第五章 第三节 氮及其化合物-【创新教程】2026年高考化学总复习大一轮课件PPT（人教版）

第三节　氮及其化合物 第五章 化工生产中的重要非金属元素 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 知识复盘 考点突破 01 感悟真题 高考知势 02 课时作业 03 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 知识复盘 考点突破 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 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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)(2024·江苏卷)汽车尾气处理：2NO＋4CO催化剂,N2＋4CO2( × ) (2)(2023·浙江1月卷)工业上用氨的催化氧化制备NO( √ ) (3)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( √ ) (4)镁在空气中燃烧，除生成氧化镁还生成氮化镁( √ ) (5)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象( × ) (6)用稀氢氧化钠溶液吸收NO2反应的离子方程式是2OH－＋2NO2===NOeq \o\al(－,3)＋NO↑＋H2O( × ) (7)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态的氮转化来的( √ ) (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，用湿润的碘化钾淀粉试纸或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，均能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；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反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________。 (2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知4NH3＋6NOeq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))7N2＋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)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)＝eq \f(2,3)V(NO)，处理NO2需V(NH3)＝eq \f(4,3)V(NO2)， 则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(VNO＋VNO2＝3.0 L, \f(2,3)VNO＋\f(4,3)VNO2＝3.5 L)) 解得V(NO)＝0．75 L， V(NO2)＝2．25 L， 则V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。 答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)1∶3 ◆[题组1]　氮气与氮的氧化物的性质及应用 1．(2025·天津河东模拟)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　[将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，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．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，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；催化剂b作用下，NH3→NO，断裂极性共价键N－H，C错误；D．催化剂a作用下，N2→NH3，氮元素化合价从0降低至－3，发生了还原反应，D错误。] ◆[题组2]　氮的氧化物与环境污染 2．(2025·衡阳市高三开学考)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。 NOxeq \o(――→,\s\up17([O]),\s\do19(反应①))N2O5eq \o(――→,\s\up17(H2O),\s\do19(反应②))HNO3eq \o(――→,\s\up17(NH3),\s\do19(反应③))烟(一种雾霾) 有关该雾霾的叙述正确的是(　　) 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 解析：D　[NOx不一定为成盐氧化物，故A错误；五氧化二氮和硝酸中的氮的化合价相同，所以反应②是非氧化还原反应，故B错误；由图示可知氨气参与反应生成铵盐，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，易分解产生氨气，故D正确。] 3．工业上常采用生物硝化法将NHeq \o\al(＋,4)转化为NOeq \o\al(－,3)来处理氨氮废水，工业流程如图所示。 (1)生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降，试用反应的离子方程式表示______________________________________。 (2)微生物保持活性的pH范围为7～8，可以加入____________来调节溶液的pH。 答案：(1)NHeq \o\al(＋,4)＋2O2===NOeq \o\al(－,3)＋2H＋＋H2O (2)石灰石(只要合理均可) ◆[题组3]　氮的氧化物与O2、H2O反应的计算方法 4．(2025·长沙市高三检测)将盛有6 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1 mL无色气体，则原混合气体中NO2的体积可能是(　　) A．0．6 mL　　　　　　　 B．2 mL C．2．4 mL D．4 mL 解析：D　[NO2和O2的混合气体与水接触会发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。剩余的气体有两种可能：①剩余1 mL O2，则另外5 mL气体发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则NO2的体积为5 mL × eq \f(4,5)＝4 mL；②剩余1 mL NO，根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，生成1 mL NO气体消耗NO2的体积为3 mL，说明另外还有3 mL气体发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则总的NO2的体积为3 mL＋3 mL × eq \f(4,5)＝5．4 mL，故D符合题意。] 5．(2025·重庆铜梁期中)将气体体积分别为V1 mL、V2 mL、V3 mL的NO、NO2、O2混合于一支大试管中，将此大试管倒立于水槽中，最终大试管内充满水。则V1、V2、V3之比可能是(　　) A．3∶4∶5 B．5∶1∶4 C．4∶2∶3 D．3∶2∶6 解析：B　[根据同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，NO、NO2、O2混合于一支大试管中，将此大试管倒立于水槽中，最终大试管内充满水，即三种气体恰好完全反应生成HNO3，根据氧化还原反应中得失电子守恒可知，n(NO2)＋3n(NO)＝4n(O2)，即3V(NO)＋V(NO2)＝4V(O2)，据此分析解题。3 × 3＋4≠5 × 4，A不符合题意；5 × 3＋1＝4 × 4，B符合题意；4 × 3＋2≠3 × 4，C不符合题意；3 × 3＋2≠6 × 4，D不符合题意。] 　氮的氧化物溶于水的计算规律 (1)相关反应原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　① 2NO＋O2===2NO2　② 由① × 2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3　③ 由② × 3＋① × 2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　④ (2)氮的氧化物溶于水的三种类型 a．NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。 b．NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③。 xeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(VNO2,VO2))) 0<x<eq \f(4,1) x＝eq \f(4,1) x>eq \f(4,1) 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO2过量又发生反应①，剩余NO c．NO和O2的混合气体：NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④。 xeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(VNO,VO2))) 0<x<eq \f(4,3) x＝eq \f(4,3) x>eq \f(4,3) 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO过量并剩余 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、氨的化学性质与用途 1．氨的化学性质 (1)还原性：NH3中的N元素为－3价，具有还原性。 性质 反应的化学方程式 催化氧化 4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋6H2O 被CuO氧化 2NH3＋3CuOeq \o(=====,\s\up17(△))3Cu＋N2＋3H2O 被Cl2氧化 2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl 或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl 被氮氧化 物氧化 6NO＋4NH3===5N2＋6H2O 6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O (2)与酸反应 与盐酸反应的化学方程式→ NH3＋HCl===NH4Cl ，现象→ 产生白烟。 应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。 (3)与水反应： NH3＋H2ONH3·H2ONHeq \o\al(＋,4)＋OH－。 氨水中含有的微粒→ NH3·H2O、NH3、H2O、NHeq \o\al(＋,4)、OH－、H＋ 。 NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，反应的化学方程式为 NH3·H2Oeq \o(=====,\s\up17(△))NH3↑＋H2O 。 2．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．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NHeq \o\al(＋,4)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．NHeq \o\al(＋,4)的检验 未知液eq \o(――→,\s\up17(OH－))呈碱性eq \o(――→,\s\up17(△))湿润的红色石蕊试纸变 蓝色 ，则证明溶液中含有NHeq \o\al(＋,4)。 [特别提醒]　两个关键点：①碱液浓度要大；②必须加热。 五、氨的制法 1．加热固态铵盐和碱的混合物 2．实验室制取氨的其他方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓 氨水 NH3·H2Oeq \o(=====,\s\up17(△))NH3↑＋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；反应放热且c(OH－)增大，促使氨水分解。反应的化学方程式为 NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 3．氨气的工业制法 (1)原料气的制取。 N2→将空气 液化 、蒸发分离出 N2 或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。 H2→用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为 C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温))CO＋H2， CO＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(催化剂))CO2＋H2。 (2)原料气的净化。 制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。 (3)氨的合成→适宜的条件下→在合成塔中进行。 (4)氨的分离→经冷凝使氨 液化 →将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入 合成塔 ，使其被充分利用。 (5)用途→制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。 1．易错辨析(正确的打 “√”，错误的打“ × ”) (1)(2024·江苏卷)硝酸工业中NH3的氧化反应：4NH3＋3O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))2N2＋6H2O( × ) (2)(2024·广东卷)由氨制硝酸：NH3→NO→NO2→HNO3，因NH3和NO2均具有氧化性( × ) (3)(2024·浙江6月卷)NH3的空间填充模型： (4)液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂( √ ) (5)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NHeq \o\al(＋,4)( × ) (6)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐( × ) (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．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____________(填字母)。 (2)按如图装置进行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．(2025·湖南岳阳模拟)某小组探究NH3的催化氧化，实验装置图如下。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＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋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只含有Cu(NO3)2 解析：B　[由图可知，①中高锰酸钾受热分解制备氧气，装置②中氯化铵与氢氧化钙共热反应制备氨气，装置③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮，装置④中一氧化氮与过量的氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水蒸气反应生成硝酸，硝酸与氨气反应生成硝酸铵，会有白烟产生，装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸，硝酸与铜反应生成淡蓝色的硝酸铜。A．NH4NO3是氧化性铵盐，加热时低温生成NH3和HNO3，随着温度升高，硝酸 的强氧化性发挥作用使生成的氨进一步被氧化生成氮气和氮的氧化物，所以不能用NH4NO3和Ca(OH)2反应制氨气，故A错误；B．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中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮，反应的化学方程式为4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋6H2O，故B正确；C．由分析可知，④中白烟的主要成分是硝酸铵， 故C错误；D．由分析可知，一段时间后，装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸，硝酸与铜反应生成硝酸铜，溶液中还可能存在CuSO4也呈蓝色，故D错误。] ◆[题组2]　考查喷泉实验原理及应用 2．(2025·常德市高三开学考)实验：如图所示，干燥的烧瓶中充满氨，打开弹簧夹，将滴管中的水挤入烧瓶内，烧杯中的水则呈喷泉状喷出，最终液体占烧瓶体积的eq \f(5,6)。对实验现象的分析正确的是(　　) A．烧杯中的水喷入烧瓶，说明NH3与H2O发生了反应 B．烧瓶内剩余气体，是因为NH3的溶解已达饱和 C．喷泉停止后，加热烧瓶，则烧杯中的水会继续喷入烧瓶 D．取出烧瓶中的溶液，加入酚酞溶液，溶液显红色，原因是NH3＋H2ONH3·H2ONHeq \o\al(＋,4)＋OH－ 解析：D　[A．烧瓶中形成喷泉，不一定是因为氨气与水发生了反应引起的，还有可能是因为氨气极易溶于水造成的，A项错误；B．烧瓶中剩余少量气体可能是空气，来源于实验中某个操作，比如图中止水夹下方的玻璃管未插入水中时会有空气进入，B项错误；C．喷泉停止后，加热烧瓶，一水合氨分解产生氨气，瓶内压强增大，则烧杯中的水不会继续喷入烧瓶，C项错误；D．烧瓶中溶液变红，说明溶液呈碱性，原因是NH3＋H2ONH3·H2ONHeq \o\al(＋,4)＋OH－，D项正确；答案选D。] 3．(2025·北京房山模拟)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 4．(2025·茂名市高三开学考)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．将集满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 B．将pH＝11的氨水稀释1 000倍，测得pH＞8，说明NH3·H2O为弱碱 C．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 D． 解析：D　[氨气极易溶于水生成氨水，所以将集满氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，故A正确；常温下，pH＝11的氨水中c(OH－)＝10－3 mol·L－1，稀释1 000倍，测得pH＞8，c(OH－)＞10－6 mol·L－1，说明稀释时电离平衡正向移动，所以NH3·H2O为弱碱，故B正确；碳酸氢铵加热分解为氨气、二氧化碳和水，故C正确；氨气的催化氧化产物为NO，NO在锥形瓶口与氧气反应生成NO2，所以瓶口出现少量红棕色气体，故D错误。] 5．(2025·重庆市高三检测)磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]易溶于水，受热易分解，常应用于食品加工等领域。某学习小组用如图所示装置制备(NH4)2HPO4(夹持和搅拌装置已省略)，当溶液pH为8．0～9．0时，停止通入NH3，即可制得(NH4)2HPO4溶液。下列说法正确的是(　　) A．装置甲中固体可以是生石灰或无水氯化钙 B．装置乙溶液pH为8．0～9．0时，立即关闭K3 C．开关K1和K2配合使用可以防止倒吸 D．直接蒸发结晶(NH4)2HPO4溶液得到产品 解析：C　[A．无水氯化钙和浓氨水反应生成络合物且不放出热量，不能使浓氨水分解制得氨气，A错误；B．当pH为8．0～9．0时，可制得(NH4)2HPO4，立即关闭K1，若通入过多氨气，(NH4)2HPO4继续反应生成(NH4)3PO4，B错误；C．由于NH3极易溶于水，因此可选择打开活塞K2以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，当出现倒吸现象时，应及时关闭K1，打开K2，C正确；D．直接蒸发结晶(NH4)2HPO4溶液，铵盐分解，D错误；故选C。] 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： 4HNO3eq \o(=========,\s\up17(光照或加热))4NO2↑＋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＋＋NOeq \o\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 。 3．与有机物反应 (1)硝化反应(与苯反应)： (2)显色反应：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＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋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强氧化性。 (3)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。 (4)在酸性条件下NOeq \o\al(－,3)不能与Fe2＋、I－、SOeq \o\al(2－,3)、S2－等还原性较强的离子大量共存。 (5)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物薄膜，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。2NOeq \o\al(－,2)＋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NOeq \o\al(－,2)的存在。 亚硝酸钠与FeCl2溶液反应，生成棕黄色的FeCl3溶液。 NOeq \o\al(－,2)＋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，Cr2Oeq \o\al(2－,7)被还原成Cr3＋，K2Cr2O7溶液由橙色变为绿色。 Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋3NOeq \o\al(－,2)＋8H＋===3NOeq \o\al(－,3)＋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＋＋NOeq \o\al(－,2)===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N2Heq \o\al(＋,5)＋OH－、N2Heq \o\al(＋,5)＋H2ON2Heq \o\al(2＋,6)＋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↓＋2NHeq \o\al(＋,4)＋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。 1．易错辨析(正确的打 “√”，错误的打“ × ”) (1)(2023·浙江1月卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2( × ) (2)(2023·浙江6月卷)铜与稀硝酸：Cu＋4H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===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)(2025·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－、SOeq \o\al(2－,4)可以大量共存( × ) (7)磁性氧化铁溶于稀硝酸反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \o\al(－,3)===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．(2025·揭阳市高三开学考)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验，下列说法正确的是(　　) A．铜丝与浓硝酸接触后生成红棕色气体，说明HNO3酸性强 B．注水后b管内气体颜色变浅，说明气体中NO2分子数减少 C．注水后b中铜片表面有气泡，说明Cu与硝酸反应生成H2 D．装置c能用来吸收尾气，说明NO和NO2均是酸性氧化物 解析：B　[A．铜丝与浓硝酸反应生成红棕色气体，二者发生了氧化还原反应，说明了硝酸具有强氧化性，A错误；B．b管内气体是二氧化氮气体，注入水后发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2分子数目减少，B正确；C．稀硝酸与铜反应不能生成氢气，生成NO无色气体，C错误；D．NO和NO2均不是酸性氧化物，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；③的溶液中含有NOeq \o\al(－,3)，滴加稀硫酸后，Cu、NOeq \o\al(－,3)、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NOeq \o\al(－,3)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．(2025·江淮十校高三检测)将38．4 g Cu与0．22 L浓硝酸混合恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好与NaOH溶液反应得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ中硝酸只体现氧化性 B．反应Ⅱ中NO作氧化剂 C．混合气体中N2O4的物质的量为0．2 mol D．浓硝酸的物质的量浓度为10 mol·L－1 解析：D　[铜与硝酸反应生成硝酸铜和氮的氧化物，38．4 g Cu为0．6 mol，所以生成硝酸铜0．6 mol，则硝酸铜含有硝酸根离子1．2 mol，生成氮的氧化物为0．9 mol，与氢氧化钠恰好完全反应生成NaNO3和NaNO2，根据原子守恒可知，n(Na)＝n(N)＝n(NaOH)＝0．5 L × 2 mol/L＝1 mol，所以硝酸的总量为1．2 mol＋1 mol＝2．2 mol。A．反应Ⅰ中硝酸中的氮元素一部分转化为＋2价和＋4价的氮，体现氧化性 同时还会生成硝酸铜和水，体现酸性，A错误；B．反应Ⅱ中NO中的N元素化合价升高，作还原剂，B错误；C．由题意可知0．9 mol氮的氧化物转化为钠盐的量为1 mol，则混合气体中N2O4的物质的量为1 mol－0．9 mol＝0．1 mol，C错误；D．由分析可知，0．22 L浓硝酸的物质的量浓度为eq \f(2.2 mol,0.22 L)＝10 mol/L，D正确。] 4．将32．64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11．2 L。请回答下列问题： (1)NO的体积为____ L，NO2的体积为______ L。 (2)参加反应的HNO3的物质的量是________________________。 (3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为______________ mol·L－1。 (4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________ g。 解析：(1)n(Cu)＝eq \f(32.64 g,64 g·mol－1)＝0．51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x mol，NO2的物质的量为y mol。根据气体在标准状况下的总体积为11．2 L，有：x＋y＝0．5 mol。根据得失电子守恒，有：3x＋y＝(0．51 × 2) mol。解得x＝0．26 mol，y＝0．24 mol。则V(NO)＝0．26 mol × 22．4 L·mol－1＝5．824 L，V(NO2)＝11．2 L－5．824 L＝5．376 L。(2)参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显 酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0．51 mol × 2＋0．5 mol＝1．52 mol。(3)HNO3在反应中一部分生成NO、NO2，一部分以NOeq \o\al(－,3)的形式留在溶液中。反应生成NO、NO2的HNO3的物质的量为0．5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aV mol，也就是以NOeq \o\al(－,3)形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aV mol。所以，c(HNO3)＝eq \f(aV×10－3＋0.5,0.14) mol·L－1。(4)由 得失电子守恒得2 × n(Cu)＝2 × n(H2O2)，eq \f(32.64 g,64 g·mol－1) × 2＝n(H2O2) × 2，n(H2O2)＝0．51 mol，则m(H2O2)＝17．34 g。需30%的双氧水：eq \f(17.34 g,30%)＝57．8 g。 答案：(1)5．824　5．376　(2)1．52 mol (3)eq \f(aV×10－3＋0.5,0.14)　(4)57．8 　 金属与硝酸反应计算题的一般方法 ◆[题组3]　拓展应用 5．(2025·双鸭山市高三开学考)如图只表示出与反应有关的一种反应物或生成物(无关物质已略去)，其中A、C为无色气体。 (1)化合物W的化学式可能是________或______________。 (2)反应③的离子方程式为_________________________。 (3)反应②中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。 (4)写出A→E反应的化学方程式：_____________________。 答案：(1)(NH4)2 CO3　NH4HCO3 (2)3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (3)1∶2　(4)4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋6H2O 考点四　(素养)氮及其化合物“价­类”二维图 ①N2→NH3　N2＋3H2eq \o(,\s\up17(高温、高压),\s\do19(催化剂))2NH3 ； ②N2→NO　N2＋O2eq \o(===========,\s\up17(放电或高温))2NO ； ③NH3→NO　4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋6H2O ； ④NO→NO2　2NO＋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)(2023·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)利用 (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NOeq \o\al(－,3)与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为_____________________________________ _______________________________________________________。 解析：(1)N位于第二周期第ⅤA族，其原子结构示意图为 (2)氮的固定是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，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＋＋NOeq \o\al(－,3)―→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，根据电荷守恒、得失电子守恒以及原子守恒得反应的离子方程式为4Zn＋2NOeq \o\al(－,3)＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O。 答案：(1) (4)4Zn＋2NOeq \o\al(－,3)＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O ◆[题组]　氮及其化合物的相互转化 1．(2025·河北张家口统考模拟)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；整个过程中涉及非极性键的断裂(N≡N)和形成(O===O)，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，即ΔS>0，D错误。] 2．(2025·安徽A10联盟联考)如图是氮元素的部分“价­类”二维图，也是氮元素自然循环图，下列有关说法正确的是(　　) A．由NH3到B可以一步反应实现 B．过程①和②中N2均发生氧化反应 C．过程③和④中氮元素化合价均仅升高 D．硝化细菌在适宜的温度下才可发挥作用 解析：D　[B为NO2或N2O4，NH3催化氧化只能生成NO不能生成NO2或N2O4，A错误；过程①中N2转变为氨气发生还原反应，B错误；若过程④为NO2和H2O反应生成硝酸和NO，则N元素化合价一部分升高一部分降低，C错误；硝化细菌是微生物，温度高失去活性，温度低活性降低，在适宜的温度下才可发挥作用，D正确。] [例]　(2024·湖南卷)某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象： ①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色； ②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深； ③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色； ④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。 下列说法正确的是(　　) A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化 B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生成了NO2 C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全 试题 情境 以化学实验Cu与稀硝酸反应为基础，理解化学反应原理 突破 方法 Cu与稀硝酸反应生成NO，NO遇到装置内空气中氧气反应，生成红棕色NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO，消耗完O2后NO气体增多，颜色变浅，压强增大，将锥形瓶中溶液压入长颈漏斗 核心 素养 以实验为基础，结合实验现象考查有关反应原理，提升学生宏观辨识与微观探究能力 解析：C　[A．金属铜与稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A项说法错误；B．由于装置内有空气，铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，故B项说法错误；C．装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO， 气体颜色变浅，故C项说法正确；D．由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离接触，反应停止，故D项说法错误；答案选C。] 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．(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＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋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。] 3．(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。] 4．(2024·北京卷)HNO3是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO3。 (1)方法一：早期以硝石(含NaNO3)为氮源制备HNO3，反应的化学方程式为：H2SO4(浓)＋NaNO3===NaHSO4＋HNO3↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和______。 (2)方法二：以NH3为氮源催化氧化制备HNO3，反应原理分三步进行。 NH3eq \o(――→,\s\up17(Ⅰ),\s\do19(O2))NOeq \o(――→,\s\up17(Ⅱ),\s\do19(O2))NO2eq \o(――→,\s\up17(Ⅲ),\s\do19(H2O))HNO3 ①第Ⅰ步反应的化学方程式为______________________。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和n mol O2进行反应。在不同压强下(p1、p2)，反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因_______________________________________ _______________________________________________________。 (3)方法三：研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成NOeq \o\al(－,3)的电极反应式：______。 ②研究发现：N2转化可能的途径为N2eq \o(――→,\s\up17(ⅰ),\s\do19(　))NOeq \o(――→,\s\up17(ⅱ),\s\do19(　))NOeq \o\al(－,3)。电极a表面还发生ⅲ：H2O→O2。ⅲ的存在，有利于途径ⅱ，原因是__________________________________。 (4)人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因________________________。方法三为N2的直接利用提供了一种新的思路。 解析：(1)浓硫酸难挥发，产物HNO3为气体，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。 (2)①第Ⅰ步反应为氨气的催化氧化，反应的化学方程式为4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋6H2O； ②2NO＋O22NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，根据V＝n Req \f(T,p)，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。 (3)①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为N2－10e－＋6H2O===2NOeq \o\al(－,3)＋12H＋； ②反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成NOeq \o\al(－,3)。 (4)N2中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。 答案：(1)难挥发性 (2)①4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋6H2O ②2NO＋O22NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响 (3)①N2－10e－＋6H2O===2NOeq \o\al(－,3)＋12H＋　②反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成NOeq \o\al(－,3) (4)N2中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 5．(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。] 6．(化学与科学技术)(2025·北京五中开学考)制备纳米Fe并对其还原去除水中的硝酸盐污染物进行研究。 已知：ⅰ．纳米Fe具有很高的活性，易被氧化使表面形成氧化层 ⅱ．纳米Fe将NOeq \o\al(－,3)还原为NHeq \o\al(＋,4)的转化关系如下： NOeq \o\al(－,3) eq \o(――→,\s\up17(Fe),\s\do19(反应①))NOeq \o\al(－,2) eq \o(――→,\s\up17(Fe),\s\do19(反应②))NHeq \o\al(＋,4) (1)纳米Fe的制备原理：FeSO4＋2NaBH4＋6H2O===2B(OH)3＋Fe＋7H2↑＋Na2SO4，其中电负性H>B。反应中，氧化剂是____________________________________。 (2)酸性条件下，纳米Fe和NOeq \o\al(－,3)反应生成Fe2＋和NHeq \o\al(＋,4)的离子方程式是_______________________________________________________。 (3)检验溶液中NHeq \o\al(＋,4)的操作和现象是________________________ _______________________________________________________。 (4)水体中含有的HCOeq \o\al(－,3)与Fe2＋反应，会降低NOeq \o\al(－,3)的去除率。HCOeq \o\al(－,3)与Fe2＋反应的离子方程式是__________________________________。 (5)溶液初始pH较低有利于NOeq \o\al(－,3)的去除，可能的原因是__________________________(答1条)。 (6)反应结束时，溶液的pH升高至10左右。一段时间内，纳米Fe还原NOeq \o\al(－,3)的产物分析如图。 注：ⅰ．氨氮包括NH3、NHeq \o\al(＋,4)和NH3·H2O ⅱ．总氮包括硝态氮、亚硝态氮和氨氮 ⅲ．c/c0为溶液中粒子的物质的量浓度与初始c(NOeq \o\al(－,3))的比值 ①溶液中只检出少量NOeq \o\al(－,2)，从化学反应速率的角度解释原因：_______________________________________________________。 ②反应结束时，溶液中的总氮量小于初始时的总氮量，可能的原因是__________。 解析：(1)反应物中FeSO4中Fe元素从＋2价被还原为0价，H2O中H元素从＋1价被还原为0价，FeSO4和H2O为氧化剂。 (2)根据题意，可知还有H＋参与反应，还生成了H2O，反应的离子方程式为4Fe＋NOeq \o\al(－,3)＋10H＋===4Fe2＋＋NHeq \o\al(＋,4)＋3H2O。 (3)检验溶液中NHeq \o\al(＋,4)的操作和现象是取少量试液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明有NH3生成，证明原溶液含有NHeq \o\al(＋,4)。 (4)HCOeq \o\al(－,3)与Fe2＋反应生成FeCO3沉淀和CO2气体，反应的离子方程式是Fe2＋＋2HCOeq \o\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。 (5)可能是酸性越强，则NOeq \o\al(－,3)的氧化能力越强，也可能是H＋溶解纳米铁表面氧化物或杂质，使纳米铁和NOeq \o\al(－,3)充分接触，从而增大反应速率。 (6)①溶液中始终只存在少量NOeq \o\al(－,2)的可能原因是反应②的化学反应速率大于反应①的化学反应速率。②可能是有NH3或其他含N气体逸出，从而导致溶液中的总氮量小于初始时的总氮量。 答案：(1)FeSO4和H2O　(2)4Fe＋NOeq \o\al(－,3)＋10H＋===4Fe2＋＋NHeq \o\al(＋,4)＋3H2O (3)取少量试液于试管，加入浓NaOH溶液，加热，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明有NH3生成，证明原溶液含有NHeq \o\al(＋,4) (4)Fe2＋＋2HCOeq \o\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O (5)酸性越强，则NOeq \o\al(－,3)的氧化性越强；H＋能溶解纳米铁表面氧化物或杂质，使纳米铁和NOeq \o\al(－,3)充分接触，从而增大反应速率(任答一条，合理即可) (6)①反应②的化学反应速率大于反应①的化学反应速率　②有NH3或其他含N气体逸出 体系构建 核心巧记 1．牢记1条转化主线 N2―→NH3―→NO―→NO2―→HNO3―→NH4NO3 2．特殊的检验 (1)NO：无色气体遇到空气变成红棕色。 (2)NHeq \o\al(＋,4)：NHeq \o\al(＋,4) eq \o(――→,\s\up17(强碱),\s\do19(△))无色气体eq \o(――――――――――――→,\s\up17(湿润的红色石蕊试纸))变蓝 3．重要的化学方程式 (1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)4NH3＋5O2eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do19(△))4NO＋6H2O (3)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq \o(=====,\s\up17(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O (4)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (5)Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (6)C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up17(△)) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O $$