专题07 氮与社会可持续发展（考题猜想）（8大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期末考点大串讲（苏教版2019必修第二册）

专题07 氮与社会可持续发展 题型一 氮的固定 氮氧化物 题型二 氨气的性质 题型三 喷泉实验 题型四 硝酸的性质 题型五 硝酸及金属反应的相关计算 题型六 铵盐的性质 氨气的实验室制法 题型七 常见的环境污染及治理 题型八 氮及其化合物的相互转化 题型一 氮的固定 氮氧化物 解题要点 (1)氮的氧化物 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的比较 NO NO2 色、态、味 无色、无味气体 红棕色、有刺激性气味气体 溶解性 难溶于水 毒性 有毒，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 NO＋O2=2NO2 不反应 对环境的影响 NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层 【例1-1】氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　) A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O22NO B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C．⑤中涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO D．⑥中涉及的反应可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O 【例1-2】将充有20 mL N2和NO2的混合气体的试管倒立在水槽中，充分反应后，试管残留10 mL气体，则原混合气体中N2和NO2的体积之比是(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．2∶3 【变式1-1】下列过程不属于氮的固定的是(　　) A．雷雨天有NO生成 B．工业上用氢气与氮气合成氨 C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐 D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐 【变式1-2】下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(　　) A B C D 制取NO2 净化NO2 收集NO2 尾气处理 【变式1-3】光催化固氮被认为是一种极具前景的人工固氮技术，光照条件下，在催化剂表面进行固氮反应的两种途径如图所示，下列说法错误的是(　　) A．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定 B．途径②中，N2发生了氧化反应 C．选择合适的催化剂，可以使N2与O2一步化合生成NO2 D．在常温下，NO是微溶于水的共价化合物 题型二 氨气的性质 解题要点 氨气的性质及应用 (1)氨与水的反应 ①氨与水的反应： 氨气大部分与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O部分电离为NH和OH－。 NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－ ②氨水的成分和性质： 氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。 NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。 (2)氨与酸的反应 浓盐酸、浓硝酸等挥发性酸遇氨会产生白烟，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。 硫酸难挥发，与氨气反应时不能观察到白烟生成。 工业上用氨气与酸反应制取铵盐，铵盐都能溶于水，是使用最广泛的化肥。 (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)氨的还原性 NH3中的氮元素的价态为－3价，因此NH3不仅能被催化氧化生成NO，在纯氧中燃烧能生成N2。在一定条件下，NH3还能被Cl2、CuO等氧化。 ①氨的催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 ②在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。 【例2-1】氨气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl来检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是(　　) A．若管道漏气，遇氨就会产生白烟 B．该反应利用了Cl2的强氧化性 C．该反应属于复分解反应 D．生成1 mol N2有6 mol电子转移 【例2-2】如图，利用培养皿探究氨的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一个表面皿扣在上面，如表中对实验现象所做的解释正确的是(　　) 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发的HCl气体反应生成了NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应 C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱 【变式2-1】用Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，其反应的微观模型如图甲，含氮生成物产率随反应温度的变化曲线如图乙。下列说法正确的是(　　) A．氨分子的电子式为 B．400 ℃时，生成的产物只有N2、NO C．Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，适宜的温度为400 ℃ D．800 ℃以上，可能发生反应：2NO(g)O2(g)＋N2(g) 【变式2-2】将NH4HCO3置于干燥的试管中加热，并使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠和碱石灰的干燥管，最后得到的气体有(　　) A．NH3，O2 B．H2O，O2 C．CO2，O2 D．O2 【变式2-3】已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用如图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色，D中出现无色液体。下列有关说法正确的是(　　) A．反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3 B．装置D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝 C．装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙 D．为防止装置D中发生倒吸，可以改用向下排空气法收集氮气 题型三 喷泉实验 解题要点 喷泉实验原理及应用 (1)实验原理 烧瓶内外产生压强差，当烧瓶内压强明显小于外界压强时就会产生喷泉实验。 喷泉实验能否成功的关键因素： ①盛气体的烧瓶必须干燥； ②气体要充满烧瓶； ③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)； ④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。 (2)常见喷泉的形成主要有以下两类： ①极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。 ②酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。 【例3-1】如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，片刻后打开止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶，然后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D．在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹 【例3-2】如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊试液的蒸馏水。下列说法错误的是(　　) A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢 B．在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂 C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉 D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体 【变式3-1】探究氮及其化合物的性质过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　) A．图①将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明NH3极易溶于水 B．将图②烧杯中的H2O改为NaOH溶液，喷泉实验效果会更好 C．图③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具有热不稳定性 D．将红热的Pt丝伸入如图④所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨气催化氧化的产物中有NO2 【变式3-2】如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置，下列叙述不正确的是(　　) A．该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体 B．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性 C．形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压 D．用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验 题型四 硝酸的性质 解题要点 硝酸氧化性的体现 (1)浓硝酸与C在加热条件下反应，硝酸表现为强氧化性，由于稀硝酸不与C反应，反应后仍有过量稀硝酸。如：C＋4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋CO2↑。 (2)金属与硝酸反应一般不生成H2，浓硝酸一般先被还原为NO2，浓度变稀后稀硝酸一般被还原为NO气体，红棕色逐渐变淡。 (3)低价金属氧化物或盐与硝酸发生氧化还原反应，如FeO与稀硝酸反应3FeO＋10HNO3(稀)=== 3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是发生复分解反应生成Fe(NO3)2。 (4)酸性溶液中含有NO或向含有NO的硝酸盐溶液中加入酸，溶液中(H＋＋NO相当于HNO3)具有强氧化性，能够氧化强还原性离子Fe2＋、I－、S2－、SO等而不能大量共存。 (5)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律： Fe过量 Fe不足 Fe与HNO3两者恰好完全反应 Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者混合物 温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强；与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 【例4-1】下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(　　) A．使紫色石蕊试液变红 B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2 C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3 D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2 【例4-2】某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是(　　) A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应 B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色 C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体 D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色 【变式4-1】研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价－物质类别关系如图，以下说法正确的是(　　) A．物质A被还原转化为NO B．标准状况下，3.36 L气体B与水完全反应，转移0.1 mol电子 C．物质C的浓溶液与Cu反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．检验物质A用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近，产生白烟 【变式4-2】如图表示Cu与HNO3反应的量的关系，A、B、C、D四点中表示铜与稀硝酸反应中被还原的HNO3与Cu的量的关系的点是(　　) A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 【变式4-3】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 题型五 硝酸与金属反应的相关计算 解题要点 (1)常用的计算方法(以Cu与硝酸反应为例) Cu＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO＋NO2＋H2O ①原子守恒 氮原子守恒：n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)＋n(NO2)。 ②电子守恒 铜失电子生成Cu2＋，HNO3中氮原子得电子生成NO2、NO，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。 ③离子方程式计算 金属与硫酸、硝酸混合酸反应时，由于硝酸中NO在硫酸提供H＋的作用下继续与金属反应，应依据离子方程式计算，即3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 (2)常见两种计算 ①硝酸与铜反应 浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO又被还原为NO。 ②稀硝酸与铁反应(铁的常见价态：＋2、＋3) Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O； 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 a．≥4，产物为Fe(NO3)3； b．≤，产物为Fe(NO3)2； c．<<4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。 【例5-1】将19.2 g的铜屑投入400 mL浓度均为0.5 mol·L－1 HNO3和H2SO4的混合溶液中，溶液增加的质量为(　　) A．4.5 g B．9.9 g C．13.2 g D．14.7 g 【例5-2】将12.8 g铜完全溶于适量浓硝酸中，生成标准状况下的氮氧化物(仅含NO2和NO)共5.6 L。 (1)若用2 mol·L－1的NaOH溶液吸收气体，恰好反应生成了含NaNO2和NaNO3的混合液，实验测定其中含有NaNO3 0.05 mol。消耗NaOH溶液的体积为______mL。 (2)为了使气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，可同时加入双氧水。则至少需要34%的双氧水的质量为________g。 【变式5-1】现有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，已知其中稀硫酸和稀硝酸的浓度均为2 mol·L－1。取10 mL混合酸，向其中加入1.92 g铜粉，反应结束后，在标准状况下可收集到气体体积为(假设HNO3只被还原为NO)(　　) A．0.224 L B．0.336 L C．0.448 L D．0.672 L 【变式5-2】足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1氢氧化钠溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　) A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL 题型六 铵盐的性质 氨气的实验室制法 解题要点 (1)氨气的实验室制法 ①原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ②发生装置：固＋固气 ⑥NH3的干燥：碱石灰，不能用P2O5、浓H2SO4、CaCl2干燥。 ④验满： a．湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若试纸变蓝，说明已经收集满。 b．蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。 ⑤收集方法：向下排空气法 ⑥尾气处理： 多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球)以避免污染空气。多余气体进行尾气吸收防止倒吸，常采用下列装置和措施。 (2)实验室快速制取氨气的方法 方法 化学方程式(或原理) 加热浓氨水 NH3·H2ONH3↑＋H2O 浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的放出 浓氨水＋固体CaO NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2 CaO的作用：①吸水；②吸水后放热促进NH3的放出；③增加溶液中OH－浓度，减少NH3的溶解 【例6-1】在实验室制取干燥氨气的过程中，下列装置使用合理的是(　　) A．用装置甲制备氨气 B．用装置乙除去氨气中的少量水蒸气 C．用装置丙收集氨气 D．用装置丁吸收多余的氨气 【例6-2】给装有下列少量固体物质的试管加热，试管底部的物质不可能完全消失的是(　　) A．碳酸氢铵 B．碳酸氢钠 C．氯化铵 D．碳酸铵 【变式6-1】实验室制取少量氨气涉及下列装置，其中正确的是(　　) A．①是NH3制备装置 B．②是NH3吸收装置 C．③是NH3制备装置 D．④是NH3收集、检验装置 【变式6-2】某化学实验小组同学利用以下实验装置制备氨气，并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。请回答： (1)实验室制备氨气的化学方程式为 。 (2)用装置B收集氨气时，应选择氨气的进气口是 (选填“a”或“b”)，并说明选择的理由是 。 (3)打开装置B中的止水夹c，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是 ， 。 (4)为防止环境污染，以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是 (填序号)。 题型七 常见的环境污染及防治 解题要点 (1)常见的环境污染 环境污染 形成原因 主要危害 温室效应 大气中CO2含量不断增加 全球变暖，冰雪融化，释放有毒气体 酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蚀建筑物 光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长 臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧 赤潮和水华 含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放 使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华 白色污染 聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃 破坏土壤结构和生态环境 (2)氮氧化物污染治理方法 ①汽车尾气“催化转化法” 2CO＋2NO2CO2＋N2 ②氨还原法 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O ③碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO＋NO2＋2NaOH===NaNO2＋H2O 【例7-1】下列有关化肥与环境关系的描述正确的是(　　) A．雨天追肥有利于农作物的吸收 B．大量施用化肥对环境没有污染 C．绿色植物都能直接在空气中进行生物固氮 D．过多的尿素进入水体会恶化水质，导致“水华”现象 【例7-2】汽车尾气中的NO是造成大气污染的物质之一，但NO又是工业生产硝酸的中间产物，另外NO在人体的血管系统内又有传送信息的功能，有三位教授因此项研究成果而获得诺贝尔奖。 (1)汽车尾气中NO的来源是________(填字母)。 A．汽油、柴油中含氮，是其燃烧产物 B．是空气中的N2与汽油、柴油的反应产物 C．是空气中的N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应产物 D．是汽车高温尾气导致了空气中N2与O2的化合反应 (2)写出NO造成酸雨的两个化学方程式：____________________、______________________。 (3)控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有________(填字母)。 A．开发氢能 B．使用电动车 C．使用含铅汽油 D．严禁车辆行驶 (4)为了降低汽车尾气对大气的污染，目前最有效的方法是给汽车安装尾气净化装置。它能将尾气中的CO和NO在催化剂作用下，发生反应转化为无害气体，其反应的化学方程式为__________________________。 【变式7-1】下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　　) ①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的 ②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 ③“温室效应”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 ④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的 A．只有①② B．只有②③ C．全部 D．只有② 【变式7-2】在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．NO2是该过程的中间产物 B．汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D．催化转化总反应式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2 题型八 氮及其化合物的相互转化 解题要点 氮及其化合物的转化关系 【例8-1】利用氮元素价类二维图可以从不同角度研究含氮物质的性质及其转化关系。下列说法不正确的是(　　) A．NO2既有氧化性又有还原性 B．通过转化①②③可实现工业制备硝酸 C．自然界可实现上述转化④，这是一种氮的固定 D．NH4NO3受热分解可生成N2、HNO3和H2O，氧化产物和还原产物的物质的量之比为3∶5 【例8-2】NH3、NH4Cl、NO、NO2、HNO3等是氮重要的化合物，下列装置不能达到相应实验目的的是(　　) A．装置甲生成NO2 B．装置乙收集NO2 C．装置丙吸收NO2尾气 D．装置丁使NO2充分转化为HNO3 【变式8-1】N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝－116.4 kJ·mol－1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH、NO均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO转化为N2。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是(　　) A．NO(g)HNO3(aq) B．稀HNO3(aq)NO2(g) C．NO(g)N2(g) D．NO(aq)N2(g) 【变式8-2】某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。 (1)甲同学设计实验如图甲。 红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当按图甲装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________(填字母)。 a．酸性　　b．挥发性　　c．不稳定性 ②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为___________________________________。 (2)乙同学设计实验如图乙。 按图乙装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应，是因为___________________________________________________。 (3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾溶液能将NO、NO2氧化成NO，MnO被还原为Mn2＋。 ①如图连接装置后，需进行的实验操作为__________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的是________________________________。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为______________________________________。 ③能证明木炭被氧化的实验现象为________________________________________________。 ④D装置中发生反应的离子方程式为_______________________________________________。 【变式8-3】研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO，并进行NO的检验和性质探究实验。 已知：NO在FeSO4溶液中发生反应：FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可以用于检验NO。 (1)仪器a的名称是____________。装置A内发生主要反应的离子方程式为_____________________________。 (2)实验开始前，向装置中通入一段时间N2的目的是_________________________。 (3)装置B、C中蒸馏水和无水CaCl2的作用分别是______________、______________。 (4)装置D中Fe粉与NO以物质的量之比2∶3发生反应，生成N2和另一种固体产物，该固体产物的化学式为______________。 (5)进行实验时，装置E中的实验现象为___________________________。 (6)装置F集气瓶中收集的气体是N2和____________(填化学式)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 氮与社会可持续发展 题型一 氮的固定 氮氧化物 题型二 氨气的性质 题型三 喷泉实验 题型四 硝酸的性质 题型五 硝酸及金属反应的相关计算 题型六 铵盐的性质 氨气的实验室制法 题型七 常见的环境污染及治理 题型八 氮及其化合物的相互转化 题型一 氮的固定 氮氧化物 解题要点 (1)氮的氧化物 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的比较 NO NO2 色、态、味 无色、无味气体 红棕色、有刺激性气味气体 溶解性 难溶于水 毒性 有毒，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 NO＋O2=2NO2 不反应 对环境的影响 NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层 【例1-1】氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　) A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O22NO B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C．⑤中涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO D．⑥中涉及的反应可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O 答案　D 解析　过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是N2＋O22NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；⑤中NO被氧化为NO，涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO，C正确；⑥中氮元素化合价降低，NO被还原，涉及的反应不可能为2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，故D错误。 【例1-2】将充有20 mL N2和NO2的混合气体的试管倒立在水槽中，充分反应后，试管残留10 mL气体，则原混合气体中N2和NO2的体积之比是(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．2∶3 答案　C 解析　据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则V(剩)＝V(N2)＋V(NO2)，设N2有x mL，则NO2为(20－x) mL，有V(剩)＝10 mL＝x mL＋(20－x) mL，解得x＝5，即V(N2)＝5 mL，V(NO2)＝15 mL，所以V(N2)∶V(NO2)＝1∶3。 【变式1-1】下列过程不属于氮的固定的是(　　) A．雷雨天有NO生成 B．工业上用氢气与氮气合成氨 C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐 D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐 答案　C 解析　雷电时生成氮的氧化物，即N2＋O22NO，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为自然固氮，A不符合题意；工业上用氢气与氮气合成氨，即N2＋3H22NH3，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为人工固氮，B不符合题意；植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮，不属于氮的固定，C符合题意；豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为生物固氮，D不符合题意。 【变式1-2】下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(　　) A B C D 制取NO2 净化NO2 收集NO2 尾气处理 答案　B 解析　Cu在常温下可与浓硝酸反应生成NO2，该实验装置为固液不加热装置，可以用来制取NO2，A不符合题意；二氧化氮能与水反应，不能用水净化二氧化氮，B符合题意；二氧化氮的密度大于空气，可用向上排空气法收集，C不符合题意；二氧化氮能与氢氧化钠溶液反应，可以用氢氧化钠溶液吸收尾气，D不符合题意。 【变式1-3】光催化固氮被认为是一种极具前景的人工固氮技术，光照条件下，在催化剂表面进行固氮反应的两种途径如图所示，下列说法错误的是(　　) A．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定 B．途径②中，N2发生了氧化反应 C．选择合适的催化剂，可以使N2与O2一步化合生成NO2 D．在常温下，NO是微溶于水的共价化合物 答案　C 解析　将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定，A正确；途径②中，N2转化成NO，发生了氧化反应，B正确；N2与O2化合只能生成NO，不可直接生成NO2，C错误。 题型二 氨气的性质 解题要点 氨气的性质及应用 (1)氨与水的反应 ①氨与水的反应： 氨气大部分与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O部分电离为NH和OH－。 NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－ ②氨水的成分和性质： 氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。 NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。 (2)氨与酸的反应 浓盐酸、浓硝酸等挥发性酸遇氨会产生白烟，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。 硫酸难挥发，与氨气反应时不能观察到白烟生成。 工业上用氨气与酸反应制取铵盐，铵盐都能溶于水，是使用最广泛的化肥。 (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)氨的还原性 NH3中的氮元素的价态为－3价，因此NH3不仅能被催化氧化生成NO，在纯氧中燃烧能生成N2。在一定条件下，NH3还能被Cl2、CuO等氧化。 ①氨的催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 ②在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。 【例2-1】氨气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl来检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是(　　) A．若管道漏气，遇氨就会产生白烟 B．该反应利用了Cl2的强氧化性 C．该反应属于复分解反应 D．生成1 mol N2有6 mol电子转移 答案　C 解析　此反应存在元素化合价的变化，一定为氧化还原反应，不可能为复分解反应，C错误；Cl2在此反应中作氧化剂，体现强氧化性，B正确；反应生成了NH4Cl(白烟)，A正确；2NH3N2，所以生成1 mol N2有6 mol电子转移，D正确。 【例2-2】如图，利用培养皿探究氨的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一个表面皿扣在上面，如表中对实验现象所做的解释正确的是(　　) 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发的HCl气体反应生成了NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应 C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱 答案　A 解析　NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发，实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，会产生氨气，与浓盐酸反应生成氯化铵，反应现象是有白烟生成，故A正确；氨气为碱性气体，能与浓硫酸发生反应，故B错误；氨气与氯化物发生复分解反应生成氢氧化物，如氯化物溶液变浑浊，可能生成难溶性氢氧化物，但不一定为Al(OH)3，也可能为Mg(OH)2等沉淀，故C错误；氨使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是与水反应生成的NH3·H2O电离生成OH－，溶液呈碱性，但氨气为非电解质，不属于碱，故D错误。 【变式2-1】用Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，其反应的微观模型如图甲，含氮生成物产率随反应温度的变化曲线如图乙。下列说法正确的是(　　) A．氨分子的电子式为 B．400 ℃时，生成的产物只有N2、NO C．Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，适宜的温度为400 ℃ D．800 ℃以上，可能发生反应：2NO(g)O2(g)＋N2(g) 答案　D 解析　NH3的电子式中N原子应满足8电子结构，A错误；400 ℃时，生成的产物有N2、NO和H2O，B错误；根据图乙，Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，适宜温度为800 ℃，C错误；800 ℃以上，NO产率降低，N2产率有所上升，故可能发生反应：2NO(g)O2(g)＋N2(g)，D正确。 【变式2-2】将NH4HCO3置于干燥的试管中加热，并使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠和碱石灰的干燥管，最后得到的气体有(　　) A．NH3，O2 B．H2O，O2 C．CO2，O2 D．O2 答案　A 解析　NH4HCO3分解生成NH3、CO2和H2O，将混合气体通过足量Na2O2，CO2和H2O分别和Na2O2反应生成O2，再通过碱石灰干燥，最终剩余气体为NH3和O2，故选A。 【变式2-3】已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用如图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色，D中出现无色液体。下列有关说法正确的是(　　) A．反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3 B．装置D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝 C．装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙 D．为防止装置D中发生倒吸，可以改用向下排空气法收集氮气 答案　B 解析　氨气与CuO反应的化学方程式为2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O，氧化剂(CuO)和还原剂(NH3)的物质的量之比为3∶2，A错误；未完全反应的氨气在D中形成氨水，可使干燥的红色石蕊试纸变蓝，B正确；氨气不能用无水氯化钙干燥，C错误；N2和空气密度接近，不能用排空气法收集，D错误。 题型三 喷泉实验 解题要点 喷泉实验原理及应用 (1)实验原理 烧瓶内外产生压强差，当烧瓶内压强明显小于外界压强时就会产生喷泉实验。 喷泉实验能否成功的关键因素： ①盛气体的烧瓶必须干燥； ②气体要充满烧瓶； ③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)； ④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。 (2)常见喷泉的形成主要有以下两类： ①极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。 ②酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。 【例3-1】如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，片刻后打开止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶，然后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D．在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹 答案　B 解析　Cl2易溶于CCl4且易和NaOH溶液反应，烧瓶内压强减小，形成喷泉，A项不符合题意；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，不能形成喷泉，B符合题意；从a处鼓入空气，打开止水夹，HCl和NaCl溶液接触，因为HCl极易溶于水，导致烧瓶内压强降低，可形成喷泉，C项不符合题意；加入生石灰，生石灰和水反应放出大量的热，浓盐酸挥发，HCl进入烧瓶与NH3反应，使烧瓶内外产生较大压强差，可形成喷泉，D项不符合题意。 【例3-2】如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊试液的蒸馏水。下列说法错误的是(　　) A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢 B．在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂 C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉 D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体 答案　D 解析　用浓氨水和生石灰制备氨，属于固体和液体反应、不加热的制气类型，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢，利用浓硫酸的吸水性，A正确；在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂，如无水硫酸钠等中性干燥剂，B正确；实验中同时打开止水夹a、c、d，a导管中氨和氯化氢相互作用，使两烧瓶内压强减小，氨溶于水显碱性，氯化氢溶于水显酸性，即可分别形成蓝色和红色喷泉，C正确；氯化铵受热易分解，蒸干得不到氯化铵固体，D错误。 【变式3-1】探究氮及其化合物的性质过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　) A．图①将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明NH3极易溶于水 B．将图②烧杯中的H2O改为NaOH溶液，喷泉实验效果会更好 C．图③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具有热不稳定性 D．将红热的Pt丝伸入如图④所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨气催化氧化的产物中有NO2 答案　D 解析　浓氨水具有挥发性，挥发出来的氨气在红热的铂丝作催化剂作用下与氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮与空气中的氧气发生反应转化为二氧化氮D错误。 【变式3-2】如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置，下列叙述不正确的是(　　) A．该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体 B．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性 C．形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压 D．用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验 答案　D 解析　A项，NH3极易溶于水，可用来做喷泉实验；B项，氨水呈碱性，能使酚酞溶液变红色；C项，NH3极易溶于水，使烧瓶内的气压小于大气压，在压强差的作用下，烧杯中的水沿导管迅速向上流动，从而形成喷泉；D项，Cl2在水中的溶解度较小，不能用于做喷泉实验。 题型四 硝酸的性质 解题要点 硝酸氧化性的体现 (1)浓硝酸与C在加热条件下反应，硝酸表现为强氧化性，由于稀硝酸不与C反应，反应后仍有过量稀硝酸。如：C＋4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋CO2↑。 (2)金属与硝酸反应一般不生成H2，浓硝酸一般先被还原为NO2，浓度变稀后稀硝酸一般被还原为NO气体，红棕色逐渐变淡。 (3)低价金属氧化物或盐与硝酸发生氧化还原反应，如FeO与稀硝酸反应3FeO＋10HNO3(稀)=== 3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是发生复分解反应生成Fe(NO3)2。 (4)酸性溶液中含有NO或向含有NO的硝酸盐溶液中加入酸，溶液中(H＋＋NO相当于HNO3)具有强氧化性，能够氧化强还原性离子Fe2＋、I－、S2－、SO等而不能大量共存。 (5)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律： Fe过量 Fe不足 Fe与HNO3两者恰好完全反应 Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者混合物 温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强；与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 【例4-1】下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(　　) A．使紫色石蕊试液变红 B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2 C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3 D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2 答案　B 解析　A、C项反应中HNO3均表现出酸性；在B、D项反应中HNO3中氮元素的化合价均降低，表现出氧化性，并且在B项中又有Cu(NO3)2和水生成，说明此反应中HNO3还表现出酸性。 【例4-2】某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是(　　) A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应 B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色 C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体 D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色 答案 D 解析 生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成NO。 【变式4-1】研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价－物质类别关系如图，以下说法正确的是(　　) A．物质A被还原转化为NO B．标准状况下，3.36 L气体B与水完全反应，转移0.1 mol电子 C．物质C的浓溶液与Cu反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．检验物质A用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近，产生白烟 答案　B 解析　物质A为NH3，其中氮元素呈－3价，转化为NO，NO中氮元素为＋2价，则物质A被氧化，A错误；物质B为NO2，与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由化学方程式可知，3 mol NO2参加反应，转移电子2 mol，标准状况下，3.36 L NO2的物质的量为＝0.15 mol，转移电子0.1 mol，B正确；物质C为HNO3，其浓溶液与Cu反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，C错误；浓硫酸难挥发，检验氨气应用蘸有浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒靠近，产生白烟，D错误。 【变式4-2】如图表示Cu与HNO3反应的量的关系，A、B、C、D四点中表示铜与稀硝酸反应中被还原的HNO3与Cu的量的关系的点是(　　) A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 答案　A 解析　Cu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，由化学方程式可知参加反应的HNO3只有被还原，故Cu与被还原的HNO3的关系为3Cu～2HNO3(被还原)。 【变式4-3】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 答案　D 解析　①中浓HNO3受热分解，发生反应：4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项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了反应，故选项B正确；根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。 题型五 硝酸与金属反应的相关计算 解题要点 (1)常用的计算方法(以Cu与硝酸反应为例) Cu＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO＋NO2＋H2O ①原子守恒 氮原子守恒：n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)＋n(NO2)。 ②电子守恒 铜失电子生成Cu2＋，HNO3中氮原子得电子生成NO2、NO，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。 ③离子方程式计算 金属与硫酸、硝酸混合酸反应时，由于硝酸中NO在硫酸提供H＋的作用下继续与金属反应，应依据离子方程式计算，即3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 (2)常见两种计算 ①硝酸与铜反应 浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO又被还原为NO。 ②稀硝酸与铁反应(铁的常见价态：＋2、＋3) Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O； 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 a．≥4，产物为Fe(NO3)3； b．≤，产物为Fe(NO3)2； c．<<4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。 【例5-1】将19.2 g的铜屑投入400 mL浓度均为0.5 mol·L－1 HNO3和H2SO4的混合溶液中，溶液增加的质量为(　　) A．4.5 g B．9.9 g C．13.2 g D．14.7 g 答案　B 解析　根据3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，硫酸只提供H＋，n(H＋)＝0.6 mol、n(Cu)＝0.3 mol、n(NO)＝0.2 mol，则H＋不足，故根据H＋的物质的量计算可得溶液质量增加量为×64 g·mol－1－×30 g·mol－1＝9.9 g，B正确。 【例5-2】将12.8 g铜完全溶于适量浓硝酸中，生成标准状况下的氮氧化物(仅含NO2和NO)共5.6 L。 (1)若用2 mol·L－1的NaOH溶液吸收气体，恰好反应生成了含NaNO2和NaNO3的混合液，实验测定其中含有NaNO3 0.05 mol。消耗NaOH溶液的体积为______mL。 (2)为了使气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，可同时加入双氧水。则至少需要34%的双氧水的质量为________g。 答案　(1)125　(2)20 解析　(1)恰好反应生成NaNO2和NaNO3，根据钠元素和氮元素守恒有：n(NaOH)＝n(NaNO2)＋n(NaNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＝＝0.25 mol，消耗NaOH溶液的体积为＝0.125 L＝125 mL。 (2)n(NaNO2)＝0.25 mol－0.05 mol＝0.2 mol，根据得失电子守恒可知，需要双氧水的物质的量为＝0.2 mol，则m(H2O2)＝0.2 mol×34 g·mol－1＝6.8 g，需要34%的双氧水的质量为＝20 g。 【变式5-1】现有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，已知其中稀硫酸和稀硝酸的浓度均为2 mol·L－1。取10 mL混合酸，向其中加入1.92 g铜粉，反应结束后，在标准状况下可收集到气体体积为(假设HNO3只被还原为NO)(　　) A．0.224 L B．0.336 L C．0.448 L D．0.672 L 答案　B 解析　10 mL混合酸中：n(H＋)＝0.01 L×2×2 mol·L－1＋0.01 L×2 mol·L－1＝0.06 mol，n(NO)＝0.01 L×2 mol·L－1＝0.02 mol。1.92 g Cu的物质的量为＝0.03 mol， 3Cu　＋　2NO　＋　8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3　　　　　2　　　　　8 0.03 mol　　0.02 mol　0.08 mol 0.03 mol Cu完全反应消耗0.02 mol NO、0.08 mol H＋，消耗H＋物质的量大于0.06 mol，故H＋不足，由离子方程式可知生成NO为0.06 mol×＝0.015 mol，标况下生成NO的体积为0.015 mol×22.4 L·mol－1＝0.336 L。 【变式5-2】足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1氢氧化钠溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　) A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL 答案　A 解析　由题意可知：HNO3，由关系式分析可得：Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等。即n(Cu)＝2n(O2)＝2×＝0.15 mol。根据NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3 mol，则V(NaOH)＝＝0.06 L＝60 mL。 题型六 铵盐的性质 氨气的实验室制法 解题要点 (1)氨气的实验室制法 ①原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ②发生装置：固＋固气 ⑥NH3的干燥：碱石灰，不能用P2O5、浓H2SO4、CaCl2干燥。 ④验满： a．湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若试纸变蓝，说明已经收集满。 b．蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。 ⑤收集方法：向下排空气法 ⑥尾气处理： 多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球)以避免污染空气。多余气体进行尾气吸收防止倒吸，常采用下列装置和措施。 (2)实验室快速制取氨气的方法 方法 化学方程式(或原理) 加热浓氨水 NH3·H2ONH3↑＋H2O 浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的放出 浓氨水＋固体CaO NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2 CaO的作用：①吸水；②吸水后放热促进NH3的放出；③增加溶液中OH－浓度，减少NH3的溶解 【例6-1】在实验室制取干燥氨气的过程中，下列装置使用合理的是(　　) A．用装置甲制备氨气 B．用装置乙除去氨气中的少量水蒸气 C．用装置丙收集氨气 D．用装置丁吸收多余的氨气 答案 D 解析 A.为防止生成的水蒸气冷凝倒流炸裂试管，则氢氧化钙和氯化铵加热制氨气的试管口应略向下倾斜，故A错误；B.氨气是碱性气体，能与浓硫酸反应，实验不能利用浓硫酸干燥氨气，故B错误；C.丙图的收集方法为向上排空气法，而氨气密度比空气小，应该用向下排空气法收集，即气体右进左出，故C错误；D.防止氨气污染空气，可用水吸收，应该有防倒吸措施，丁装置吸收多余的氨气并有防倒吸功能，故D正确。 【例6-2】给装有下列少量固体物质的试管加热，试管底部的物质不可能完全消失的是(　　) A．碳酸氢铵 B．碳酸氢钠 C．氯化铵 D．碳酸铵 答案　B 解析　碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水，氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，碳酸铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水，碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、水和固体碳酸钠，试管底部的物质不可能完全消失 【变式6-1】实验室制取少量氨气涉及下列装置，其中正确的是(　　) A．①是NH3制备装置 B．②是NH3吸收装置 C．③是NH3制备装置 D．④是NH3收集、检验装置 答案　C 解析　氯化铵受热分解生成氨气和HCl，氨气和HCl在试管口遇冷重新生成氯化铵，应该用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气，故A错误；氨气极易溶于水，为防止倒吸，应该将倒置漏斗刚好接触水面，故B错误；NaOH溶解放出热量，放出的热量使一水合氨分解生成氨气，所以该装置能制取氨气，故C正确；氨气易与空气对流，收集不到纯净的气体，收集装置中应在试管口塞一团棉花，且使用湿润的红色石蕊试纸验满，故D错误。 【变式6-2】某化学实验小组同学利用以下实验装置制备氨气，并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。请回答： (1)实验室制备氨气的化学方程式为 。 (2)用装置B收集氨气时，应选择氨气的进气口是 (选填“a”或“b”)，并说明选择的理由是 。 (3)打开装置B中的止水夹c，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是 ， 。 (4)为防止环境污染，以下装置(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)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O (2)a　氨气密度比空气密度小 (3)极易溶于水　与水反应生成碱 (4)②④ 解析 (1)实验室制取氨气的方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (2)氨气比空气的密度小，可用向下排空气法收集，导气管要伸入烧瓶底部。 (3)能形成喷泉，证明氨气极易溶于水，酚酞变红，说明氨气的水溶液显碱性。 (4)①不利于氨气的吸收，②、④能防止倒吸，③会发生倒吸。 题型七 常见的环境污染及防治 解题要点 (1)常见的环境污染 环境污染 形成原因 主要危害 温室效应 大气中CO2含量不断增加 全球变暖，冰雪融化，释放有毒气体 酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蚀建筑物 光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长 臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧 赤潮和水华 含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放 使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华 白色污染 聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃 破坏土壤结构和生态环境 (2)氮氧化物污染治理方法 ①汽车尾气“催化转化法” 2CO＋2NO2CO2＋N2 ②氨还原法 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O ③碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO＋NO2＋2NaOH===NaNO2＋H2O 【例7-1】下列有关化肥与环境关系的描述正确的是(　　) A．雨天追肥有利于农作物的吸收 B．大量施用化肥对环境没有污染 C．绿色植物都能直接在空气中进行生物固氮 D．过多的尿素进入水体会恶化水质，导致“水华”现象 答案　D 解析　雨天追肥，化肥易随雨水流失；大量施用化肥，会造成土壤、水的污染；固氮是把游离态的氮转化为化合态的氮，有些植物如豆科植物，可直接在空气中进行固氮，而其他大部分植物不行；尿素进入水体会导致水体富营养化，最终使水体恶化，形成“水华”现象。 【例7-2】汽车尾气中的NO是造成大气污染的物质之一，但NO又是工业生产硝酸的中间产物，另外NO在人体的血管系统内又有传送信息的功能，有三位教授因此项研究成果而获得诺贝尔奖。 (1)汽车尾气中NO的来源是________(填字母)。 A．汽油、柴油中含氮，是其燃烧产物 B．是空气中的N2与汽油、柴油的反应产物 C．是空气中的N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应产物 D．是汽车高温尾气导致了空气中N2与O2的化合反应 (2)写出NO造成酸雨的两个化学方程式：____________________、______________________。 (3)控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有________(填字母)。 A．开发氢能 B．使用电动车 C．使用含铅汽油 D．严禁车辆行驶 (4)为了降低汽车尾气对大气的污染，目前最有效的方法是给汽车安装尾气净化装置。它能将尾气中的CO和NO在催化剂作用下，发生反应转化为无害气体，其反应的化学方程式为__________________________。 答案　(1)C　(2)2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　(3)AB　(4)2NO＋2CON2＋2CO2 解析　(4)由CO与NO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体可知，该反应是以NO为氧化剂，将CO氧化为CO2，而本身被还原为N2，反应的化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。 【变式7-1】下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　　) ①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的 ②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 ③“温室效应”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 ④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的 A．只有①② B．只有②③ C．全部 D．只有② 答案　D 解析　“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。 【变式7-2】在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．NO2是该过程的中间产物 B．汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D．催化转化总反应式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2 答案　C 解析　由题图可知：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO4CO2＋N2，总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，NO2是该过程的中间产物，A、D项正确；汽车尾气的主要污染成分为有毒的CO和NO，B项正确；NO和O2在常温下就能反应生成NO2，C项错误。 题型八 氮及其化合物的相互转化 解题要点 氮及其化合物的转化关系 【例8-1】利用氮元素价类二维图可以从不同角度研究含氮物质的性质及其转化关系。下列说法不正确的是(　　) A．NO2既有氧化性又有还原性 B．通过转化①②③可实现工业制备硝酸 C．自然界可实现上述转化④，这是一种氮的固定 D．NH4NO3受热分解可生成N2、HNO3和H2O，氧化产物和还原产物的物质的量之比为3∶5 答案　D 解析　N元素的最高价为＋5、最低价为－3，NO2中N元素化合价为＋4，既能升高又能降低，所以NO2既有氧化性又有还原性，A正确；在催化剂作用下氨气发生催化氧化反应可转化为一氧化氮，一氧化氮与氧气反应可转化为二氧化氮，二氧化氮与水反应可转化为硝酸，所以通过①②③可实现工业制硝酸，B正确；自然界中，空气中的氮气和氧气在放电条件下可转化为一氧化氮，该转化属于氮的固定，C正确；根据产物可知该反应中NH和部分NO发生归中反应生成N2，还有一部分NO转化为HNO3，根据元素守恒和得失电子守恒可得反应的化学方程式为5NH4NO32HNO3＋4N2↑＋9H2O，其中氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶3，D错误。 【例8-2】NH3、NH4Cl、NO、NO2、HNO3等是氮重要的化合物，下列装置不能达到相应实验目的的是(　　) A．装置甲生成NO2 B．装置乙收集NO2 C．装置丙吸收NO2尾气 D．装置丁使NO2充分转化为HNO3 答案　B 解析　浓硝酸可以和铜反应生成NO2，A不符合题意；NO2的密度比空气大，且不与空气反应，应该用向上排空气法收集，即长进短出，B符合题意；NO2可以和碱反应生成可溶性盐，所以可以用NaOH溶液吸收尾气，C不符合题意；通入氧气，可以发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，使NO2充分转化为HNO3，D不符合题意。 【变式8-1】N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝－116.4 kJ·mol－1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH、NO均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO转化为N2。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是(　　) A．NO(g)HNO3(aq) B．稀HNO3(aq)NO2(g) C．NO(g)N2(g) D．NO(aq)N2(g) 答案　C 解析　NO不溶于水也不与水反应，A错误；稀HNO3与Cu反应得到硝酸铜、水和NO，得不到NO2，B错误；NO有氧化性，CO有还原性，在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2，C正确；O3有强氧化性，不能作还原剂将硝酸根离子还原，D错误。 【变式8-2】某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。 (1)甲同学设计实验如图甲。 红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当按图甲装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________(填字母)。 a．酸性　　b．挥发性　　c．不稳定性 ②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为___________________________________。 (2)乙同学设计实验如图乙。 按图乙装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应，是因为___________________________________________________。 (3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾溶液能将NO、NO2氧化成NO，MnO被还原为Mn2＋。 ①如图连接装置后，需进行的实验操作为__________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的是________________________________。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为______________________________________。 ③能证明木炭被氧化的实验现象为________________________________________________。 ④D装置中发生反应的离子方程式为_______________________________________________。 答案　(1)①bc　②不能　木炭与空气中的氧气反应也能生成CO2，使澄清石灰水变浑浊 (2)不能　挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水　(3)①检查装置气密性　排尽装置中的空气 ②C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O ③C中澄清石灰水变浑浊 ④5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O 解析　(1)①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色气体，说明试管内含有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；气体可能是由硝酸分解产生的，因此可以证明浓硝酸具有不稳定性，故选b、c。 ②木炭和空气中的O2反应也能生成CO2，因此沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，并不能证明木炭与浓硝酸发生了反应。 (2)挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应，因此沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，并不能证明木炭与浓硝酸没有反应。 (3)①装置中涉及气体制备的实验，因此实验开始前要检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，反应前需先通一段时间N2，排尽装置中的空气。 ③若澄清石灰水变浑浊，则可以证明木炭被氧化为CO2。 ④D装置中NO被氧化为NO，MnO被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O。 【变式8-3】研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO，并进行NO的检验和性质探究实验。 已知：NO在FeSO4溶液中发生反应：FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可以用于检验NO。 (1)仪器a的名称是____________。装置A内发生主要反应的离子方程式为_____________________________。 (2)实验开始前，向装置中通入一段时间N2的目的是_________________________。 (3)装置B、C中蒸馏水和无水CaCl2的作用分别是______________、______________。 (4)装置D中Fe粉与NO以物质的量之比2∶3发生反应，生成N2和另一种固体产物，该固体产物的化学式为______________。 (5)进行实验时，装置E中的实验现象为___________________________。 (6)装置F集气瓶中收集的气体是N2和____________(填化学式)。 答案　(1)分液漏斗　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (2)排除空气，防止NO被氧气氧化 (3)吸收挥发出的硝酸蒸气　干燥NO (4)Fe2O3 (5)溶液颜色变为棕色 (6)NO 解析　A中稀硝酸和铜反应生成NO，B中水的作用是吸收挥发出的硝酸蒸气，C中无水氯化钙干燥NO，D中Fe粉与NO以物质的量之比2∶3发生反应，生成N2和另一种固体产物，化学方程式为6NO＋4Fe3N2＋2Fe2O3；E中盛放FeSO4溶液，检验NO，F中收集未反应完的NO和生成的N2。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$