第13讲 氮及其重要化合物-【勤径学升】2026年高考化学一轮总复习教师用书Word

第13讲　氮及其重要化合物 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，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识氮及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 考点1 氮气及氮的氧化物 ➢ 对应学生用书P70 1.自然界中氮元素的存在形式 2.氮气与氮的固定 （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： ①3Mg＋N2Mg3N2。 ②N2＋3H22NH3。 ③N2＋O22NO。 3.氮的氧化物 （1）氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3和N2O5。 （2）NO和NO2的比较 性质 NO NO2 色、味、态 无色、无味的气体 红棕色、有刺激性气味的气体 溶解性 不溶于水 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＋H2O2HNO3＋NO 与氧气反应 2NO＋O22NO2 不反应 [注意]　①NO2与N2O4存在平衡2NO2N2O4，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的方法是向该无色气体中通入O2（或空气），无色气体变为红棕色。 4.氮氧化物对环境的污染、人体的危害及防治 （1）常见的污染类型及对人体的危害 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＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH2NaNO2＋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），一般适用于工业尾气中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）。 易丨错丨易丨混 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 1.固氮反应一定属于氧化还原反应。 （ √ ） 2.N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。 （ × ） 3.用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体。 （ × ） 4.NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂。 （ × ） 5.可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。 （ × ） 6.利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气。 （ √ ） 题组一　氮及其氧化物的性质 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，如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图。下列叙述正确的是 （　　） A.N2→NH3、NH3→NO均属于氮的固定 B.在催化剂a作用下，N2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 解析　氮的固定是指氮由游离态转变为化合态，N2→NH3的反应为氮的固定，但NH3→NO的反应没有氮气参与，不属于氮的固定，故A错误；由示意图可知，在催化剂a作用下，氮元素化合价降低被还原，氮气发生还原反应，故B错误；由示意图可知，催化剂a的表面只发生了非极性共价键的断裂，没有发生极性共价键的断裂，故C错误；使用催化剂a、b可加快反应速率，能提高单位时间内生成物的产量，故D正确。故选D。 答案　D 2．(2024·河北石家庄二中模拟)下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　) A．NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收 B．4.6 g NO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NA C．用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别Br2(g)和NO2 D．除去NO中混有少量NO2气体时，可以用水洗涤后再干燥 解析　NO与水不反应，A错误；根据原子守恒，可按NO2计算，含有的氧原子数目为0.2NA，不受平衡影响，B错误；NO2也能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C错误；二氧化氮与水反应生成NO，用水洗涤后再干燥可除杂，D正确。 答案　D 题组二　氮氧化物溶于水的定量判断 3．如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　) A．3∶2 B．2∶3 C．8∶3 D．3∶8 解析　该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式“合并”为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。剩余气体与空气接触后立即变为红棕色，说明剩余气体为NO。则可知体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应生成HNO3。结合反应关系可得：＝，则m∶n＝8∶3。 答案　C 4.将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒扣于水槽中，充分反应后，还剩余2mL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＋2H2O4HNO3、3NO2＋H2O2HNO3＋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－×（12mL－x）＝2mL，解得x＝4mL，则NO2的体积是8mL； （2）若剩余NO，则V剩＝×[（12mL－x）－4x]＝2mL，解得x＝1.2mL，则NO2体积是10.8mL。 答案　（1）O2　8mL、4mL （2）NO　10.8mL、1.2mL 氮氧化物溶于水的相关计算 解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理，无论是单一气体（NO2），还是NO、NO2、O2中的二者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O2HNO3＋NO、2NO＋O22NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。故强调牢记以下两个总方程式： （1）若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O4HNO3。 （2）若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。 考点2 氨和铵盐 ➢ 对应学生用书P72 1.氨的分子结构和物理性质 电子式 密度 气味 水溶性 比空气小 有刺激性气味 极易溶于水(1∶700) 2.氨的化学性质 [注意]　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。 3.铵盐及NH的检验 （1）铵盐的物理性质 铵盐通常是白色固体，绝大多数铵盐易溶于水。 （2）铵盐的化学性质 （3）N的检验 待检物无色气体试纸变蓝色 4.氨的实验室制法 （1）常见方法 （2）其他简易方法 方法 化学方程式（或原理） 发生装置 加热浓氨水 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＋CaONH3↑＋Ca（OH）2 易丨错丨易丨混 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 1.氨水的含氮微粒中最多的微粒是NH3·H2O。 ( √ ) 2.NH3易溶于水，可用作制冷剂。 ( × ) 3.氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟。( × ) 4.用浓NH4Cl溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为NH4Cl隔绝了空气。 ( × ) 5.铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。 ( × ) 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，试纸不变蓝，则原溶液中不含NH。 ( × ) 题组一　氨、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　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，稀溶液若不加热，NH3不能逸出，无法确定是否含NH，B错误；液氨作为清洁能源，燃烧生成氮气和水，其反应为4NH3＋3O22N2＋6H2O，C错误；NH4Cl受热也会分解，故不可采用加热法除杂，D错误。故选A。 答案　A 2．(2024·宜春丰城拖船中学开学考)如图所示，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。表中对应的实验现象及解释正确的是(　　) 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了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 氯化铝溶液先浑浊再澄清 氢氧化铝沉淀溶解 D 干燥红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 氨气属于碱 解析　A．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，与浓盐酸挥发出的HCl反应生成氯化铵固体，反应现象是产生白烟，A正确；氨气为碱性气体，与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，由于浓硫酸不挥发，该反应无明显现象，B错误；C.氨气溶于水形成NH3·H2O，NH3·H2O与氯化铝溶液发生复分解反应生成氢氧化铝和NH4Cl，NH3·H2O为弱碱，不能溶解氢氧化铝沉淀，故氯化铝溶液变浑浊后不会变澄清，C错误；D.氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是氨气与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O电离出OH－，使溶液呈碱性，氨气为非电解质，不属于碱，D错误。 答案　A 题组二　氨的实验室制法 3．(2024·赣州全南中学开学考)某实验小组用下图装置制取氨气，有关制取氨气的说法正确的是(　　) A．甲装置中的试剂可以换为氯化铵固体 B．乙中的试剂可以是氨水和氧化钙固体 C．可以用排饱和氯化铵溶液收集氨气 D．甲中的棉花可以换为橡胶塞塞住烧瓶口 解析　A．氯化铵加热分解为氨气和氯化氢，氯化氢和氨气遇冷又生成氯化铵，甲装置中的试剂若换为氯化铵固体，不能制取氨气，故A错误；B.氧化钙和浓氨水混合放出氨气，乙中的试剂可以是氨水和氧化钙固体，故B正确；C.氨气易溶于水，不能用排饱和氯化铵溶液收集氨气，故C错误；D.甲中的棉花若换为橡胶塞塞住烧瓶口，空气无法排出，故D错误。 答案　B 4.实验室用如图装置制氨气并验证氨气的某些化学性质能达到实验目的的是 （　　） A.用装置甲制取氨气 B.用装置乙除去氨气中的水蒸气 C.用装置丙验证氨气具有还原性 D.用装置丁吸收尾气 解析　A项，实验室采用装置甲制取氨气时，分液漏斗中盛装浓氨水，圆底烧瓶中盛放氢氧化钠固体或生石灰，图示药品使用不正确，不能用来制取氨气，A错误；B项，氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵，不能用浓硫酸干燥氨气，B错误；C项，丙装置中发生反应2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O，可以验证氨气具有还原性，C正确；D项，氨气与水直接接触，不能起防倒吸的作用，D错误。故选C。 答案　C 微专题5　喷泉实验及拓展应用 ➢ 对应学生用书P74 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液体。 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（如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体、使气体发生反应等）来形成喷泉。 设计说明： （Ⅰ）装置改变了胶头滴管的位置，将胶头滴管中的水挤入试剂瓶中，试剂瓶内压强增大，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。 （Ⅱ）装置省去了胶头滴管，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（或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，氨溶于水），即发生喷泉。 （Ⅲ）装置在水槽中加入能使水温升高的物质，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。 （Ⅳ）装置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。 （Ⅴ）装置打开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。 （Ⅵ）装置中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个止水夹，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部的止水夹，则可产生双喷泉。 1.（2022·绵阳模拟）如图是某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现象的是 （　　） 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NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 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.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 解析　氯气易溶于有机溶剂四氯化碳，烧瓶中的气体压强减小，故能形成喷泉；氢气不溶于水，也不和氢氧化钠反应，所以烧瓶中的气体压强不会有明显的变化，故不能形成喷泉；用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气，使锥形瓶中液体进入烧瓶中，氨极易溶于水，烧瓶中的气体压强减小，故能形成喷泉；浓硫酸溶于水时放热，促使浓氨水放出氨，使锥形瓶内压强增大，将浓氨水压入烧瓶中与HCl反应，故能形成喷泉。 答案　B 2．(2023·自贡期末)利用压强传感器测定氨气的喷泉实验中压强变化的装置如图1所示(夹持仪器略)。下列说法错误的是(　　) 图1　氨气喷泉实验 图2　喷泉实验中瓶内压强变化曲线 A．取下a处胶头滴管，用湿润的红色石蕊试纸在瓶口验满 B．打开弹簧夹b，挤压a处胶头滴管，使少量水进入三颈瓶引发喷泉 C．喷泉实验时三颈瓶内压强变化曲线如图2，C点时喷泉最剧烈 D．常温常压下，实验结束后所得溶液的物质的量浓度为mol·L－1 解析　A．氨气溶于水呈碱性，取下a处胶头滴管，用湿润的红色石蕊试纸在瓶口验满，若红色石蕊试纸变蓝，说明氨气已经充满装置，故A正确；B.氨气极易溶于水，打开弹簧夹b，挤压a处胶头滴管，使少量水进入三颈瓶，瓶内氨气溶于水使瓶内压强减小，引发喷泉，故B正确；C.电脑绘制三颈瓶内压强变化曲线如图2，C点时容器内外压强差最大，则喷泉最剧烈，故C正确；D.若为标况下完成该实验，假设溶液刚好充满烧瓶且混合均匀，容器的容积为V L，则溶液的物质的量为＝mol·L－1，则常温下应小于该值，故D错误。 答案　D 3.中学实验中，通常利用如图所示的装置进行喷泉实验，来验证气体的“溶解性”，下列有关说法不正确的是(　　) A.用滴管加入液体后，由于气体的“溶解”，瓶内压强减小，导致瓶内压强小于外界压强，从而形成喷泉 B.选用合适的溶液，CO2也能用于做喷泉实验 C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验 D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验，烧瓶中将充满稀硝酸 解析　本题综合考查了喷泉实验的原理，即由于气体溶于水或某种溶液(或与水、某种溶液反应)，烧瓶中的压强迅速减小，与外界产生足够的压强差，从而形成喷泉，A正确；CO2能与NaOH等强碱溶液反应，从而被吸收，能与外界产生压强差，故能形成喷泉，B正确；NH3和HCl属于极易溶于水的气体，SO2可以与NaOH溶液等反应，故均能形成喷泉，C正确；NO2和N2O4与水反应后有NO气体生成，故液体不能充满烧瓶，D错误。故选D。 答案　D 考点3 硝酸 ➢ 对应学生用书P75 1.物理性质：硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2.化学性质 （1）不稳定性 化学方程式：4HNO3（浓）2H2O＋4NO2↑＋O2↑。 （2）强氧化性 硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 ①与金属反应（写化学方程式，下同） 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3（稀）3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O； 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反应：C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③与还原性化合物反应 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＋＋N3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 易丨错丨易丨混 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 1.常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。 （ √ ） 2.可用稀HNO3与FeS固体反应制取H2S。 （ × ） 3.铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。 （ × ） 4.在酸性条件下，N与I－、Fe2＋、S等离子均不能大量共存。 （ √ ） 5.Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中。 （ √ ） 6.试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去。 （ × ） 7.浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同。 （ √ ） 题组一　硝酸的重要性质 1．硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的是(　　) A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性 B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性 2.某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是 （　　） 实验操作（室温）及实验现象 ① 将足量的铜粉加入1mL 10mol·L－1HNO3中，溶液呈绿色，产生红棕色气体 ② 将足量的铜粉加入100mL 0.1mol·L－1HNO3中，溶液呈蓝色，产生无色气体 ③ 将足量的铁粉加入100mL 0.1mol·L－1HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成 A.实验①中消耗的铜粉质量大于实验② B.实验②中产生的气体可用向上排空气法收集 C.实验③中铁发生了钝化 D.以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关 解析　A项，实验①反应后溶液呈绿色，产生红棕色气体，发生反应Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，实验②反应后溶液呈蓝色，产生无色气体，发生反应3Cu＋8HNO3（稀）3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，①与②中硝酸的物质的量相等，故实验①中消耗的铜粉质量小于实验②，故A错误；B项，实验②中生成一氧化氮气体，一氧化氮易于氧气反应，故不能用排空气法收集，故B错误；C项，实验③反应后溶液呈浅绿色，无气体生成，故铁发生了钝化，故C正确；D项，根据实验①②可得浓硝酸生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮，但是与活泼性无关，故D错误。故选C。 答案　C 题组二　硝酸与金属反应的定量判断 3．(2024·厦门一中检测)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，下列说法中错误的是(　　) A．NO的体积为5.824 L，NO2的体积为5.376 L B．参加氧化还原反应的HNO3的物质的量是1.52 mol C．待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为mol·L－1 D．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57.8 g 解析　A．32.64 g铜的物质的量n(Cu)＝＝0.51 mol，反应产生的NO、NO2气体的物质的量n(气体)＝＝0.5 mol。假设混合气体中NO、NO2的物质的量分别是x、y，则根据气体物质的量关系可知：x＋y＝0.5 mol，根据电子守恒可知3x＋y＝0.51 mol×2，解得x＝ 0.26 mol，y＝0.24 mol，故反应产生的气体在标准状况下的体积：V(NO)＝0.26 mol×22.4 L/mol＝5.824 L，V(NO2)＝0.24 mol×22.4 L/mol＝ 5.376 L，A正确；B.参加氧化还原反应的HNO3，就是反应变为NO、NO2气体的硝酸，其物质的量是0.5 mol，B错误；C.在该反应中HNO3的一部分起酸的作用，与Cu2＋结合形成Cu(NO3)2，其物质的量为Cu2＋变为Cu(OH)2沉淀时NaOH的物质的量，n(HNO3)酸＝a mol/L×V×10－3L＝aV×10－3mol，还有一部分起氧化剂作用，反应变为NO、NO2，其物质的量n(HNO3)氧化剂＝0.5 mol，由于溶液的体积是140 mL，故原硝酸溶液的浓度c(HNO3)＝＝mol/L，C正确；D.用30%的双氧水使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，双氧水得到的电子等于NO、NO2失去的电子，等于Cu变为Cu2＋失去的电子。设需要30%的双氧水m g，根据电子得失守恒，有：0.26×3＋0.24×1＝0.51×2＝30%××2，解得m＝57.8 g，D正确。 答案　B 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%双氧水________g。 解析　(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。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在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中。变成气体的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NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aV mol，所以，c(HNO3)＝ mol·L－1。(4)由得失电子守恒得3×n(NO)＋n(NO2)＝n(H2O2)×2，n(H2O2)＝0.51 mol，则m(H2O2)＝17.34 g，需要30%双氧水的质量为＝57.8 g。 答案　(1)5.824　5.376　(2)1.52 mol (3)　(4)57.8 金属与硝酸反应的思维模型 [对应学生用书P76] 1．(2024·高考湖南卷)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 解析　A．金属铜与稀硝酸不会发生钝化。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。故选C。 答案　C 2．(2024·高考全国甲卷)四瓶无色溶液NH4NO3、Na2CO3、Ba(OH)2、AlCl3，它们之间的反应关系如图所示。其中a、b、c、d代表四种溶液，e和g为无色气体，f为白色沉淀。下列叙述正确的是(　　) A．a呈弱碱性 B．f可溶于过量的b中 C．c中通入过量的e可得到无色溶液 D．b和d反应生成的沉淀不溶于稀硝酸 解析　由题意及关系图可知，a与b反应需要加热，且产生的e为无色气体，则a和b分别为NH4NO3和Ba(OH)2的一种，产生的气体e为NH3；又由于b和c反应生成白色沉淀f，NH4NO3不会与其他三种溶液产生沉淀，故b为Ba(OH)2，a为NH4NO3；又因为c既能与b反应生成沉淀f，又能与d反应生成沉淀f，故c为AlCl3，d为Na2CO3，生成的白色沉淀为Al(OH)3，无色气体g为CO2。综上所述，a为NH4NO3溶液，b为Ba(OH)2溶液，c为AlCl3溶液，d为Na2CO3溶液，e为NH3，f为Al(OH)3，g为CO2。A.由分析可知，a为NH4NO3溶液，为强酸弱碱盐的溶液，NH水解显酸性，故a显弱酸性，A项错误；B.由分析可知，f为Al(OH)3，b为Ba(OH)2溶液，Al(OH)3为两性氢氧化物，可溶于强碱，故f可溶于过量的b中，B项正确；C.由分析可知，c为AlCl3溶液，e为NH3，AlCl3溶液中通入NH3会生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3不溶于弱碱，继续通入NH3不能得到无色溶液，C项错误；D.由分析可知，b为Ba(OH)2溶液，d为Na2CO3溶液，二者反应生成BaCO3沉淀，可溶于稀硝酸，D项错误。故选B。 答案　B 3.(2023·高考江苏卷)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)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　B项，NO与H2O不反应，不能直接得到HNO3，可通过通入O2来实现，错误。故选B。 答案　B 4．(2023·高考广东卷)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　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可以达到预期目的；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不可以达到预期目的；C.NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，故C可以达到预期目的；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可以达到预期目的。故选B。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $$