第3节 氮的循环（8大题型专项训练） 化学鲁科版2019必修第一册

第3节 氮的循环 题型01 氮气及氮的固定 题型02 氮氧化物及相关计算 题型03 氨的性质 题型04 铵盐的性质及铵根的检验 题型05 氨的实验室制法 题型06 硝酸的性质及用途 题型07 氮及其化合物的转化关系 题型08 氮氧化物的危害及治理 题型01 氮气及氮的固定 1. 氮气 (1)物理性质：无色无味气体，密度比空气小，难溶于水。 (2)空气中氮气的体积分数约占78%。 (3)氮气的化学性质： ①N2＋3MgMg3N2，N2表现氧化性。 ②N2＋3H22NH3，N2表现氧化性。 ③N2＋O22NO，N2表现还原性。 2. 氮的固定：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫作氮的固定（fixation of nitrogen）， 简称固氮。 【典例1】下列有关说法正确的是 A．工业上制硝酸过程中，氨气的催化氧化属于氮的固定 B．可以和水反应生成，所以是酸性氧化物 C．雷雨天闪电时空气中有生成，和互为同位素 D．城市建筑群易受酸雨腐蚀，的雨水为酸雨 【变式1-1】物质的性质决定用途，下列说法错误的是 A．四氧化三铁固体呈红色，俗称铁红，常用作红色颜料 B．液氨汽化时吸收大量的热，可用作制冷剂 C．豆科植物的根瘤菌能将空气中的氮气转化成氨，实现氮的固定 D．溶液具有较强氧化性，可以腐蚀铜箔制造印刷电路板 【变式1-2】氮是粮食作物生长必需的元素，下列反应属于氮的固定的是 A． B． C． D． 【变式1-3】科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下，可以实现大气中的氮循环(如图所示)，减少对环境的污染。下列说法错误的是 A．图中氮的化合价有0、-3、+3、+5 B．N2转化成属于氮的固定 C．与反应的离子方程式为： D．转化过程中被CH3OH(甲醇)还原为N2 题型02 氮氧化物及相关计算 1. 氮的氧化物： (1)一氧化氮（NO）：无色无味气体，有毒，难溶于水。 2NO + O2 = 2NO 收集只能用排水法。 (2)二氧化氮（NO2）：红棕色有刺激性气味气体，有毒，易溶于水，易液化。 3NO2＋H2O ===2HNO3＋NO 收集只能用向上排空气法。 (3)验证某无色气体是NO的方法：向无色气体中通入空气(或氧气)，无色气体变为红棕色。 2. NOx与O2、H2O混合的计算方法 (1) 电子守恒法 n(NOx)×(5－2x)＝n(O2)×4 (2) 总反应式法 ①NO和O2与H2O反应，用4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3计算。 ②NO2和O2与H2O反应，用4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3计算。 (3) 原子守恒法 4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。当混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。 N(N)∶N(O) 【典例2】一氧化氮是最简单的分子之一，尽管它的结构简单，但对机体健康至关重要，它能起到防止心血管系统的老化，促进血管扩张等作用。下列关于的叙述不正确的是 A．不溶于水，是一种大气污染物 B．是一种红棕色的有毒气体 C．结合血红蛋白的能力比还强 D．与氧气反应生成，体现其还原性 【变式2-1】空气中的二氧化硫和氮氧化物有毒，它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，下列有关说法不正确的是 A．是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，溶于水时生成硝酸和一氧化氮 B．一氧化氮是无色无毒气体，不溶于水。在常温下很容易与氧气发生反应，生成二氧化氮 C．氨是无色，有刺激性气味的气体，很容易液化。液氨汽化会吸收大量的热，液氨可用作制冷剂 D．浓硫酸将蔗糖、纸张、棉布、木材等有机物中的氢和氧，按水的组成比脱去，称为脱水性 【变式2-2】室温下，将充满的试管倒立在水中，实验现象如下图。下列分析不正确的是 A．易溶于水，不能用排水法收集 B．试管中剩余的无色气体可能是 C．取试管中的溶液，滴加紫色石蕊溶液，溶液显红色，是因为与反应生成了酸 D．向试管中再缓缓通入一定量的，试管中的液面上升 【变式2-3】将盛8mL一氧化氮和18mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中，通入一定量的氧气，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．6mL B．9mL C．10mL D．12mL 题型03 氨的性质 1. 物理性质：无色，刺激性气味气体，密度比空气小，极易溶于水，在通常情况下，1体积水可溶解700体积的氨。溶于水的氨与水反应生成一水合氨（NH3·H2O），一水合氨是一种弱碱，不稳定，受热容易分解生成氨气。 2. 化学性质： （1） 与水的反应 氨气溶于水呈碱性原因的反应方程式为NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－。 （2） 氨气与酸反应 a． 蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为产生白烟，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl、HNO3＋NH3===NH4NO3。 b． 氨气通入酸的本质反应为NH3＋H＋===NH。 （3） NH3的还原性——氨的催化氧化 化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。该反应是工业制HNO3的基础反应。 【典例3】氨气溶于水的喷泉实验如图所示。下列说法错误的是 A．在实验室可以加热来制备氨气 B．喷泉呈红色说明氨水显碱性 C．该实验证明氨气极易溶于水 D．实验结束后，将烧瓶内液体加热后红色变浅或褪去 【变式3-1】利用图1装置进行喷泉实验。实验过程中先挤压胶头滴管，后打开止水夹a，实验结束后，有少量气体剩余。气体压强随时间的变化如图2所示。 已知：常温常压下，1体积水能溶解700体积氨气。 下列说法不正确的是 A．挤压胶头滴管和打开止水夹a的时间分别在5s和15s B．DE段压强逐渐增大的原因是烧杯中的水持续地进入烧瓶中 C．EF段压强保持不变，说明此时氨气在水中的溶解达到饱和状态 D．推测AB段的压强变化趋势是由氨气能快速且大量地溶于水导致的 【变式3-2】如图，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。(铵盐的性质与N的检验)下表中实验现象及对现象所作的解释正确的是 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，湿润红色石蕊试纸变蓝 氨气是一种弱碱 【变式3-3】氨的催化氧化是制备硝酸的重要过程，某化学兴趣小组设计了如图所示装置模拟氨的催化氧化。下列说法错误的是 A．该实验说明浓氨水具有挥发性和具有还原性 B．氨气与氧气反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 C．观察到红热的Pt丝始终保持红热状态，说明该反应是放热反应 D．观察到瓶中有红棕色气体生成，说明氨的催化氧化直接生成了 题型04 铵盐的性质及铵根的检验 1. 铵盐的物理性质 铵盐都是无色固体，均易溶于水。 2. 铵盐的化学性质 3. NH4+的检验 【典例4】下列说法正确的是 A．NH4HCO3是铵盐，也是碳酸氢盐，其分类方法为树状分类法 B．NaHCO3与澄清石灰水反应的离子方程式与NaHCO3的量多少无关 C．CO2通入盛有Na2O2的试管，固体质量增加 D．取待测液于试管中，加NaOH溶液，并将红色石蕊试纸置于溶液中，试纸变蓝，则说明原溶液中有 【变式4-1】下列有关物质检验的实验操作及现象和结论均正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 向某溶液中加入稀盐酸，无明显现象，再加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，沉淀不消失 该溶液中一定含有 B 向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊 该溶液中一定含有 C 向某溶液中加入NaOH溶液，用湿润的红色石蕊试纸检验无明显现象 该溶液中一定没有 D 向某溶液中先滴加稀盐酸，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀 该溶液中一定含有Cl- A．A B．B C．C D．D 【变式4-2】碳酸钠作为一种多功能的化合物，在日常生活和工业生产中扮演着举足轻重的角色。其一种工业制法如图所示，下列说法错误的是 A．上述过程不涉及氧化还原反应 B．碳酸钠溶液显碱性，俗称苏打或纯碱 C．将和通入饱和食盐水时，应先通入 D．可用NaOH浓溶液和湿润的蓝色石蕊试纸验证母液中含有 【变式4-3】某溶液中可能含有下列6种离子中的某几种：、、、、、。为确认溶液组成进行如下实验： ①取少量溶液向其中滴加溶液，出现白色沉淀； ②另取上述溶液，加入足量溶液，反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥，得沉淀6.63 g，向沉淀中加入过量的盐酸，有4.66 g沉淀剩余； ③再另取上述溶液，向其中加入足量溶液，加热，产生有刺激性气味且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体1.12 L(已换算成标准状况，假定产生的气体全部逸出)。由此可以得出关于原溶液的说法正确的是 A．一定存在 B．一定不存在 C．一定存在 D． 题型05 氨的实验室制法 1. 氨的实验室制法 2. 氨的实验室快速制法 原理：采用加热浓氨水，或常温下将浓氨水滴到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上，制取NH3。 氨气的吸收装置——注意：防倒吸 【典例5】某化学实验小组同学利用如图所示装置制备氨气，并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。 (1)实验室制备氨气的化学方程式为 。 (2)干燥氨气常用的干燥剂是 (填标号)。 A． B．浓硫酸 C． D．碱石灰 (3)收集氨气时，请你选择氨气的进气口 (填“a”或“b”)。 (4)若观察到装置B中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是 。 (5)用图C装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满氯化氢，引发水上喷的操作是 。 (6)下列装置用于尾气处理较合适的是 。 (7)该研究小组查阅相关资料，了解到某工厂制硝酸的流程如下图所示： ①“氧化炉”中发生反应的化学方程式为 。 ②“吸收塔”排出的尾气中仍会含有少量的NO、等氮氧化物，为消除它们对环境的影响，通常用氢氧化钠溶液吸收气体，生成两种钠盐，其相应的离子方程式为 。 【变式5-1】某硝酸工业排放的尾气中含有大量的(主要指和)气体，该气体严重污染环境。某校环保小组同学利用下列装置，在一定温度和催化剂条件下，用将还原生成环境友好型气体并探究其性质。 (1)C装置的名称是 。 (2)A、B装置都可以制取氨气，氨气的实验室制法应选择的装置是 。其化学方程式为 。 (3)同学甲设计了如下仪器连接方式来制取纯净、干燥的氨气：发生装置→d，c→f，e→d，c→g，h→i(箭头方向即为气流方向)。同学乙经分析认为同学甲的实验设计达不到实验目的，其原因是 。 (4)如下图，直形玻璃管Y中装有催化剂并充满纯净气体，用止水夹、将两端封住，注射器X充有一定量纯净(不足)。 ①通常情况下的颜色是 。 ②打开，缓慢向内推动注射器活塞，模拟工业处理的污染。直形玻璃管Y中现象明显，其反应方程式为 。 ③充分反应后，恢复到室温，打开，现象是 。 (5)氨气对的处理。常温下，将一定比例的、和匀速通过装有催化剂的反密闭容器中充分反应，测得的去除率随温度的变化如图所示。 ①为最大限度的去除选用的最佳温度是 。 ②温度过高，去除率随温度变化稍有下降的原因是 。 【变式5-2】某化学课外活动小组的同学在学习NH3的性质时讨论：既然NH3具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？于是他们设计了如下实验装置(夹持装置未画出)进行实验。 请回答下列问题： (1)氨气实验室制法的化学方程式： 。 (2)该课外小组选择了另外一种方法获得氨气，如上图所示，仪器a的名称为 ；仪器b中可选择的试剂为 。 (3)实验中可观察到装置C中现象 ，干燥管D增重，量气管内收集到无色无味的单质气体，写出相应的化学方程式 。 (4)E装置中浓硫酸的作用是 ；实验结束后，装置E的溶液所含的阳离子除了H+外，还含有 。 (5)已知氨气难溶于有机溶剂。如图的装置中不能做的尾气吸收装置的是 。 (6)写出氨气发生催化氧化反应的化学方程式 ；证明有NO的生成的方法 。 【变式5-3】Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO氧化NH3制得N2，然后与镁反应得到Mg3N2。已知，Mg3N2是一种浅黄色粉末，易水解。下列说法错误的是（双选） A．装置D的作用只是吸收装置C中产生的水蒸气 B．实验开始时应先点燃E处酒精灯；再点燃C处酒精灯 C．装置A中生石灰可用氢氧化钠固体代替 D．取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2 题型06 硝酸的性质及用途 硝酸的物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与水任意比互溶。 硝酸的化学性质： (1)不稳定性 ①反应：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑ ②市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。 (2)强氧化性 ①与不活泼金属反应 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常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。常温下浓硝酸可用铁桶盛装。 ③与非金属反应 如浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ④与还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等还原性物质。 硝酸与金属反应的规律： (1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。 (2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2、NH3、NH。 (3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。 (4)浓硝酸与金属反应时，若铜过量，反应开始时浓硝酸被还原为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物变为NO。 【典例6】资料显示：浓硝酸能将NO氧化成，而稀硝酸不能氧化NO。某学习小组据此验证浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图装置进行实验（夹持仪器已略去）。可选试剂：浓硝酸、稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、NaOH溶液。下列说法错误的是 A．实验开始前及结束后皆需通一段时间氮气，其目的不同 B．②中每消耗0.1mol ，转移的电子数约为 C．装置②③④盛放的试剂依次是蒸馏水、稀硝酸、浓硝酸 D．已知溶液呈蓝色，①中反应后的溶液呈绿色，可能的原因是溶解了 【变式6-1】下列离子方程式书写正确的是 A．Cu与足量稀反应： B．向溶液中通入少量： C．澄清石灰水中加少量： D．向NaClO溶液中通入少量： 【变式6-2】将、组成的混合物投入适量稀硝酸中恰好反应，固体完全溶解时收集到唯一还原产物气体2.24L（标准状况），向反应后溶液中加入一定量的溶液，金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量为 A． B． C． D． 【变式6-3】如图为铜与稀硝酸反应的有关性质实验。实验步骤如下： ①按照如图装置连接好仪器，关闭所有止水夹，检查装置的气密性。 ②在装置A的烧杯中加入的氢氧化钠溶液。 ③在装置C的U形管中加入溶液，排除U形管左端管内空气；塞紧连接铜丝的胶塞。打开止水夹，反应进行一段时间。 ④进行适当的操作，使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶中，气体变为红棕色。 ⑤再通过操作使装置B中的气体进入烧杯A中与氢氧化钠溶液反应。 回答下列问题： (1)装置C中发生反应的离子方程式是 。 (2)装置A上面的导管口末端也可以连接 来代替干燥管，达到同样目的。 (3)加入稀硝酸，排除U形管左端管内空气的操作是 。 (4)步骤④中“使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶”的操作是：打开止水夹 ，并用注射器在U形管右端导管口注入空气。 (5)步骤⑤中使“气体进入烧杯中与氢氧化钠溶液反应”的操作是 。 (6)尾气中主要有二氧化氮和空气，与氢氧化钠溶液反应只生成一种盐，则反应的离子方程式为 。 (7)本实验结束后硝酸还有很多剩余，请你改进实验，使其能达到预期实验目的，且反应结束后硝酸的剩余量尽可能较少。你的改进是 。 题型07 氮及其化合物的转化关系 氮及其化合物的价类二维图 硝酸及硝酸铵的工业制备流程图： 【典例7】硫、氮元素是重要的非金属元素，其价—类二维图如下图所示。 下列说法错误的是 A．将过量a气体分别通入Ca(ClO)2溶液、CaCl2溶液中，均无现象 B．反应③的离子方程式为3NO2+H2O=2H++2+NO C．上图中，属于氮的固定的是①② D．工业上由b制备c所用的吸收试剂为浓硫酸 【变式7-1】“价-类”二维图有助于将知识结构化，如图所示是S、N元素的部分“价-类”二维图。下列说法正确的是 A．a、e、u、y四种物质两两之间均能反应 B．常温下，Fe与e、z的浓溶液都不反应 C．c、w、x均可与水反应，反应后溶液的溶质分别为e、y、z D．将w通入紫色石蕊试液先变红后褪色 【变式7-2】含氮元素的部分物质间相互转化关系如图所示。下列说法正确的是 A．通入NH3后的水溶液能导电说明NH3为电解质 B．反应①②均属于氮的固定 C．反应④证明NO是酸性氧化物 D．工业上常用N2通过反应②④制备HNO3 【变式7-3】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 — 物质类别关系如图所示，以下说法正确的是 A．物质A在一定条件下转化成N2，属于氮的固定 B．标准状况下，理论上44.8 L NO与33.6 L O2混合后溶于水可恰好转化成C C．19.2 g铜与100 m L 12 mol / L的C溶液完全反应，可产生标准状况下33.6 L的B物质 D．铵盐受热都易分解成氨气，都能与碱反应放出氨 题型08 氮氧化物的危害及治理 氮氧化物引起的环境问题 1．氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生光化学烟雾。 2．氮氧化物还是雾霾的主要成分之一（NOx、灰尘、H2SO4、有机碳氢化合物）。 3．工业废水和农业废水排放造成水体富营养化。 4．氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸，形成酸雨 氮氧化物的吸收 NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O 汽车尾气的处理 2NO +2CO 2CO2 +N2 【典例8】氮及其化合物在生产生活中应用广泛。下列有关说法错误的是 A．粮食储存中，可用作粮食的保护气 B．工业上把氨气转化成氮肥属于氮的固定 C．汽车尾气中排放的氮氧化物主要是由游离态氮转化来的 D．城市大气中碳氢化合物和氮氧化物等在阳光的作用下可能发生光化学烟雾 【变式8-1】下列做法不符合绿色发展理念的是 A．积极开发原子利用率高的化工生产工艺 B．积极提高煤和石油作为燃料使用的比例 C．推广尾气处理技术，减少大气污染物排放 D．研发可降解高分子材料，减少“白色污染” 【变式8-2】2007年诺贝尔化学奖得主——德国科学家格哈德·埃特尔对有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究，催生了汽车尾气净化装置。净化装置中的催化转化器，可将CO、NO、NO2和碳氢化合物等转化无害的物质，有效降低尾气对环境的危害。下列有关说法不正确的是 A．催化转化器中的铂催化剂可加快CO氧化 B．铂表面做成蜂窝状更有利于提高催化效果。 C．在铂催化下，NO、NO2可被CO还原成N2 D．碳氢化合物在铂催化下，被CO直接氧化成CO2和H2O 【变式8-3】汽车尾气管中安装有尾气处理装置，以降低汽车使用过程中对环境的污染，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．反应中NO为还原剂 B．汽车尾气的主要污染成分为CO、NO和N2 C．催化转化总反应为 D．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 氮的循环 题型01 氮气及氮的固定 题型02 氮氧化物及相关计算 题型03 氨的性质 题型04 铵盐的性质及铵根的检验 题型05 氨的实验室制法 题型06 硝酸的性质及用途 题型07 氮及其化合物的转化关系 题型08 氮氧化物的危害及治理 题型01 氮气及氮的固定 1. 氮气 (1)物理性质：无色无味气体，密度比空气小，难溶于水。 (2)空气中氮气的体积分数约占78%。 (3)氮气的化学性质： ①N2＋3MgMg3N2，N2表现氧化性。 ②N2＋3H22NH3，N2表现氧化性。 ③N2＋O22NO，N2表现还原性。 2. 氮的固定：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫作氮的固定（fixation of nitrogen）， 简称固氮。 【典例1】下列有关说法正确的是 A．工业上制硝酸过程中，氨气的催化氧化属于氮的固定 B．可以和水反应生成，所以是酸性氧化物 C．雷雨天闪电时空气中有生成，和互为同位素 D．城市建筑群易受酸雨腐蚀，的雨水为酸雨 【答案】D 【详解】A．氮的固定是指将游离态氮（如N2）转化为化合态，工业上氨的催化氧化是将NH3转化为NO，氮元素仍处于化合态，而因该过程不属于氮的固定，A错误； B．酸性氧化物与水反应只生成对应的酸，而NO2与水反应生成HNO3和NO，产物不唯一，因此NO2不是酸性氧化物，B错误； C．O2和O3是由同种元素组成的不同单质，互为同素异形体，不是同位素，C错误； D．酸雨的定义是pH＜5.6的雨水，因正常雨水溶解CO2后pH≈5.6，低于此值说明含其他酸性物质，D正确； 故选D。 【变式1-1】物质的性质决定用途，下列说法错误的是 A．四氧化三铁固体呈红色，俗称铁红，常用作红色颜料 B．液氨汽化时吸收大量的热，可用作制冷剂 C．豆科植物的根瘤菌能将空气中的氮气转化成氨，实现氮的固定 D．溶液具有较强氧化性，可以腐蚀铜箔制造印刷电路板 【答案】A 【详解】A．四氧化三铁为黑色固体，而红色颜料“铁红”是氧化铁，A错误； B．NH3在常温下呈气态，液氨汽化吸热，液氨可用作制冷剂，B正确； C．根瘤菌将N2转化为NH3，属于自然固氮，C正确； D．FeCl3溶液中的Fe3+具有较强氧化性，能与Cu反应腐蚀铜箔，离子方程式为：，D正确； 故选A。 【变式1-2】氮是粮食作物生长必需的元素，下列反应属于氮的固定的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．反应中NO和O2生成NO2，氮元素始终处于化合态，未涉及游离态氮的转化，A不符合题意； B．反应物NO2和O2生成HNO3，氮元素仍为化合态，未涉及氮的固定，B不符合题意； C．NH4Cl与NaOH反应生成NH3·H2O，氮元素始终为化合态，属于复分解反应，C不符合题意； D．N2（游离态）与H2反应生成NH3（化合态），将游离态氮转化为化合态，属于氮的固定，D符合题意； 故选D。 【变式1-3】科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下，可以实现大气中的氮循环(如图所示)，减少对环境的污染。下列说法错误的是 A．图中氮的化合价有0、-3、+3、+5 B．N2转化成属于氮的固定 C．与反应的离子方程式为： D．转化过程中被CH3OH(甲醇)还原为N2 【答案】C 【详解】A．图中存在、、、化合价依次为0、-3、+3、+5，A正确； B．N2转化成是由游离态的氮元素转化为化合态，属于氮的固定，B正确； C．与反应生成氮气和水，离子方程式为：，C错误； D．硝酸根中氮元素化合价为+5价，氮气中氮元素化合价为0价，由图可知转化过程中和甲醇反应时生成氮气，即硝酸根被甲醇还原为，D正确； 故选C。 题型02 氮氧化物及相关计算 1. 氮的氧化物： (1)一氧化氮（NO）：无色无味气体，有毒，难溶于水。 2NO + O2 = 2NO 收集只能用排水法。 (2)二氧化氮（NO2）：红棕色有刺激性气味气体，有毒，易溶于水，易液化。 3NO2＋H2O ===2HNO3＋NO 收集只能用向上排空气法。 (3)验证某无色气体是NO的方法：向无色气体中通入空气(或氧气)，无色气体变为红棕色。 2. NOx与O2、H2O混合的计算方法 (1) 电子守恒法 n(NOx)×(5－2x)＝n(O2)×4 (2) 总反应式法 ①NO和O2与H2O反应，用4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3计算。 ②NO2和O2与H2O反应，用4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3计算。 (3) 原子守恒法 4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。当混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。 N(N)∶N(O) 【典例2】一氧化氮是最简单的分子之一，尽管它的结构简单，但对机体健康至关重要，它能起到防止心血管系统的老化，促进血管扩张等作用。下列关于的叙述不正确的是 A．不溶于水，是一种大气污染物 B．是一种红棕色的有毒气体 C．结合血红蛋白的能力比还强 D．与氧气反应生成，体现其还原性 【答案】B 【详解】A．是一种不溶于水的大气污染物，A正确； B．是一种无色的气体，B错误； C．与血红蛋白的结合能力大于，C正确； D．与氧气反应的过程中化合价升高，表现还原性，D正确； 答案选B。 【变式2-1】空气中的二氧化硫和氮氧化物有毒，它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，下列有关说法不正确的是 A．是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，溶于水时生成硝酸和一氧化氮 B．一氧化氮是无色无毒气体，不溶于水。在常温下很容易与氧气发生反应，生成二氧化氮 C．氨是无色，有刺激性气味的气体，很容易液化。液氨汽化会吸收大量的热，液氨可用作制冷剂 D．浓硫酸将蔗糖、纸张、棉布、木材等有机物中的氢和氧，按水的组成比脱去，称为脱水性 【答案】B 【详解】A．NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，溶于水时生成HNO3和NO，A正确； B．一氧化氮是无色有毒气体，不溶于水，B错误； C．由于氨易液化且液氨汽化时要吸收大量的热，故液氨常用作制冷剂，C正确； D．脱水性是指浓硫酸把有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去，D正确； 故选B。 【变式2-2】室温下，将充满的试管倒立在水中，实验现象如下图。下列分析不正确的是 A．易溶于水，不能用排水法收集 B．试管中剩余的无色气体可能是 C．取试管中的溶液，滴加紫色石蕊溶液，溶液显红色，是因为与反应生成了酸 D．向试管中再缓缓通入一定量的，试管中的液面上升 【答案】B 【详解】A．NO2与水可发生反应（3NO2+H2O=2HNO3+NO↑），会被水吸收，因此不能用排水法收集，A正确； B．NO2与水反应的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO↑，生成的NO为无色气体且难溶于水，故剩余无色气体应为NO，而非N2O4，B错误； C．NO2与水反应生成HNO3，HNO3为强酸，溶液显酸性，能使紫色石蕊溶液变红，C正确； D．试管中剩余气体为NO，通入O2后发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，气体被吸收，试管内压强减小，液面上升，D正确； 故答案选B。 【变式2-3】将盛8mL一氧化氮和18mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中，通入一定量的氧气，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．6mL B．9mL C．10mL D．12mL 【答案】B 【分析】倒置于水中，通入一定量的氧气，发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，可知剩余2mL气体为NO，以此来解答。 【详解】由题意可知，剩余2mL气体为NO，则参加反应的NO为6mL，结合4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知，消耗的氧气为6mL×=4.5mL；结合4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知，消耗的氧气为18mL×=4.5mL，则充入的氧气的体积为4.5mL+4.5mL=9mL； 故选B。 题型03 氨的性质 1. 物理性质：无色，刺激性气味气体，密度比空气小，极易溶于水，在通常情况下，1体积水可溶解700体积的氨。溶于水的氨与水反应生成一水合氨（NH3·H2O），一水合氨是一种弱碱，不稳定，受热容易分解生成氨气。 2. 化学性质： （1） 与水的反应 氨气溶于水呈碱性原因的反应方程式为NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－。 （2） 氨气与酸反应 a． 蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为产生白烟，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl、HNO3＋NH3===NH4NO3。 b． 氨气通入酸的本质反应为NH3＋H＋===NH。 （3） NH3的还原性——氨的催化氧化 化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。该反应是工业制HNO3的基础反应。 【典例3】氨气溶于水的喷泉实验如图所示。下列说法错误的是 A．在实验室可以加热来制备氨气 B．喷泉呈红色说明氨水显碱性 C．该实验证明氨气极易溶于水 D．实验结束后，将烧瓶内液体加热后红色变浅或褪去 【答案】A 【分析】在将胶头滴管里的水挤入圆底烧瓶后，烧瓶内迅速形成喷泉，说明产生了很大的气压差，该实验能证明氨气极易溶于水，据此分析回答。 【详解】A．NH4Cl受热分解生成氨气和氯化氢，但生成的氨气和氯化氢又化合生成NH4Cl，则不能加热分解NH4Cl制取氨气，A错误； B．酚酞遇碱变红色，产生红色喷泉，说明氨气溶于水形成的氨水呈碱性，B正确； C．在将胶头滴管里的水挤入圆底烧瓶后，烧瓶内迅速形成喷泉，说明产生了很大的气压差，该实验能证明氨气极易溶于水，C正确； D．实验结束后，将烧瓶内液体加热后，一水合氨分解生成氨气和水，则红色变浅或褪去，D正确； 故选A。 【变式3-1】利用图1装置进行喷泉实验。实验过程中先挤压胶头滴管，后打开止水夹a，实验结束后，有少量气体剩余。气体压强随时间的变化如图2所示。 已知：常温常压下，1体积水能溶解700体积氨气。 下列说法不正确的是 A．挤压胶头滴管和打开止水夹a的时间分别在5s和15s B．DE段压强逐渐增大的原因是烧杯中的水持续地进入烧瓶中 C．EF段压强保持不变，说明此时氨气在水中的溶解达到饱和状态 D．推测AB段的压强变化趋势是由氨气能快速且大量地溶于水导致的 【答案】C 【详解】A．氨气极易溶于水，挤压胶头滴管使水进入圆底烧瓶，氨气溶于水，导致装置内的压强迅速减小，对应图中AB段压强变化，故5s时挤压胶头滴管，打开止水夹，氨气溶于水，压强继续减小，对应CD段压强变化，故15s打开止水夹，A正确； B．压强最小时喷泉最剧烈，D点喷泉最剧烈，随着水持续进入烧瓶中，压强增大，故DE段压强逐渐增大的原因是烧杯中的水持续地进入烧瓶中，B正确； C．EF段压强保持不变，说明圆底烧瓶内压强与外界大气压相等，常温常压下，1体积水能溶解700体积氨气，氨气在水中的溶解未达到饱和状态，C错误； D．根据A中分析，AB段的压强变化趋势是由氨气能快速且大量地溶于水导致的，D正确； 故选C。 【变式3-2】如图，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。(铵盐的性质与N的检验)下表中实验现象及对现象所作的解释正确的是 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，湿润红色石蕊试纸变蓝 氨气是一种弱碱 【答案】A 【详解】A．浓盐酸易挥发，挥发出的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体小颗粒，产生白烟，现象和解释均正确，A正确； B．浓硫酸是高沸点酸，难挥发，但NH3为碱性气体，会与浓硫酸发生反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4，解释错误，B错误； C．NH3与水反应生成NH3·H2O，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3只溶于强碱，氨水为弱碱，沉淀不溶解，现象“先浑浊再澄清”错误，解释也错误，C错误； D．干燥石蕊试纸不变色因NH3未电离出OH⁻，湿润试纸变蓝是NH3与水生成NH3·H2O电离出OH⁻，但NH3是碱性气体，并非弱碱（NH3·H2O才是弱碱），解释错误，D错误； 故选A。 【变式3-3】氨的催化氧化是制备硝酸的重要过程，某化学兴趣小组设计了如图所示装置模拟氨的催化氧化。下列说法错误的是 A．该实验说明浓氨水具有挥发性和具有还原性 B．氨气与氧气反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 C．观察到红热的Pt丝始终保持红热状态，说明该反应是放热反应 D．观察到瓶中有红棕色气体生成，说明氨的催化氧化直接生成了 【答案】D 【分析】浓氨水易挥发出氨气，在红热的铂丝表面催化氧化生成一氧化氮和水，反应方程式为，反应放热能使铂丝保持红热，一氧化氮在瓶口和氧气反应生成红棕色的二氧化氮气体，反应方程式为。 【详解】A．浓氨水易挥发出氨气而在铂丝表面发生反应，氨气被氧化为NO，说明具有还原性，故A正确； B．氨气与氧气在Pt作催化剂的条件下发生反应，反应方程式为，氧化剂(O2)与还原剂(NH3)的物质的量之比为，故B正确； C．若Pt丝始终保持红热，则证明氨气与氧气发生的反应为放热反应，故C正确； D．锥形瓶口有少量红棕色气体出现，证明氨气催化氧化生成的一氧化氮又与瓶口的氧气发生了反应生成NO2，故D错误； 故选D。 题型04 铵盐的性质及铵根的检验 1. 铵盐的物理性质 铵盐都是无色固体，均易溶于水。 2. 铵盐的化学性质 3. NH4+的检验 【典例4】下列说法正确的是 A．NH4HCO3是铵盐，也是碳酸氢盐，其分类方法为树状分类法 B．NaHCO3与澄清石灰水反应的离子方程式与NaHCO3的量多少无关 C．CO2通入盛有Na2O2的试管，固体质量增加 D．取待测液于试管中，加NaOH溶液，并将红色石蕊试纸置于溶液中，试纸变蓝，则说明原溶液中有 【答案】C 【详解】A．NH4HCO3是铵盐，也是碳酸氢盐，其分类方法为交叉分类法，故A错误； B．NaHCO3与少量澄清石灰水反应的离子方程式为 ；NaHCO3与过量澄清石灰水反应的离子方程式为，NaHCO3与澄清石灰水反应的离子方程式与NaHCO3的量多少有关，故B错误； C．CO2与Na2O2反应生成Na2CO3和O2，固体由Na2O2变为Na2CO3，固体质量增加，故C正确； D．检验需加入氢氧化钠溶液且在加热条件下使NH3逸出，红色石蕊试纸应置于试管口；若直接浸入溶液，可能因溶液中含OH-而使试纸变蓝，无法证明存在，故D错误； 选C。 【变式4-1】下列有关物质检验的实验操作及现象和结论均正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 向某溶液中加入稀盐酸，无明显现象，再加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，沉淀不消失 该溶液中一定含有 B 向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊 该溶液中一定含有 C 向某溶液中加入NaOH溶液，用湿润的红色石蕊试纸检验无明显现象 该溶液中一定没有 D 向某溶液中先滴加稀盐酸，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀 该溶液中一定含有Cl- A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．先加稀盐酸无现象，排除Ag+、、等干扰，再加BaCl2生成白色沉淀，说明含，A正确； B．气体使澄清石灰水变浑浊可能是CO2或SO2，无法确定是，还可能是、、等，B错误； C．NH3极易溶于水，未加热且未用浓NaOH溶液，无法充分释放NH3，无法排除，C错误； D．加入盐酸引入Cl-，无法确定原溶液是否含Cl-，D错误； 故答案选A。 【变式4-2】碳酸钠作为一种多功能的化合物，在日常生活和工业生产中扮演着举足轻重的角色。其一种工业制法如图所示，下列说法错误的是 A．上述过程不涉及氧化还原反应 B．碳酸钠溶液显碱性，俗称苏打或纯碱 C．将和通入饱和食盐水时，应先通入 D．可用NaOH浓溶液和湿润的蓝色石蕊试纸验证母液中含有 【答案】D 【分析】侯德榜联合制碱反应为：NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl，在沉淀池中，加入饱和食盐水，先通氨气，后通CO2，生成的NaHCO3大部分以晶体的形式析出，过滤后加热便可获得纯碱产品，CO2气体循环使用；母液为NH4Cl溶液，通入NH3并撒入食盐细粒，便可让NH4Cl结晶析出； 【详解】A．上述过程涉及的反应包括石灰石煅烧（CaCO3CaO+CO2↑）、NH3与CO2通入饱和食盐水（NaCl+NH3+ CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl）、NaHCO3分解（2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O）等，所有反应中元素化合价均无变化，不涉及氧化还原反应，A正确； B．碳酸钠（Na2CO3）为强碱弱酸盐，碳酸根离子水解使溶液显碱性，其俗称为苏打或纯碱，B正确； C．CO2在水中溶解度较小，先通入NH3使饱和食盐水呈碱性，可增强对CO2的吸收能力，从而提高NaHCO3的产率，故应先通入NH3，C正确； D．验证需加入NaOH浓溶液并加热，产生的NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，而非蓝色石蕊试纸（蓝色石蕊试纸在碱性条件下仍为蓝色，无明显颜色变化），D错误； 答案选D。 【变式4-3】某溶液中可能含有下列6种离子中的某几种：、、、、、。为确认溶液组成进行如下实验： ①取少量溶液向其中滴加溶液，出现白色沉淀； ②另取上述溶液，加入足量溶液，反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥，得沉淀6.63 g，向沉淀中加入过量的盐酸，有4.66 g沉淀剩余； ③再另取上述溶液，向其中加入足量溶液，加热，产生有刺激性气味且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体1.12 L(已换算成标准状况，假定产生的气体全部逸出)。由此可以得出关于原溶液的说法正确的是 A．一定存在 B．一定不存在 C．一定存在 D． 【答案】A 【分析】由实验②可知：加入BaCl2后生成沉淀6.63 g，盐酸处理后剩余4.66 g（BaSO4），溶解部分为BaCO3（1.97 g）。计算得的物质的量为0.02 mol，的物质的量为0.01 mol。因Ba2+与、不共存，故原溶液不含Ba²⁺。 由实验③可知：产生NH3说明含（物质的量为0.05 mol）。根据电荷守恒计算：阴离子总电荷（0.02×2 + 0.01×2 = 0.06 mol）大于阳离子（的正电荷为0.05 mol），需K+补充至少0.01 mol正电荷，故K⁺一定存在。 由实验①可知，产生的AgCl沉淀可能来自银离子与或反应，无法确定是否有Cl-； 溶液中硫酸根的浓度， 【详解】A．由分析可知，一定存在，A正确； B．由分析可知，一定存在，B错误； C．由分析可知，不一定存在，C错误； D．由分析可知，D错误； 故答案选A。 题型05 氨的实验室制法 1. 氨的实验室制法 2. 氨的实验室快速制法 原理：采用加热浓氨水，或常温下将浓氨水滴到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上，制取NH3。 氨气的吸收装置——注意：防倒吸 【典例5】某化学实验小组同学利用如图所示装置制备氨气，并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。 (1)实验室制备氨气的化学方程式为 。 (2)干燥氨气常用的干燥剂是 (填标号)。 A． B．浓硫酸 C． D．碱石灰 (3)收集氨气时，请你选择氨气的进气口 (填“a”或“b”)。 (4)若观察到装置B中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是 。 (5)用图C装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满氯化氢，引发水上喷的操作是 。 (6)下列装置用于尾气处理较合适的是 。 (7)该研究小组查阅相关资料，了解到某工厂制硝酸的流程如下图所示： ①“氧化炉”中发生反应的化学方程式为 。 ②“吸收塔”排出的尾气中仍会含有少量的NO、等氮氧化物，为消除它们对环境的影响，通常用氢氧化钠溶液吸收气体，生成两种钠盐，其相应的离子方程式为 。 【答案】(1) (2)D (3)a (4)氨气极易溶于水，与水生成碱 (5)打开止水夹，挤压胶头滴管 (6)③④ (7) 【分析】A中氯化铵和氢氧化钙加热制备氨气：，氨气密度比空气小，B中a口收集氨气。 【详解】（1）实验室制备氨气的化学方程式为：； （2）干燥氨气常用的干燥剂是：碱石灰，故选D； （3）根据分析，收集氨气时，进气口为a； （4）若观察到装置B中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是：氨气极易溶于水，与水生成碱； （5）氯化氢在水中溶解度很大，用图C装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满氯化氢，引发水上喷的操作是：打开止水夹，挤压胶头滴管； （6）氨气极易溶于水，尾气处理时需要防倒吸，故可选③④； （7）反应i为合成氨，反应ii为氨的催化氧化：，反应iii为合成硝酸的反应：。 ①“氧化炉”中发生反应的化学方程式为：； ②氢氧化钠溶液吸收气体，生成两种钠盐：NaNO2、NaNO3，离子方程式为：。 【变式5-1】某硝酸工业排放的尾气中含有大量的(主要指和)气体，该气体严重污染环境。某校环保小组同学利用下列装置，在一定温度和催化剂条件下，用将还原生成环境友好型气体并探究其性质。 (1)C装置的名称是 。 (2)A、B装置都可以制取氨气，氨气的实验室制法应选择的装置是 。其化学方程式为 。 (3)同学甲设计了如下仪器连接方式来制取纯净、干燥的氨气：发生装置→d，c→f，e→d，c→g，h→i(箭头方向即为气流方向)。同学乙经分析认为同学甲的实验设计达不到实验目的，其原因是 。 (4)如下图，直形玻璃管Y中装有催化剂并充满纯净气体，用止水夹、将两端封住，注射器X充有一定量纯净(不足)。 ①通常情况下的颜色是 。 ②打开，缓慢向内推动注射器活塞，模拟工业处理的污染。直形玻璃管Y中现象明显，其反应方程式为 。 ③充分反应后，恢复到室温，打开，现象是 。 (5)氨气对的处理。常温下，将一定比例的、和匀速通过装有催化剂的反密闭容器中充分反应，测得的去除率随温度的变化如图所示。 ①为最大限度的去除选用的最佳温度是 。 ②温度过高，去除率随温度变化稍有下降的原因是 。 【答案】(1)球形干燥管或干燥管 (2) A (3)E装置中的水会倒吸到D装置中，达不到实验目的(或其他合理答案) (4) 红棕色气体 烧杯中的溶液进入玻璃管，玻璃管中颜色消失(或其他合理答案) (5) 300℃或280-320℃ 催化剂活性降低(或其他合理答案) 【分析】实验室用氢氧化钙与氯化铵制取氨气，化学反应方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O；制取干燥纯净的氨气，其所选装置的连接顺序为：a d c f e i； 【详解】（1）C装置的名称是球形干燥管或干燥管。 （2）图中装置A中加入氯化铵和氢氧化钙，加热时发生反应，生成氯化钙、氨气和水，化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O； （3）因E装置中的水会倒吸到D装置中，故达不到实验目的。 （4）①NO2为红棕色气体。 ②在一定条件下二氧化氮能氧化氨气生成氮气和水，打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中，反应的化学方程式为； ③充分反应后，恢复到室温，打开K2，因Y中发生反应的气体的体积减小，故烧杯中的溶液进入玻璃管，玻璃管中颜色消失。 （5）①根据图像可知为最大限度的去除NO选用的最佳温度是300℃或280-320℃。 ②温度过高，去除率随温度变化稍有下降的原因是：催化剂活性下降。 【变式5-2】某化学课外活动小组的同学在学习NH3的性质时讨论：既然NH3具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？于是他们设计了如下实验装置(夹持装置未画出)进行实验。 请回答下列问题： (1)氨气实验室制法的化学方程式： 。 (2)该课外小组选择了另外一种方法获得氨气，如上图所示，仪器a的名称为 ；仪器b中可选择的试剂为 。 (3)实验中可观察到装置C中现象 ，干燥管D增重，量气管内收集到无色无味的单质气体，写出相应的化学方程式 。 (4)E装置中浓硫酸的作用是 ；实验结束后，装置E的溶液所含的阳离子除了H+外，还含有 。 (5)已知氨气难溶于有机溶剂。如图的装置中不能做的尾气吸收装置的是 。 (6)写出氨气发生催化氧化反应的化学方程式 ；证明有NO的生成的方法 。 【答案】(1) (2) 分液漏斗 氧化钙或氢氧化钙或碱石灰(或写化学式) (3) 固体黑色变红色 3CuO + 2NH33Cu + N2↑+ 3H2O (4) 吸收未反应的氨气，阻止F中水蒸气进入D (或铵根离子) (5)C (6) 4NH3 +5 O2 无色的气体遇到空气变成红棕色 【分析】依据装置仪器分析，装置A是氨气的发生装置，浓氨水滴入锥形瓶中利用固体溶解放热使一水合氨分解生成氨气，需要选择氢氧化钠固体，氧化钙固体或碱石灰；B中碱石灰干燥氨气，C中黑色CuO粉末变为红色固体，量气管有无色无味的气体，说明氧化铜作氧化剂氧化氨气生成铜、氮气和水；E装置中浓硫酸的作用吸收过量氨气，同时避免F装置中的水蒸气进入D； 【详解】（1）实验室通常采用氯化铵与熟石灰加热制备氨气，化学方程式为：； （2）装置中仪器a为分液漏斗；仪器b是利用分液漏斗中滴入的氨水使锥形瓶中的固体溶解放热促进一水合氨分解生成氨气，氢氧化钠固体、氧化钙固体、碱石灰固体； （3）实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体，量气管有无色无味的气体，说明氨气和氧化铜反应生成铜和氮气与水，氨气被氧化铜氧化表现还原性，结合原子守恒配平写出的化学方程式为3CuO + 2NH33Cu + N2↑+ 3H2O； （4）依据流程分析，E中浓硫酸作用是吸收过量的氨气，阻止F中水蒸气进入D影响实验效果；硫酸吸收氨气生成硫酸铵，故装置E的溶液所含的阳离子除了H+外，还含有(或铵根离子)； （5）A．氨气不溶于CCl4，氨气直接通入CCl4中，会产生气泡脱离导管口，上升至与水交界面时被水吸收，不会倒吸，故A不选； B．倒扣的漏斗能起到防倒吸的作用，故B不选； C．导管直接插入水中，会产生倒吸现象，故C选； D．球形干燥管起到安全瓶的作用，水进入球形干燥管，不会继续产生倒吸现象，故D不选； 答案选C。 （6）氨气与氧气在催化剂作用下生成NO和水，化学方程式为：4NH3 +5 O2，证明有NO的生成的方法是无色的气体遇到空气变成红棕色。 【变式5-3】Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO氧化NH3制得N2，然后与镁反应得到Mg3N2。已知，Mg3N2是一种浅黄色粉末，易水解。下列说法错误的是（双选） A．装置D的作用只是吸收装置C中产生的水蒸气 B．实验开始时应先点燃E处酒精灯；再点燃C处酒精灯 C．装置A中生石灰可用氢氧化钠固体代替 D．取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2 【答案】AB 【分析】A装置中分液漏斗盛放浓氨水，浓氨水与生石灰混合放出氨气，B中碱石灰干燥氨气，C装置中氨气与氧化铜在加热条件下生成氮气，装置D中浓硫酸能够吸收氨气、干燥氮气，干燥的氮气进入E装置与Mg加热反应，生成Mg3N2，F装置防止空气中的水等进入装置与氮化镁反应。 【详解】A．装置D的作用吸收氨气、干燥氮气，故A错误； B．实验进行时，应先点燃C处酒精灯，等产生的较纯的氮气进入E中时再点燃E中酒精灯，故B错误； C．浓氨水与氢氧化钠固体作用放热并生成氨气，所以装置A中生石灰可用氢氧化钠固体代替，故C正确； D．取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气，若闻到刺激性气味，则有氮化镁，故D正确； 故选AB。 题型06 硝酸的性质及用途 硝酸的物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与水任意比互溶。 硝酸的化学性质： (1)不稳定性 ①反应：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑ ②市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。 (2)强氧化性 ①与不活泼金属反应 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常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。常温下浓硝酸可用铁桶盛装。 ③与非金属反应 如浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ④与还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等还原性物质。 硝酸与金属反应的规律： (1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。 (2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2、NH3、NH。 (3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。 (4)浓硝酸与金属反应时，若铜过量，反应开始时浓硝酸被还原为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物变为NO。 【典例6】资料显示：浓硝酸能将NO氧化成，而稀硝酸不能氧化NO。某学习小组据此验证浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图装置进行实验（夹持仪器已略去）。可选试剂：浓硝酸、稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、NaOH溶液。下列说法错误的是 A．实验开始前及结束后皆需通一段时间氮气，其目的不同 B．②中每消耗0.1mol ，转移的电子数约为 C．装置②③④盛放的试剂依次是蒸馏水、稀硝酸、浓硝酸 D．已知溶液呈蓝色，①中反应后的溶液呈绿色，可能的原因是溶解了 【答案】B 【分析】①中发生浓硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO2和水，通过盛有水的装置②，NO2与水反应生成NO，NO气体通过盛有稀硝酸的装置③，不发生反应，最后用排水法在⑤中收集到NO气体；NO气体通过盛有浓硝酸的装置④，浓硝酸能把NO氧化为NO2，④中气体变为红棕色，尾气被盛有NaOH溶液的吸收，据此解答。 【详解】A．一氧化氮不稳定易被氧气氧化，实验开始时，先通氮气排除装置中的空气，实验结束后，为了防止装置中残留的氮氧化物污染空气，通入氮气将氮氧化物全部赶到后续装置中，进行尾气处理，所以目的不同，A正确； B．②中盛放的试剂是蒸馏水，发生的化学方程式为：，有3mol二氧化氮反应，转移了2mol电子，②中每消耗0.1mol ，转移的电子数约为，B错误； C．由分析可知，装置②③④盛放的试剂依次是蒸馏水、稀硝酸、浓硝酸，C正确； D．已知溶液呈蓝色，二氧化氮为红棕色，①中反应后的溶液呈绿色，可能的原因是溶解了，故D正确； 故选B。 【变式6-1】下列离子方程式书写正确的是 A．Cu与足量稀反应： B．向溶液中通入少量： C．澄清石灰水中加少量： D．向NaClO溶液中通入少量： 【答案】B 【详解】A．稀硝酸与Cu反应生成NO而非NO2，离子方程式应为，A错误； B．Fe2+的还原性强于Br-，Cl2少量时优先氧化Fe2+，离子方程式为，B正确； C．澄清石灰水中加少量，定少为“1”，以化学计量系数为1配平，离子方程式为：，C错误； D．向NaClO溶液中通入少量，ClO⁻过量，生成的H⁺会与ClO⁻结合为次氯酸，离子方程式为，D错误； 故选B。 【变式6-2】将、组成的混合物投入适量稀硝酸中恰好反应，固体完全溶解时收集到唯一还原产物气体2.24L（标准状况），向反应后溶液中加入一定量的溶液，金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量为 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】金属被稀硝酸氧化为对应的金属阳离子，部分氮元素化合价从硝酸中+5价降到NO中的+2价；产生的沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2。由、知，金属失去的电子数等于金属阳离子结合的氢氧根离子数，沉淀的质量等于金属质量与氢氧根离子的质量之和，据此计算。 【详解】；则，，A正确；故答案选A。 【变式6-3】如图为铜与稀硝酸反应的有关性质实验。实验步骤如下： ①按照如图装置连接好仪器，关闭所有止水夹，检查装置的气密性。 ②在装置A的烧杯中加入的氢氧化钠溶液。 ③在装置C的U形管中加入溶液，排除U形管左端管内空气；塞紧连接铜丝的胶塞。打开止水夹，反应进行一段时间。 ④进行适当的操作，使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶中，气体变为红棕色。 ⑤再通过操作使装置B中的气体进入烧杯A中与氢氧化钠溶液反应。 回答下列问题： (1)装置C中发生反应的离子方程式是 。 (2)装置A上面的导管口末端也可以连接 来代替干燥管，达到同样目的。 (3)加入稀硝酸，排除U形管左端管内空气的操作是 。 (4)步骤④中“使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶”的操作是：打开止水夹 ，并用注射器在U形管右端导管口注入空气。 (5)步骤⑤中使“气体进入烧杯中与氢氧化钠溶液反应”的操作是 。 (6)尾气中主要有二氧化氮和空气，与氢氧化钠溶液反应只生成一种盐，则反应的离子方程式为 。 (7)本实验结束后硝酸还有很多剩余，请你改进实验，使其能达到预期实验目的，且反应结束后硝酸的剩余量尽可能较少。你的改进是 。 【答案】(1) (2)倒置的漏斗 (3)加入硝酸时，不断向左端倾斜U形管 (4)（或或） (5)打开K4，关闭K2，并将洗耳球尖嘴插在K3处的导管上，打开K3，挤压洗耳球 (6) (7)取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U形管中 【分析】C为NO发生装置，B为NO收集/NO2制备装置，A为探究NO2与NaOH反应并吸收尾气的装置，据此解答。 【详解】（1）C中制备NO的离子方程式为3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O。 （2）NaOH吸收气体时，装置需要防止倒吸，可以用倒置的漏斗来达到目的。 （3）利用U型管排除空气的操作：为加入硝酸时，不断向左端倾斜U形管。 （4）要使NO进入B中，需要通入空气吹出NO，并使NO被氧化为红棕色的NO2，操作为调整止水夹：打开K2，K3或打开K2、K4或打开K2、K3、K4均可，后用注射器在U形管右端导管口注入空气。 （5）使B中NO2进入A中的操作为打开K4，关闭K2，并将洗耳球尖嘴插在K3处的导管上，打开K3，挤压洗耳球，将NO2吹入A中。 （6）NO2、空气中氧气与NaOH反应的离子方程式为4NO2+O2+4OH−=4+2H2O。 （7）本实验产生的NO被空气氧化为NO2，NO2会重新溶于水中生成硝酸：3NO2+H2O=2HNO3+NO，使得反应最后硝酸剩余较多，改进方法为取少量稀硝酸和CCl4加入U型管中，体系会分为两层：下层为密度大的CCl4层，上层为硝酸的水溶液层，生成的NO不溶于水，但极易溶于CCl4，使得NO无法逸出液面与空气接触，从而切断了NO-NO2-HNO3这个硝酸的循环产生，且反应效率高，只需少量的稀硝酸即可与足量铜丝完全反应。 题型07 氮及其化合物的转化关系 氮及其化合物的价类二维图 硝酸及硝酸铵的工业制备流程图： 【典例7】硫、氮元素是重要的非金属元素，其价—类二维图如下图所示。 下列说法错误的是 A．将过量a气体分别通入Ca(ClO)2溶液、CaCl2溶液中，均无现象 B．反应③的离子方程式为3NO2+H2O=2H++2+NO C．上图中，属于氮的固定的是①② D．工业上由b制备c所用的吸收试剂为浓硫酸 【答案】A 【分析】由图可知，a为二氧化硫、b为三氧化硫、c为硫酸、d为亚硫酸、e为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐；X为二氧化氮。 【详解】A．二氧化硫与CaCl2溶液不反应，但与Ca(ClO)2溶液发生氧化还原反应生成硫酸钙沉淀，溶液变浑浊，A错误； B．反应③二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，离子方程式为3NO2+H2O=2H++2+NO，B正确； C．氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，上图中，属于氮的固定的是①②，C正确； D．工业上用浓硫酸吸收三氧化硫制备硫酸，避免形成酸雾，D正确； 故选A。 【变式7-1】“价-类”二维图有助于将知识结构化，如图所示是S、N元素的部分“价-类”二维图。下列说法正确的是 A．a、e、u、y四种物质两两之间均能反应 B．常温下，Fe与e、z的浓溶液都不反应 C．c、w、x均可与水反应，反应后溶液的溶质分别为e、y、z D．将w通入紫色石蕊试液先变红后褪色 【答案】A 【分析】由题干S、N的“价-类”二维图可知，a是NH3、b是N2、c是NO、d是NO2或N2O4、e是HNO3，u是H2S、v是S、w是SO2、x是SO3、y是H2SO3、z是H2SO4，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，a为NH3、e为HNO3、u为H2S、y为H2SO3，NH3与HNO3反应生成NH4NO3，NH3与H2S反应生成NH4HS或(NH4)2S，NH3与H2SO3反应生成NH4HSO3或(NH4)2SO3，稀HNO3与H2S发生氧化还原反应生成S、NO和H2O，稀HNO3与H2SO3发生氧化还原反应生成NO、H2SO4和H2O，H2S与H2SO3发生归中反应：2H2S+H2SO3=3S↓+3H2O，故a、e、u、y四种物质两两之间均能反应，A正确； B．由分析可知，e为HNO3、z为H2SO4，常温下Fe与浓HNO3、浓H2SO4发生钝化，钝化是化学变化(生成氧化膜)，并非“不反应”，B错误； C．由分析可知，c为NO、w为SO2、x为SO3，NO与水不反应，C错误； D．由分析可知，w为SO2，SO2通入紫色石蕊试液，SO2与水反应生成的H2SO3使溶液变红，但SO2不能漂白石蕊(仅漂白某些有机色素如品红)，不会褪色，D错误； 故答案为：A。 【变式7-2】含氮元素的部分物质间相互转化关系如图所示。下列说法正确的是 A．通入NH3后的水溶液能导电说明NH3为电解质 B．反应①②均属于氮的固定 C．反应④证明NO是酸性氧化物 D．工业上常用N2通过反应②④制备HNO3 【答案】B 【分析】N2与H2在高温高压、催化剂存在条件下反应产生NH3，N2与O2在放电时反应产生NO，NH3与O2在催化剂存在条件下加热反应产生NO，NO与O2反应产生NO2，NO2与H2O反应产生HNO3、NO，NO与O2、H2O反应产生HNO3。 【详解】A．通入NH3的水溶液能够导电是因为NH3与H2O反应生成NH3·H2O，NH3·H2O电离出自由移动的离子，而NH3自身不能电离，故NH3属于非电解质，A错误； B．氮的固定是将游离态氮转化为化合态氮的过程，反应①是N2→NH3；反应②是N2→NO，都是N元素的单质转化为氮元素的化合物，因此这两个反应都符合氮的固定，B正确； C．酸性氧化物需与碱反应生成盐和水且反应过程中元素的化合价不变，NO不能与碱反应生成盐，也不能通过非氧化还原反应生成HNO3，故NO不是酸性氧化物，C错误； D．工业制HNO3的流程为N2→NH3→NO→NO2→HNO3，而并不是直接通过N2→NO和NO→HNO3，D错误； 故合理选项是B。 【变式7-3】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 — 物质类别关系如图所示，以下说法正确的是 A．物质A在一定条件下转化成N2，属于氮的固定 B．标准状况下，理论上44.8 L NO与33.6 L O2混合后溶于水可恰好转化成C C．19.2 g铜与100 m L 12 mol / L的C溶液完全反应，可产生标准状况下33.6 L的B物质 D．铵盐受热都易分解成氨气，都能与碱反应放出氨 【答案】B 【分析】根据氮元素化合价—物质类别关系图，A是NH3、B是NO2、C是HNO3。 【详解】A．氮的固定是指N2转化为化合态氮的过程，而NH3转化为N2是化合态氮转化为游离态，不属于氮的固定，故A错误； B．C是HNO3，NO与O2、H2O反应生成HNO3的总反应为4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3，标准状况下，44.8 L NO的物质的量为2mol、33.6 L O2的物质的量为1.5mol，所以恰好完全转化为HNO3，故B正确； C．B为NO2、C为HNO3，19.2 g Cu的物质的量为0.3 mol，n(HNO3)=0.1 L×12 mol/L=1.2 mol。Cu与浓HNO3反应方程式为Cu + 4HNO3 (浓)=Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O，0.3 mol Cu需1.2 mol HNO3，随反应进行硝酸浓度降低可能生成NO，故C错误； D．铵盐受热不一定都生成NH3，如NH4NO3分解可能生成N2、NO2等，故D错误； 选B。 题型08 氮氧化物的危害及治理 氮氧化物引起的环境问题 1．氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生光化学烟雾。 2．氮氧化物还是雾霾的主要成分之一（NOx、灰尘、H2SO4、有机碳氢化合物）。 3．工业废水和农业废水排放造成水体富营养化。 4．氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸，形成酸雨 氮氧化物的吸收 NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O 汽车尾气的处理 2NO +2CO 2CO2 +N2 【典例8】氮及其化合物在生产生活中应用广泛。下列有关说法错误的是 A．粮食储存中，可用作粮食的保护气 B．工业上把氨气转化成氮肥属于氮的固定 C．汽车尾气中排放的氮氧化物主要是由游离态氮转化来的 D．城市大气中碳氢化合物和氮氧化物等在阳光的作用下可能发生光化学烟雾 【答案】B 【详解】A．性质稳定，可用作粮食的保护气，故A正确； B．氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮，工业上把氨气转化成氮肥，氨气属于化合态的氮，不属于氮的固定，故B错误； C．汽车尾气中排放的氮氧化物主要是车辆内燃机工作时，空气中的氧气和氮气在高温条件下生成，是由游离态氮转化来的，故C正确； D．光化学烟雾是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（CxHy）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生化学反应生成的，故D正确； 故选B。 【变式8-1】下列做法不符合绿色发展理念的是 A．积极开发原子利用率高的化工生产工艺 B．积极提高煤和石油作为燃料使用的比例 C．推广尾气处理技术，减少大气污染物排放 D．研发可降解高分子材料，减少“白色污染” 【答案】B 【详解】A．开发原子利用率高的工艺减少废弃物，符合绿色化学原则，A正确； B．提高化石燃料煤和石油使用比例会增加污染和碳排放，违背绿色发展理念，B不符合题意； C．推广尾气处理技术可减少污染物排放，符合环保要求，C正确； D．研发可降解材料减少白色污染，符合可持续发展，D正确； 故答案选B。 【变式8-2】2007年诺贝尔化学奖得主——德国科学家格哈德·埃特尔对有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究，催生了汽车尾气净化装置。净化装置中的催化转化器，可将CO、NO、NO2和碳氢化合物等转化无害的物质，有效降低尾气对环境的危害。下列有关说法不正确的是 A．催化转化器中的铂催化剂可加快CO氧化 B．铂表面做成蜂窝状更有利于提高催化效果。 C．在铂催化下，NO、NO2可被CO还原成N2 D．碳氢化合物在铂催化下，被CO直接氧化成CO2和H2O 【答案】D 【分析】将CO、NO、NO2和碳氢化合物等转化无害的物质，即可以转化为二氧化碳，氮气、水等。 【详解】A. 催化转化器中的铂催化剂可加快反应速率，A正确； B. 铂表面做成蜂窝状增大与反应物接触面积，更有利于提高催化效果，B正确； C. 在铂催化下，NO、NO2可被CO还原成N2，C正确； D. 一氧化碳具有还原性，不能氧化碳氢化合物，D错误； 答案为D。 【变式8-3】汽车尾气管中安装有尾气处理装置，以降低汽车使用过程中对环境的污染，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．反应中NO为还原剂 B．汽车尾气的主要污染成分为CO、NO和N2 C．催化转化总反应为 D．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 【答案】A 【详解】A．根据图示，NO与O2反应生成NO2，NO为还原剂，A正确； B．汽车尾气的主要污染成分为CO、NO，N2不是污染物，B错误； C．根据图示，催化转化总反应为，C错误； D．NO和O2可在常温下直接反应生成NO2，不需要催化剂，D错误； 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $