专题02 氮及其化合物（期中培优讲义）高一化学下学期人教版

专题02 氮及其化合物 目 录 第一部分 知识体系·导图构型 第二部分 重难剖析·方法技巧 重点01 氮气与氮的固定 重点02 氮的氧化物 重点03 氨气 重点04 铵盐 重点05 硝酸 重点06 含氮物质的转化 重点07 酸雨及防治 第三部分 典例精析·迁移应用 第四部分 考场练兵·分层实战 夯实基础·综合应用·思维拔高 重点一 氮气与氮的固定 1.氮元素的原子结构和性质 （1）氮元素的原子结构 氮元素位置 原子结构示意图 结构体现的化学性质 第二周期 第ⅤA族 最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。 （2）氮元素在自然界中的存在 ①游离态 主要以氮气分子的形式存在于空气中，约占78%（体积分数）。 ②化合态 存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋的硝酸盐和铵盐中。 2.氮的固定 含义 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 分类 ①自然固氮 雷电固氮（大自然通过闪电释放能量将氮气转化为含氮的氧化物） 生物固氮（通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨） ②人工固氮 工业上合成氨 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 3.氮气 （1）结构： 分子式 电子式 结构式 球棍模型 N2 N≡N （2）物理性质 通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在-195.8℃时变成无色液体，氮气分子在-209.9℃时变成雪花状固体。 （3）化学性质 氮的化学性质图 ①金属镁 N2＋3MgMg3N2，氮气表现氧化性 ②氢气 N2＋3H22NH3，氮气表现氧化性 ③氧气 N2＋O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应），氮气表现还原性 ①镁在空气中燃烧时可与O2、CO2和N2分别发生反应，生成MgO、C和Mg3N2三种物质。 ②纯净的氮化镁（Mg3N2）为黄绿色固体，呈粉末状，离子化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑，与盐酸反应的方程式为：Mg3N2+8HCl===3MgCl2+2NH4Cl。 （4）用途 ①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。 ②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。 ③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。 （5）制取 工业制法 ①分离液态空气： ②耗氧法： 实验室制法 ①NH3氧化法：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O ②NH4Cl溶液和NaNO2溶液共热法：NH4Cl+NaNO2N2↑+NaCl+2H2O 重点二 氮的氧化物 1.氮的氧化物 氧化物 N2O(笑气) NO NO2(或N2O4) N2O3 N2O5 化合价 ＋1 ＋2 ＋4 ＋3 ＋5 氧化物类别 不成盐氧化物 酸性氧化物 氮有多种价态的氧化物，其中属于酸性氧化物的是N2O3是亚硝酸（HNO2）的酸酐，亚硝酸是一种弱酸。N2O5是硝酸的酸酐。 2.实验探究一氧化氮、二氧化氮的相互转化 实验装置 实验原理 ①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，②2NO＋O2===2NO2 总反应式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 实验步骤 操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。 操作二：打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。 操作三：振荡注射器，观察现象。 实验现象 操作一：一氧化氮为无色气体，注射器内无明显现象 操作二：注射器中气体由无色变为红棕色，注射器活塞向左移动 操作三：注射器中气体由红棕色变为无色，注射器活塞继续向左移动 实验结论 操作一：NO不溶于水 操作二：NO和O2反应生成红棕色NO2，气体体积减小。 操作三：NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成，气体体积继续减小。 实验说明 该反应可应用于工业上制硝酸，生产硝酸的过程中，要向吸收塔中通入足量的空气或氧气，使 NO充分转化为 NO2，进而转化为HNO3。 3.NO和NO2的性质和制法对比 NO NO2 物理性质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体 密度 密度略大于空气 密度比空气大 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 不溶 易溶 化学性质 毒性 有毒，与CO类似，能与血红蛋白结合，造成人体缺氧 有毒 与水 不反应 3NO2+H2O===2HNO3+NO NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 不反应，但与NO2混合可被NaOH吸收： NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2 +H2O 2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O 氧化性 弱氧化性（氧化NH3）: 6NO+4NH35N2+6H2O 强氧化性 ①氧化SO2：NO2+SO2===NO+SO3; ②可使湿润的淀粉-KI试纸变蓝(不能用于鉴别NO2和溴蒸气)：2NO2+2KI===I2+2KNO2 还原性 2NO+O2===2NO2 可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色 与O2和H2O 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 制法 实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O 收集方法 排水法 向上排空气法 ①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4（无色气体），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。 ③NO虽易与O2化合，但N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO。 ④NO、NO2都不属于酸性氧化物。 ⑤工业制取硝酸的物质转化 4.氮的氧化物溶于水的几种情况分析 NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O===2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。 NO2与O2的混合气体溶于水，由4NO2+O2+2H2O===4HNO3，可知 V(NO2):V(O2) =4:1 ＞4:1 ＜4:1 反应情况 恰好完全反应，无气体剩余 NO2过量，只剩余NO O2过量，剩余气体为O2 NO和O2同时通入水中时，由4NO+3O2+2H2O==4HNO3，可知 V(NO):V(O2) =4:3 ＞4:3 ＜4:3 反应情况 恰好完全反应，无气体剩余 NO过量，只剩余NO O2过量，剩余气体为O2 5.氮氧化物对环境的污染 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，产生了一种有毒的烟雾。 ②酸雨 NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面,pH值<5.6的雨水为酸雨。 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。 ④毒性 氮的氧化物都是有毒的，如NO与血红蛋白结合使人中毒 重点三 氨气 1.物理性质 颜色 气味 密度 溶解度 无色 刺激性气味 密度比空气的小 极易溶于水，常温常压下，1体积水大约可溶解700体积的氨气。 2.氨气溶于水的喷泉实验 实验装置 实验原理 氨气极易溶于水（NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-），导致容器内的气体压强变小，容器内外产生压强差，外界大气压将水压入从而形成喷泉。 实验步骤 在干燥的圆底烧瓶里充满氨，用带有玻璃管和滴管（预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开橡胶管上的弹簧夹，挤压滴管，使少量水进入烧瓶。观察并描述现象，分析出现这些现象的可能原因。 实验现象 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色。 实验结论 氨极易溶于水，水溶液呈弱碱性。 实验说明 ①实验成功的关键：a.装置的气密性要好；b.烧瓶要干燥；c.氨气要充满。 ②若无胶头滴管引发喷泉，可采用热敷法或冷敷法引发喷泉。 喷泉实验的常见气液试剂 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2 NO2+O2 吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 NaOH溶液 水 组合时的条件 气体在溶液中的溶解度很大或者通过反应，使气体的物质的量迅速减小，产生足够的压强差（负压） 3.氨的化学性质 氨与水的反应 NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－（氨的水溶液俗称氨水，显弱碱性） 氨与酸的反应 NH3＋HCl===NH4Cl （两根分别蘸取浓氨水和浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟） NH3+HNO3===NH4NO3 （白烟,N元素的气态氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物发生化合反应） 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4（不能用浓H2SO4干燥） 氨与氧气的反应（还原性） ①氨的催化氧化，反应化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O，NH3在反应中作还原剂。（工业上制取硝酸的第一步反应） ②氨在加热条件下和氧化铜反应生成铜和氮气，反应的化学方程式为 2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O(用于实验室制少量N2) ③与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏) ④2xNH3+3NOx()N2+3xH2O（治理氮氧化物的污染） ①氨溶于水得氨水，氨水是混合物。氨水中的溶质是NH3·H2O，但计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－、H+。 ②NH3·H2O为可溶性一元弱碱，具有碱的通性，氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。 ③NH3·H2O不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O ④NH3是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题突破口。 ⑤氨水是很好的沉淀剂，能使Mg2+、Al3+、Fe3+等金属离子沉淀，如生成的Al(OH)3沉淀不溶于过量氨水。 4.氨的用途 ①氨是氮肥工业，有机合成工业，制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。 ②NH3易液化，当液态NH3汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，液氨常用作制冷剂。 5.氨的实验室制法 药品选择 ①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3的原因： a.NH4NO3受热分解，产物复杂，且易发生爆炸; b.(NH4)2SO4与 Ca(OH)2反应生成的CaSO4为微溶物，不利于NH3的逸出，且反应后试管难清洗; c.(NH4)2CO3受热分解会产生CO2，使收集到的氨气不纯。 ②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且加热时对玻璃仪器腐蚀性较强。 实验原理 实验室用固体氯化铵和氢氧化钙制取氨气：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 实验装置 制取装置：固－固反应加热装置 ①试管口略向下倾斜，防止反应产生的水蒸气冷凝回流炸裂试管； ②棉花的作用：干燥的棉花棉花的作用是防止因空气与NH3对流而使收集的NH3不纯；若用水或稀H2SO4浸湿棉花团，可吸收多余的NH3，以避免污染空气。 ③导气管要伸入接近试管底部 收集方法 氨气的密度比空气小且极易溶于水，常用向下排空气法收集。 验满方法 ①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。　　 ②用蘸取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。 净化装置 氨气是碱性气体，常用碱石灰(CaO和NaOH等的混合物)作干燥剂，不能用酸性干燥剂(浓硫酸、P2O5等)干燥，也不能用无水CaCl2(与NH3反应CaCl2+8NH3=== CaCl2·8NH3)干燥。 尾气处理 可在试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花；氨气极易溶于水，用水吸收时要防止倒吸，常用的防倒吸装置如图所示； 防倒吸原理： (1)将NH3通入a装置时，因NH3极易溶于水，使制取NH3的装置内的压强小于大气压强，水被倒吸入漏斗中，水面下降，与漏斗口分离，在重力作用下，漏斗中的水又回落到烧杯中，达到防倒吸的目的。 (2)b装置与a装置相似，水被倒吸入球形干燥管中，因其容积较大，可达到防倒吸的目的。 (3)c装置利用了NH3不溶于CCl4而易溶于水的原理。 (4)d装置的水倒吸后留存于广口瓶中，不会进入前面的装置 6.氨气的简易制法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 氨水具有不稳定性和挥发性，受热易分解。 化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O 将浓氨水滴入固体NaOH中 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 将浓氨水滴入固体CaO或碱石灰中 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＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 重点四 铵盐 1.物理性质 绝大多数铵盐是白色或无色晶体，都易溶于水。 2.铵盐的化学性质 不稳定性 NH4Cl受热分解：NH4ClNH3↑＋HCl↑（用于除去或分离铵盐） NH4HCO3受热分解：NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O； (NH4)2CO3受热分解：(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O 与碱反应 ①在稀溶液中不加热：NH＋OH－===NH3·H2O ②加热时或浓溶液：NH＋OH－NH3↑＋H2O。 ③实验室用NH4Cl和Ca(OH)2反应制取氨气，化学方程式：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 ①NH4Cl受热分解的现象从表面上看同升华与凝华（升华、凝华都是物理变化）一样，但该变化过程中发生了化学变化，不是升华、凝华，先发生NH4Cl的分解反应，后发生NH3与HCl的化合反应。 ②如果组成铵盐的酸是易挥发或易分解的酸，则固体铵盐受热分解时，氨气与酸一起挥发，冷却时又重新结合成铵盐，如NH4Cl、NH4HCO3等。 ③如果组成铵盐的酸是难挥发性酸，则固体铵盐受热分解时，只有氨呈气态逸出，而难挥发性酸残留在容器中，如(NH4)2SO4分解的化学方程式为 (NH4)2SO4NH3↑+NH4HSO4或(NH4)2SO42NH3↑+H2SO4。 ④如果组成铵盐的酸是具有强氧化性的酸，则在较低的温度下分解可得到NH3和相应的酸，如NH4NO3。温度升高时，生成的 NH3易被 HNO3氧化，则反应时的温度不同，形成氮的化合物也不同，如将NH4NO3在不同的温度下加热分解分别可得到N2O、NO2、N2O3、N2等。 ⑤与碱反应放出氨气是铵盐的通性，因此某物质与碱反应，若能鉴定放出的气体是氨气，则可以确定该物质中含有NH4+。 3．铵盐(NH4+)的检验 （1）实验探究 实验装置 三支试管中分别盛有少量NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液 实验原理 NH＋OH－NH3↑＋H2O，通过NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝来检验NH 实验步骤 在NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液的三支试管中分别加入NaOH溶液并加热（注意通风），用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象。 实验现象 三支试管都能产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体 实验结论 铵盐与强碱反应生成了氨气 实验说明 实验室中，常利用铵盐与强碱反应产生氨这一性质来检验铵根离子的存在和制取氨 （2）铵盐(NH)的检验方法 原理 方法 ①NaOH 溶液法：取少量固体样品或溶液于试管中，再加入浓的 NaOH溶液，加热产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口，有白烟产生），证明固体样品或溶液中含有NH4+。 ②碱石灰法：把碱石灰与某物质的固体混合物在研钵里研磨，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝（或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近研钵口，有白烟产生），则可以判断该物质是铵盐。 ①检验铵盐时，必须先加碱将NH4+转化为 NH3，而不能直接加热，因为有的铵盐受热分解不一定产生 NH3，如 NH4NO3分解产物较复杂，且高温下分解不产生氨气。 ②检验铵盐时，必须加热且用浓碱溶液，因为碱液浓度较小或不加热时生成 NH3·H2O 而不能放出氨气。 重点五 硝酸 1.硝酸的物理性质 硝酸是无色，易挥发，具有刺激性气味的液体，易溶于水。质量分数为69%的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为发烟硝酸。 ①久置的浓硝酸中，因 HNO3分解产生的NO2又溶于硝酸而使其呈黄色;工业盐酸呈黄色则是因为盐酸中含有 Fe3+。 ②发烟硝酸的“发烟”原因是挥发出来的硝酸和空气中的水蒸汽形成的硝酸小液滴，所发出的“烟”实际上是“雾”。 2.硝酸的化学性质 （1）酸的通性 酸的通性 ①与指示剂反应：稀硝酸能使紫色石蕊溶液变红色;浓硝酸则会使紫色石蕊溶液先变红（H+的作用，酸性）后褪色（强氧化性） ②与碱反应： Cu(OH)2+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O ③与碱性氧化物反应： CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O ④与弱酸盐反应：CaCO3+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O+CO2↑ ①在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是： 3FeO+10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O，而不是FeO+2HNO3 (稀)===Fe(NO3)2+H2O。 （2）不稳定性 浓硝酸见光或受热易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O（长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处） （3）强氧化性 由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 a.实验探究：浓HNO3和稀HNO3与铜的反应 实验装置 实验原理 铜与浓硝酸的化学方程式：Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O， 离子方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O； 铜与稀硝酸的化学方程式：3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 实验步骤 在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触。观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。 实验现象 ①装浓硝酸的试管中铜丝溶解，产生红棕色气体，溶液逐渐变绿，铜丝逐渐变细。 ②装稀硝酸的试管中铜丝溶解，试管内开始产生少量无色气体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为红棕色，溶液逐渐变蓝，铜丝逐渐变细。 实验结论 浓HNO3与金属铜反应生成NO2，稀HNO3与金属铜反应生成NO，浓HNO3的氧化性更强。 ①硝酸是氧化性酸，几乎能与绝大多数金属（除Au、Pt外）反应，生成高价态金属的硝酸盐，本身一般被还原为NO2或NO，但不生成H2。 ②浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强，一般情况下，浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO。在浓硝酸与金属反应的过程中，随着反应的进行，硝酸浓度变小，还原产物由NO2变为NO,因此过量的Cu与浓硝酸反应时，生成NO2与NO的混合气体。 b.硝酸强氧化性 强氧化性 ①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色 ②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应： C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O S+6HNO3 (浓)H2SO4+6NO2↑+2H2O。 P+5HNO3 (浓)H3PO4+5NO2↑+H2O。 ③与金属的反应（如浓和稀硝酸与铜的反应） 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ④钝化：常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。当加热时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 ⑤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。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 ①硝酸越浓，温度越高，其氧化性越强，而不能利用硝酸被还原后的产物中氮元素价态高低来判断硝酸氧化性的强弱。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 ③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。与非金属反应时只体现强氧化性。 ④稀硝酸可与铁、铝反应，硝酸被还原为NO。硝酸与铁反应时，产物符合以下规律： Fe的量 Fe过量 Fe不足 Fe与HNO3恰好完全反应 产物 Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或两者的混合物 ⑤碱性、中性条件下，NO3-无氧化性，但在酸性条件下，NO3-表现出强氧化性，故在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要注意溶液中H+和NO3-的组合相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO3-不能氧化这些离子。 ⑥Au、Pt等金属不能溶于硝酸，但可溶于“王水”中。王水为浓硝酸和浓盐酸的混合物，且浓硝酸与浓盐酸的体积比为1∶3。 3.硝酸的用途及制法 （1）硝酸的用途 在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等，在有机化学中，浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。 （2）硝酸的工业制法 制硝酸的流程 化学方程式 ①N2＋3H22NH3，N2发生还原反应。 ②4NH3＋5O24NO＋6H2O，NH3发生氧化反应。 ③2NO＋O2===2NO2，NO发生氧化反应。 ④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2既发生氧化反应，又发生还原反应。 重点六 含氮物质的转化 1.氮气及其化合物的价类二维图 N2→NH3 N2＋3H22NH3 N2→NO N2＋O22NO NO→NO2 2NO+O2===2NO2 NO2→NO 3NO2+H2O===2HNO3+NO NO→HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 NO2→HNO3 3NO2+H2O===2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O===4HNO3 NH3→NO 4NH3＋5O24NO＋6H2O HNO3→NO 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O HNO3→NO2 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O NH3→NH3·H2O NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－ NH3→NH4+ 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4 NH4+→NH3 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 重点七 酸雨及防治 1.酸雨的形成 ①酸雨：主要指pH小于5.6的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。正常雨水由于溶解了CO2，其pH约为5.6。 ②成因：主要是大气中的SO2与NOx及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的酸雨。 ③分类 硫酸型 化学方程式： ①2SO2＋O22SO3。 ②SO2＋H2OH2SO3。 ③SO3＋H2O===H2SO4。 ④2H2SO3＋O2===2H2SO4。 硝酸型 化学方程式： ①2NO＋O2===2NO2。 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 2.酸雨的危害与防治 （1）危害：酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 （2）防治 ①改变能源结构，开发利用氢能、太阳能等清洁能源 ②严格规定污染物的排放标准，提高人们的环境保护意识 ③通过物理方法和化学方法在污染产生的过程中将其消除，如燃煤脱硫、汽车尾气处理等 （1）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，NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2),化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。一般适用于汽车尾气的处理。 ③氨气吸收法 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 （2）消除SO2对环境污染的“3方法” 钙基固硫法 为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为 CaO＋SO2CaSO3 2CaSO3＋O2===2CaSO4， 总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。 氨水脱硫法 该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为 NH3＋SO2(过量)＋H2O===NH4HSO3, 2NH3＋SO2(少量)＋H2O===(NH4)2SO3, 2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。 钠、碱脱硫法 钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为 2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O， Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2， Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3 氮及其化合物的性质 【典例1】（24-25高一下·福建福州·期中）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氮气的沸点低，常用于食品保鲜 B．具有强氧化性，可用于火箭燃料中的氧化剂 C．硝酸见光易分解，可用于制氮肥 D．溶于水显碱性，可用于工业上制备硝酸 【答案】B 【详解】A．氮气的食品保鲜用途基于其化学惰性，而非低沸点，A错误； B．NO₂的强氧化性确实可使其作为氧化剂，符合火箭燃料需求，B正确； C．硝酸中含有氮元素，形成硝酸盐用于制氮肥，与见光分解无关，C错误； D．工业制备硝酸利用NH3的还原性（催化氧化），而非水溶液碱性，D错误； 故选B。 【迁移应用1】（24-25高一下·青海海南·期中）关于氮的单质及其化合物的说法不正确的是 A．及均为无色气体 B．NO为空气污染物 C．是一种常用的保护气 D．合成属于氮的固定 【答案】A 【详解】A．NO为无色气体，为红棕色气体，A错误； B．NO属于氮氧化物，是空气污染物，B正确； C．化学性质稳定，常用作保护气，C正确； D．转化为属于游离态氮转化为化合态氮，为氮的固定，D正确； 故选A。 【迁移应用2】（25-26高一上·河北邯郸·期中）为空气的重要组成成分，可由如下方法制备： 方法①： 方法②： 方法③： 方法④： 下列说法正确的是 A．四种方法中，均只作氧化产物 B．方法①中的被还原 C．方法②中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：8 D．方法③、④制备等物质的量的，转移电子数之比为36：7 【答案】D 【详解】A．方法③中N2部分来自NO2的还原（+4→0），另一部分来自NH3的氧化（-3→0），因此N2既是氧化产物又是还原产物，A错误； B．方法①中NH3的N从-3升到0，被氧化而非被还原，B错误； C．方法②中Cl2为氧化剂（3mol），被氧化的NH3为2mol（还原剂），氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2，C错误； D．方法③生成7molN2转移24mole⁻，1molN2转移mol e⁻；方法④生成1molN2转移mol e⁻，两者电子数之比为:=36:7，D正确； 故选D。 含氮元素的价类二维图及其转化 【典例2】（24-25高一下·新疆伊犁·期中）“价-类”二维图从两个角度研究物质性质。下列说法不正确的是 A．物质X化学式为 B．Y的化学式为 C．使用和X制备硝酸铵氮肥时，氮元素的化合价没有发生变化 D．从，必须加入氧化剂 【答案】D 【详解】A．图中X为-3价N的氢化物，化学式为，A正确； B．Y是价氮的氧化物，则Y的化学式为，B正确； C．使用和制备硝酸铵氮肥时，发生反应：，氮元素的化合价没有发生变化，C正确； D．从，发生的反应可以是，该反应中既是氧化剂也是还原剂，不需要加入氧化剂，D错误； 故选D。 【迁移应用1】（25-26高二上·广东·期中）元素及其化合物在日常生活中应用广泛。如图所示为及其化合物的部分“价-类”二维图，下列说法不正确的是 A．若a常温下为紫红色固体，则a常温下不会与空气发生反应 B．若f为红棕色，则f可由b发生氧化反应制备 C．若c为白色，则c与浓硫酸反应可得到e D．若e的溶液为棕黄色，则e可以改变过氧化氢的分解速率 【答案】A 【详解】A．若a常温下为紫红色固体，则a为Cu，Cu常温下仍旧可能与空气发生反应，如：铜的生锈，A项错误； B．若f为红棕色，则f为可由NO发生氧化反应制备，B项正确； C．若c为白色，则c为与浓硫酸反应可得到，C项正确； D．若e的溶液为棕黄色，则e为，溶液中存在较多，可以作为催化剂加快过氧化氢的分解速率，D项正确； 故答案选A。 【迁移应用2】（24-25高一下·福建漳州·期中）如图是N、S及其化合物的“价—类”二维图。下列说法正确的是 A．在一定条件下，a可将c、d还原为b B．造成的酸雨雨水在空气中放置一段时间pH会增大 C．d转化为e必须加入氧化剂才能实现 D．常温下，铝与浓e和浓均不反应 【答案】A 【分析】由图可知，a为氨气、b为氮气、c为一氧化氮、d为二氧化氮或四氧化二氮、e为硝酸；a＇为硫化氢、b＇为硫、c＇为二氧化硫、d＇为亚硫酸、e＇为硫酸。 【详解】A．NH3具有还原性，在一定条件下，可以将NO、NO2还原为N2，A正确； B．H2SO3造成的酸雨雨水在空气中放置一段时间，被空气中的氧气氧化成硫酸，pH值将降低，B错误； C．NO2与水反应转化为HNO3，化学方程式为，其中的氧化剂和还原剂均是NO2，不需要额外加入氧化剂，C错误； D．常温下，铝与浓硝酸和浓硫酸均发生钝化反应，生成的氧化物会阻止反应进一步发生，不是不反应，D错误； 故选A。 氨气的性质及其实验室制取 【典例3】（24-25高一下·四川眉山·期中）如图所示的是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，立即用盖子扣在上面，下页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 与浓盐酸挥发出来的HCl气体反应生成了微小的晶体 B 浓硫酸附近无明显现象 与浓硫酸不发生反应 C 湿润的红色石蕊试纸变蓝 是一种可溶性碱 D 氯化物溶液变浑浊 该溶液可能是BaCl2溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．向NaOH固体上滴几滴浓氨水，产生与浓盐酸挥发出来的HCl气体发生反应，生成了微小的晶体，故在浓盐酸附近产生白烟，A正确； B．与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，因浓硫酸沸点高，难挥发，故在浓硫酸附近无明显现象，B错误； C．氨气遇湿润的红色石蕊试纸变蓝，与水反应生成的一水合氨使水溶液呈碱性，氨气不是碱，C错误； D．氯化物溶液变浑浊，氨气与氯化物生成难溶的氢氧化物比如氢氧化镁，氢氧化铝等，氢氧化钡易溶于水，该溶液不可能氯化钡，D错误； 故答案为：A。 【迁移应用1】（23-24高一下·河北保定·月考）某化学兴趣小组用如图1装置探究氨气喷泉实验中三颈烧瓶内压强变化。图1中的三颈烧瓶收集满氨气后关闭，用在冰水中浸泡后的湿毛巾敷在三颈烧瓶上，50 s时拿走毛巾并打开，整个过程中测得三颈烧瓶内压强变化曲线如图2。下列说法正确的是 A．固体X可选择CaO，试剂a可选择浓氨水 B．0 s～50 s时，氨气发生化学反应导致三颈烧瓶内压强减小 C．70 s时，三颈烧瓶内的喷泉现象最明显 D．固体X和试剂a分别为锌片和稀硫酸时，实验过程中也能观察到喷泉现象 【答案】A 【分析】三颈烧瓶收集满后关闭，用冰水浸泡的湿毛巾敷瓶，溶于水使瓶内压强降低，50s时打开，烧杯中滴有酚酞的蒸馏水进入烧瓶形成喷泉，压强回升，据此分析。 【详解】A．与浓氨水混合，溶于水放热，且浓度增大，促进分解生成，可用于制备，A符合题意； B．时，湿毛巾使瓶内温度降低，且溶于水，导致三颈烧瓶内压强减小，未发生化学反应，B不符合题意； C．时打开，此时瓶内压强最低，喷泉现象最明显，时压强已回升，喷泉现象减弱，C不符合题意； D．锌片与稀硫酸反应生成，难溶于水，用湿毛巾敷瓶无法使瓶内压强显著降低，打开后无法形成喷泉，D不符合题意； 故选A。 【迁移应用2】（24-25高一下·四川成都·期中）研究氮及其化合物的制备性质具有重要的意义。回答下列问题： (1)某化学兴趣小组为了制取氨气并探究其性质，按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。 ①仪器a的名称为_______。 ②实验中观察到C装置中的现象是_______，用化学用语解释产生该现象的原因_______。 ③当实验进行一段时间后，挤压D装置中的胶头滴管，滴入1~2滴浓盐酸，可观察到的现象是_______；装置E中盛装的试剂可以为_______。 (2)我国科研团队借助一种固体催化剂(LDH)，在常温、常压和可见光条件下合成了氨，其过程如图所示。反应中每转移，生成的质量为_______g。 (3)用向下排空气法收集，做喷泉实验。实验装置如图所示，实验结束后溶液刚好充满烧瓶的且混合均匀，实验开始前烧瓶中气体的平均相对分子量为_______(保留3位有效数字，已知空气的平均相对分子质量约为29)，实验结束后烧瓶中溶液的物质的量浓度为_______mo/L(标准状况下，假设溶质不向外扩散)。 (4)工业制备硝酸的尾气中往往含有、，可用溶液氧化吸收以消除它们对环境的污染。其他条件相同，的转化率随溶液初始(用稀硫酸调节)的变化如图所示。 在酸性溶液中，把氧化为，反应的离子反应方程式为_______。 【答案】(1) 球形干燥管 湿润的酚酞试纸变红 有白烟生成 水 (2)34 (3) 19.4 (4) 【分析】A装置利用浓氨水与生石灰快速制备氨气，B中球形干燥管装有碱石灰干燥氨气，C中用湿润的酚酞检验氨气是碱性气体，D收集氨气并验证与氯化氢反应，E吸收多余的氨气，防止污染。 【详解】（1）①仪器a为球形干燥管，故答案为：球形干燥管； ②氨气是碱性气体，氨水呈碱性，实验中观察到C装置中的现象是湿润的酚酞试纸变红，产生该现象的原因是，故答案为：湿润的酚酞试纸变红；； ③当实验进行一段时间后，挤压D装置中的胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，氨气和氯化氢反应生成氯化铵，可观察到的现象是有白烟生成；E的作用是吸收氨气，氨气易溶于水，装置E中盛装的试剂可以为水，故答案为：有白烟生成；水； （2）根据装置图可知：在太阳能作用下N2与H2O反应产生NH3、O2，该反应的化学方程式为：2N2+6H2O4NH3+3O2，在该反应中，每有2 mol N2发生反应，反应过程中会转移12 mol电子，反应产生4 mol NH3，因此若反应过程中转移了6 mol电子，因此反应会产生2 mol NH3，其质量m(NH3)=2 mol×17 g/mol=34 g，故答案为：34； （3）氨气极易溶于水，反应在标准状况下进行，溶液刚好充满烧瓶的且混合均匀，则实验开始前烧瓶中存在五分之四的氨气、五分之一的空气，空气的平均相对分子质量为29、则气体的平均分子量为，实验结束后烧瓶中溶液的物质的量浓度为，故答案为：19.4；； （4）在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成，由得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒获得反应的离子反应方程式为，故答案：。 硝酸的性质 【典例4】（24-25高一下·江苏宿迁·期中）下列对硝酸的认识正确的是 A．浓硝酸保存在棕色带橡胶塞的试剂瓶中 B．久置的浓硝酸呈黄色，是由硝酸对光、热不稳定造成的 C．FeO溶于稀硝酸：FeO＋2H+=Fe2++H2O D．常温下用铁制容器运输浓硝酸，是因为铁与浓硝酸不反应 【答案】B 【详解】A．浓硝酸具有强氧化性，会腐蚀橡胶塞，应使用玻璃塞；棕色瓶用于避光保存。A错误； B．浓硝酸见光或受热易分解，生成NO₂溶于硝酸使其显黄色，久置变黄正是分解所致。B正确； C．稀硝酸具有强氧化性，FeO与稀硝酸反应时，Fe²⁺会被氧化为Fe³⁺，同时生成NO和H₂O。C错误； D．铁在常温下遇浓硝酸发生钝化（表面形成致密氧化膜），并非完全不反应。D错误； 故答案选B。 【迁移应用1】（24-25高一下·四川眉山·期中）硝酸被称为“国防工业之母”，是重要的化学化工原料。下列说法正确的是 A．固体能溶于稀硝酸，生成 B．碳与浓硝酸反应过程中产生的两种气体均为酸性氧化物 C．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色，体现了浓硝酸的酸性和不稳定性 D．理论上若将全部转化为，需要 【答案】D 【详解】A．FeO与稀硝酸反应时，硝酸的强氧化性会将Fe2+氧化为Fe3+，生成，A错误； B．碳与浓硝酸反应生成二氧化碳和二氧化氮，CO2是酸性氧化物，但NO2与碱反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，即生成两种盐，NO2不是酸性氧化物，B错误； C．浓硝酸使石蕊先变红（酸性）后褪色（强氧化性），褪色并非由硝酸分解（不稳定性）引起，C错误； D．①3NO2+H2O=2HNO3+NO；②2NO+O2=2NO2；①×2+②，得4NO2+O2+2H2O=4HNO3，故理论上若将全部转化为，需要，D正确； 故选D。 【迁移应用2】（24-25高一下·四川成都·期中）Ⅰ．硝酸在生产生活及国防建设中非常重要，工业制备硝酸的流程如下： (1)②是工业制硝酸的基础，其化学方程式为___________，④反应中还原剂和氧化剂的物质的量之比为___________。 (2)硝酸工厂产生的氮氧化物的尾气需处理后才能排放，可用NaOH溶液吸收。主要反应为，。下列措施能提高NO和去除率的有(填字母)___________。 A．加快通入尾气的速率 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 (3)工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择___________(填字母)作为罐体材料。 A．铜 B．铂 C．铁 D．铝 Ⅱ．细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应，并耦合两种元素的循环。 (4)氮循环中，属于氮的固定的有___________(填字母序号，下同)，属于氧化反应的有___________。 a．转化为铵态氮        b．硝化过程        c．反硝化过程 (5)铵态氮肥是水体中铵根的主要来源之一、检验某固态氮肥中铵根的实验操作与相应的现象及结论为___________。 (6)在微生物作用下可实现的转化，控制溶液为酸性，请写出转化成的总反应的离子方程式___________。 【答案】(1) 2:1 (2)BC (3)CD (4) a b (5)取固态氮肥少许于试管，加入NaOH溶液并加热，用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该固态氮肥中有铵根离子 (6) 【分析】反应①为工业合成氨反应，②为NH3被O2氧化产生NO的催化氧化反应，③为NO被O2氧化产生红棕色NO2，④为NO2与水反应产生HNO3，NO。 【详解】（1）②是工业制硝酸的基础，其化学方程式为；④反应为，二氧化氮转化为硝酸时充当还原剂，二氧化氮转化为NO时充当氧化剂，则其中还原剂和氧化剂的物质的量之比为2:1，故答案为：； 2:1； （2）A．加快通入尾气的速率，气体不能充分反应，故A错误； B．采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气体与氢氧化钠溶液充分反应，能提高和去除率，故B正确； C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，可使气体充分反应，能提高和去除率，故C正确； 故答案为：BC； （3）常温下，浓硝酸将铁、铝钝化，形成致密氧化膜，阻止内部金属与硝酸的反应，工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择铁、铝作为罐体材料，故答案为：CD； （4）a．将氮由游离态转化为化合态为氮的固定。N2转化为氨态氮，将N2转化成含氮的化合物，属于氮的固定，N元素的化合价由0价降至-3价，N2被还原，发生还原反应； b．硝化过程中发生的转化为 → → ，反应物是含氮的化合物，不属于氮的固定，N元素的化合价由-3价→+3价→+5价，N元素化合价升高，被氧化，发生氧化反应； c．反硝化过程中发生的转化有→N2、 →N2、 → ，反应物是含氮的化合物，不属于氮的固定，N元素的化合价降低，被还原，发生还原反应； 属于氮的固定的有a，属于氧化反应的有b； 故答案为：a；b； （5） NH3溶于水，大部分跟水结合成NH3·H2O，NH3·H2O少部分发生电离，电离出铵根离子和OH-，用方程式表示为：NH3+H2ONH3·H2O+OH-。检验某固态氮肥中铵根的实验操作与相应的现象及结论为：取固态氮肥少许于试管，加入NaOH溶液并加热，用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该固态氮肥中有铵根离子，故答案为：取固态氮肥少许于试管，加入NaOH溶液并加热，用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该固态氮肥中有铵根离子； （6）控制溶液为酸性，在微生物作用下实现，该过程的离子方程式：，故答案为：。 硝酸与金属的反应实验 【典例5】（24-25高一下·江苏南京·期中）某工厂的固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量Cu2O和SiO2.利用该固体废渣制取Cu(NO3)2溶液的工艺流程如图所示： 已知：①Cu+在酸性溶液中不稳定，会转变成Cu和Cu2+。 ②SiO2是酸性氧化物，难溶于水和酸。 (1)写出Cu2O与稀硝酸反应的化学反应方程式为_______。 (2)酸溶时，反应温度不宜超过70℃，其主要原因是_______。 (3)酸溶试剂改用绿色氧化剂(10%H2O2和10%稀硫酸的混合液)，写出废渣中Cu与绿色氧化剂反应的离子反应方程式_______。 (4)中和试剂选择Cu(OH)2，若改为NaOH，缺点是_______。 (5)以某工业废水(主要含Cu2+、Na+、)为原料，设计制取Cu(NO3)2·3H2O晶体的实验方案：向工业废水中加入1mol/LNaOH溶液至沉淀完全，过滤，用蒸馏水洗涤固体2～3次，加入_______至固体恰好完全溶解，加热浓缩后，降温至_______结晶，过滤，洗涤，干燥。(可使用的试剂有：蒸馏水、1mol/LNaOH溶液、1mol/LHNO3溶液；Cu(NO3)2的溶解度曲线如图所示。) 【答案】(1) (2)防止温度过高导致硝酸挥发、分解，降低原料利用率 (3) (4)引入新杂质，且NaOH过量时会使转化为沉淀，降低产品产率 (5) 1mol/L​溶液 高于 【分析】固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量和，加入稀硝酸与Cu、CuO和反应为铜离子，不反应，再加入氢氧化铜中和过多的稀硝酸，过滤后即可得到硝酸铜溶液和含二氧化硅的废渣。 【详解】（1）与稀硝酸反应时，价Cu被氧化为，稀硝酸被还原为NO，结合电子守恒、原子守恒配平得到反应方程为。 （2）硝酸受热易挥发、不稳定易分解，温度过高会加速硝酸的分解挥发，浪费原料，因此控制反应温度不超过70℃。 （3）酸性条件下作为氧化剂氧化Cu，自身被还原为水，结合电子守恒、电荷守恒配平得到离子方程式为。 （4）改用NaOH中和时，会引入无法除去的杂质，且NaOH为强碱，过量时会使目标产物转化为沉淀，降低产品产率。 （5）沉淀得到后，需要加入稀硝酸溶解得到硝酸铜溶液；根据溶解度曲线，温度低于时析出，温度高于时析出目标产物，因此需降温至高于结晶。 【迁移应用1】（25-26高一上·北京·期中）硝酸与金属反应，一般不生成氢气，但有文献记载，铁粉在稀硝酸中会放出氢气，某学习小组的同学进行如下验证和对比实验。 实验I：过量铁粉和的反应 步骤 操作 现象 i 密闭容器内放入过量铁粉和 立即有气体生成，充分反应后，所得溶液几乎无色 ii 取反应后溶液，加入足量溶液，并加热 得到灰绿色沉淀，煮沸时蒸气略有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝 (1)方法如图所示，确证中的无色气体含有，不含有的实验证据是_______。 进一步实验证实，无色气体中只含有。 (2)上述研究表明，实验I中发生的反应有_______(用离子方程式表示)。 (3)甲同学对实验I中产生的原因提出了假设：该浓度的硝酸中的氧化性大于，乙同学设计并完成实验，证实该假设不成立。乙同学的方案是_______，实验证据是_______。 (4)实验II：密闭容器内放入过量铁粉和，控制不同温度，完成实验，结果如下(气体成分只有，溶液成分检验的现象与实验I相同)。 序号 反应温度 实验现象 a 20 ℃ 溶液无色，气体 b 40 ℃ 溶液略带黄色，气体3.4 mL C 60 °C 黄色溶液，气体2.6 mL 试解释温度对实验II中生成氢气体积的影响：_______。 (5)实验III：与过量铁粉反应，有无色气体生成，溶液变为深棕色。经检验，气体成分主要是，没有。 ①实验III中生成NO的离子方程式是_______。 ②解释实验III中未得到的原因：_______。 (6)综上所述，如果想要让金属与硝酸反应生成氢气，需要控制的条件是_______。 【答案】(1)无色气体遇空气无明显变化，点燃气体，有尖锐爆鸣声，试管壁出现液滴 (2)、（或） (3) 将片放入中 溶液变蓝，无气泡产生(或：有无色气泡产生，经检验其中不含有) (4)温度升高，氢气体积减少，温度升高增强了的氧化性，更多参与氧化还原反应，导致的生成量减少 (5) 硝酸浓度增大，产物变为，还原速率剧增，未能与发生反应生成 (6)较活泼金属、较低温度、较低浓度的硝酸 【分析】已知铁粉与稀硝酸反应会生成氢气，根据图示所做实验，产生的气体为无色，点燃时，有尖锐的爆鸣声，容器壁出现无色液滴，其气体为氢气，铁粉过量，则铁变为亚铁离子；反应后溶液，加入足量NaOH溶液并加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，铁粉与硝酸还能反应生成铵根离子。 【详解】（1）NO易被氧化，遇空气被氧化为红棕色的NO2，则确证中的气体产物为氢气，不含有NO的证据是：无色气体遇空气无明显变化，点燃气体，有尖锐爆鸣声，试管壁出现液滴； （2）由分析可知，过量铁粉与稀硝酸反应会生成氢气、铵根离子，则过量铁粉与稀硝酸发生的反应为：、或 ； （3）要验证“该浓度的硝酸中 H+的氧化性大于”，需要控制硝酸的浓度相同；所以用Cu粉与0.5 mol·L-1硝酸反应，溶液变蓝，没有氢气放出，说明假设不成立； （4）由表中数据可知，温度升高，氢气体积减少，温度升高增强了的氧化性，更多参与氧化还原反应，导致的生成量减少； （5）①与过量铁粉生成NO、Fe2+，反应的离子方程式为：； ②硝酸浓度增大，产物变为NO，还原速度剧增，远远大于H+的还原速率，以至于得不到氢气； （6）较活泼金属、较低温度和低浓度的硝酸均利于金属与硝酸反应生成氢气。 【迁移应用2】（24-25高一下·广东惠州·期中）实验小组研究铜与过量浓、稀硝酸的反应。 (1)实验室用的浓配制稀，需要用到下图中的仪器有_______(填标号)，需量取浓_______mL。 (2)进行如下实验(夹持装置和尾气处理装置略)。 装置 编号 试剂a 现象 I 浓硝酸 (过量) 铜片完全溶解，溶液变绿，出现大量红棕色气体 II 稀硝酸 (过量) 铜片完全溶解，溶液变蓝，试管口附近气体呈浅红棕色 ①实验I的化学方程式是_______。 ②对实验产生和实验Ⅱ产生的原因作出解释。 i．硝酸浓度越稀，溶液中单位体积内的数目越少。被还原时，每个从铜片处获得较多电子的机会越_______(填“大”或“小”)，因此越易被还原为较低价态的含氮物质，如。实验室检验某溶液中含有的方法是_______(写出实验操作、现象和结论)。 ii．浓硝酸具有较强的_______性(填“氧化”或“还原”)，可将转化为。③有同学针对中溶液呈绿色的原因，提出假设： 假设1：的浓度较大所致；假设2：溶解了生成的。 探究如下：取I中绿色溶液，分为两等份。 i．取一份溶液于如图所示装置中，向上拉动活塞a，_______(填现象)，证实I中溶解了。 ii．向另一份溶液中加入_______(填化学试剂)，溶液变为蓝色。 证实假设1不成立，假设2成立。 【答案】(1) ac 8.9 (2) 大 取适量该溶液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放于试管口，试纸变蓝，说明该溶液中含有 氧化 i．试管内液面上方出现红棕色气体 ii．足量铜粉[写出一种能增大浓度的固体试剂，如固体、、、等，合理即可] 【详解】（1）实验室用的浓配制稀的基本步骤为计算、量取、稀释、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴签，使用到的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管等，选ac；稀释前后HNO3物质的量不变，×V=，解得V≈8.9mL，需量取浓的体积为8.9mL； （2）①实验I中Cu和浓硝酸反应生成硝酸铜、水、二氧化氮，反应的化学方程式是； ②对实验产生和实验Ⅱ产生的原因作出解释： i．硝酸浓度越稀，溶液中单位体积内的数目越少。根据得失电子守恒可知被还原时，每个从铜片处获得较多电子的机会越大，因此越易被还原为较低价态的含氮物质，如。实验室检验某溶液中含有的思路是加碱、加热产生氨气，然后检验氨气，方法是取适量该溶液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放于试管口，试纸变蓝，说明该溶液中含有； ii．浓硝酸具有较强的氧化性，可将转化为。 ③i．是红棕色气体，若溶液中溶解大量，则减小压强时，从溶液中逸出，试管内会出现红棕色，故向上拉动活塞a，试管内液面上方出现红棕色气体，证实I中溶解了； ii．假设1认为溶液为绿色是Cu2+浓度较大所致，故增大铜离子浓度溶液绿色应当加深，向另一份溶液中加入足量铜粉，溶液变为蓝色，则证实假设1不成立，假设2成立。 夯实基础 1．（24-25高一下·甘肃兰州·期中）下列有关氮及其化合物叙述正确的有 ①CO、NO、都是大气污染物，都能在空气中稳定存在 ②常温下，可以用铁制容器盛装浓硝酸或浓硫酸，这是因为铁在常温下与它们不反应 ③性质稳定，工业生产金属镁时，为防止Mg被氧化，可以用作保护气 ④敞口放置的浓硝酸和浓硫酸，浓度均会变低，原理相同 ⑤可以与水反应生成，所以是酸性氧化物 ⑥通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨，是自然固氮的途径之一 ⑦足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，说明稀硝酸不能氧化 ⑧浓硝酸见光分解，所以一般盛放在棕色试剂瓶中 A．②③④⑥ B．⑥⑧ C．⑥⑦⑧ D．③⑤⑧ 【答案】B 【详解】①CO、NO、都是大气污染物，但是一氧化氮不稳定，在空气中容易被氧气氧化成二氧化氮，错误； ②常温下，可以用铁制容器盛装浓硝酸或浓硫酸，这是因为铁在常温下发生了钝化，错误； ③性质稳定，但可以和镁反应，所以工业生产金属镁时，为防止Mg被氧化，应该用惰性气体作保护气，错误； ④敞口放置的浓硝酸和浓硫酸，浓度均会变低，但浓硝酸是挥发性导致浓度降低，浓硫酸是吸水性使浓度降低，原理不同，错误； ⑤可以与水反应生成，同时还有一氧化氮生成，化合价发生了改变，所以不是酸性氧化物，错误； ⑥通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨，是自然固氮的途径之一，正确； ⑦足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，是因为过量的铁与硝酸铁反应生成了硝酸亚铁，错误； ⑧浓硝酸见光分解，所以一般盛放在棕色试剂瓶中，正确； 综上所述，⑥⑧正确； 故选B。 2．（25-26高三上·天津河北·期中）下列对相关实验说法正确的是 A．证明氨气易溶于水 B．制备胶体 C．制取晶体 D．制备干燥的氨气 【答案】A 【详解】A. 氨气极易溶于水，将盛有NH3的烧瓶倒置在水中，打开止水夹后，水迅速进入烧瓶（形成喷泉），可证明氨气易溶于水，A 正确； B. 制备Fe(OH)3胶体的正确方法是：向沸水中滴加饱和FeCl3溶液并煮沸至红褐色；而用Fe2(SO4)3饱和溶液与沸水混合，生成的Fe(OH)3易与形成沉淀（而非胶体），B错误； C. 直接加热小苏打溶液会使NaHCO3分解为Na2CO3，无法得到NaHCO3晶体，C错误； D. 制备干燥氨气时，生石灰与浓氨水反应生成氨气，但干燥氨气应使用碱石灰（不能用P2O5，因 P2O5是酸性干燥剂，会与氨气反应），D错误； 故选A。 3．（24-25高一下·广东惠州·期中）海洋生物参与氮循环的过程如图所示。下列说法不正确的是 A．反应①中没有发生电子转移 B．反应②中有极性键断裂和非极性键生成 C．反应③可能有氧气参与 D．等量NO参与反应④与反应⑤，转移电子数之比为2：3 【答案】D 【详解】A．反应①中化合价未发生改变，不是氧化还原反应，没有电子转移，A正确； B．反应②中NH2OH反应生成N2H4，N-O极性键断裂，有N-N非极性键生成，B正确； C．反应③N2H4中-2价氮变为0价，化合价升高，是还原剂，必然有氧化剂参与反应，可能有氧气参与反应，C正确； D．反应④中+3价氮变为−1价氮，转移电子数为4，反应⑤中+3价氮变为0价氮，转移电子数为3，故等量NO参与反应④与反应⑤，转移电子数之比为4：3，D错误； 故答案为：D。 4．某兴趣小组设计如图实验探究一系列物质的性质。挤压滴管，不同阶段发生不同化学反应。 下列推断合理的是 A．若试纸变蓝，则表明浓盐酸具有强挥发性 B．若气球变“瘪”，则表明烧瓶中一定发生了熵减反应 C．若产生“白烟”，则和发生反应生成了 D．其他条件不变，若用水替代浓盐酸，则烧瓶内也会产生“白烟” 【答案】C 【分析】氮化镁能和溶液中的水反应生成氨气‌‌，氨气与浓盐酸反应生成NH4Cl固体颗粒从而冒白烟； 【详解】A．湿润KI-淀粉试纸变蓝是因为高锰酸钾与浓盐酸反应生成的氯气氧化碘化钾生成碘单质，淀粉遇I2变蓝，与浓盐酸挥发性无关，A错误； B．气球变“瘪”可能因烧瓶内气体被吸收（如Cl2被后续反应消耗、氨气极易溶于水），熵减反应需气体分子数减少，二者无必然联系，B错误； C．“白烟”为NH4Cl固体小颗粒，需NH3与HCl反应生成，Mg3N2与H2O反应生成NH3：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑，浓盐酸挥发出HCl，二者相遇生成白烟，C正确； D．用水替代浓盐酸，Mg3N2与水反应生成NH3，但无HCl气体，NH3无法形成白烟，D错误； 故选C。 5．下列离子方程式书写正确的是 A．食醋去除水垢中的： B．用和水制备少量： C．与反应： D．用稀硝酸溶解少量粉： 【答案】C 【详解】A．食醋中的醋酸是弱酸，在离子方程式中不能拆，正确写法为：CaCO3 + 2CH3COOH = Ca2+ + 2CH3COO- + H2O + CO2↑，A错误； B．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，离子方程式为：2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2↑，B错误； C．NO2与H2O反应生成HNO3和NO，离子方程式为：，C正确； D．稀硝酸与少量Fe反应时，Fe应被氧化为Fe3+而非Fe2+，正确方程式为Fe+4H++=Fe3+ + NO↑ + 2H2O，D错误； 故选C。 6．（25-26高三上·重庆·期中）中学常见物质之间存在如图所示转化关系(反应条件和部分生成物未列出)，a是常见的气态氢化物，b是无色、无臭的气体且能使带火星的木条复燃，e的相对分子质量比d的大17，g是一种红色金属单质。下列说法正确的是 A．a是非电解质，d是酸性氧化物 B．实验室利用向上排空气法收集c C．常温下，铝箔与e不发生反应 D．液态a气化吸热，可用作制冷剂 【答案】D 【分析】b是无色、无臭的气体且能使带火星的木条复燃，故b是氧气，a是常见的气态氢化物，e的相对分子质量比d的大17，由此可知a为氨气，c为一氧化氮，d为二氧化氮，f为水，e是硝酸，g是一种红色金属单质，故g为铜，据此回答； 【详解】A．氨气是非电解质，二氧化氮不是酸性氧化物，A错误； B．一氧化氮与空气中的氧气反应，不能用排空气法收集，B错误； C．常温下铝箔可与稀硝酸反应，C错误； D．液态氨气气化吸热，可用作制冷剂，D正确； 故选D。 7．（24-25高一下·广东广州·期中）如图为氮元素的“价-类二维图”，箭头表示物质之间可转化，有关推断不合理的是 A．雷雨天可实现B→C→D→E→F转化，其中B→C实现了自然固氮 B．C、D排放到大气中会造成酸雨 C．A可用作工业制冷剂 D．D可与水反应，该反应中氧化剂与还原剂之比为2：1 【答案】D 【分析】由图可知，A为氨气、B为氮气、C为一氧化氮、D为二氧化氮或四氧化二氮、E为硝酸、F为硝酸盐、G为一水合氨、H为铵盐。 【详解】A．氮气与氧气在放电条件下反应生成一氧化氮，为自然固氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸转化为硝酸盐，故A正确； B．一氧化氮、二氧化氮在空气中能形成酸性物质，造成酸雨，故B正确； C．液氨气化吸热，可用作工业制冷剂，故C正确； D．，3分子二氧化氮中2分子为还原剂，1分子为氧化剂，反应中氧化剂与还原剂之比为1:2，故D错误； 故选D。 8．用如图装置探究铜与硝酸的反应，实验记录如下表，下列说法不正确的是 装置 步骤 操作 现象 打开止水夹，挤压胶头，使浓硝酸滴入试管 产生红棕色气体，溶液变为绿色 一段时间后，关闭止水夹，推动注射器活塞使部分水进入试管 注射器内剩余的水被“吸入”试管；铜表面产生无色气泡，溶液变蓝，试管内气体逐渐变为无色 一段时间后，打开止水夹，拉动注射器活塞吸取少量无色气体；拔下注射器，再拉动活塞吸入少量空气 注射器中无色气体变红棕色 A．中反应的化学方程式是 B．中注射器内剩余的水被“吸入”试管的原因可能是与反应导致压强减小 C．中的实验现象能证明中与硝酸反应生成了 D．待中反应停止后，向试管内滴加少量稀硫酸，有气体产生 【答案】C 【详解】A．浓硝酸与铜反应生成（红棕色气体），化学方程式为，A不符合题意； B．步骤②中，与水反应，，气体物质的量减少，导致试管内压强减小，注射器内的水被 “吸入”试管，B不符合题意； C．步骤②中，与水反应也会生成（无色气体），因此步骤③中 “无色气体变红棕色”不能证明 与硝酸反应生成了，C符合题意； D．步骤②后，试管内有，滴加稀硫酸后，H+和，可与过量的反应生成气体，D不符合题意； 故选C。 9．（24-25高一下·广东广州·期中）如图是氮元素常见化合价与部分含氮物质类别对应的关系图，下列说法错误的是 A．a的化学性质不活泼，常用作保护气 B．工业上通过a→b→c→d来制备HNO3 C．用两根玻璃棒分别蘸取浓的f和浓硫酸，将两根玻璃棒靠近时没有白烟产生 D．一定条件下，b和e反应可以转化为a 【答案】B 【分析】由图可知，a为氮气、b为一氧化氮、c为二氧化氮、d为硝酸、e为氨气、f为一水合氨；据此作答。 【详解】A．氮气分子中含有氮氮三键，化学性质不活泼，常用作保护气，A正确； B．工业制硝酸一般采用NH3催化氧化生成NO，NO与O2反应生成NO2，NO2再与水反应生成HNO3，B错误； C．用两根玻璃棒分别蘸取浓的一水合氨溶液和浓的硫酸溶液，浓硫酸难挥发，将两根玻璃棒靠近时无白烟产生，C正确； D．一定条件下，依据氮元素价态变化规律，一氧化氮能与具有还原性的氨气发生归中反应生成氮气和水，D正确； 故答案选B。 10．（25-26高三上·云南红河·期中）下列实验方案设计、现象和结论都正确的是 实验目的 方案设计 现象和结论 A 检验， 是否变质 向溶液中加入硫酸酸化的KSCN溶液 溶液呈血红，说明 已变质 B 向溶液中通入后再通入气体X 产生白色沉淀 气体X可能是 C 检验溶液是否含 向溶液中加入稀氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸靠近管口 若试纸未变蓝，则说明不含 D 向滴有酚酞的NaOH溶液中通入 溶液褪色 具有漂白性 【答案】B 【详解】A．溶液中加入硫酸酸化会引入，在酸性条件下具有强氧化性，可能将氧化为，遇到KSCN溶液变为血红色，所以无法确定是否发生变质，故A错误； B．与不反应，但通入碱性气体，可以中和溶液和反应生成HCl，从而产生BaSO3白色沉淀，故B正确； C．检验需要浓的强碱溶液同时加热使挥发出来，加入稀氢氧化钠溶液同时未加热时试纸不变蓝不能排除存在，故C错误； D．与滴加酚酞的NaOH溶液反应使溶液碱性减弱，从而使酚酞的颜色褪去，并非漂白性导致，故D错误； 故答案选B。 综合运用 11．（24-25高三上·陕西渭南·期中）某兴趣小组采用如图装置收集、混合气体。下列说法错误的是 A．装置中虚线导管的实线图应是左低右高 B．可观察装置内浓硫酸中气泡的生成速率，控制混合气体的比例 C．装置中发生反应的化学方程式为 D．将装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，观察到标准状况下混合气体全部被吸收，实验后圆底烧瓶中所得溶液的物质的量浓度为 【答案】A 【分析】F装置中二氧化锰催化过氧化氢分解生成，H装置中铜和浓硝酸生成，两种气体经过G中浓硫酸干燥后利用向上排空气法收集，据此分析。 【详解】A．、的相对分子质量都大于空气的平均相对分子质量29，应采用向上排空气法收集，所以虚线导管的实线图应是左高右低，A错误； B．两种气体都通入G的浓硫酸中，可通过观察浓硫酸中气泡产生的速率，判断气体生成速率，进而控制两种气体的混合比例，B正确； C．H装置中铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，给出的化学方程式书写正确，C正确； D．混合气体完全被水吸收的反应为，设烧瓶体积为（标准状况），总气体物质的量为，的物质的量为，生成的物质的量等于的物质的量，溶液体积为，因此浓度，D正确； 故答案选A。 12．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）无色气体甲可能含有中的几种，将100 mL气体甲经过如图所示的实验处理，结果得到酸性溶液，集气瓶中无气体剩余，下列说法正确的是 A．气体甲中可能含有32 mL NO B．经过过氧化钠处理后的剩余气体体积大于60 mL C．气体甲的组成可能为 D．80 mL余气中的体积比为3：2 【答案】A 【分析】因甲为无色气体，故其不含有，且最后集气瓶中无气体剩余，则不含有，其可能含有中的几种；通入浓硫酸中，气体体积减少了20mL，故甲中一定含有20mL氨气； 【详解】A．设余气中NO体积为，体积为，由得，生成氧气的体积为；再由、，可知一氧化氮与氧气反应的比例关系为，，，，，故A正确； B．二氧化碳与过氧化钠反应，，体积减小；一氧化氮与生成的氧气反应，体积也减小，所以经过过氧化钠处理后的剩余气体体积小于60mL，故B错误； C．气体甲为无色，不含，故C错误； D．根据反应关系，余气中NO与的体积比为2:3，故D错误； 故答案为A。 13．（25-26高一上·山东青岛·期中）氨基钠()在有机合成领域有着重要应用，易氧化，易与水反应生成极易溶于水的氨气。实验室可用钠与液氨反应制得氨基钠，装置如图。下列说法错误的是 A．制备反应开始应先通入氨气排尽装置内空气 B．制备过程中有氢气生成 C．氨基钠溶于水，所得溶液呈酸性 D．收集一试管排出的气体并倒置水槽中，若试管内充满水说明空气排尽 【答案】C 【分析】钠与液氨反应生成NaNH2和H2，且NaNH2易氧化，易与水反应生成极易溶于水的氨气，则应先通氨气排出装置内的空气制造无氧无水环境，防止NaNH2与氧气或水蒸气反应， 【详解】A．制备前要通入氨气排空气，以防止NaNH2与氧气或水蒸气反应，A 正确； B．钠与液氨反应生成NaNH2和H2，且若装置中有微量水分，钠也可能与水反应产生氢气，B正确； C．氨基钠溶于水，方程式为，所得溶液呈碱性，C不正确； D．收集一试管排出的气体并倒置水槽中，若试管内充满水说明排出气体为NH3，说明空气已排尽，D正确； 故答案选C。 14．（24-25高一下·山东临沂·期中）实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．“反应1”中，消耗0.15molNH4Cl，在25C、101kPa下得到3.36LNH3 B．“反应2”中，产生0.1molNO，转移电子数为0.1NA C．“反应4”中，0.1molNO2完全转化成HNO3，至少需要0.075mol的O2 D．产生0.5molHNO3，理论消耗Ca(OH)2的物质的量为0.25mol 【答案】D 【分析】反应1为实验室制备氨气的反应，方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O，反应2方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，反应3为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，方程式为：2NO+O2=2NO2，反应4为二氧化氮，氧气和水反应生成硝酸，4NO2+2H2O+O2=4HNO3，以此解题。 【详解】A．25C、101kPa下不是标况，不能计算氨气体积，A错误； B．反应2方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，氮元素化合价由-3价升高到+2价，产生0.1molNO，转移电子数为0.5NA，B错误； C．根据4NO2+2H2O+O2=4HNO3，0.1molNO2完全转化成HNO3，至少需要0.025mol的O2，C错误； D．根据关系式Ca(OH)2～2NH3～2NO～2NO2～2HNO3，产生0.5molHNO3，理论消耗Ca(OH)2的物质的量为0.25mol ，D正确； 故选D。 15．（24-25高一下·湖北武汉·期中）铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的物质的量相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示(反应后铁在化合物中的化合价为+3)，下列说法错误的是 A．硝酸的浓度越小，其还原产物氮的价态越低的成分越多 B．一定量的铁粉与足量的硝酸溶液充分反应，得到标准状况下的气体2.24L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.2mol C．当硝酸浓度为时，氧化剂与还原剂的物质的量之比可为15：13 D．Fe与反应分别生成等物质的量的和时，转移电子的数目之比为1：1 【答案】B 【分析】从图中可以看出，当其他条件一致时，在浓硝酸浓度为12.2mol/L中，主要产物NO和NO2，随着硝酸浓度逐渐降低，产物NO2逐渐减少而NO的相对含量逐渐增多，当浓度为9.75mol/L时，主要产物是NO，其次是NO2及少量的N2O，当HNO3的浓度降到4.02mol/L时，成为主要产物，可见，凡有硝酸参加的氧化还原反应都比较复杂，往往同时生成多种还原产物，据此作答。 【详解】A．由图可知，硝酸的浓度越小，铵根含量越高，这说明其还原产物氮的价态越低的成分越多，故A正确； B．一定量的铁粉与12.2mol·L-1硝酸溶液完全反应，根据图中曲线可知，生成气体为NO、NO2且相对含量相等，得到标准状况下的气体2.24L，即0.1mol气体，根据氮原子守恒则有0.1mol硝酸为氧化剂，而反应生成的亚铁盐或铁盐为硝酸盐，故参加反应的硝酸的物质的量为大于0.1mol，参加反应的硝酸也不一定等于0.2mol，故B错误； C．当硝酸浓度为9.75mol·L-1时，还原产物有NO、NO2和N2O，物质的量之比为其体积比=10：6：2=5：3：1，假设NO是5mol、NO2是3mol、N2O是1mol，则反应中转移电子的物质的量是26mol，假设氧化产物是铁离子，则根据电子得失守恒可知还原剂的物质的量是，所以根据原子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比可为10：＝15：13，故C正确； D．假设Fe与反应分别生成1mol的和，转移电子的物质的量分别为8mol、8mol，转移电子数目之比为1：1，故D正确； 故答案选B。 16．（24-25高一下·江苏盐城·期中）大气中和氮氧化物()气体含量的升高会对环境产生一定的影响。 ．下表列出了2种燃煤烟气脱硫方法的原理。 方法 用氨水将转化为，再氧化为 方法 用溶液吸收 (1)用方法脱硫时，一定能提高去除率的措施有___________。 A．增大氨水浓度 B．升高反应温度 C．加快燃煤烟气的流速 D．通过多孔球泡向溶液中通 (2)对方法吸收后的溶液加热可使吸收液再生，其反应的化学方程式___________。 ．通常用以下几种方法对氮氧化物()进行脱除。 (3)利用石灰乳和硝酸工业的尾气反应，既能消除氮氧化物，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如图： 用石灰乳吸收，可将氮氧化物()转化为，若吸收过程中物质的量满足，该过程的化学方程式为___________。 (4)用NaClO溶液吸收和氮氧化物()。某课外小组同学设计了如图的喷淋吸收塔装置，将NaClO溶液喷淋进吸收塔，其目的是___________，该装置脱除NO的离子方程式为___________。 (5)催化还原氮氧化物()技术是目前广泛应用的烟气氮氧化物脱除技术。 ①一种新型的固氮原理如图所示，该过程中属于氧化还原反应的是___________(填反应编号)。 ②在催化剂的作用下，向280~420℃的烟气中喷入氨可使工厂废气中的氮氧化物转化为无污染的物质，消除的化学反应方程式为___________。 【答案】(1)AD (2)2NaHSO3Na2SO3+H2O+SO2↑ (3)NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O (4) 增大NaClO溶液与气体的接触面积，提高吸收效率 3ClO-+2NO+H2O=3Cl-+2+2H+ (5) ①③ 8NH3+6NO27N2+12H2O 【分析】利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋，发生反应生成Ca(NO2)2，滤渣可循环用于吸收尾气，可推出滤渣为未反应的Ca(OH)2，以此解答。 【详解】（1）A．增大氨水的浓度，可以提高SO2的转化率，A正确； B．升高温度，降低气体的溶解度，不利于吸收SO2，B错误； C．加快烟气流速会减少SO2与氨水的接触时间，降低去除率，C错误； D．通过多孔球泡向溶液中通SO2，增大反应物接触面积，可以提高SO2的转化率，D正确； 故答案为：AD。 （2）用Na2SO3溶液吸收SO2生成NaHSO3溶液，加热时NaHSO3分解生成Na2SO3，达到再生的目的，化学方程式为2NaHSO3 Na2SO3+H2O+SO2↑。 （3）NO、NO2和氢氧化钙反应生成亚硝酸钙，n(NO):n(NO2)=1:1时，反应为NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O。 （4）吸收尾气采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，NaClO溶液从吸收塔顶喷淋)，增大NaClO溶液与气体的接触面积，提高吸收效率；次氯酸钠溶液氧化NO生成硝酸，本身被还原生成氯化钠，离子方程式为：3ClO-+2NO+H2O=3Cl-+2+2H+。 （5）①反应①中N元素和Li元素的化合价变化，是氧化还原反应，反应②中各元素的化合价没有变化，不是氧化还原反应，反应③Li元素和O元素的化合价变化，是氧化还原反应，故答案为①③； ②NH3消除NO2生成氮气和水，化学反应方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。 思维拔高 17．（24-25高一下·上海·期中）工业含NO、等氮氧化物的尾气排出有多种方法解决．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如下： (1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是_______；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_______(填化学式)。 (2)工业上也可用纯碱液吸收NOx，有关反应的化学方程式为、。现有标准状况下和bL NO的混合气体恰好被溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为_______，溶液的物质的量浓度为_______。(只列式，不化简) 【答案】(1) 增大气体和液体的接触面积，使尾气中的NO、被充分吸收 (2) 【分析】流程中尾气中的NO、与石灰乳反应，生成，过量的石灰乳以滤渣存在。 【详解】（1）气液逆流使反应物接触更充分，尾气中的NO、被吸收得更充分；滤渣可循环使用，说明滤渣主要成分是前面的反应物之一，为。 （2）从反应方程式可知，当的物质的量比NO多时，气体可以全部被吸收，则标准状况下，；与NO、反应的的物质的量为，与单独反应的的物质的量为，则溶液的物质的量浓度为。 18．某化学兴趣小组用下图装置(部分夹持装置已略去)制取氨气并探究其性质。 (1)实验室用装置A制备氨气选用的两种药品为___________(填化学式)。 (2)装置B中的干燥剂可以选用___________(填“碱石灰”或“浓硫酸”)。 (3)气体通过C、D装置时，试纸颜色会发生变化的是________(填字母)，原因是________。 (4)当E装置中集满时，挤压胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是_______。 (5)用下图装置探究氨气与氧化铜的反应，验证氨气的性质及部分反应产物。 ①实验中观察到a中黑色粉末变红，b中无水硫酸铜变蓝，并收集到一种单质气体。则a中发生反应的化学方程式为___________，证明氨气具有___________(填“氧化性”或“还原性”)。 ②若向a中通入标准状况下的氨气，理论上会得到铜的质量为___________g。 (6)已知加热条件下，氨气可以与铝发生置换反应生成；加热时可溶于浓碱溶液并产生氨气，发生反应：。称取样品(假设杂质只含Al)，将其放入足量浓碱溶液中加热，若所产生的气体全部逸出并收集，测得其体积为(标准状况)，则样品中的质量分数为___________％(精确到0.1％)。 【答案】(1)和 (2)碱石灰 (3) D 氨的水溶液呈碱性，能使红色石蕊试纸变蓝 (4)产生白烟 (5) 还原性 14.4 (6)88.4 【分析】A装置用于氨气，B为干燥装置，C为检验干燥的氨气是否能使红色石蕊试纸变蓝，D为检验氨气是否能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，E为收集氨气并利用氨气与氯化氢作用产生白烟验满，F为尾气吸收装置； 与混合加热发生复分解反应制取NH3，NH3具有还原性,可以与CuO在加热发生氧化还原反应，产生N2、Cu、H2O，因此看到固体由黑色变为红色，反应产生的H2O蒸气与无水CuSO4变为蓝色CuSO4·5H2O，NH3是大气污染物，可根据其极易溶于水的性质，用水作吸水剂，在尾吸收时要注意防止倒吸现象的发生； 【详解】（1）制备NH3的固体通常为Ca(OH)2、NH4Cl，答案为和； （2）氨气能与浓硫酸反应，不能用浓硫酸干燥，装置B中的干燥剂可以选用碱石灰； （3）气体通过C、D装置时，试纸颜色会发生变化的是D，原因是氨的水溶液呈碱性，能使红色石蕊试纸变蓝； （4）当E装置中集满时，挤压胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，氨气与氯化氢作用产生氯化铵，故可观察到的现象是产生白烟； （5）①CuO与NH3在加热时发生反应产生Cu、 N2、H2O，反应的化学方程式为: ； 在该反应中N元素化合价由反应前NH3中的-3价变为反应后N2中的价，化合价升高，失去电子被氧化，则NH3表现还原性； ②3.36 L标准状况下NH3的物质的量是m(NH3)==0.15mol，根据反应方程式可知反应产生Cu的物质的量为m(NH3)= 0.15 mol=0.225mol，其质量是m(Cu)=0.225 mol64 g/mol=14.4g； （6）假设23.2 gAlN样品中含有xmolAlN和ymolAl， AlN 和NaOH溶液反应的方程式为:AlN+NaOH+3H2O=Na[Al(OH)4]+NH3↑，Al和NaOH溶液反应的方程式为: 2Al+2NaOH+6H2O =2Na[Al(OH)4]+3H2↑，反应生成氨气和氢气标准状况下总体积为14.56L，物质的量为=0.65mol，则41x+27y=23.2，x+1.5y=0.65，联立解得x=0.5， y=0.1，则样品中AlN的质量分数为100%=88.4%。 19．（24-25高一下·福建福州·期中）氨气是重要的含氮化合物，回答以下与氨气实验相关的问题。 I  氨气极易溶于水 (1)某学生积极思考氨气产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置(烧瓶中装满NH3)。在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是_______。 A．Cu与浓硝酸    B．NaHCO3与NaOH溶液  C．NH4HCO3与稀盐酸 这种方法产生喷泉的原理是_______。 (2)下列能用作吸收氨气的装置是 _______(填序号)。 II 运用氨气制备氮化硼 氮化硼(BN)是白色难溶于水的粉末状固体，高温下易被氧化。实验室以硼粉(黑色)为原料制备氮化硼的装置如图1所示，图2中提供了三种不同的氨气发生及干燥装置以及相关药品。根据题意，回答下列问题。 (3)从图2中选择可以填入图1虚线框中的装置_______ (填字母)；简述该装置产生NH3的反应原理_______。 (4)图2装置中盛放碱石灰的仪器名称为_______；图 1中多孔球泡的作用是_______。 (5)图1三颈烧瓶中制备氮化硼的化学方程为4B+4NH3+3O24BN+6H2O。三颈烧瓶中出现_______的现象时说明反应完全，此时应立即停止通入O2，原因是_______。 【答案】(1) AC 锥形瓶中的物质之间发生反应产生气体，压强增大，把液体压入烧瓶，形成喷泉 (2)②③ (3) b 与氨水中的水反应放出大量的热，使得受热分解放出氨气 (4) 球形干燥管（或干燥管） 增大接触面积，便于观察气体流速，进而调整氨气与氧气通入比例 (5) 黑色固体完全转化为白色 防止被氧化 【分析】Ⅰ．喷泉原理利用氨气极易溶于水，通过锥形瓶中的物质之间发生反应产生气体，压强增大，把液体压入烧瓶，形成喷泉；Ⅱ．运用氨气制备氮化硼（图1），应首先制取氨气并进行干燥，得到干燥的氨气在一定的流速中，通入到三颈烧瓶中制备氮化硼，化学方程为：4B+4NH3+3O24BN+6H2O。三颈烧瓶中黑色的硼粉不断反应生成白色的氮化硼，当黑色粉末完全变成白色时，反应完全。 【详解】（1）与浓硝酸反应产生二氧化氮气体，与溶液相互作用得到碳酸钠溶液，与稀盐酸反应生成氨气和二氧化碳，若能产生喷泉，需满足锥形瓶中的物质之间发生反应产生气体，压强增大，把液体压入烧瓶； （2）氨气极易溶于水，装置①中导管直接插入液面以下会产生倒吸，装置②也会产生倒吸，但液体进入到安全瓶内，无影响；装置③中将导管深入到四氯化碳层，氨气不溶于四氯化碳，不产生倒吸，因此可用来吸收氨气的装置为②③； （3）图1虚线框中应放入实验室制取氨气和干燥氨气的装置，a装置不能制取氨气，c装置可以制取氨气，但不能用干燥氨气，b装置可以制取并干燥氨气，因此应将图2中b装置填入图1虚线框中；b装置中浓氨水滴入到广口瓶中，与氨水中的水反应放出大量的热，使得受热分解放出氨气； （4）图2中盛放碱石灰的仪器名称为球形干燥管；图1中多孔球泡的作用是增大接触面积，调节气体流速，进而调节氨气与氧气的通入比例。 （5）三颈烧瓶中黑色的硼粉不断反应生成白色的氮化硼，当黑色粉末完全变成白色时，说明反应完全，因为氮化硼在高温下容易被氧化，为避免生成的被氧气氧化导致产率降低，反应完全后应立即停止通入。 20．（24-25高一下·上海浦东新·期中）氮化镁用途广泛，第一次成功合成高硬度的立方氮化硼时，使用的催化剂就是氮化镁。实验室可用如图装置制取氮气并与金属镁反应制取氮化镁。 已知氮化镁易与水反应： (1)基态氮原子的电子排布式为___________，氮气的电子式为___________。 (2)写出装置A中发生的化学方程式___________；用如图甲装置可快速制取上述实验所需的氨气，固体试剂X不能用___________。 A．生石灰    B．碱石灰    C．氢氧化钠    D．过氧化钠 (3)在装置中产生氮气，其中的作用是___________。 A．氧化剂 B．还原剂 C．催化剂 D．碱性氧化物 (4)装置B、D都有干燥气体的作用，能否将装置B换成装置D？___________。 A．能    B．不能 理由是___________。 (5)下列关于实验时点燃装置A、C、E三处酒精灯的先后顺序描述正确的___________。 A．最先点燃A，以防止浓硫酸倒吸 B．最先点燃E，以充分利用原料镁 C．最后点燃C，以防止氧化铜分解 D．最后点燃E，以防止金属镁与氧气反应 (6)装置F的作用是___________。 (7)实验制取氮化镁时还可能有氧化镁生成，准确称取实验制得的氮化镁样品5.168g，完全溶于200mL2.500mol/L盐酸溶液中，所得溶液浓度0.450mol/L(假设溶液体积不变)，并收集到标准状况下的气体。 (a)收集的气体是___________。 (b)样品中氮化镁的质量分数___________。(写出计算过程，结果保留3位有效数字) 【答案】(1) (2) D (3)A (4) B 浓硫酸是酸性的干燥剂，在吸收水的同时会吸收氨气 (5)D (6)防止装置外空气中的水分进入导致氮化镁与水反应 (7) 氢气 96.7% 【分析】制取氮化镁的实验方法为：在装置A中用熟石灰和加热反应生成，通过装置B的碱石灰干燥后通过装置C的CuO中进行反应：，将生成的通过装置D的浓硫酸干燥并除去氨气后得到无水通入到装置E中与金属Mg加热反应：，最后的装置F的碱石灰为防止空气中的水进入装置E中，起到保护产品的作用，据此分析解答。 【详解】（1）N为7号元素，则基态氮原子的电子排布式为：；N原子最外层有5个电子，形成氮气时每个N原子提供3个电子共用形成结构，同时每个N原子还剩1对孤对电子，则氮气的电子式为：。 （2） 装置A的作用是用熟石灰和加热反应生成，则反应的化学方程式为：；用图甲的装置也可以快速制取氨气，则固体试剂X不能用：A．生石灰可以吸收浓氨水中的水分并反应大量放热，可以用图甲装置来制取氨气，A正确； B．碱石灰的成分为NaOH固体和CaO固体的混合物，也吸收浓氨水中的水分并反应大量放热，可以用图甲装置来制取氨气，B正确； C．氢氧化钠有很强的吸水性，能吸收浓氨水中的水分并放热，可以用图甲装置来制取氨气，C正确； D．过氧化钠遇浓氨水可得到氨气，但同时与水反应导致混有氧气，则用过氧化钠不能用图甲装置来制取氨气，D错误； 故答案为：D。 （3）在装置C中利用CuO与加热反应来制取，反应的方程式为：，则其中的作用作氧化剂使用，所给选项中，符合的选项为：A。 （4）为碱性气体，能与浓硫酸反应，故不能将装置B换成装置D；符合的选项为：B。 （5）实验时点燃装置A、C、E三处酒精灯的先后顺序为：开始时点燃A处酒精灯，接着点燃C处酒精灯，等到C中固体由黑色变为红色后再点燃E处酒精灯，原因是排尽系统中的空气，防止与Mg反应，则下列描述正确的是： A．最先点燃A，先用生成的氨气排除装置中的空气，并与CuO反应生成，不是防止浓硫酸倒吸，A错误； B．最先点燃E，会发生装置的空气氧化原料镁，B错误； C．最后点燃C，无法让与CuO先反应生成与金属Mg反应，C错误； D．最后点燃E，可以让先产生的和排除装置中的空气，以防止金属镁与氧气反应，D正确； 故答案为：D。 （6）装置F的作用为：防止装置外空气中的水分进入导致氮化镁与水反应。 （7）根据分析，氮化镁中还可能存在氧化镁和未反应的金属镁，取氮化镁样品5.168g，加到200mL2.500mol/L盐酸中，发生的反应可能为：、、；最后得到溶液浓度0.450mol/L(假设溶液体积不变)，并收集到标准状况下的气体，物质的量为； (a)根据前面的反应可知收集的气体为：； (b)设样品中的物质的量为xmol，MgO的物质的量为ymol，根据前面反应方程式和守恒列方程组：，解得，最后得到样品中氮化镁的质量分数为：。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 氮及其化合物 目 录 第一部分 知识体系·导图构型 第二部分 重难剖析·方法技巧 重点01 氮气与氮的固定 重点02 氮的氧化物 重点03 氨气 重点04 铵盐 重点05 硝酸 重点06 含氮物质的转化 重点07 酸雨及防治 第三部分 典例精析·迁移应用 第四部分 考场练兵·分层实战 夯实基础·综合应用·思维拔高 重点一 氮气与氮的固定 1.氮元素的原子结构和性质 （1）氮元素的原子结构 氮元素位置 原子结构示意图 结构体现的化学性质 第 周期 第 族 最外层有 个电子，既不容易得到 个电子，也不容易失去 个电子。氮原子一般通过 与其他原子相互结合构成物质。 （2）氮元素在自然界中的存在 ①游离态 主要以 的形式存在于空气中，约占 （体积分数）。 ②化合态 存在于动植物体内的 中，土壤、海洋的 盐和 盐中。 2.氮的固定 含义 将大气中 的氮转化为 的过程 分类 ①自然固氮 固氮（大自然通过闪电释放能量将氮气转化为含氮的氧化物） 固氮（通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨） ②人工固氮 工业上 固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 3.氮气 （1）结构： 分子式 电子式 结构式 球棍模型 （2）物理性质 通常情况下，氮气是 色、 的气体，密度比空气的 ， 溶于水（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在-195.8℃时变成 ，氮气分子在-209.9℃时变成 。 （3）化学性质 氮的化学性质图 ①金属镁 ，氮气表现 性 ②氢气 ，氮气表现 性 ③氧气 （闪电、汽车引擎中发生的反应），氮气表现 性 ①镁在空气中燃烧时可与O2、CO2和N2分别发生反应，生成 、 和 三种物质。 ②纯净的氮化镁（Mg3N2）为黄绿色固体，呈粉末状， 化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑，与盐酸反应的方程式为：Mg3N2+8HCl===3MgCl2+2NH4Cl。 （4）用途 ①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充 、保存食品等。 ②氮气是合成氨、制 的重要原料。 ③液氮可用作 剂，应用于医学、科技等领域。 （5）制取 工业制法 ①分离液态空气： ②耗氧法： 实验室制法 ①NH3氧化法： ②NH4Cl溶液和NaNO2溶液共热法：NH4Cl+NaNO2N2↑+NaCl+2H2O 重点二 氮的氧化物 1.氮的氧化物 氧化物 N2O(笑气) NO NO2(或N2O4) N2O3 N2O5 化合价 ＋1 ＋2 ＋4 ＋3 ＋5 氧化物类别 氧化物 氧化物 氮有多种价态的氧化物，其中属于酸性氧化物的是N2O3是亚硝酸（ ）的 ，亚硝酸是一种弱酸。N2O5是 的酸酐。 2.实验探究一氧化氮、二氧化氮的相互转化 实验装置 实验原理 ①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，②2NO＋O2===2NO2 总反应式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 实验步骤 操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。 操作二：打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。 操作三：振荡注射器，观察现象。 实验现象 操作一：一氧化氮为无色气体，注射器内无明显现象 操作二：注射器中气体由无色变为 色，注射器活塞向 移动 操作三：注射器中气体由红棕色变为 色，注射器活塞继续向 移动 实验结论 操作一： 操作二： 。 操作三： 。 实验说明 该反应可应用于工业上制硝酸，生产硝酸的过程中，要向吸收塔中通入足量的空气或氧气，使 NO充分转化为 NO2，进而转化为HNO3。 3.NO和NO2的性质和制法对比 NO NO2 物理性质 色态味 色、 味、气体 色、 味、气体 密度 密度 空气 密度比空气 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 溶 溶 化学性质 毒性 有毒，与CO类似，能与血红蛋白结合，造成人体缺氧 有毒 与水 不反应 。 NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 不反应，但与NO2混合可被NaOH吸收： 。 。 氧化性 弱氧化性（氧化NH3）: 。 强氧化性 ①氧化SO2： ; ②可使湿润的淀粉-KI试纸变蓝(不能用于鉴别NO2和溴蒸气)：2NO2+2KI===I2+2KNO2 还原性 。 可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色 与O2和H2O 。 。 制法 实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O 收集方法 。 。 ①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4（无色气体），因此实验测得NO2的平均相对分子质量总 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 色。 ③NO虽易与O2化合，但N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到 。 ④NO、NO2都 酸性氧化物。 ⑤工业制取硝酸的物质转化 4.氮的氧化物溶于水的几种情况分析 NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O===2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。 NO2与O2的混合气体溶于水，由4NO2+O2+2H2O===4HNO3，可知 V(NO2):V(O2) =4:1 ＞4:1 ＜4:1 反应情况 恰好完全反应，无气体剩余 NO2过量，只剩余 。 O2过量，剩余气体为 。 NO和O2同时通入水中时，由4NO+3O2+2H2O==4HNO3，可知 V(NO):V(O2) =4:3 ＞4:3 ＜4:3 反应情况 恰好完全反应，无气体剩余 NO过量，只剩余 。 O2过量，剩余气体为 。 5.氮氧化物对环境的污染 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，产生了一种 的烟雾。 ②酸雨 NOx排入大气中后，与水反应生成 和 ，随雨雪降到地面,pH值 5.6的雨水为酸雨。 ③破坏臭氧层 NO2可使平流层中的 减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④毒性 氮的氧化物都是有毒的，如 与血红蛋白结合使人中毒 重点三 氨气 1.物理性质 颜色 气味 密度 溶解度 色 气味 密度比空气的 溶于水，常温常压下，1体积水大约可溶解 体积的氨气。 2.氨气溶于水的喷泉实验 实验装置 实验原理 氨气极易溶于水（NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-），导致容器内的气体压强变小，容器内外产生 ，外界大气压将水压入从而形成喷泉。 实验步骤 在干燥的圆底烧瓶里充满氨，用带有玻璃管和滴管（预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开橡胶管上的弹簧夹，挤压滴管，使少量水进入烧瓶。观察并描述现象，分析出现这些现象的可能原因。 实验现象 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成 ，瓶内液体呈 。 实验结论 氨 溶于水，水溶液呈 性。 实验说明 ①实验成功的关键：a.装置的 要好；b.烧瓶要 ；c.氨气要 。 ②若无胶头滴管引发喷泉，可采用 法或 法引发喷泉。 喷泉实验的常见气液试剂 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2 NO2+O2 吸收剂 组合时的条件 气体在溶液中的溶解度很大或者通过反应，使气体的物质的量迅速减小，产生足够的压强差（负压） 3.氨的化学性质 氨与水的反应 （氨的水溶液俗称 ，显 性） 氨与酸的反应 （两根分别蘸取浓氨水和浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒靠近时，产生 ） （ 烟,N元素的气态氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物发生化合反应） （不能用浓H2SO4干燥） 氨与氧气的反应（还原性） ①氨的催化氧化，反应化学方程式： ，NH3在反应中作 。（工业上制取硝酸的第一步反应） ②氨在加热条件下和氧化铜反应生成铜和氮气，反应的化学方程式为 (用于实验室制少量 ) ③与氯气反应： 或 (用于检验 管道泄漏) ④2xNH3+3NOx()N2+3xH2O（治理氮氧化物的污染） ①氨溶于水得氨水，氨水是 物。氨水中的溶质是NH3·H2O，但计算氨水的浓度时，溶质按 进行计算。溶液中存在的微粒有三种分子： ；三种离子： 。 ②NH3·H2O为可溶性 碱，具有碱的通性，氨水可使紫色石蕊试液变 ，故常用湿润的 色石蕊试纸检验NH3的存在。 ③NH3·H2O不稳定，易分解： ④NH3是中学化学中唯一的 气体，可在推断题中作为解题突破口。 ⑤氨水是很好的沉淀剂，能使Mg2+、Al3+、Fe3+等金属离子沉淀，如生成的Al(OH)3沉淀 溶于过量氨水。 4.氨的用途 ①氨是 工业，有机合成工业，制造 、铵盐和 的原料。 ②NH3易液化，当液态NH3汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，液氨常用作 。 5.氨的实验室制法 药品选择 ①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3的原因： a.NH4NO3受热分解，产物复杂，且易发生 ; b.(NH4)2SO4与 Ca(OH)2反应生成的CaSO4为 ，不利于 的逸出，且反应后试管难清洗; c.(NH4)2CO3受热分解会产生 ，使收集到的氨气不纯。 ②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水 ，而且加热时对玻璃仪器 较强。 实验原理 实验室用固体氯化铵和氢氧化钙制取氨气： 实验装置 制取装置：固－固反应加热装置 ①试管口略向下倾斜，防止反应产生的水蒸气冷凝回流炸裂试管； ②棉花的作用： ；若用水或稀H2SO4浸湿棉花团，可 。 ③导气管要伸入接近试管 部 收集方法 氨气的密度比空气小且极易溶于水，常用 法收集。 验满方法 ①用湿润的 石蕊试纸放置在试管口附近，若变 ，说明已经收集满。　　 ②用蘸取 的玻璃棒靠近试管口，若有 生成，说明已经收集满。 净化装置 氨气是碱性气体，常用 (CaO和NaOH等的混合物)作干燥剂，不能用酸性干燥剂( 、 等)干燥，也不能用无水 (与NH3反应 )干燥。 尾气处理 可在试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花；氨气极易溶于水，用水吸收时要防止倒吸，常用的防倒吸装置如图所示； 防倒吸原理： (1)将NH3通入a装置时，因NH3极易溶于水，使制取NH3的装置内的压强小于大气压强，水被倒吸入漏斗中，水面下降，与漏斗口分离，在重力作用下，漏斗中的水又回落到烧杯中，达到防倒吸的目的。 (2)b装置与a装置相似，水被倒吸入球形干燥管中，因其容积较大，可达到防倒吸的目的。 (3)c装置利用了NH3不溶于CCl4而易溶于水的原理。 (4)d装置的水倒吸后留存于广口瓶中，不会进入前面的装置 6.氨气的简易制法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 氨水具有 和 ，受热 。 化学方程式为 将浓氨水滴入固体NaOH中 NaOH溶于水 ，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成 将浓氨水滴入固体CaO或碱石灰中 CaO与水反应，使 减少；反应 ，促使氨水分解。化学方程式为 重点四 铵盐 1.物理性质 绝大多数铵盐是 色或 色晶体，都 于水。 2.铵盐的化学性质 不稳定性 NH4Cl受热分解： （用于除去或分离 ） NH4HCO3受热分解： ； (NH4)2CO3受热分解： 与碱反应 ①在稀溶液中不加热： ②加热时或浓溶液： 。 ③实验室用NH4Cl和Ca(OH)2反应制取氨气，化学方程式：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 ①NH4Cl受热分解的现象从表面上看同升华与凝华（升华、凝华都是物理变化）一样，但该变化过程中发生了 变化，不是升华、凝华，先发生NH4Cl的分解反应，后发生NH3与HCl的化合反应。 ②如果组成铵盐的酸是易挥发或易分解的酸，则固体铵盐受热分解时， 与 一起挥发，冷却时又重新结合成 ，如NH4Cl、NH4HCO3等。 ③如果组成铵盐的酸是难挥发性酸，则固体铵盐受热分解时，只有氨呈气态逸出，而难挥发性酸残留在容器中，如(NH4)2SO4分解的化学方程式为 (NH4)2SO4NH3↑+NH4HSO4或(NH4)2SO42NH3↑+H2SO4。 ④如果组成铵盐的酸是具有 的酸，则在较低的温度下分解可得到NH3和相应的酸，如NH4NO3。温度升高时，生成的 NH3易被 HNO3氧化，则反应时的温度不同，形成氮的化合物也不同，如将NH4NO3在不同的温度下加热分解分别可得到N2O、NO2、N2O3、N2等。 ⑤与碱反应放出氨气是铵盐的通性，因此某物质与碱反应，若能鉴定放出的气体是氨气，则可以确定该物质中含有 。 3．铵盐(NH4+)的检验 （1）实验探究 实验装置 三支试管中分别盛有少量NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液 实验原理 ，通过NH3使湿润的红色石蕊试纸变 来检验NH 实验步骤 在NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液的三支试管中分别加入NaOH溶液并加热（注意通风），用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象。 实验现象 三支试管都能产生能使湿润的红色石蕊试纸变 的 气体 实验结论 铵盐与强碱反应生成了氨气 实验说明 实验室中，常利用铵盐与强碱反应产生氨这一性质来检验铵根离子的存在和制取氨 （2）铵盐(NH)的检验方法 原理 方法 ①NaOH 溶液法：取少量固体样品或溶液于试管中，再加入 ， 产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口，有白烟产生），证明固体样品或溶液中含有NH4+。 ②碱石灰法：把碱石灰与某物质的固体混合物在研钵里 ，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝（或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近研钵口，有白烟产生），则可以判断该物质是铵盐。 ①检验铵盐时，必须先加 将NH4+转化为 NH3，而 直接加热，因为有的铵盐受热分解不一定产生 NH3，如 NH4NO3分解产物较复杂，且高温下分解不产生氨气。 ②检验铵盐时，必须加热且用浓碱溶液，因为碱液浓度较小或不加热时生成 NH3·H2O 而不能放出氨气。 重点五 硝酸 1.硝酸的物理性质 硝酸是 色， 挥发，具有 气味的液体， 溶于水。质量分数为 的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为 硝酸。 ①久置的浓硝酸中，因 HNO3分解产生的NO2又溶于硝酸而使其呈 ;工业盐酸呈黄色则是因为盐酸中含有 。 ②发烟硝酸的“发烟”原因是挥发出来的硝酸和空气中的水蒸汽形成的 ，所发出的“烟”实际上是“雾”。 2.硝酸的化学性质 （1）酸的通性 酸的通性 ①与指示剂反应：稀硝酸能使紫色石蕊溶液变红色;浓硝酸则会使紫色石蕊溶液先 （H+的作用，酸性）后 （强氧化性） ②与碱反应： Cu(OH)2+2HNO3=== ③与碱性氧化物反应： CuO+2HNO3=== ④与弱酸盐反应：CaCO3+2HNO3=== ①在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是： ，而不是FeO+2HNO3 (稀)===Fe(NO3)2+H2O。 （2）不稳定性 浓硝酸 或 易分解，化学方程式为 （长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的 溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在 试剂瓶中，并放置在 处） （3）强氧化性 由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越 ，氧化性越 。 a.实验探究：浓HNO3和稀HNO3与铜的反应 实验装置 实验原理 铜与浓硝酸的化学方程式： ， 离子方程式： ； 铜与稀硝酸的化学方程式： 离子方程式： 实验步骤 在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触。观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。 实验现象 ①装浓硝酸的试管中铜丝溶解，产生 色气体，溶液逐渐变 ，铜丝逐渐 。 ②装稀硝酸的试管中铜丝溶解，试管内开始产生少量 色气体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为 色，溶液逐渐变 ，铜丝逐渐 。 实验结论 浓HNO3与金属铜反应生成 ，稀HNO3与金属铜反应生成 ，浓HNO3的氧化性 。 ①硝酸是氧化性酸，几乎能与绝大多数金属（除Au、Pt外）反应，生成 金属的硝酸盐，本身一般被还原为 或 ，但不生成 。 ②浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强，一般情况下，浓硝酸的还原产物是 ,稀硝酸的还原产物是 。在浓硝酸与金属反应的过程中，随着反应的进行，硝酸浓度变小，还原产物由NO2变为NO,因此过量的Cu与浓硝酸反应时，生成 与 的混合气体。 b.硝酸强氧化性 强氧化性 ①浓硝酸能使紫色石蕊试液 ，后 ②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应： 。 。 ③与金属的反应（如浓和稀硝酸与铜的反应） 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ④钝化：常温时，冷的 、 可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装 。当 时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 ⑤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。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式： 。 ①硝酸越浓，温度越高，其氧化性越 ，而不能利用硝酸被还原后的产物中氮元素价态高低来判断硝酸氧化性的强弱。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 ③硝酸与金属反应时既表现 性又表现 性。与非金属反应时只体现 性。 ④稀硝酸可与铁、铝反应，硝酸被还原为NO。硝酸与铁反应时，产物符合以下规律： Fe的量 Fe过量 Fe不足 Fe与HNO3恰好完全反应 产物 ⑤碱性、中性条件下，NO3- 氧化性，但在酸性条件下，NO3-表现出 性，故在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要注意溶液中H+和NO3-的组合相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO3-不能氧化这些离子。 ⑥Au、Pt等金属不能溶于硝酸，但可溶于“王水”中。王水为浓硝酸和浓盐酸的混合物，且浓硝酸与浓盐酸的体积比为 。 3.硝酸的用途及制法 （1）硝酸的用途 在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等，在有机化学中，浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。 （2）硝酸的工业制法 制硝酸的流程 化学方程式 ① ，N2发生 反应。 ② ，NH3发生 反应。 ③ ，NO发生 反应。 ④ ，NO2既发生 反应，又发生 反应。 重点六 含氮物质的转化 1.氮气及其化合物的价类二维图 N2→NH3 N2→NO NO→NO2 NO2→NO NO→HNO3 NO2→HNO3 、 NH3→NO HNO3→NO HNO3→NO2 、 NH3→NH3·H2O NH3→NH4+ NH4+→NH3 重点七 酸雨及防治 1.酸雨的形成 ①酸雨：主要指pH小于5.6的雨水，其主要是含有 和 。正常雨水由于溶解了CO2，其pH约为5.6。 ②成因：主要是大气中的 与 及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的酸雨。 ③分类 硫酸型 化学方程式： ① 。 ② 。 ③ 。 ④ 。 硝酸型 化学方程式： ① 。 ② 。 2.酸雨的危害与防治 （1）危害：酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 （2）防治 ①改变能源结构，开发利用氢能、太阳能等清洁能源 ②严格规定污染物的排放标准，提高人们的环境保护意识 ③通过物理方法和化学方法在污染产生的过程中将其消除，如燃煤脱硫、汽车尾气处理等 （1）常见的NOx尾气处理方法 ①碱液吸收法 ； 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，NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2),化学方程式为 。一般适用于汽车尾气的处理。 ③氨气吸收法 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为 ， 。 （2）消除SO2对环境污染的“3方法” 钙基固硫法 为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为 ， 总反应方程式为 。 氨水脱硫法 该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为 , , 。 钠、碱脱硫法 钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为 ， ， 氮及其化合物的性质 【典例1】（24-25高一下·福建福州·期中）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氮气的沸点低，常用于食品保鲜 B．具有强氧化性，可用于火箭燃料中的氧化剂 C．硝酸见光易分解，可用于制氮肥 D．溶于水显碱性，可用于工业上制备硝酸 【迁移应用1】（24-25高一下·青海海南·期中）关于氮的单质及其化合物的说法不正确的是 A．及均为无色气体 B．NO为空气污染物 C．是一种常用的保护气 D．合成属于氮的固定 【迁移应用2】（25-26高一上·河北邯郸·期中）为空气的重要组成成分，可由如下方法制备： 方法①： 方法②： 方法③： 方法④： 下列说法正确的是 A．四种方法中，均只作氧化产物 B．方法①中的被还原 C．方法②中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：8 D．方法③、④制备等物质的量的，转移电子数之比为36：7 含氮元素的价类二维图及其转化 【典例2】（24-25高一下·新疆伊犁·期中）“价-类”二维图从两个角度研究物质性质。下列说法不正确的是 A．物质X化学式为 B．Y的化学式为 C．使用和X制备硝酸铵氮肥时，氮元素的化合价没有发生变化 D．从，必须加入氧化剂 【迁移应用1】（25-26高二上·广东·期中）元素及其化合物在日常生活中应用广泛。如图所示为及其化合物的部分“价-类”二维图，下列说法不正确的是 A．若a常温下为紫红色固体，则a常温下不会与空气发生反应 B．若f为红棕色，则f可由b发生氧化反应制备 C．若c为白色，则c与浓硫酸反应可得到e D．若e的溶液为棕黄色，则e可以改变过氧化氢的分解速率 【迁移应用2】（24-25高一下·福建漳州·期中）如图是N、S及其化合物的“价—类”二维图。下列说法正确的是 A．在一定条件下，a可将c、d还原为b B．造成的酸雨雨水在空气中放置一段时间pH会增大 C．d转化为e必须加入氧化剂才能实现 D．常温下，铝与浓e和浓均不反应 氨气的性质及其实验室制取 【典例3】（24-25高一下·四川眉山·期中）如图所示的是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，立即用盖子扣在上面，下页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 与浓盐酸挥发出来的HCl气体反应生成了微小的晶体 B 浓硫酸附近无明显现象 与浓硫酸不发生反应 C 湿润的红色石蕊试纸变蓝 是一种可溶性碱 D 氯化物溶液变浑浊 该溶液可能是BaCl2溶液 【迁移应用1】（23-24高一下·河北保定·月考）某化学兴趣小组用如图1装置探究氨气喷泉实验中三颈烧瓶内压强变化。图1中的三颈烧瓶收集满氨气后关闭，用在冰水中浸泡后的湿毛巾敷在三颈烧瓶上，50 s时拿走毛巾并打开，整个过程中测得三颈烧瓶内压强变化曲线如图2。下列说法正确的是 A．固体X可选择CaO，试剂a可选择浓氨水 B．0 s～50 s时，氨气发生化学反应导致三颈烧瓶内压强减小 C．70 s时，三颈烧瓶内的喷泉现象最明显 D．固体X和试剂a分别为锌片和稀硫酸时，实验过程中也能观察到喷泉现象 【迁移应用2】（24-25高一下·四川成都·期中）研究氮及其化合物的制备性质具有重要的意义。回答下列问题： (1)某化学兴趣小组为了制取氨气并探究其性质，按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。 ①仪器a的名称为_______。 ②实验中观察到C装置中的现象是_______，用化学用语解释产生该现象的原因_______。 ③当实验进行一段时间后，挤压D装置中的胶头滴管，滴入1~2滴浓盐酸，可观察到的现象是_______；装置E中盛装的试剂可以为_______。 (2)我国科研团队借助一种固体催化剂(LDH)，在常温、常压和可见光条件下合成了氨，其过程如图所示。反应中每转移，生成的质量为_______g。 (3)用向下排空气法收集，做喷泉实验。实验装置如图所示，实验结束后溶液刚好充满烧瓶的且混合均匀，实验开始前烧瓶中气体的平均相对分子量为_______(保留3位有效数字，已知空气的平均相对分子质量约为29)，实验结束后烧瓶中溶液的物质的量浓度为_______mo/L(标准状况下，假设溶质不向外扩散)。 (4)工业制备硝酸的尾气中往往含有、，可用溶液氧化吸收以消除它们对环境的污染。其他条件相同，的转化率随溶液初始(用稀硫酸调节)的变化如图所示。 在酸性溶液中，把氧化为，反应的离子反应方程式为_______。 硝酸的性质 【典例4】（24-25高一下·江苏宿迁·期中）下列对硝酸的认识正确的是 A．浓硝酸保存在棕色带橡胶塞的试剂瓶中 B．久置的浓硝酸呈黄色，是由硝酸对光、热不稳定造成的 C．FeO溶于稀硝酸：FeO＋2H+=Fe2++H2O D．常温下用铁制容器运输浓硝酸，是因为铁与浓硝酸不反应 【迁移应用1】（24-25高一下·四川眉山·期中）硝酸被称为“国防工业之母”，是重要的化学化工原料。下列说法正确的是 A．固体能溶于稀硝酸，生成 B．碳与浓硝酸反应过程中产生的两种气体均为酸性氧化物 C．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色，体现了浓硝酸的酸性和不稳定性 D．理论上若将全部转化为，需要 【迁移应用2】（24-25高一下·四川成都·期中）Ⅰ．硝酸在生产生活及国防建设中非常重要，工业制备硝酸的流程如下： (1)②是工业制硝酸的基础，其化学方程式为___________，④反应中还原剂和氧化剂的物质的量之比为___________。 (2)硝酸工厂产生的氮氧化物的尾气需处理后才能排放，可用NaOH溶液吸收。主要反应为，。下列措施能提高NO和去除率的有(填字母)___________。 A．加快通入尾气的速率 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 (3)工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择___________(填字母)作为罐体材料。 A．铜 B．铂 C．铁 D．铝 Ⅱ．细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应，并耦合两种元素的循环。 (4)氮循环中，属于氮的固定的有___________(填字母序号，下同)，属于氧化反应的有___________。 a．转化为铵态氮        b．硝化过程        c．反硝化过程 (5)铵态氮肥是水体中铵根的主要来源之一、检验某固态氮肥中铵根的实验操作与相应的现象及结论为___________。 (6)在微生物作用下可实现的转化，控制溶液为酸性，请写出转化成的总反应的离子方程式___________。 硝酸与金属的反应实验 【典例5】（24-25高一下·江苏南京·期中）某工厂的固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量Cu2O和SiO2.利用该固体废渣制取Cu(NO3)2溶液的工艺流程如图所示： 已知：①Cu+在酸性溶液中不稳定，会转变成Cu和Cu2+。 ②SiO2是酸性氧化物，难溶于水和酸。 (1)写出Cu2O与稀硝酸反应的化学反应方程式为_______。 (2)酸溶时，反应温度不宜超过70℃，其主要原因是_______。 (3)酸溶试剂改用绿色氧化剂(10%H2O2和10%稀硫酸的混合液)，写出废渣中Cu与绿色氧化剂反应的离子反应方程式_______。 (4)中和试剂选择Cu(OH)2，若改为NaOH，缺点是_______。 (5)以某工业废水(主要含Cu2+、Na+、)为原料，设计制取Cu(NO3)2·3H2O晶体的实验方案：向工业废水中加入1mol/LNaOH溶液至沉淀完全，过滤，用蒸馏水洗涤固体2～3次，加入_______至固体恰好完全溶解，加热浓缩后，降温至_______结晶，过滤，洗涤，干燥。(可使用的试剂有：蒸馏水、1mol/LNaOH溶液、1mol/LHNO3溶液；Cu(NO3)2的溶解度曲线如图所示。) 【迁移应用1】（25-26高一上·北京·期中）硝酸与金属反应，一般不生成氢气，但有文献记载，铁粉在稀硝酸中会放出氢气，某学习小组的同学进行如下验证和对比实验。 实验I：过量铁粉和的反应 步骤 操作 现象 i 密闭容器内放入过量铁粉和 立即有气体生成，充分反应后，所得溶液几乎无色 ii 取反应后溶液，加入足量溶液，并加热 得到灰绿色沉淀，煮沸时蒸气略有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝 (1)方法如图所示，确证中的无色气体含有，不含有的实验证据是_______。 进一步实验证实，无色气体中只含有。 (2)上述研究表明，实验I中发生的反应有_______(用离子方程式表示)。 (3)甲同学对实验I中产生的原因提出了假设：该浓度的硝酸中的氧化性大于，乙同学设计并完成实验，证实该假设不成立。乙同学的方案是_______，实验证据是_______。 (4)实验II：密闭容器内放入过量铁粉和，控制不同温度，完成实验，结果如下(气体成分只有，溶液成分检验的现象与实验I相同)。 序号 反应温度 实验现象 a 20 ℃ 溶液无色，气体 b 40 ℃ 溶液略带黄色，气体3.4 mL C 60 °C 黄色溶液，气体2.6 mL 试解释温度对实验II中生成氢气体积的影响：_______。 (5)实验III：与过量铁粉反应，有无色气体生成，溶液变为深棕色。经检验，气体成分主要是，没有。 ①实验III中生成NO的离子方程式是_______。 ②解释实验III中未得到的原因：_______。 (6)综上所述，如果想要让金属与硝酸反应生成氢气，需要控制的条件是_______。 【迁移应用2】（24-25高一下·广东惠州·期中）实验小组研究铜与过量浓、稀硝酸的反应。 (1)实验室用的浓配制稀，需要用到下图中的仪器有_______(填标号)，需量取浓_______mL。 (2)进行如下实验(夹持装置和尾气处理装置略)。 装置 编号 试剂a 现象 I 浓硝酸 (过量) 铜片完全溶解，溶液变绿，出现大量红棕色气体 II 稀硝酸 (过量) 铜片完全溶解，溶液变蓝，试管口附近气体呈浅红棕色 ①实验I的化学方程式是_______。 ②对实验产生和实验Ⅱ产生的原因作出解释。 i．硝酸浓度越稀，溶液中单位体积内的数目越少。被还原时，每个从铜片处获得较多电子的机会越_______(填“大”或“小”)，因此越易被还原为较低价态的含氮物质，如。实验室检验某溶液中含有的方法是_______(写出实验操作、现象和结论)。 ii．浓硝酸具有较强的_______性(填“氧化”或“还原”)，可将转化为。③有同学针对中溶液呈绿色的原因，提出假设： 假设1：的浓度较大所致；假设2：溶解了生成的。 探究如下：取I中绿色溶液，分为两等份。 i．取一份溶液于如图所示装置中，向上拉动活塞a，_______(填现象)，证实I中溶解了。 ii．向另一份溶液中加入_______(填化学试剂)，溶液变为蓝色。 证实假设1不成立，假设2成立。 夯实基础 1．（24-25高一下·甘肃兰州·期中）下列有关氮及其化合物叙述正确的有 ①CO、NO、都是大气污染物，都能在空气中稳定存在 ②常温下，可以用铁制容器盛装浓硝酸或浓硫酸，这是因为铁在常温下与它们不反应 ③性质稳定，工业生产金属镁时，为防止Mg被氧化，可以用作保护气 ④敞口放置的浓硝酸和浓硫酸，浓度均会变低，原理相同 ⑤可以与水反应生成，所以是酸性氧化物 ⑥通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨，是自然固氮的途径之一 ⑦足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，说明稀硝酸不能氧化 ⑧浓硝酸见光分解，所以一般盛放在棕色试剂瓶中 A．②③④⑥ B．⑥⑧ C．⑥⑦⑧ D．③⑤⑧ 2．（25-26高三上·天津河北·期中）下列对相关实验说法正确的是 A．证明氨气易溶于水 B．制备胶体 C．制取晶体 D．制备干燥的氨气 3．（24-25高一下·广东惠州·期中）海洋生物参与氮循环的过程如图所示。下列说法不正确的是 A．反应①中没有发生电子转移 B．反应②中有极性键断裂和非极性键生成 C．反应③可能有氧气参与 D．等量NO参与反应④与反应⑤，转移电子数之比为2：3 4．某兴趣小组设计如图实验探究一系列物质的性质。挤压滴管，不同阶段发生不同化学反应。 下列推断合理的是 A．若试纸变蓝，则表明浓盐酸具有强挥发性 B．若气球变“瘪”，则表明烧瓶中一定发生了熵减反应 C．若产生“白烟”，则和发生反应生成了 D．其他条件不变，若用水替代浓盐酸，则烧瓶内也会产生“白烟” 5．下列离子方程式书写正确的是 A．食醋去除水垢中的： B．用和水制备少量： C．与反应： D．用稀硝酸溶解少量粉： 6．（25-26高三上·重庆·期中）中学常见物质之间存在如图所示转化关系(反应条件和部分生成物未列出)，a是常见的气态氢化物，b是无色、无臭的气体且能使带火星的木条复燃，e的相对分子质量比d的大17，g是一种红色金属单质。下列说法正确的是 A．a是非电解质，d是酸性氧化物 B．实验室利用向上排空气法收集c C．常温下，铝箔与e不发生反应 D．液态a气化吸热，可用作制冷剂 7．（24-25高一下·广东广州·期中）如图为氮元素的“价-类二维图”，箭头表示物质之间可转化，有关推断不合理的是 A．雷雨天可实现B→C→D→E→F转化，其中B→C实现了自然固氮 B．C、D排放到大气中会造成酸雨 C．A可用作工业制冷剂 D．D可与水反应，该反应中氧化剂与还原剂之比为2：1 8．用如图装置探究铜与硝酸的反应，实验记录如下表，下列说法不正确的是 装置 步骤 操作 现象 打开止水夹，挤压胶头，使浓硝酸滴入试管 产生红棕色气体，溶液变为绿色 一段时间后，关闭止水夹，推动注射器活塞使部分水进入试管 注射器内剩余的水被“吸入”试管；铜表面产生无色气泡，溶液变蓝，试管内气体逐渐变为无色 一段时间后，打开止水夹，拉动注射器活塞吸取少量无色气体；拔下注射器，再拉动活塞吸入少量空气 注射器中无色气体变红棕色 A．中反应的化学方程式是 B．中注射器内剩余的水被“吸入”试管的原因可能是与反应导致压强减小 C．中的实验现象能证明中与硝酸反应生成了 D．待中反应停止后，向试管内滴加少量稀硫酸，有气体产生 9．（24-25高一下·广东广州·期中）如图是氮元素常见化合价与部分含氮物质类别对应的关系图，下列说法错误的是 A．a的化学性质不活泼，常用作保护气 B．工业上通过a→b→c→d来制备HNO3 C．用两根玻璃棒分别蘸取浓的f和浓硫酸，将两根玻璃棒靠近时没有白烟产生 D．一定条件下，b和e反应可以转化为a 10．（25-26高三上·云南红河·期中）下列实验方案设计、现象和结论都正确的是 实验目的 方案设计 现象和结论 A 检验， 是否变质 向溶液中加入硫酸酸化的KSCN溶液 溶液呈血红，说明 已变质 B 向溶液中通入后再通入气体X 产生白色沉淀 气体X可能是 C 检验溶液是否含 向溶液中加入稀氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸靠近管口 若试纸未变蓝，则说明不含 D 向滴有酚酞的NaOH溶液中通入 溶液褪色 具有漂白性 综合运用 11．（24-25高三上·陕西渭南·期中）某兴趣小组采用如图装置收集、混合气体。下列说法错误的是 A．装置中虚线导管的实线图应是左低右高 B．可观察装置内浓硫酸中气泡的生成速率，控制混合气体的比例 C．装置中发生反应的化学方程式为 D．将装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，观察到标准状况下混合气体全部被吸收，实验后圆底烧瓶中所得溶液的物质的量浓度为 12．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）无色气体甲可能含有中的几种，将100 mL气体甲经过如图所示的实验处理，结果得到酸性溶液，集气瓶中无气体剩余，下列说法正确的是 A．气体甲中可能含有32 mL NO B．经过过氧化钠处理后的剩余气体体积大于60 mL C．气体甲的组成可能为 D．80 mL余气中的体积比为3：2 13．（25-26高一上·山东青岛·期中）氨基钠()在有机合成领域有着重要应用，易氧化，易与水反应生成极易溶于水的氨气。实验室可用钠与液氨反应制得氨基钠，装置如图。下列说法错误的是 A．制备反应开始应先通入氨气排尽装置内空气 B．制备过程中有氢气生成 C．氨基钠溶于水，所得溶液呈酸性 D．收集一试管排出的气体并倒置水槽中，若试管内充满水说明空气排尽 14．（24-25高一下·山东临沂·期中）实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．“反应1”中，消耗0.15molNH4Cl，在25C、101kPa下得到3.36LNH3 B．“反应2”中，产生0.1molNO，转移电子数为0.1NA C．“反应4”中，0.1molNO2完全转化成HNO3，至少需要0.075mol的O2 D．产生0.5molHNO3，理论消耗Ca(OH)2的物质的量为0.25mol 15．（24-25高一下·湖北武汉·期中）铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的物质的量相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示(反应后铁在化合物中的化合价为+3)，下列说法错误的是 A．硝酸的浓度越小，其还原产物氮的价态越低的成分越多 B．一定量的铁粉与足量的硝酸溶液充分反应，得到标准状况下的气体2.24L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.2mol C．当硝酸浓度为时，氧化剂与还原剂的物质的量之比可为15：13 D．Fe与反应分别生成等物质的量的和时，转移电子的数目之比为1：1 16．（24-25高一下·江苏盐城·期中）大气中和氮氧化物()气体含量的升高会对环境产生一定的影响。 ．下表列出了2种燃煤烟气脱硫方法的原理。 方法 用氨水将转化为，再氧化为 方法 用溶液吸收 (1)用方法脱硫时，一定能提高去除率的措施有___________。 A．增大氨水浓度 B．升高反应温度 C．加快燃煤烟气的流速 D．通过多孔球泡向溶液中通 (2)对方法吸收后的溶液加热可使吸收液再生，其反应的化学方程式___________。 ．通常用以下几种方法对氮氧化物()进行脱除。 (3)利用石灰乳和硝酸工业的尾气反应，既能消除氮氧化物，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如图： 用石灰乳吸收，可将氮氧化物()转化为，若吸收过程中物质的量满足，该过程的化学方程式为___________。 (4)用NaClO溶液吸收和氮氧化物()。某课外小组同学设计了如图的喷淋吸收塔装置，将NaClO溶液喷淋进吸收塔，其目的是___________，该装置脱除NO的离子方程式为___________。 (5)催化还原氮氧化物()技术是目前广泛应用的烟气氮氧化物脱除技术。 ①一种新型的固氮原理如图所示，该过程中属于氧化还原反应的是___________(填反应编号)。 ②在催化剂的作用下，向280~420℃的烟气中喷入氨可使工厂废气中的氮氧化物转化为无污染的物质，消除的化学反应方程式为___________。 思维拔高 17．（24-25高一下·上海·期中）工业含NO、等氮氧化物的尾气排出有多种方法解决．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如下： (1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是_______；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_______(填化学式)。 (2)工业上也可用纯碱液吸收NOx，有关反应的化学方程式为、。现有标准状况下和bL NO的混合气体恰好被溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为_______，溶液的物质的量浓度为_______。(只列式，不化简) 18．某化学兴趣小组用下图装置(部分夹持装置已略去)制取氨气并探究其性质。 (1)实验室用装置A制备氨气选用的两种药品为___________(填化学式)。 (2)装置B中的干燥剂可以选用___________(填“碱石灰”或“浓硫酸”)。 (3)气体通过C、D装置时，试纸颜色会发生变化的是________(填字母)，原因是________。 (4)当E装置中集满时，挤压胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是_______。 (5)用下图装置探究氨气与氧化铜的反应，验证氨气的性质及部分反应产物。 ①实验中观察到a中黑色粉末变红，b中无水硫酸铜变蓝，并收集到一种单质气体。则a中发生反应的化学方程式为___________，证明氨气具有___________(填“氧化性”或“还原性”)。 ②若向a中通入标准状况下的氨气，理论上会得到铜的质量为___________g。 (6)已知加热条件下，氨气可以与铝发生置换反应生成；加热时可溶于浓碱溶液并产生氨气，发生反应：。称取样品(假设杂质只含Al)，将其放入足量浓碱溶液中加热，若所产生的气体全部逸出并收集，测得其体积为(标准状况)，则样品中的质量分数为___________％(精确到0.1％)。 19．（24-25高一下·福建福州·期中）氨气是重要的含氮化合物，回答以下与氨气实验相关的问题。 I  氨气极易溶于水 (1)某学生积极思考氨气产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置(烧瓶中装满NH3)。在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是_______。 A．Cu与浓硝酸    B．NaHCO3与NaOH溶液  C．NH4HCO3与稀盐酸 这种方法产生喷泉的原理是_______。 (2)下列能用作吸收氨气的装置是 _______(填序号)。 II 运用氨气制备氮化硼 氮化硼(BN)是白色难溶于水的粉末状固体，高温下易被氧化。实验室以硼粉(黑色)为原料制备氮化硼的装置如图1所示，图2中提供了三种不同的氨气发生及干燥装置以及相关药品。根据题意，回答下列问题。 (3)从图2中选择可以填入图1虚线框中的装置_______ (填字母)；简述该装置产生NH3的反应原理_______。 (4)图2装置中盛放碱石灰的仪器名称为_______；图 1中多孔球泡的作用是_______。 (5)图1三颈烧瓶中制备氮化硼的化学方程为4B+4NH3+3O24BN+6H2O。三颈烧瓶中出现_______的现象时说明反应完全，此时应立即停止通入O2，原因是_______。 20．（24-25高一下·上海浦东新·期中）氮化镁用途广泛，第一次成功合成高硬度的立方氮化硼时，使用的催化剂就是氮化镁。实验室可用如图装置制取氮气并与金属镁反应制取氮化镁。 已知氮化镁易与水反应： (1)基态氮原子的电子排布式为___________，氮气的电子式为___________。 (2)写出装置A中发生的化学方程式___________；用如图甲装置可快速制取上述实验所需的氨气，固体试剂X不能用___________。 A．生石灰    B．碱石灰    C．氢氧化钠    D．过氧化钠 (3)在装置中产生氮气，其中的作用是___________。 A．氧化剂 B．还原剂 C．催化剂 D．碱性氧化物 (4)装置B、D都有干燥气体的作用，能否将装置B换成装置D？___________。 A．能    B．不能 理由是___________。 (5)下列关于实验时点燃装置A、C、E三处酒精灯的先后顺序描述正确的___________。 A．最先点燃A，以防止浓硫酸倒吸 B．最先点燃E，以充分利用原料镁 C．最后点燃C，以防止氧化铜分解 D．最后点燃E，以防止金属镁与氧气反应 (6)装置F的作用是___________。 (7)实验制取氮化镁时还可能有氧化镁生成，准确称取实验制得的氮化镁样品5.168g，完全溶于200mL2.500mol/L盐酸溶液中，所得溶液浓度0.450mol/L(假设溶液体积不变)，并收集到标准状况下的气体。 (a)收集的气体是___________。 (b)样品中氮化镁的质量分数___________。(写出计算过程，结果保留3位有效数字) 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $