第14讲 氮气及氮的氧化物性质（暑假预习讲义）新高一化学沪科版

第14讲 氮气及氮的氧化物性质 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1. 知道氮气的性质 2. 知道氮的固定及其固定方式 3. 了解一氧化氮、二氧化氮的性质 4. 一氧化氮、二氧化氮的实验室制法和尾气处理 预习重点 氮气的性质、氮的氧化物性质 预习难点 氮气的性质，氮的氧化物性质 情｜境｜启｜思 自然界中的氮元素以氮气、氮氧化物和硝酸盐等形式存在，人类对氮元素的利用，就是实现氮元素在不同物质之间的转化。自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 氮气与氮的固定 1. 氮气的化学性质 但在一些特定条件下可以发生化学反应。 （1） 与氧气反应： N2+O22NO （2） 与金属Mg反应： N2+3MgMg3N2 （3） 工业合成氨： N2+3H22NH3 2. 氮的固定 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。 【特别提醒】由于氮气内两个氮原子之间易共价三键（NN）结合，断开该化学键需要较多的能量，通常情况下氮气的化学性质很稳定， 【例1】氮元素是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，下列叙述正确的是 A．所有铵盐中，N元素的化合价都是-3价 B．实验室常用湿润的红色石蕊试纸来检验氨气 C．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 D．硝酸一般保存在无色试剂瓶中，并置于阴凉处 【答案】B 【详解】A．铵盐如中，铵根中的N为-3价，硝酸根中的N为+5价，并非所有N元素化合价都是-3价，A错误； B．氨气为碱性气体，遇湿润的红色石蕊试纸会使其变蓝，实验室常用该方法检验氨气，B正确； C．固氮是将游离态的转化为化合态含氮化合物的过程，自然固氮如放电时与反应生成，并非都转化为，C错误； D．硝酸见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中并置于阴凉处，不能用无色试剂瓶存放，D错误； 故选B。 【即练1】宋代诗人王安石的诗句“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”蕴含着化学知识，下列说法不正确的是 A．上述诗句中涉及了自然固氮 B．工业上利用与合成属于人工固氮 C．闪电释放的能量将空气中的直接转化为 D．雷雨中的硝酸进入土壤后会进一步转化为硝酸盐，硝酸盐对农作物生长有益，能使植物生长茂盛、叶色浓绿 【答案】C 【详解】A．雷电条件下空气中的与反应生成含氮化合物，属于自然固氮，A正确； B．工业上将游离态的与化合生成，属于人工固氮，B正确； C．闪电释放的能量只能将和直接转化为，再与反应才能生成，不能直接转化为，C错误； D．硝酸盐属于氮肥，可为植物补充氮元素，能使植物生长茂盛、叶色浓绿，对农作物生长有益，D正确； 故选C。 【即练2】下列关于氮气的说法错误的是 A．氮的固定能够将氮气转化为可被人类利用的形式，比如将氮气液化或固化 B．氮气分子因存在氮氮三键而具有很稳定的化学性质 C．汽车尾气中的氮氧化物来自反应 D．氮气在化学反应中既可以作氧化剂又可以作还原剂 【答案】A 【详解】A．氮的固定是将游离态氮转化为化合态氮的过程，氮气液化或固化仅改变物质状态，仍属于单质氮，不属于氮的固定，A错误； B．氮气分子中存在氮氮三键，键能大、难以断裂，因此氮气化学性质很稳定，B正确； C．汽车发动机工作时的高温环境下，空气中的和发生反应，是汽车尾气中氮氧化物的来源，C正确； D．氮气中氮元素为0价，属于中间价态，化合价既可以升高又可以降低，所以N2既可以作氧化剂又可以作还原剂，D正确； 故选A。 知识点02 氮的氧化物 1. 一氧化氮和二氧化氮的物理性质对比 NO NO2 色、味、态 无色的有毒气体 红棕色、有刺激性气味的有毒气体 水溶性 难溶于水 易溶于水，能与水反应 2. 一氧化氮和二氧化氮的化学性质对比 NO NO2 与氧气反应 2NO+O2=2NO2 —— 与水反应 —— 3NO2+H2O=2HNO3+NO 与氧气、水反应 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 收集方法 排水法收集 向上排空气法 【特别提醒】阿伏伽德罗常数NA是有单位的。常温下N2O4是无色气体，且NO2与N2O4能够发生相互转化 : 2NO2(g)N2O4(g) 【例2】体积相同的三个烧瓶中分别充满了NH3、HCl和NO2，将它们倒扣在水槽中充分溶解后，塞住瓶口取出，三个烧瓶内溶液的物质的量浓度之比为 A．1：1：1 B．2：2：3 C．3：3：2 D．无法判断 【答案】A 【详解】NH3、HCl极易溶于水，充分溶解后溶液充满整个烧瓶；NO2与水发生反应，反应后溶液占烧瓶体积的，设该条件下气体的摩尔体积为Vm，经计算三种溶液的物质的量浓度均为 mol/L，浓度比为1:1:1，故选A。 【即练3】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。 【即练4】用表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A．标准状况下，2L NO和1L 混合之后，最终气体的体积为3L B．常温常压下，100g 63%的溶液中含有的氧原子数为3 C．标准状况下，22.4L 中硫原子与氧原子个数比为1∶3 D．常温常压下，46g 和混合气体中，原子总数超过3 【答案】C 【详解】A．NO与O2反应生成NO2，但NO2在标准状况下不是气体，所以混合后气体体积减少，A错误； B．100g 63%的HNO3溶液中HNO3的质量为63g，物质的量为1mol，1mol HNO3中氧原子的个数为3NA，但溶液中HNO3和H2O均含氧原子，总氧原子数大于3NA，B错误； C．根据化学式，SO3中硫原子与氧原子个数比为1∶3，与体积无关，C正确； D．混合气体中NO2和N2O4的最简式均为NO2，则46g 和混合气体中，总原子数恒为3NA，D错误； 故选C。 知识点03 NO、NO2实验室法、尾气吸收 1. NO、NO2实验室制备方法 实验室制备NO： 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 实验室制备NO2： Cu+4HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 2. NO、NO2 NOx的处理方法 ①碱液吸收法： 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O ②催化转化法： a. 在催化剂、加热条件下，NH3可将NOx转化为无毒气体N2. 6NO+4NH35N2+6H2O b. 汽车尾气中NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体N2和CO2 . 2NO+2CON2+2CO2 【例3】下列反应的方程式正确的是 A．铁粉溶于过量稀硝酸： B．将SO2通入BaCl2溶液中： C．氢氟酸与反应： D．实验室制NO2： Cu+4H++2 =Cu2++2NO2↑+2H2O 【答案】D 【详解】A．稀硝酸具有强氧化性且过量，铁粉完全被氧化生成，不会生成，正确离子方程式为，A错误； B．亚硫酸酸性弱于盐酸，根据弱酸不能制备强酸，通入溶液不发生反应，无沉淀产生，B错误； C．是弱电解质，离子方程式中必须保留化学式，不能拆分为、，正确反应式：，C错误； D．实验室利用和浓硝酸制取，离子方程式，原子、电荷、电子均守恒，书写正确，D正确； 故选D。 【即练5】在一支50 mL注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①。打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气[，忽略其他气体]后夹上弹簧夹，立即观察现象②。振荡注射器，静置后再观察现象③。 下列关于该过程的分析正确的是 A．现象①为注射器活塞位置在5 mL处 B．现象②为气体变成红棕色，且 C．现象③中所得溶液的浓度近似为(假设气体处于标准状况下) D．若将10 mL空气换成，则现象③为注射器内充满液体 【答案】C 【详解】A．NO与水不反应，注射器内有20 mL气体和5 mL液体，活塞位置应在25 mL处；A错误； B．吸入10 mL空气含2 mL O2和8 mL N2发生反应 2NO+O2=2NO2，2 mL O2与4 mL NO反应生成4 mL NO2；此时气体组成为：16 mL NO、4 mL NO2、8 mL N2，其体积比为 16:4:8 = 4:1:2；B错误； C．振荡后发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO；4 mL NO2（物质的量为mol）反应生成×mol的HNO3；溶液体积为5 mL，则 c (HNO3) =；C正确； D．若换成10 mL O2，根据总反应 4NO+3O2+2H2O=4HNO3，20 mL NO与10 mL O2反应；O2不足量，最终会剩余mL NO气体，注射器内不会充满液体；D错误； 故答案选C。 【即练6】室温下，研究铜与一定量浓硝酸的反应，装置和试剂如图所示。下列说法错误的是 A．试管中的反应体现了硝酸的酸性和氧化性 B．开始时试管内逐渐生成红棕色气体，是因为产生了 C．若将溶液换成蒸馏水，液面上可能也会出现红棕色 D．将铜片换成铁片，反应更剧烈，可产生大量气体 【答案】D 【详解】A．铜与浓硝酸反应的化学方程式：，反应生成体现硝酸的酸性，生成，氮元素从 +5价降到+4价，体现硝酸的氧化性，A正确； B．铜和浓硝酸反应生成红棕色的气体，所以试管内会逐渐出现红棕色气体，B正确； C．随着反应进行硝酸浓度降低，铜与稀硝酸反应生成，不溶于水，逸出液面后与空气中反应生成红棕色，因此将溶液换成蒸馏水，液面上可能出现红棕色，C正确； D．室温下，铁在浓硝酸中会发生钝化，表面形成致密的氧化膜阻止反应继续进行，不会剧烈反应产生大量气体，D错误； 故答案选D。 1．下列关于的说法正确的是 A．是红棕色气体 B．不溶于水 C．是无色气体 D．不能与水反应生成硝酸 【答案】A 【详解】A．常温下是红棕色有刺激性气味的气体，A正确； B．可以与水发生反应，可溶于水，B错误； C．为红棕色气体，无色气体为，C错误； D．与水反应的化学方程式为，可以生成硝酸，D错误； 故选A。 2．下列关于的叙述正确的是 A．常温常压下，含等质量氧元素的和的体积相等 B．是一种有刺激性气味的红棕色气体 C．易溶于水，所以可用排空气法收集 D．不能通过化合反应获得 【答案】A 【详解】A．含等质量氧元素的NO和CO，O原子的物质的量相等，而NO和CO均只含有1个O原子，则NO和CO的物质的量均等于O原子的物质的量，在常温常压下，物质的量相等的NO和CO的体积相等，A正确； B．NO是无色无味的气体，红棕色且有刺激性气味的是NO2，B错误； C．NO不溶于水，且易被氧气氧化，应用排水法收集，不能用排空气法，C错误； D．NO可通过化合反应获得，如，D错误； 故答案选A。 3．下列关于N2的叙述错误的是 A．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3 B．在雷雨天，空气中的N2与氧气可反应生成NO C．氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D．N2既可以作氧化剂又可以作还原剂 【答案】A 【详解】A．氮气与氢气合成氨的反应为可逆反应：N2+ 3H2  2NH3，反应无法进行完全，1molN2与3molH2反应生成NH3的物质的量小于2mol，A错误； B．放电条件下空气中的N2与O2可发生反应：N2+ O22NO，能生成NO，B正确； C．氮的固定是指将游离态的氮元素即N2转化为含氮化合物的过程，C正确； D．N2中N元素为0价，化合价既可以升高作还原剂，也可以降低作氧化剂，因此N2既可以作氧化剂又可以作还原剂，D正确； 故选A。 4．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．100mL 18mol/L浓硫酸与足量Cu粉加热反应，产生的分子数为0.9 B．标准状况下，11.2L 中含有的原子数为2 C．11.2L 含有的质子数为7 D．4.6g 与的混合气体中含有的原子数目为0.3 【答案】D 【详解】A．100mL 18mol/L浓硫酸与足量Cu粉加热反应，随反应进行，硫酸浓度减小，稀硫酸和Cu不能反应，产生的SO2分子数小于0.9NA，A错误； B．标准状况下，SO3不是气体，无法由气体体积求算原子个数，B错误； C．未给出物质状态，无法根据体积计算含有的质子数，C错误； D．与的混合气体最简式为，4.6g混合气体物质的量0.1mol，含有的原子数目为0.3NA，D正确； 故选D。 5．用气体做喷泉实验，假设反应后溶液中的溶质均在烧瓶中，装置如图，设该状况下气体摩尔体积为。下列说法正确的是 A．烧瓶中发生反应的离子方程式为 B．实验后溶液不能充满烧瓶，说明原气体中混有空气 C．若原气体为纯净的，则反应后烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度为 D．若原气体中混有少量空气，则反应后烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度大于 【答案】C 【详解】A．与水反应的正确离子方程式为，A错误； B．即使是纯净的，反应本身会生成不溶于水的气体，溶液本来就无法充满烧瓶，不能说明混有空气，B错误； C．设烧瓶体积为，纯净物质的量为，根据反应，生成硝酸的物质的量为；反应后生成，因此进入烧瓶的溶液体积为，计算得： ，C正确； D．若混有空气，空气中的O2会与反应生成的NO反应（2NO+O2=2NO2），使得更多的气体溶于水，可知最终溶液的浓度小于，D错误； 故选C。 6．将装有40 mL NO2、H2混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为20 mL，则原混合气体中NO2和H2的体积比是 A．5:3 B．3:5 C．3:1 D．1:3 【答案】C 【详解】设混合气体中NO2的体积为x。 由化学方程式可得＝，解得x＝30 mL， 则原混合气体中H2体积为40 mL－30 mL＝10 mL，所以V(NO2)∶V(H2)＝30 mL∶10 mL＝3∶1。 7．下列描述所涉及的离子反应方程式正确的是 A．将气体通入水中： B．向盐酸中滴加氨水： C．铜与浓硝酸反应： D．用溶液吸收少量： 【答案】C 【详解】A．NO2通入水中反应生成硝酸和NO，正确离子方程式为，选项方程式原子、电荷均不守恒，且缺少产物NO，A错误； B．氨水为弱电解质，离子方程式中不能拆分为，正确离子方程式为，B错误； C．铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，离子方程式拆分、原子和电荷守恒均正确，C正确； D．NaOH溶液吸收少量SO2时生成亚硫酸钠，正确离子方程式为，选项为SO2过量时的反应，D错误； 故选C。 8．下列解释事实的方程式不正确的是 A．溴水加入溶液再加，振荡后下层呈紫色： B．碳与浓硝酸混合加热产生气体： C．遇空气变为红棕色： D．金属镁与热水反应，滴加酚酞后显红色： 【答案】B 【详解】A．氧化性强于，可将置换为，溶于密度大于水的后下层显紫色，离子方程式书写正确，A正确； B．浓硝酸作氧化剂时还原产物为而非，正确反应方程式为，B错误； C．无色常温下可与化合生成红棕色，化学方程式书写正确，C正确； D．与热水反应生成中强碱和，可使酚酞显红色，化学方程式书写正确，D正确； 故选B。 9．下列气体除杂(括号里为杂质)操作所选用的试剂不能实现的是 A．NO(NO2)：水溶液 B．Cl2(HCl)：饱和NaCl溶液 C．CO2(HCl)：饱和NaHCO3溶液 D．NO2(H2S)：酸性高锰酸钾溶液 【答案】D 【详解】A．NO2与水反应生成HNO3和NO，杂质NO2被转化为NO，但主气体NO不参与反应，因此水溶液可有效除杂，A正确； B．Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度低，而HCl易溶，饱和NaCl可吸收HCl而不损失Cl2，B正确； C．HCl与饱和NaHCO3反应生成CO2，既除去杂质又避免引入新气体，C正确； D．酸性高锰酸钾会氧化H2S，但也会与主气体NO2反应（如将NO2氧化为HNO3），导致主气体被消耗，D错误； 故答案选：D。 10．下列物质之间的转化都能一步实现的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．难溶于水，不能与水一步反应生成，A不符合题意； B．在高温下与煅烧可一步生成，与溶液反应可一步生成，被氧化可一步生成，所有转化都能一步实现，B符合题意； C．难溶于水，不能与水一步反应生成，C不符合题意； D．与在放电或高温条件下反应只能生成NO，不能一步生成，D不符合题意； 故选B。 11．氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。 下列有关氮循环的说法不正确的是 A．雷雨天气容易发生转化②的过程 B．在转化过程中，氮元素既被氧化又被还原 C．图中转化②③④都属于氮的固定 D．转化⑥说明有机物可以转化为无机物 【答案】C 【详解】A．转化②是大气中转化为，雷雨放电条件下，和反应生成，逐步被氧化为，和水反应生成硝酸，最终得到，A正确； B．转化②中从0价（）变为+5价（），氮被氧化，转化③中从0价（）变为-3价（），氮被还原，B正确； C．②（）、③（）都是游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，但转化④是，反应物已经是化合态氮，属于化合态氮之间的转化，不属于氮的固定，C错误； D．转化⑥是动植物蛋白质（含氮有机物）转化为（无机物），可以证明有机物可以转化为无机物，D正确； 故答案选C。 12．某化学兴趣小组用如图所示装置探究铜与浓硝酸的反应。下列说法错误的是 A．合理控制注射器A可以实现甲处U形管内反应的发生与停止 B．乙中可以观察到铜片逐渐溶解，发生反应 C．气体a和试剂b可选择和溶液 D．若甲中反应生成的还原产物只有2.3 g由和组成的混合物，则甲中共有1.6 g铜片参与反应 【答案】B 【分析】注射器A中，通过推动注射器活塞，可将空气压入甲装置内，从而使浓硝酸与固定的铜片接触，发生反应生成NO2气体；NO2气体进入乙装置中，与水反应，生成的稀硝酸与铜片反应，反应生成的NO气体进入丙装置内，与通入的O2发生反应，生成的气体进入装置丁中，被NaOH溶液吸收。 【详解】A．推动注射器A的活塞，可使浓硝酸与固定的铜片接触，从而发生反应，拉出注射器活塞，可使浓硝酸与固定的铜片脱离，从而使反应停止，A正确； B．乙中可以观察到铜片逐渐溶解，说明溶于水生成的与铜发生了反应，总反应方程式为，B错误； C．气体a可以为氧气，氧气与NO反应生成NO2，试剂b可以选择NaOH溶液，用于吸收NO2等气体，C正确； D．和的最简式均为，2.3g混合物相当于含0.05mol 单元，每个N原子得1个电子，共得0.05mol电子，根据得失电子守恒，参与反应的Cu为0.025mol，质量为，D正确； 故选B。 13．室温下五支体积相等的试管分别充满以下气体：①氨气；②体积比为的NO和气体；③气体；④体积比为的和气体；⑤体积比为的HCl和气体。将它们分别倒立于盛有足量水的水槽中，液面恒定后(假设试管内液体不扩散)，则下列结论不正确的是 A．②和④试管内溶液体积相等，溶质物质的量浓度不相等 B．试管内溶液液面高度为：①=②=④>③>⑤ C．试管①和试管③溶液中溶质的物质的量浓度相等但与试管⑤不相等 D．五支试管中，试管②溶液中溶质的物质的量浓度最小 【答案】C 【详解】设试管体积为，室温下气体摩尔体积为： ①氨气极易溶于水，溶液充满试管，溶质浓度，液面上升高度为； ②体积比的和：发生反应，恰好完全反应，溶液充满试管，，液面上升高度； ③：发生反应，剩余体积，溶液体积，，液面上升高度； ④体积比的和：发生反应，恰好完全反应，溶液充满试管，，液面上升高度； ⑤体积比的和：完全溶于水，不溶，溶液体积，，液面上升高度。 A．②和④试管内溶液体积均为，相等；溶质浓度分别为、，不相等，A不符合题意； B．液面上升高度为：①=②=④>③>⑤，B不符合题意； C．①、③、⑤的溶质物质的量浓度均为，三者相等，C符合题意； D．所有有溶质的溶液中，②的浓度最小，D不符合题意； 故选C。 14．在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：①；②；③；④，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于如图所示的水槽中，待试管内液面稳定后，剩余气体体积依次为、、、，则剩余气体体积最少的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设试管体积为2V：①：发生反应，V体积反应生成体积NO，剩余气体体积为，即； ②：发生反应，V体积消耗体积，剩余气体体积为，即； ③：HCl极易溶于水，剩余气体为，体积为V，即； ④：溶于水，剩余气体为，体积为V，即； 因此剩余气体体积最少的是； 故选B。 15．某化学实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。 探究Ⅰ：利用如图甲所示装置探究NO2能否被NH3还原 请回答下列问题： (1)实验室用氢氧化钙和氯化铵制取氨气的化学反应方程式为___________。 (2)a、b分别是___________(填序号)。 A．浓硫酸、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰、无水氯化钙 D．五氧化二磷、五氧化二磷 (3)若NO2能够被NH3还原，预期装置C中能观察到的现象是___________。 (4)此实验装置存在的明显缺陷是___________。 探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。 (5)图中盛装浓硫酸的仪器名称是___________，气体收集装置G虚线中的导管(瓶内，橡胶塞上方)应___________(按气体进出方向选填“长进短出”或“短进长出”)。 (6)将装置G上面的圆底烧瓶收集满气体(NO2与O2 1：1混合)进行装置Ⅰ的喷泉实验，则所得溶液的物质的量浓度为___________mol∙L−1(按标准状况下计算，结果用分数表示)。 【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)C (3)混合气体颜色变浅 (4)缺少尾气处理装置 (5) 锥形瓶 短进长出 (6) 【分析】探究Ⅰ：A中氯化铵和氢氧化钙加热制备氨气，B中用碱石灰干燥氨气；E中铜和浓硝酸反应制备NO2，D干燥NO2，C中NO2、NH3反应生成氮气和水。 探究Ⅱ：F中双氧水分解制备O2，H中E中铜和浓硝酸反应制备NO2，NO2、O2经浓硫酸干燥后用向上排空气法收集。 【详解】（1）氢氧化钙和氯化铵在加热条件下反应生成氯化钙、氨气、水，反应的化学反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。 （2）a干燥氨气，氨气是碱性气体，需用碱石灰干燥；b干燥NO2，NO2是酸性气体，需用无水氯化钙干燥，故选C。 （3）NO2是红棕色气体，若NO2能够被NH3还原，则C中反应生成氮气和水，预期装置C中能观察到的现象是混合气体颜色变浅。 （4）NO2、NH3都是污染性气体，此实验装置存在的明显缺陷是缺少尾气处理装置。 （5）图中盛装浓硫酸的仪器名称是锥形瓶；NO2、O2的密度比空气大，用向上排空气法收集，所以气体收集装置G虚线中的导管应短进长出。 （6）设烧瓶的体积为VL，将装置G上面的圆底烧瓶收集满气体(NO2与O2 1：1混合)，则 ，进行喷泉实验，发生反应，生成硝酸的物质的量为，剩余O2的体积为0.375VL，容器中溶液的体积为VL-0.375L=0.625VL，则所得溶液的物质的量浓度为mol∙L−1。 16．硝酸是重要的化工原料。工业上将氨经过一系列反应制备硝酸，其工业尾气(主要含NO、、)可与主要含的工业废水进行联合处理。工艺流程如下： 已知：①； ②。 回答下列问题： (1)实验室检验溶液中含有的方法是__________________________________________________。 (2)“氧化炉”中生成NO的化学方程式为________________________________。 (3)“吸收塔”中发生反应的化学方程式有、______________________。 (4)“喷淋塔”中采用气液逆流接触吸收(尾气从塔底部进入，石灰乳从塔顶部喷淋)，其目的是__________________________________________________。 (5)该工艺需控制工业尾气中NO和的物质的量之比接近。若，则会导致________________________________。 (6)“净化池”中发生反应的离子方程式为________。某废水中，3mol可处理________L该废水。 【答案】(1) 取少量待检溶液于试管中，加入浓溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，证明溶液中含有 (2) (3) (4) 增大气液反应物的接触面积，使反应更充分，提升吸收效果 (5) 多余的无法反应，随尾气排出造成污染 (6) 【分析】NH3和O2催化氧化生成NO，NO和O2、H2O反应生成HNO3，尾气中含有NO、NO2；工业尾气中含有的NO、NO2与石灰乳可以发生归中反应NO+NO2+Ca(OH)2═Ca(NO2)2+H2O，将所得的滤液经过进一步处理，最后得到Ca(NO2)2，Ca(NO2)2和铵根离子反应生成N2，据此解答。 【详解】（1）取少量待检溶液于试管中，加入浓溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，证明溶液中含有； （2）工业制备硝酸的第一步是氨的催化氧化，氨气在催化剂、高温条件下被氧气氧化生成，方程式为； （3）吸收塔中被氧化为后，与水反应生成硝酸，方程式为； （4）逆流接触可以增大气液反应物的接触面积，使反应更充分，提升吸收效果； （5）根据已知反应，的和可完全被石灰乳吸收；若过量，多余的无法反应，随尾气排出造成污染； （6）与发生归中反应，生成无污染的和水，配平可得离子方程式；中含，反应中与按物质的量比反应，因此需要，废水体积。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14讲 氮气及氮的氧化物性质 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1. 知道氮气的性质 2. 知道氮的固定及其固定方式 3. 了解一氧化氮、二氧化氮的性质 4. 一氧化氮、二氧化氮的实验室制法和尾气处理 预习重点 氮气的性质、氮的氧化物性质 预习难点 氮气的性质，氮的氧化物性质 情｜境｜启｜思 自然界中的氮元素以氮气、氮氧化物和硝酸盐等形式存在，人类对氮元素的利用，就是实现氮元素在不同物质之间的转化。自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 氮气与氮的固定 1. 氮气的化学性质 但在一些特定条件下可以发生化学反应。 （1） 与氧气反应：________________________________ （2） 与金属Mg反应：________________________ （3） 工业合成氨：________________________ 2. 氮的固定 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。 【特别提醒】由于氮气内两个氮原子之间易共价三键（NN）结合，断开该化学键需要较多的能量，通常情况下氮气的化学性质很稳定， 【例1】氮元素是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，下列叙述正确的是 A．所有铵盐中，N元素的化合价都是-3价 B．实验室常用湿润的红色石蕊试纸来检验氨气 C．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 D．硝酸一般保存在无色试剂瓶中，并置于阴凉处 【即练1】宋代诗人王安石的诗句“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”蕴含着化学知识，下列说法不正确的是 A．上述诗句中涉及了自然固氮 B．工业上利用与合成属于人工固氮 C．闪电释放的能量将空气中的直接转化为 D．雷雨中的硝酸进入土壤后会进一步转化为硝酸盐，硝酸盐对农作物生长有益，能使植物生长茂盛、叶色浓绿 【即练2】下列关于氮气的说法错误的是 A．氮的固定能够将氮气转化为可被人类利用的形式，比如将氮气液化或固化 B．氮气分子因存在氮氮三键而具有很稳定的化学性质 C．汽车尾气中的氮氧化物来自反应 D．氮气在化学反应中既可以作氧化剂又可以作还原剂 知识点02 氮的氧化物 1. 一氧化氮和二氧化氮的物理性质对比 NO NO2 色、味、态 无色的有毒气体 红棕色、有刺激性气味的有毒气体 水溶性 难溶于水 易溶于水，能与水反应 2. 一氧化氮和二氧化氮的化学性质对比 NO NO2 与氧气反应 2NO+O2=2NO2 —— 与水反应 —— 3NO2+H2O=2HNO3+NO 与氧气、水反应 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 收集方法 排水法收集 向上排空气法 【特别提醒】阿伏伽德罗常数NA是有单位的。常温下N2O4是无色气体，且NO2与N2O4能够发生相互转化 : 2NO2(g)N2O4(g) 【例2】体积相同的三个烧瓶中分别充满了NH3、HCl和NO2，将它们倒扣在水槽中充分溶解后，塞住瓶口取出，三个烧瓶内溶液的物质的量浓度之比为 A．1：1：1 B．2：2：3 C．3：3：2 D．无法判断 【即练3】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 【即练4】用表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A．标准状况下，2L NO和1L 混合之后，最终气体的体积为3L B．常温常压下，100g 63%的溶液中含有的氧原子数为3 C．标准状况下，22.4L 中硫原子与氧原子个数比为1∶3 D．常温常压下，46g 和混合气体中，原子总数超过3 知识点03 NO、NO2实验室法、尾气吸收 1. NO、NO2实验室制备方法 实验室制备NO：________________________________________ 实验室制备NO2：________________________________________ 2. NO、NO2 NOx的处理方法 ①碱液吸收法：________________________________________ ________________________________________ ②催化转化法： a. 在催化剂、加热条件下，NH3可将NOx转化为无毒气体N2. ________________________________________ b. 汽车尾气中NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体N2和CO2 . ________________________________________ 【例3】下列反应的方程式正确的是 A．铁粉溶于过量稀硝酸： B．将SO2通入BaCl2溶液中： C．氢氟酸与反应： D．实验室制NO2： Cu+4H++2 =Cu2++2NO2↑+2H2O 【即练5】在一支50 mL注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①。打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气[，忽略其他气体]后夹上弹簧夹，立即观察现象②。振荡注射器，静置后再观察现象③。 下列关于该过程的分析正确的是 A．现象①为注射器活塞位置在5 mL处 B．现象②为气体变成红棕色，且 C．现象③中所得溶液的浓度近似为(假设气体处于标准状况下) D．若将10 mL空气换成，则现象③为注射器内充满液体 【即练6】室温下，研究铜与一定量浓硝酸的反应，装置和试剂如图所示。下列说法错误的是 A．试管中的反应体现了硝酸的酸性和氧化性 B．开始时试管内逐渐生成红棕色气体，是因为产生了 C．若将溶液换成蒸馏水，液面上可能也会出现红棕色 D．将铜片换成铁片，反应更剧烈，可产生大量气体 1．下列关于的说法正确的是 A．是红棕色气体 B．不溶于水 C．是无色气体 D．不能与水反应生成硝酸 2．下列关于的叙述正确的是 A．常温常压下，含等质量氧元素的和的体积相等 B．是一种有刺激性气味的红棕色气体 C．易溶于水，所以可用排空气法收集 D．不能通过化合反应获得 3．下列关于N2的叙述错误的是 A．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3 B．在雷雨天，空气中的N2与氧气可反应生成NO C．氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D．N2既可以作氧化剂又可以作还原剂 4．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．100mL 18mol/L浓硫酸与足量Cu粉加热反应，产生的分子数为0.9 B．标准状况下，11.2L 中含有的原子数为2 C．11.2L 含有的质子数为7 D．4.6g 与的混合气体中含有的原子数目为0.3 5．用气体做喷泉实验，假设反应后溶液中的溶质均在烧瓶中，装置如图，设该状况下气体摩尔体积为。下列说法正确的是 A．烧瓶中发生反应的离子方程式为 B．实验后溶液不能充满烧瓶，说明原气体中混有空气 C．若原气体为纯净的，则反应后烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度为 D．若原气体中混有少量空气，则反应后烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度大于 6．将装有40 mL NO2、H2混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为20 mL，则原混合气体中NO2和H2的体积比是 A．5:3 B．3:5 C．3:1 D．1:3 7．下列描述所涉及的离子反应方程式正确的是 A．将气体通入水中： B．向盐酸中滴加氨水： C．铜与浓硝酸反应： D．用溶液吸收少量： 8．下列解释事实的方程式不正确的是 A．溴水加入溶液再加，振荡后下层呈紫色： B．碳与浓硝酸混合加热产生气体： C．遇空气变为红棕色： D．金属镁与热水反应，滴加酚酞后显红色： 9．下列气体除杂(括号里为杂质)操作所选用的试剂不能实现的是 A．NO(NO2)：水溶液 B．Cl2(HCl)：饱和NaCl溶液 C．CO2(HCl)：饱和NaHCO3溶液 D．NO2(H2S)：酸性高锰酸钾溶液 10．下列物质之间的转化都能一步实现的是 A． B． C． D． 11．氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。 下列有关氮循环的说法不正确的是 A．雷雨天气容易发生转化②的过程 B．在转化过程中，氮元素既被氧化又被还原 C．图中转化②③④都属于氮的固定 D．转化⑥说明有机物可以转化为无机物 12．某化学兴趣小组用如图所示装置探究铜与浓硝酸的反应。下列说法错误的是 A．合理控制注射器A可以实现甲处U形管内反应的发生与停止 B．乙中可以观察到铜片逐渐溶解，发生反应 C．气体a和试剂b可选择和溶液 D．若甲中反应生成的还原产物只有2.3 g由和组成的混合物，则甲中共有1.6 g铜片参与反应 13．室温下五支体积相等的试管分别充满以下气体：①氨气；②体积比为的NO和气体；③气体；④体积比为的和气体；⑤体积比为的HCl和气体。将它们分别倒立于盛有足量水的水槽中，液面恒定后(假设试管内液体不扩散)，则下列结论不正确的是 A．②和④试管内溶液体积相等，溶质物质的量浓度不相等 B．试管内溶液液面高度为：①=②=④>③>⑤ C．试管①和试管③溶液中溶质的物质的量浓度相等但与试管⑤不相等 D．五支试管中，试管②溶液中溶质的物质的量浓度最小 14．在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：①；②；③；④，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于如图所示的水槽中，待试管内液面稳定后，剩余气体体积依次为、、、，则剩余气体体积最少的是 A． B． C． D． 15．某化学实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。 探究Ⅰ：利用如图甲所示装置探究NO2能否被NH3还原 请回答下列问题： (1)实验室用氢氧化钙和氯化铵制取氨气的化学反应方程式为___________。 (2)a、b分别是___________(填序号)。 A．浓硫酸、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰、无水氯化钙 D．五氧化二磷、五氧化二磷 (3)若NO2能够被NH3还原，预期装置C中能观察到的现象是___________。 (4)此实验装置存在的明显缺陷是___________。 探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。 (5)图中盛装浓硫酸的仪器名称是___________，气体收集装置G虚线中的导管(瓶内，橡胶塞上方)应___________(按气体进出方向选填“长进短出”或“短进长出”)。 (6)将装置G上面的圆底烧瓶收集满气体(NO2与O2 1：1混合)进行装置Ⅰ的喷泉实验，则所得溶液的物质的量浓度为___________mol∙L−1(按标准状况下计算，结果用分数表示)。 16．硝酸是重要的化工原料。工业上将氨经过一系列反应制备硝酸，其工业尾气(主要含NO、、)可与主要含的工业废水进行联合处理。工艺流程如下： 已知：①； ②。 回答下列问题： (1)实验室检验溶液中含有的方法是__________________________________________________。 (2)“氧化炉”中生成NO的化学方程式为________________________________。 (3)“吸收塔”中发生反应的化学方程式有、______________________。 (4)“喷淋塔”中采用气液逆流接触吸收(尾气从塔底部进入，石灰乳从塔顶部喷淋)，其目的是__________________________________________________。 (5)该工艺需控制工业尾气中NO和的物质的量之比接近。若，则会导致________________________________。 (6)“净化池”中发生反应的离子方程式为________。某废水中，3mol可处理________L该废水。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $