二者反应生成氢氧化钙和氨，A正确；装置C处的作用是干燥氨，不能用无水氯化钙来干燥，因为氨和无水氯化钙会反应生成配合物，B错误；氨遇水时发生反应NH3＋H2O⥫⥬NH3·＋OH－，NH3·H2O呈碱性，可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，但氨不属于碱，C错误；氨可以与酸反应，加入浓盐酸后，挥发出的氯化氢与氨发生化合反应生成氯化铵，D正确。 7．下图表示铁与不同浓度HNO3反应时，各种还原产物的相对含量与HNO3溶液浓度的关系。下列说法不正确的是(　　) A．一般来说，HNO3与Fe反应的还原产物只有一种 B．用一定量的铁粉与1 L 9.75 mol·L-1的HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的HNO3的物质的量为0.1 mol C．HNO3的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多 D．当HNO3浓度为9.75 mol·L-1时，还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5∶3∶1 AB　解析：根据图像可知，HNO3的还原产物有多种，A错误；参加反应的HNO3包括被还原的HNO3和显酸性的HNO3，则参加反应的HNO3的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据图像可知，随着HNO3浓度的升高，NO2的含量增大，说明HNO3的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C正确；根据图像可知，HNO3的浓度为 9.75 mol·L-1时，还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D正确。 8．(2024·烟台模拟)实验室通过反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2制备NaNO2。下列实验装置不能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制备NO B．用装置乙干燥NO C．用装置丙制备NaNO2 D．用装置丁处理尾气 D　解析：甲中利用稀硝酸和CaCO3反应生成的CO2先排尽装置中的空气，然后用Cu与稀硝酸反应制备NO，故A正确；装置乙中碱石灰可干燥NO，故B正确；丙中发生反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2，故C正确；丁中吸收尾气的导气管需深入液面以下，而且NO与O2反应的用量不好控制，多余的NO可能会从支管口溢出，不能达到尾气处理的目的，故D错误。 三、非选择题 9．N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 (1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为___________________________________________________ ___________________________________________________________。 (2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为＋H2O ＋H2O ①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填标号)。 A．增大通入尾气的速率 B．采用气、液逆流的方式吸收尾气 C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液 ②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是__________________(填化学式)。 (3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 ①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和，其离子方程式为_______________________________________________________ ___________________________________________________________。 ②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是____________________________________________________________ ___________________________________________________________。 解析：(1)NH3被O2氧化生成N2O，N从－3价升至＋1价，1 mol NH3失去4 mol e－，O从0价降至－2价得到4 mol e－，根据N和O得失电子守恒配平反应。(2)①A项，通入气体速率过大时，气体吸收会不充分，错误；B项，采用气、液逆流方式吸收时，吸收会更充分，正确；C项，补充NaOH溶液，c(OH－)增大，会更能充分吸收气体，正确。②NO2与NaOH反应生成NaNO2和NaNO3，所以NaNO2晶体中会混有NaNO3杂质；由吸收尾气的主要反应可知，NO2吸收更充分，则吸收后的尾气中含量较多的是NO。(3)①HClO氧化NO生成，自身被还原为Cl－，根据N和Cl得失电子守恒配平反应，用H＋平衡电荷。②氧化NO的是HClO，NaClO在酸性条件下会生成HClO，所以pH越小，NO转化率越高。 答案：(1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O (2)①BC　②NaNO3　NO ＋5H＋ ②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强 10．(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” A　解析：自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2转化为NO，A错误；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；工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，C正确；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。 11．硝酸厂烟气中含有大量氮氧化物(NOx)。常温下，将烟气与H2的混合气体通入与的混合溶液中可实现无害化处理，其转化过程如图所示(以NO为例)。下列说法不正确的是(　　) A．反应Ⅰ中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1 B．反应Ⅱ的离子方程式为4Ce3+＋4H＋＋2NO===4Ce4+＋2H2O＋N2 C．反应过程中混合溶液内Ce3+和Ce4+的物质的量浓度均保持不变 D．该转化过程的实质是NO被H2还原成N2 C　解析：由图分析可知，反应物为H2和NO，生成物为N2和H2O，Ce3+和Ce4+为催化剂，化学方程式为2NO＋2H2===N2＋2H2O。由图分析可知，反应Ⅰ为H2＋2Ce4+===2H＋＋2Ce3+，故氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1，A项正确；由图分析可知，反应Ⅱ的离子方程式为4Ce3+＋4H＋＋2NO===4Ce4+＋2H2O＋N2，B项正确；Ce3+和Ce4+为催化剂，故混合溶液内Ce3+和Ce4+的物质的量浓度会发生变化，C项错误；根据分析可知，该转化过程的实质是NO被H2还原成N2，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时质量评价(十三) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．植物对氮元素的吸收过程如下所示。下列说法错误的是(　　) 植物吸收 A．过程①为氮的固定 B．浇水和松土有利于过程② C．过程③中发生氧化反应 D．高温有利于加快过程④ D　解析：过程①将游离态的N2转化成了化合态的NH3或，属于氮的固定，A正确；浇水有利于NH3和溶解于水中，松土有利于O2进入土中从而与NH3和反应生成，B正确；中的氮元素失电子转化为，发生氧化反应，C正确；高温下植物的活性降低，不利于其吸收，同时硝酸盐高温下不稳定，易分解，也不利于植物吸收，D错误。 2．开发常压旋转滑行弧实现高效固氮具有广阔的应用前景，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．N2和O2在光照或风能作用下直接生成NO2 B．上述过程包括4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 C．NH4NO3中阴、阳离子空间结构相同 D．HNO3分子如图所示，HNO3和NH3都存在分子内氢键 B　解析：N2和O2在放电条件下生成NO，不能生成NO2，故A错误；由图可知，该过程包括NO与O2和水反应生成HNO3，反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故B正确；铵根离子中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，离子的空间结构为平面三角形，两者的空间结构不同，故C错误；氨分子只能形成分子间氢键，不能形成分子内氢键，故D错误。 3．利用下列装置以熟石灰和氯化铵为原料制备、收集氨并完成喷泉实验，不能达到实验目的的是(　　) A．选择装置①制备氨 B．选择装置②干燥和收集氨 C．选择装置③完成喷泉实验 D．选择装置④除去氯化钙中残余的氯化铵 B　解析：装置①可以用于氯化铵和氢氧化钙制备氨，A正确；氨应用碱石灰干燥，氯化钙能吸收氨生成CaCl2·8NH3，氨密度小于空气，采用向下排空气法收集，B错误；氨易溶于水，可用装置③完成喷泉实验，C正确；氯化钙受热不挥发，装置④可用于除去氯化钙中的氯化氨，D正确。 4．下列装置用于实验室制取NO并回收[Cu(NO3)2的溶解度受温度影响变化较大]，不能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制NO气体 B．用装置乙除NO中的少量NO2 C．用装置丙收集NO气体 D．用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2固体 D　解析：Cu与稀硝酸在常温下发生氧化还原反应产生Cu(NO3)2、NO、H2O，因此可以用装置甲制NO气体，A不符合题意；NO2和H2O反应生成NO，能除去NO中的少量NO2，B不符合题意；NO气体在常温下容易与空气中的O2反应产生NO2气体，因此应该根据NO不溶于水，也不能与水发生反应，采用排水方法收集NO气体，C不符合题意；Cu(NO3)2溶液加热时会促进Cu2+水解，且生成的HNO3易挥发，应根据其溶解度受温度的影响变化较大，采用冷却结晶法制备Cu(NO3)2，D符合题意。 5．一定温度下，探究铜与稀硝酸反应的过程如下所示。下列说法不正确的是(　　) A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ大的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 B　解析：过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应的离子方程式为＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，A正确；步骤Ⅲ中HNO3的浓度没有Ⅰ中大，因为部分HNO3转化成了NO，因此反应速率比Ⅰ大的原因不可能是c(HNO3)增大，B错误；由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ大，说明NO2对该反应具有催化作用，C正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，NO与O2反应生成NO2，NO2溶于水生成HNO3，能够与铜继续反应，D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．如图所示的“微型”实验装置(夹持装置已略去)可用于氨的制取和检验。下列分析错误的是(　　) A．可分别向装置A、B处加入药品浓氨水与生石灰制取氨 B．装置C处的干燥剂可用无水氯化钙 C．装置D处湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明氨为碱 D．装置E处有白烟生成，说明氨与氯化氢发生化合反应生成氯化铵 BC　解析：微型塑料滴管可以控制反应的速率，得到平稳的气流，相当于分液漏斗，由题意可知，题给装置可制取和检验氨，故A、B处可分别盛装浓氨水与生石灰，二者反应生成氢氧化钙和氨，A正确；装置C处的作用是干燥氨，不能用无水氯化钙来干燥，因为氨和无水氯化钙会反应生成配合物，B错误；氨遇水时发生反应NH3＋H2O⥫⥬NH3·＋OH－，NH3·H2O呈碱性，可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，但氨不属于碱，C错误；氨可以与酸反应，加入浓盐酸后，挥发出的氯化氢与氨发生化合反应生成氯化铵，D正确。 7．下图表示铁与不同浓度HNO3反应时，各种还原产物的相对含量与HNO3溶液浓度的关系。下列说法不正确的是(　　) A．一般来说，HNO3与Fe反应的还原产物只有一种 B．用一定量的铁粉与1 L 9.75 mol·L-1的HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的HNO3的物质的量为0.1 mol C．HNO3的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多 D．当HNO3浓度为9.75 mol·L-1时，还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5∶3∶1 AB　解析：根据图像可知，HNO3的还原产物有多种，A错误；参加反应的HNO3包括被还原的HNO3和显酸性的HNO3，则参加反应的HNO3的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据图像可知，随着HNO3浓度的升高，NO2的含量增大，说明HNO3的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C正确；根据图像可知，HNO3的浓度为 9.75 mol·L-1时，还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D正确。 8．(2024·烟台模拟)实验室通过反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2制备NaNO2。下列实验装置不能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制备NO B．用装置乙干燥NO C．用装置丙制备NaNO2 D．用装置丁处理尾气 D　解析：甲中利用稀硝酸和CaCO3反应生成的CO2先排尽装置中的空气，然后用Cu与稀硝酸反应制备NO，故A正确；装置乙中碱石灰可干燥NO，故B正确；丙中发生反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2，故C正确；丁中吸收尾气的导气管需深入液面以下，而且NO与O2反应的用量不好控制，多余的NO可能会从支管口溢出，不能达到尾气处理的目的，故D错误。 三、非选择题 9．N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 (1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为___________________________________________________ ___________________________________________________________。 (2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为＋H2O ＋H2O ①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填标号)。 A．增大通入尾气的速率 B．采用气、液逆流的方式吸收尾气 C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液 ②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是__________________(填化学式)。 (3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 ①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和，其离子方程式为_______________________________________________________ ___________________________________________________________。 ②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是____________________________________________________________ ___________________________________________________________。 解析：(1)NH3被O2氧化生成N2O，N从－3价升至＋1价，1 mol NH3失去4 mol e－，O从0价降至－2价得到4 mol e－，根据N和O得失电子守恒配平反应。(2)①A项，通入气体速率过大时，气体吸收会不充分，错误；B项，采用气、液逆流方式吸收时，吸收会更充分，正确；C项，补充NaOH溶液，c(OH－)增大，会更能充分吸收气体，正确。②NO2与NaOH反应生成NaNO2和NaNO3，所以NaNO2晶体中会混有NaNO3杂质；由吸收尾气的主要反应可知，NO2吸收更充分，则吸收后的尾气中含量较多的是NO。(3)①HClO氧化NO生成，自身被还原为Cl－，根据N和Cl得失电子守恒配平反应，用H＋平衡电荷。②氧化NO的是HClO，NaClO在酸性条件下会生成HClO，所以pH越小，NO转化率越高。 答案：(1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O (2)①BC　②NaNO3　NO ＋5H＋ ②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强 10．(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” A　解析：自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2转化为NO，A错误；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；工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，C正确；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。 11．硝酸厂烟气中含有大量氮氧化物(NOx)。常温下，将烟气与H2的混合气体通入与的混合溶液中可实现无害化处理，其转化过程如图所示(以NO为例)。下列说法不正确的是(　　) A．反应Ⅰ中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1 B．反应Ⅱ的离子方程式为4Ce3+＋4H＋＋2NO===4Ce4+＋2H2O＋N2 C．反应过程中混合溶液内Ce3+和Ce4+的物质的量浓度均保持不变 D．该转化过程的实质是NO被H2还原成N2 C　解析：由图分析可知，反应物为H2和NO，生成物为N2和H2O，Ce3+和Ce4+为催化剂，化学方程式为2NO＋2H2===N2＋2H2O。由图分析可知，反应Ⅰ为H2＋2Ce4+===2H＋＋2Ce3+，故氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1，A项正确；由图分析可知，反应Ⅱ的离子方程式为4Ce3+＋4H＋＋2NO===4Ce4+＋2H2O＋N2，B项正确；Ce3+和Ce4+为催化剂，故混合溶液内Ce3+和Ce4+的物质的量浓度会发生变化，C项错误；根据分析可知，该转化过程的实质是NO被H2还原成N2，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$