内容正文:
第03讲 氮及其重要化合物
内容导航
夯实基础·突破重难·分层提能
考情・分析解读(课标要求 考情解读 备考策略)
知识・归纳梳理(知识导图 核心梳理 方法归纳)
考点一 氮及其氧化物
知识点01 氮气
知识点02 氮的氧化物
考点二 氨 铵盐
知识点01 氨气
知识点02 铵盐
考点三 硝酸 硝酸盐
知识点01 硝酸
知识点02 硝酸盐
重难・核心突破(核心提炼 解题技巧 命题探究)
考向01 考查氮及其化合物的性质及应用
解题技巧 常见的NOx尾气处理方法
考向02 考查氨、铵盐的性质及实验
解题技巧 从各角度学会氨气的制法
考向03 考查氨的实验室制法及创新
解题技巧 NH3制取实验三方面创新
考向04 考查硝酸的性质及实验探究
解题技巧 HNO3的酸性和强氧化性
考向05 考查不同价态含氮物质的转化关系
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.了解氮及其重要化合物的性质和应用。
2.掌握NH3、NO、NO2的制法及性质探究。
3.了解铵盐(NH4+)的检验方法。
4.从化合价的角度理解氨催化氧化制HNO3的过程及原理。
5.了解环境污染及其保护和绿色化学。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
氮及其氧化物
云南卷T3,3分
重庆卷T7,3分
山东卷T7,2分
河北卷T8,3分
陕晋青宁卷T7,3分
江苏卷T1,3分
浙江1月卷T4,3分
氨气与铵盐
河北卷T3,3分
浙江1月卷T2,3分
陕晋青宁卷T6,3分
黑吉辽蒙卷T2,3分
河北卷T15
湖南卷T15
安徽卷T7,3分
北京卷T5,3分
云南卷T5,3分
重庆卷T6,3分
广东卷T11,3分
湖北卷T10,3分
河北卷T9,3分
河北卷T10,3分
广东卷T13,3分
硝酸与硝酸盐
浙江1月卷,T8,3分
广东卷T15,4分
云南卷T8,3分
广西卷T10,3分
安徽卷T8,3分
湖北卷T8,3分
湖南卷T7,3分
浙江1月卷T6,3分
河北卷T2,3分
不同价态氮的物质相互转化 氮族元素
陕晋青宁卷T9,3分
浙江1月卷T19
山东卷T9,2分
湖北卷T8,3分
湖北卷T13,3分
浙江1月卷T16,3分
安徽卷T6,3分
广西卷T5,3分
广西卷T12,3分
浙江卷1月卷T6,3分
考情解读
分析近三年全国高考试题,高考命题在本讲有以下规律:
1.从考查题型和内容上看,题型以选择题、综合推断题、实验题为主。考查内容主要有以下三个方面:
(1)以新材料、新技术为背景或框图推断题综合考查氮及其化合物相互转化及生活应用;
(2)以氮及其化合物的制备、性质的实验为载体考查基本实验操作及实验的设计评价和实验探究能力;
(3)结合化学与生活考查氮氧化物对环境污染与防治及其预防措施等。
2.从命题思路上看,以侧重考查实验探究及其化学与生活的联系为主。
(1)选择题:常以考查氮及其化合物的性质、检验方法、实际应用及化学基本实验操作为重点;
(2)非选择题:以氮及其化合物的基础知识为主线,以最新的信息处理和知识的应用考查为重点,与物质结构、电化学、电解质溶液等知识,考查学生综合运用知识的能力。
备考策略
(1)注重氮及其化合物在生活中的应用。
(2)结合相关工业生产注重氮及其化合物对环境质量的影响。
(3)氮及其化合物的性质。
氮及其化合物的命题将延续“基础性+创新性”双轨模式,可能新增“氮资源可持续利用”情境(如人工固氮能耗对比)。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
考点一 氮及其氧化物
知识点1 氮气
1.自然界中氮的存在和氮的固定
(1)存在
①游离态:N2是空气中含量最多的气体(体积分数约为78%);
②化合态:存在于动植物体内、土壤和海洋中。
(2)氮的固定
将游离态氮转化为化合态称为氮的固定,分为自然固氮和人工固氮:
①自然固氮(a.雷电固氮:将N2转化NO;b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+)
②人工固氮(合成氨工业:将N2转化NH3)
氮的固定是化学变化,实质是游离态的N2转化为化合态氮的化合物。
2.氮气
(1)结构:分子式:N2 电子式: 结构式:N≡N
(2)物理性质:无色、无味的气体,密度比空气略小,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,N2空气中N2的体积分数约为0.78。
(3)化学性质
1)通常状况下很难与其它物质发生化学反应
2)在一定条件下,能与一些物质发生化学反应
①与H2反应:N2+3H22NH3;
②与某些金属反应:3Mg+N2Mg3N2
Mg3N2离子化合物,在水中强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑
③与O2反应:在通常情况下,与O2不发生反应,但在放电或高温的条件下能与O2直接化合生成NO。
N2+O22NO(闪电、汽车引擎中发生的反应)
氮元素是一种活泼非金属元素,但N2很稳定,原因是N2分子中氮氮三键很稳定,不易断裂,难发生化学反应。
(4)性质应用
①文物馆将贵重文物保存在氮气中,粮食种子保存在氮气中,应用了N2的稳定性。
②氮气是合成氨工业的重要原料,合成氨,制化肥,HNO3,应用了N2的氧化性。
③雷电是自然界重要的固氮方式,应用了N2的还原性。
④医疗上,液氮是常见的冷冻剂,应用了N2的沸点低,液氮易汽化,且汽化吸收热量。
(5)工业制法:
1)分离液态空气:
2)耗氧法:
(6)实验室制法:
(1)制备原理
①高温下氨气还原氧化铜:2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O。
②用饱和NaNO2和NH4Cl溶液在加热条件反应:NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O。
(2)收集方法:只能用排水法(密度与空气接近,不能用排空气法)。
知识点2 氮的氧化物
1.氮的氧化物的种类
氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1~+5价都有对应的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5,其中N2O5、N2O3分别是硝酸、亚硝酸(HNO2)的酸酐。N2O俗称笑气,可以致人发笑,有轻微麻醉作用。
2.NO和NO2的比较
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
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
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
NO+NO2 +2NaOH=2NaNO2 +H2O
氧化性
2NO+2CO=2CO2+N2
2NO2+2KI=I2+2KNO2
还原性
2NO+O2=2NO2
可使KMnO4褪色
可使KMnO4褪色
与O2混合,通入水中
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
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,因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46,由于此平衡的存在,通常所说的NO2气体实际上是NO2和N2O4的混合气体。例如2 mol NO与1 molO2 充分反应,由于生成的NO2部分转化为N2O4,故实际所得的NO2少于2 mol。
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只能用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2只能用向上排空气法收集,不能用排水法收集。
④NO2既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。
3.氮的氧化物溶于水的几种情况分析
1)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。
2)NO2与O2的混合气体溶于水,由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2,得:
4NO2+O2+2H2O==4HNO3 ,可知,
3)NO和O2同时通入水中时,其反应是2NO+O2==2NO2 ①,3NO2+H2O==2HNO3+NO ②,将①×3+②×2得总反应式为:4NO+3O2+2H2O==4HNO3。
4)NO、NO2、O2三种混合气体通入水中,可先按情况1)求出NO2与H2O反应生成的NO的体积,再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积,再按情况3)进行计算。
4.氮氧化物对环境的污染及防治
1)常见的污染类型
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,形成酸雨pH<5.6,酸雨的主要危害是能直接破坏农作物、森林、草原,使土壤、湖泊酸化,还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
③破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法:2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是 n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。
②催化转化法:在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2):2NOx+2xCON2+2xCO2,一般适用于汽车尾气的处理。
③氨气吸收法:8NH3+6NO27N2+12H2O、4NH3+6NO5N2+6H2O
考点二 氨 铵盐
知识点1 氨气
1.氨的分子结构
分子式
电子式
结构式
空间构型
分子极性
NH3
键角107°18′
三角锥形
极性分子
2.氨的物理性质
通常状况下,氨是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水(常温常压下,体积比为1∶700),氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化,液氨气化时吸收大量的热,使周围环境温度急剧降低,工业上可使用液氨作制冷剂。
3.氨的化学性质
(1)氨与水的反应
NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-
a.氨溶于水得氨水,氨水是混合物,溶液中存在的微粒有三种分子:NH3·H2O、NH3、H2O;三种离子:NH4+、OH-及少量的H+。
b.NH3·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。
c.NH3·H2O不稳定,易分解:NH3·H2ONH3↑+H2O。
①NH3是中学化学中唯一的碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,可在推断题中作为解题突破口。
②氨水呈碱性,NH3·H2O属于一元弱碱,计算氨水的浓度时,溶质按NH3进行计算。
(2)氨与酸的反应:氨气与酸反应生成铵盐,蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为有白烟生成,将浓盐酸改为浓硝酸,也会出现相同的现象,将浓盐酸改为浓硫酸,不会出现相同的现象。
NH3+HCl=NH4Cl(白烟)
NH3+HNO3=NH4NO3(白烟)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
NH3与酸反应生成铵盐,而氨水与酸反应生成铵盐和水,前者为化合反应后者为复分解反应。
(3)与盐溶液的反应:一般生成难溶的碱,如氯化铁溶液与氨水反应:Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓+3NH4+;
又如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式:Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH。
与Cu2+、Zn2+、 Ag+反应先生成沉淀Cu(OH)2、Zn(OH)2、 Ag2O,继续加入NH3·H2O或通入NH3,沉淀溶解,分别生成Cu(NH3)42+、Zn(NH3)42+、 Ag(NH3)2+。
(4)氨的还原性
a.催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O(用于工业制硝酸)。
b.在纯氧中燃烧:4NH3+3O22N2+6H2O。
c.与氯气反应:2NH3+3Cl2===N2+6HCl或8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏)。
d.与CuO反应:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O(用于实验室制少量N2)。
4.氨的实验室制法
(1)原理:利用复分解反应强碱制弱碱 2NH4Cl +Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)药品的选择:
①铵盐:制取NH3时,一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3,原因如下:
铵盐
不选用的理由
NH4NO3
受热分解,会发生爆炸,不安全
(NH4)2SO4
与Ca(OH)2反应时生成CaSO4,反应物呈块状,不利于NH3逸出,且反应后试管难清洗
(NH4)2CO3
受热分解会产生CO2,使收集到的NH3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,而且对玻璃仪器腐蚀性较强。
(3)装置:固-固反应加热装置(同制O2)
①发生装置的试管口略向下倾斜;
②加热温度不宜过高,并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。
(4)干燥:碱石灰(或固体NaOH、固体CaO)
不能用浓H2SO4、CaCl2干燥,CaCl2与NH3反应:CaCl2+8NH3= CaCl2·8 NH3。
(5)收集:向下排空气法收集,收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小,因此收集氨气时,导管应插入接近试管的底部。
(6)验满:
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。
(7)尾气吸收:多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球),以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有:
(8)氨气的其它实验室制法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2ONH3↑+H2O
浓氨水+固体NaOH
NaOH溶于水放热,促使氨水分解。且OH-浓度的增大有利于NH3的生成
浓氨水+固体CaO
CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
5.喷泉实验及拓展应用
1)喷泉实验的原理:使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。
2)形成喷泉的类型
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和吸收剂。
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、
SO2、H2S
NO2
NO、O2、
(4∶3)
NO2、O2
(4∶1)
吸收剂
水、NaOH溶液
水
NaOH溶液
水
水
水
3)喷泉实验的发散装置和实验操作
装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气,将少量水压入烧瓶,导致大量氨溶解,形成喷泉。
装置(Ⅱ)省去了胶头滴管,用手(或热毛巾等)捂热烧瓶,氨受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨与水接触,即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使水进入烧瓶中,瓶内氨溶于水)。
装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发,锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。
装置(Ⅳ)向导管中先通入一定量的H2S后,再通入一定量SO2,发生反应,压强减小,现象为有淡黄色粉末状物质生成,瓶内壁附有水珠,NaOH溶液上喷形成喷泉。
装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹,等充分反应后再打开②处的止水夹,观察到先有白烟产生,压强减小,产生喷泉。
装置(Ⅵ)中,挤压胶头滴管,然后打开导管上部的两个活塞,则在右面烧瓶出现喷烟现象,压强减小,再打开导管下部活塞,则可产生双喷泉。
4)喷泉实验产物的浓度计算
关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积,标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度:
(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时:所得溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时,c(HNO3)= mol·L-1。
知识点2 铵盐
1.铵盐
(1)铵盐的物理性质:铵盐都是离子化合物,都是白色固体,均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
1)不稳定性
a.NH4Cl受热分解:NH4ClNH3↑+HCl↑(用于除去或分离铵盐)。
b.NH4HCO3或(NH4)2CO3受热分解:NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O;(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O
c.硝酸铵的分解有四种情况:
①110 ℃时分解:NH4NO3=HNO3+NH3↑
②185 ℃~200 ℃分解:NH4NO3=N2O↑+2H2O
③230°C以上,同时有弱光:2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O
④在400°C以上时,剧烈分解发生爆炸:4NH4NO3=3N2↑+2NO2↑+8H2O
一般情况下写为5NH4NO34N2+2HNO3+9H2O
d.硫酸铵分解两种情况
①硫酸铵在280℃就开始分解,分解产物放出氨气而生成硫酸氢铵(酸式硫酸铵):(NH4)2SO4=NH3+NH4HSO4;
②513℃时则硫酸铵完全分解,分解放出氨气、氮气、二氧化硫及水:
3(NH4)2SO4=3SO2↑+6H2O+N2↑+4NH3↑
2)与碱反应
a.在稀溶液中不加热:NH+OH-===NH3·H2O。
b.加热时或浓溶液:NH+OH-NH3↑+H2O。
3)铵盐溶于水易水解:NH+H2ONH3·H2O+H+。铵盐溶液可能显酸性,如强酸的铵盐溶液;可能呈中性,如醋酸铵溶液;也可能呈碱性,如碳酸铵溶液。
2.NH的检验
未知液呈碱性产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,则证明含NH。
向某盐中加入强碱溶液,用湿润的红色石蕊试纸进行检验,若试纸没有变蓝,则不能说明盐中不含有NH4+,因为盐中含有NH4+,加入强碱溶液后,需要加热才能产生NH3。
考点三 硝酸 硝酸盐
知识点1 硝酸
1.物理性质:无色,易挥发,具有刺激性气味的液体,易溶于水。浓硝酸常因为溶解有NO2而呈黄色。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。
2.化学性质
(1)硝酸具有酸的通性
①与金属反应:一般不生成氢气
②与碱性氧化物反应:如CuO、Na2O、Fe2O3等
③与碱反应:Cu(OH)2、NaOH等
④与盐反应:NaHCO3、Na2CO3等
⑤与指示剂反应:浓硝酸可使石蕊先变红后褪色
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
硝酸是不稳定性酸,受热或者光照易分解,所以实验室中常用棕色瓶储存硝酸,置于冷暗处。
4HNO3(浓) 2H2O+4NO2↑+O2↑。
(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。
硝酸的强氧化性规律:①温度越高,硝酸越浓,其氧化性越强。 ②与硝酸反应时,还原剂一般被氧化成最高价态。
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,非金属元素被氧化成酸性氧化物或最高价含氧酸。如:
C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O,S+6HNO3 (浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O。
③金属与HNO3反应一般不生成H2,浓HNO3一般被还原为NO2,稀HNO3一般被还原为NO,极稀HNO3可被还原成NH3,生成NH4NO3等。
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
浓硝酸与Cu反应时,若Cu过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2,但随着反应的进行,硝酸变稀,其还原产物将为NO,最终应得到NO2与NO的混合气体,可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。
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,这种现象叫钝化。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。
⑤硝酸与铁反应时,产物符合以下规律
⑥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。
(4)与有机物反应
①硝化反应(与苯反应):
+HNO3(浓) +H2O;
②显色反应:含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
(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或NH4NO3。
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2+、I-、SO、S2-等还原性较强的离子大量共存。
②在书写离子方程式时,忽视HNO3的强氧化性,将氧化还原反应简单地写成复分解反应。
(5)王水是指浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物,可溶解Au、Pt等。
3.硝酸的用途
(1)在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等;
(2)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。
4.硝酸工业制法的反应原理
①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO:4NH3+5O24NO+6H2O。
②NO进一步氧化生成NO2:2NO+O2=2NO2。
③用水吸收NO2生成HNO3:3NO2+H2O=2HNO3+NO。
5.硝酸的保存
①保存硝酸:棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。
②存放的浓硝酸中,因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3+而呈黄色易混。
(1)硝酸浓度不同,其还原产物不同,一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO,HNO3(极稀)→N2O或NH。
(2)“钝化”并非不反应。
(3)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色。
知识点2 硝酸盐
1.概念:硝酸盐是硝酸HNO3与金属反应形成的盐类。由金属离子(或铵离子)和硝酸根离子组成。常见的硝酸盐有硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈等。
2.物理性质:硝酸盐几乎全部易溶于水,只有硝酸脲微溶于水,碱式硝酸铋难溶于水,所以溶液中硝酸根不能被其他绝大多数阳离子沉淀。
3.化学性质
(1)不稳定性:固体的硝酸盐加热时能分解放出氧,其中最活泼的金属的硝酸盐仅放出一部分氧而变成亚硝酸盐,其余大部分金属的硝酸盐,分解为金属的氧化物、氧气和二氧化氮。
a.按金属活动性顺序表,钾到钠的硝酸盐受热分解生成亚硝酸盐和氧气:2KNO32KNO2+O2↑;
b.按金属活动性顺序表,镁到铜的硝酸盐受热分解生成金属的氧化物、氧气和二氧化氮:2Cu(NO3)22CuO+4NO2+O2↑;
c.按金属活动性顺序表,铜以后的硝酸盐受热分解生成金属单质、氧气和二氧化氮:2AgNO32Ag+2NO2+O2↑。
(2)硝酸盐在高温或酸性水溶液中是强氧化剂,但在碱性或中性的水溶液几乎没有氧化作用。
重难・核心突破
考点01 考查氮及其化合物的性质及应用
【例1】(多选)(2025·山东·三模)为探究NO的氧化性,进行如下实验。下列结论错误的是
编号
实验操作及现象
①
将盛满NO的试管倒置于饱和Na2SO3溶液中,20 min后,试管中充满液体
②
将盛满NO的试管倒置于饱和NaHSO3溶液中,大约3天,试管中才充满液体
③
在饱和NaHSO3溶液中加入CuSO4固体,溶解后溶液显绿色,再将充满NO的试管倒置于该溶液中,3 min后,试管即可充满液体,液体接近于无色
④
取1 mL③中无色溶液于试管中,滴加2滴稀氨水,有浅黄色沉淀生成,再滴加过量稀氨水,得到无色溶液,露置于空气中一段时间后,溶液变为蓝色
A.向实验①所得溶液中加入Ba(NO3)2溶液和盐酸可验证NO具有氧化性
B.由实验①②可知,加入含一定量烧碱的饱和Na2CO3溶液可处理工业废气中的SO2和NO
C.实验③中接近于无色的溶液中存在Cu+的化合物
D.由实验③④可得出,CuSO4在实验③中作为反应的催化剂
【答案】AD
【解析】A.在实验①中可能NO有氧化性,将氧化为,加入Ba(NO3)2和盐酸后,会生成不溶于水和酸的白色沉淀BaSO4;也可能是在酸性条件下H+、表现氧化性,将氧化为,而与溶液中的Ba2+结合形成白色BaSO4沉淀,因此不能证明NO具有氧化性,A错误;
B.Na2SO3水解使溶液显碱性,NaHSO3溶液同时存在的电离作用和水解作用,由于的电离作用大于其水解作用,溶液显酸性。饱和Na2SO3溶液与NO反应仅需20 min,而饱和NaHSO3溶液与NO反应大约需要3天时间,说明饱和NaHSO3溶液与NO的反应比Na2SO3溶液慢,证明的还原性比弱。饱和Na2CO3溶液可吸收SO2生成Na2SO3,同时也促进NO与Na2SO3反应,因此加入含一定量烧碱的Na2CO3溶液,由于增强了溶液的碱性,可同时处理SO2和NO,B正确;
C.在实验③中,CuSO4加入NaHSO3溶液后溶液显绿色,可能是生成了Cu(Ⅱ)的配合物;后续与NO反应后溶液接近于无色,结合实验④的现象,可推断溶液中存在无色的Cu+的化合物,C正确;
D.在实验③中,加入CuSO4后,NO被快速吸收,溶液接近无色,说明Cu2+参与了NO的氧化反应,被还原为无色Cu+。在实验④中,加入少量氨水生成浅黄色沉淀(可能是Cu2O或CuOH),氨水过量时变为无色溶液,该无色溶液露置于空气中一段时间后,Cu+被空气中的氧气氧化为蓝色Cu2+,这说明了Cu2+在实验③中作为反应物参与反应,而不是作催化剂,D错误;
故合理选项是AD。
常见的NOx尾气处理方法
碱液
吸收法
工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理,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)
催化
转化法
在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)和水,或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2),一般适用于汽车尾气的处理
【变式探究1】(25-26高三上·江苏苏州·阶段检测)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”,能高选择性吸附。废气中的被吸附后,经处理能全部转化为,原理如图。已知:,,下列说法不正确的是
A.气体温度升高后有利于的固定
B.使用多孔材料不能改变的焓变
C.使用多孔材料能促进平衡正向移动,有利于的去除
D.加入和,化学反应方程式为:,同时实现MOFs再生
【答案】A
【解析】A.由于是放热反应,因此升温会导致反应逆移,浓度减小,多孔材料对固定的效率下降,A错误;
B.反应焓变只与反应本身和反应的环境温度和压强有关,与多孔材料无关,B正确;
C.多孔材料是选择性固定,从而降低体系浓度,导致反应正移,从而有利于的去除,C正确;
D.加入和,化学反应方程式为:,MOFs多孔材料中吸附的被反应,即得到了,也再生了MOFs,D正确;
故选A。
【变式探究2】(2025·吉林·一模)如图所示的物质转化关系中,固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降,气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,G是一种强酸,H是白色固体,常用作钡餐。下列叙述正确的是
A.H为弱电解质
B.在C的水溶液中加入少量固体A,溶液下降
C.F是酸性氧化物
D.一定条件下,物质C和物质F不可以发生反应
【答案】B
【分析】固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则C为NH3,G是强酸,则E是NO,F是NO2,G是HNO3;H是白色固体,常用作钡餐,H是BaSO4,D是BaCl2,A和B反应是NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O反应,C(NH3)和HCl可转化为NH4Cl,则A是NH4Cl,B是Ba(OH)2·8H2O,据此分析;
【解析】A.H是BaSO4,BaSO4为强电解质(溶解部分完全电离),A错误;
B.在C(NH3)的水溶液(氨水)中加入少量固体A(NH4Cl),铵根浓度增大,抑制了NH3·H2O的电离,OH-浓度减小,溶液pH减小,B正确;
C.F是NO2,酸性氧化物需与碱反应生成盐和水且化合价不变,而NO2与碱反应(如2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O)存在化合价变化,不属于酸性氧化物,C错误;
D.C(NH3)和F(NO2)在一定条件下可发生氧化还原反应(如8NH3+6NO2=7N2+12H2O),D错误;
故选B。
考点02 考查氨、铵盐的性质及实验
【例2】(2026·安徽合肥·三模)氮及其化合物的相互转化对生产生活意义重大。可发生如下转化:
下列说法错误的是
A.和的空间结构均为形
B.过程Ⅰ同时可生成副产物,可用作氮肥
C.试剂A和B在反应中均作氧化剂
D.过程Ⅲ若有生成,则转移电子
【答案】A
【分析】该流程中,氨气()与光气()发生反应Ⅰ生成尿素(),尿素在试剂A作用下发生反应Ⅱ生成肼(),肼再与亚硝酸钠()发生反应Ⅲ生成叠氮化钠();同时,氨气与试剂B发生反应Ⅳ生成羟胺(),各步反应围绕氮元素的价态变化展开;据此作答。
【解析】A.中心N原子的价层电子对数为,含1对孤电子对,空间结构为V形;(叠氮根)中心N原子的价层电子对数为,无孤电子对,空间结构为直线形,A错误;
B.过程Ⅰ中,与反应的化学方程式为,副产物含有铵根离子,可用作氮肥,B正确;
C.反应Ⅱ为尿素转化为肼(),N元素从-3价部分被氧化为-2价,因此试剂A作氧化剂。反应Ⅳ为转化为,N元素从-3价被氧化为-1价,因此试剂B作氧化剂。因此试剂A和B在反应中均作氧化剂,C正确;
D.过程Ⅲ中,与反应生成,反应的化学方程式为。反应中,中N元素(-2价)被氧化为中N元素(平均价态价),每生成1 mol ,转移 mol电子。因此生成3 mol 时,转移电子的物质的量为,D正确;
故选A。
【变式探究1】(2026·山西晋城·一模)某学习小组设计如下装置,探究①、②反应的发生。下列叙述错误的是
A.Ⅲ中发生反应:
B.为使反应现象明显,反应器中的进气管(虚线表示)不能太短
C.反应器中出现白烟,说明反应没有发生
D.实验结束后,将注射器1、2换成注射器3,排出有害气体
【答案】C
【分析】装置Ⅰ常温下用和浓盐酸制取,装置Ⅲ用生石灰和浓氨水制取,两种气体在反应器Ⅱ中发生反应,探究题干的两个反应。
【解析】A.Ⅲ中反应生成:,A正确;
B.进气管较长可使气体(和)在反应器内停留时间更长,充分混合并接触,确保反应更完全,现象更明显(如白烟生成或气体颜色变化),B正确;
C.白烟是固体,其来源有两种可能:直接发生反应②生成;先发生反应①生成,挥发的与进一步反应生成,因此,出现白烟不能说明反应①未发生,反而可能两个反应均发生,C错误;
D.实验结束后,反应器中可能残留有毒气体(、或等),用注射器3通入空气,可将残留气体赶入尾气处理装置,避免污染环境,D正确;
故选C。
从各角度学会氨气的制法
(1)制取氨时,不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸性的反应,发生危险。
(2)制取氨时,不能用氢氧化钠代替熟石灰。因为氢氧化钠具有吸湿性,易结块,不利于产生NH3,且在加热条件下易腐蚀试管。
(3)氨是碱性气体,不能用酸性干燥剂(浓硫酸等)干燥,也不能用无水CaCl2干燥,因为它们均能与氨发生反应,常用碱石灰做干燥剂。
(4)实验室快速制氨气的方法:①加热浓氨水制氨气②浓氨水滴入生石灰(或NaOH)中制氨气。
【变式探究2】(2026·辽宁朝阳·一模)为回收尿液中的氮资源(真实尿液中的氮以计)并减少水体富营养化,某三腔室电解系统处理尿液的原理如图所示。下列说法错误的是
A.M极为阳极
B.N极的电极反应式为,生成的将转化为
C.向“真实尿液”中不断加入持续加入,有利于提高电解液的导电性,从而提高的产量
D.当电路中转移1 mol电子时,M极区电解液的质量理论上减轻26 g
【答案】C
【解析】A.由图可知,根据通过阳离子交换膜向N极迁移,即阳离子向阴极移动,可知N极为阴极,M极为阳极,A正确;
B.N极为阴极,电极反应式为,生成的将转化为,B正确;
C.NH3的生成量仅取决于的迁移量(由电量决定),持续加入可能因离子竞争迁移影响的迁移效率,并非有利于提高的产量,C错误;
D.M极为阳极,电极反应式为,每转移1 mol电子,生成(质量8 g,以气体逸出),(质量18 g)通过阳离子交换膜迁移至中间室,M极区电解液质量减少量为逸出8 g和迁出18 g之和,共26 g,D正确;
故选C。
考点03 考查氨的实验室制法及创新
【例3】(2026·浙江杭州·模拟预测)实验室在如图所示装置(部分夹持装置已省略)中,用氨气和金属钠反应制得氨基钠()。
已知:常温下氨基钠为白色晶体,熔点210℃,沸点400℃,露置于空气中遇水蒸气剧烈反应生成和;金属钠熔点为,沸点;氨气在空气中不能燃烧。下列说法正确的是
A.装置①试管中盛放固体
B.实验时应先点燃装置③的酒精灯
C.点燃主要去除的是挥发出的钠蒸气
D.装置②和⑤中固体分别为碱石灰和
【答案】D
【分析】由实验装置图可知,装置①中氯化铵和氢氧化钙共热反应制备氨气,装置②中盛有的碱石灰用于干燥氨气,装置③中金属钠与氨气反应制备氨基钠,装置④用于冷凝回流挥发出的氨基钠,装置⑤中盛有的五氧化二磷用于吸收未反应的氨气,防止污染空气,同时防止水蒸气进入装置③中导致氨基钠与水蒸气反应,点燃的目的是除去反应生成的氢气,防止氢气逸出而发生意外事故。
【解析】A.仅加热固体时,分解产生的和会在试管口重新化合为,无法得到氨气;实验室制氨气需要和固体混合加热,A错误;
B.实验需要先点燃①的酒精灯,利用生成的氨气排尽装置内空气,防止金属钠被氧气氧化、防止氨基钠遇水蒸气变质,再点燃③的酒精灯,B错误;
C.反应生成的H2是可燃气体,而氨气在空气中不能燃烧,所以点燃的目的是除去反应中生成的氢气,而不是挥发出来的钠蒸气,C错误;
D.装置②干燥氨气,盛放的物质为碱石灰,装置⑤用于吸收未反应的氨气,防止污染空气,同时防止水蒸气进入装置③中导致氨基钠与水蒸气反应,盛放的物质为,D正确;
故选D。
【变式探究1】(2026·河北·一模)硫氰化铵可以作为聚合反应的催化剂。不溶于。实验室模拟制备少量样品的装置如图所示(加热与夹持装置已略去),实验原理:,下列说法错误的是
A.装置A中可以用浓氨水和生石灰来制备氨气
B.装置B、D的作用相同
C.装置C虚线框中导管应伸入层
D.装置C中反应完全的标志是C中液体不再分层
【答案】B
【分析】A中制备氨气,经B干燥后,氨气进入C中与发生反应,生成的气体在D中被吸收,据此分析。
【解析】A.装置A可以用固体和液体来制备氨气,故A中可以用浓氨水和生石灰来制备氨气,A正确;
B.装置B的作用是干燥氨气,装置D的作用是处理尾气,作用不同,B错误;
C.实验原理为与的反应,所以需要将导管伸入层,使与其充分反应,C正确;
D.难溶于水,装置C中反应完全时被完全消耗,液体不再分层,故装置C中反应完全的标志是C中液体不再分层,D正确;
故选B。
NH3制取实验三方面创新
(1)制取原理创新:实验室不用铵盐和碱混合共热,而将浓氨水滴加到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上,快速制取NH3。
(2)制取装置创新:
(3)吸收装置创新:
【变式探究2】(2025·山东济宁·三模)有资料显示过量的氨气和氯气在常温下可合成岩脑砂(主要成分为NH4Cl),某小组在实验室对该反应进行探究,并对岩脑砂进行元素测定。
【岩脑砂的制备】
(1)写出实验装置A中发生反应的化学方程式__________________;
(2)装置C的仪器名称是____________;
(3)为了使氨气和氯气在D中充分混合,请确定上述装置的合理连接顺序:______。
______→ef←hg←______(用小写字母和箭头表示,箭头方向与气流方向一致)。
(4)证明氨气和氯气反应有岩脑砂生成,需要的检验试剂中除了蒸馏水、稀HNO3、红色石蕊试纸外,还需要的主要试剂有______、______。
【岩脑砂中元素的测定】
准确称取a g岩脑砂,与足量氧化铜混合加热(反应:2NH4Cl+3CuO3Cu+N2↑+2HCl↑+3H2O),利用下列装置测定岩脑砂中氮元素和氯元素的物质的量之比。
(5)装置H中盛装的试剂是______(填试剂名称)。
(6)若装置I增重b g,利用装置K测得气体体积为V L(已知常温常压下气体摩尔体积为24.5 L·mol-1),则岩脑砂中n(N):n(Cl)=______(要求:用含b、V的代数式表示,不必化简),若取消J装置(其它装置均正确),n(N):n(Cl)比正常值______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)
(2)球形干燥管
(3)a→dc→ef←hg←ji←b
(4)NaOH溶液 溶液
(5)浓硫酸
(6) 偏低
【分析】由题给实验装置图可知,装置A中氯化铵固体与氢氧化钙固体共热反应制备氨气,装置C为中盛有的碱石灰用于干燥氨气,装置B中二氧化锰与浓盐酸共热反应制备氯气,浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,装置F中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,装置E中盛有的浓硫酸用于干燥氯气,装置D用于探究干燥氨气与干燥氯气常温下反应生成氯化铵,为了使氨气和氯气在D中充分混合,密度比空气小的氨气应从e口通入,则实验装置的连接顺序为A、C、D、E、F、B,各装置的接口连接顺序为a→dc→ef←hg←ji←b,该实验设计缺少尾气处理装置和氮气收集装置,据此分析解答。
【解析】(1)由分析可知,装置A中发生的反应为氯化铵固体与氢氧化钙固体共热反应生成氯化钙、氨气和水,反应的化学方程式为;
(2)由装置图可知,装置C为球形干燥管;
(3)由分析可知,为了使氨气和氯气在D中充分混合,实验装置的连接顺序为A、C、D、E、F、B,各装置的接口连接顺序为a→dc→ef←hg←ji←b;
(4)证明氨气和氯气反应有氯化铵生成,应检验用蒸馏水溶解得到的溶液中是否存在铵根离子和氯离子,检验铵根离子需要试剂为氢氧化钠溶液和红色石蕊试纸,检验氯离子需要试剂为稀硝酸和硝酸银溶液,则缺少的试剂为氢氧化钠溶液和硝酸银溶液,故答案为:NaOH溶液;溶液;
(5)由实验装置图可知,装置H中盛有浓硫酸用于吸收反应生成的水蒸气,防止对装置I中盛有的碱石灰吸收测定反应生成氯化氢造成干扰,导致实验误差;
(6)置I增重的质量为氯化氢的质量,由原子个数守恒可知,岩脑砂中氯原子的物质的量为=mol,装置K测得气体体积为反应生成氮气的体积,由氮原子个数守恒可知,岩脑砂中氮原子的物质的量为×2=mol,则氮原子和氯原子的物质的量比为:,若取消J装置,装置I会吸收装置K中产生的水蒸气,导致测得氯化氢的质量偏大,使得氮原子和氯原子的物质的量比偏低。
考点04 考查硝酸的性质及实验探究
【例4】(2025·安徽·模拟预测)是一种重要的工业原料,可采用不同的氮源制备。
方法一:早期以硝石(含)为氮源制备,反应的化学方程式为:(浓)
方法二:以为氮源催化氧化制备,反应原理分三步进行:
下列说法正确的是
A.方法一利用了浓硫酸的酸性
B.常温下铁与浓硝酸不反应,故可用铁质容器盛装浓硝酸
C.反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量比为2:1
D.由于硝酸存在分子内氢键,故其沸点低于醋酸
【答案】D
【解析】A.浓硫酸是高沸点、难挥发性酸,而HNO3是低沸点挥发性酸,则该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和高沸点、难挥发性,不只是酸性,A错误;
B.常温下铁遇浓硝酸会发生钝化,钝化是生成致密氧化膜的化学反应,并非不反应,B错误;
C.反应Ⅲ为,中N化合价降低作氧化剂生成NO,中N化合价升高作还原剂生成硝酸,氧化剂与还原剂物质的量比为1:2,C错误;
D.硝酸存在分子内氢键,醋酸存在分子间氢键,分子间氢键会使物质沸点升高,因此硝酸沸点低于醋酸,D正确;
故选D。
HNO3的酸性和强氧化性
(1)活泼金属与金属反应不生成H2。
(2)与还原性的碱性氧化物、碱反应时,要考虑硝酸的强氧化性。
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。
(3)与还原性的盐(S2-、SO32-)反应时,要考虑硝酸的强氧化性。
3SO32-+2H++2NO3-=3SO42-+2NO↑+H2O,而不是SO32-+2H+=SO2↑+H2O。
(4)与指示剂反应:浓硝酸可使石蕊先变红后褪色,而不是只变红。
【变式探究1】(2025·湖北恩施·模拟预测)的溶液称为奈斯勒(Nessler)试剂,其制备流程及特色反应如图所示。
下列说法错误的是
A.由反应①可知还原的硝酸约为
B.由反应②可知用KI溶液可除去中的
C.反应③中消耗的和的物质的量之比为
D.可用奈斯勒试剂检验中微量的
【答案】B
【解析】A.反应①中,从价升高到+2价,失去电子;中+5价N被还原为中+2价N,每被还原得到电子,根据电子守恒,还原的物质的量为,A正确;
B.要除去中的,若加入溶液,会与反应生成沉淀(或形成配合物),会消耗被提纯的,还引入新杂质,无法达到除杂目的,B错误;
C.产物红色沉淀的化学式为,配平反应③的离子方程式为: ,可见消耗与的物质的量之比为,C正确;
D.奈斯勒试剂可以和反应生成特征红色沉淀,因此可以检验中微量的(含),D正确;
故选B。
【变式探究2】(2025·山东临沂·三模)废旧电子产品的CPU元件可回收利用,其中的Au、Ag和Cu回收流程如下:
已知:。下列说法错误的是
A.“酸溶”时使用浓硝酸比稀硝酸产生的NOx多
B.滤液中的Cu2+和Ag+可用过量浓氨水分离
C.用浓盐酸和NaNO3也可以溶解金
D.用过量Zn粉将1 mol HAuCl4完全还原为Au,参加反应的Zn为2 mol
【答案】B
【分析】简要分析工艺流程:酸溶:使用HNO3溶液溶解CPU中的Cu和Ag,生成Cu2+、Ag+,同时释放NOx气体。Au不溶于HNO3,留在滤渣中。过滤:滤液中含有Cu2+和Ag+,滤渣为Au。溶金:将滤渣与HNO3-NaCl溶液反应,生成HAuCl4溶液,同时释放NO气体。还原:向HAuCl4溶液中加入Zn粉,将Au3+还原为Au,同时Zn被氧化为Zn2+。据此分析各选项;
【解析】A.根据题目,酸溶时Cu和Ag与HNO3反应。假设酸溶时消耗的HNO3总量相同,例如均为4 mol,分别考虑浓硝酸和稀硝酸的情况:若使用浓硝酸,,以铜为例,每消耗4 mol HNO3,生成2 mol NO2。若使用稀硝酸:,,每消耗4 mol HNO3,生成1 mol NO。显然,当HNO3总量相同时,浓硝酸产生的NOx比稀硝酸多,A正确;
B.滤液中含有Cu2+和Ag+。加入过量浓氨水后:Cu2+与氨水反应生成深蓝色的[Cu(NH3)4]2+络离子,留在溶液中。Ag+与氨水反应生成[Ag(NH3)2]+络离子,也留在溶液中。两者均溶于氨水,无法通过过滤分离。B错误;
C.溶金依靠(酸性条件作氧化剂)和Cl-(络合Au3+生成);浓盐酸提供H+、Cl-,NaNO3提供,等效于HNO3-NaCl体系,可以溶解Au,C正确;
D.已知HAuCl4 = H⁺ + ,Au在中为+3价。还原反应为:。即2 mol HAuCl4需要3 mol Zn,1 mol HAuCl4需要1.5 mol Zn。但Zn过量时,Zn还会与H+反应:,1 mol HAuCl4含1 mol H+,需0.5 mol Zn。因此,总Zn用量为1.5 mol + 0.5 mol = 2 mol,D正确;
故选B。
考点05 考查不同价态含氮物质的转化关系
【例5】(2025·广东深圳·模拟预测)如图为硫元素或氮元素的价类二维图,W为同一种可溶性正盐。下列描述正确的是
A.W为(NH4)2S
B.若x为NaOH溶液,得到A和O2经工业催化氧化易生成B
C.若x为NaOH溶液,C与D按体积比1∶2通入足量的x中不能被完全吸收
D.若x为稀硫酸,少量C与Ca(ClO)2溶液反应:SO2+Ca2++H2O+2ClO-=CaSO3↓+2HClO
【答案】A
【分析】该价类二维图元素为N或S,横坐标依次为氢化物、单质、氧化物、含氧酸、盐,纵坐标化合价逐步升高;是同一种可溶性正盐,与试剂反应生成最低价氢化物;代表氢化物连续氧化为单质、低价氧化物、高价氧化物;是可溶性正盐,加碱可生成、加酸可生成,同时满足N、S两套转化逻辑,因此W为。
【解析】A.是可溶性正盐,与酸反应释放,与强碱加热反应释放,A正确;
B.若为溶液,与加热生成氢化物A为;工业上催化氧化反应为,产物是,很难生成单质,B错误;
C.若为溶液,C为、D为,二者体积比通入足量时,先发生归中反应:,过量的与发生反应:,两种气体可以被完全吸收,C错误;
D.具有强氧化性,具有还原性,二者发生氧化还原反应,从价被氧化为价,生成沉淀,正确离子方程式为,D错误;
故选A。
【变式探究1】(2025·河南南阳·模拟预测)部分含N、S物质的“价-类”二维图如图所示。
下列叙述错误的是
A.d的浓溶液接触a会产生“白烟” B.实验室可以用h的浓溶液干燥e气体
C.将b转化为a的过程属于氮的固定 D.f与在点燃条件下生成g
【答案】B
【分析】根据“价-类”二维图,各点对应物质如下:
含N物质:a:氢化物,N为-3价 → NH3;b:单质,N为0价 → N2;c:氧化物,N为+4价 → NO2;d:酸,N为+5价 → HNO3;
含S物质:e:氢化物,S为-2价 → H2S;f:单质,S为0价 → S;g:氧化物,S为+4价 → SO2;h:酸,S为+6价 → H2SO4;
【解析】A.d为浓硝酸(HNO3,N为+5价,酸类),a为NH3(N为-3价,氢化物)。浓硝酸挥发出的HNO3蒸气与NH3反应生成NH4NO3固体小颗粒,产生“白烟”,A正确;
B.h为浓硫酸(H2SO4,S为+6价,酸类),e为H2S(S为-2价,氢化物)。浓硫酸具有强氧化性,H2S具有还原性,二者会发生氧化还原反应(H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O),不能用浓硫酸干燥H2S,B错误;
C.b为N2(N单质,0价),a为NH3(N为-3价,氢化物)。氮的固定是游离态氮(N2)转化为化合态氮(NH3)的过程,C正确;
D.f为S(S单质,0价),g为SO2(S为+4价,氧化物)。S与O2在点燃条件下生成SO2,D正确;
故选B。
【变式探究2】(2025·河南信阳·一模)氮、硫及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法正确的是
A.u分别与e、z的浓溶液反应,生成的产物完全相同
B.w和两种气体直接混合,可以剧烈反应生成酸
C.装有e或z的浓溶液的试剂瓶长期敞口放置浓度均会减小,减小原因相同
D.将w、x的混合气体缓慢通入用冰水混合物浸泡的吸滤瓶中,可以分离两种物质
【答案】D
【分析】根据图中的信息可知,a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2,e为HNO3,u为H2S,v为S,w为SO2,x为SO3,y为H2SO3,z为H2SO4,据此分析;
【解析】A.H2S(u)与足量浓HNO3(e)反应生成H2SO4、NO2和H2O,化学方程式为;H2S与浓H2SO4(z)反应生成S、SO2和H2O,化学方程式为,两反应的产物不完全相同,A错误;
B.SO2(w)与两种气体直接混合不发生反应,需要在水溶液中反应生成H2SO4和HCl, B错误;
C.浓HNO3(e)敞口放置因挥发(溶质减少)浓度减小;浓H2SO4(z)因吸水性(溶剂增多)浓度减小,原因不同,C错误;
D.SO2(w)与SO3(x)两者熔沸点相差比较大,混合气体缓慢通入用冰水混合物浸泡的吸滤瓶中,可以分离两种物质,D正确;
故选D。
拔高・分层集训
基础演练
1.(2025·四川·模拟预测)废弃CPU中含有大量贵金属(主要是Ag、Au),可利用如下流程回收CPU中的Ag、Au。
已知:。下列说法错误的是
A.操作1需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
B.溶金过程体现了氧化性
C.每制得0.1 mol Au需要9.75 g Zn
D.发生的反应为
【答案】C
【分析】废弃CPU加入硝酸酸化后,Au不反应,Ag转化为含Ag+溶液,含Au固体中加入硝酸和盐酸的混合溶液,Au转化为HAuCl4,反应为Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+2H2O+NO↑,HAuCl4经锌粉还原分离得到Au,反应为2HAuCl4+4Zn=2Au+4ZnCl2+H2↑;根据图中信息可知,含有Ag+的溶液加入N2H4后得到银单质。
【解析】A.根据流程可知操作1是过滤,需要烧杯、玻璃棒、漏斗,A正确;
B.溶金过程Au被氧化,氧化剂是,体现了的氧化性,B正确;
C.电离出的也会与Zn反应生成氢气,可得计量关系:,因此制得0.1 mol Au需要0.2 mol的Zn,质量为13 g,C错误;
D.根据氧化还原反应理论可知D方程式正确,D正确;
故选C。
2.(2025·河北秦皇岛·模拟预测)研究氮及其化合物的性质,可以有效改善人类的生存环境。氮元素的价-类二维图如图所示。下列说法错误的是
A.可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
B.a→c和d→e的转化中,均有氮元素被氧化
C.必须加入合适的还原剂才能将e转化为d
D.d可以被NaOH溶液完全吸收
【答案】C
【分析】根据氮元素的价-类二维图,可知a是NH3、b是N2、c是NO、d是NO2、e是HNO3。
【解析】A.放电时,氮气和氧气反应生成NO,雷电作用将N2转化为NO,这是自然固氮,A正确;
B.NH3→NO和NO2→HNO3的转化中,N元素化合价升高,均有氮元素被氧化,B正确;
C.浓HNO3 见光易分解生成NO2、O2、H2O,HNO3 →NO2不需加入还原剂就能实现,C错误;
D.NO2可以被NaOH溶液完全吸收生成硝酸钠、亚硝酸钠,D正确;
故选C。
3.(2026·北京·模拟预测)某小组在实验室中模拟氨催化氧化法制硝酸的原理,装置如下图。
实验中还发现,若撤去装置c,则装置d中观察到有白烟产生。
已知:NaOH溶液可以吸收NO2尾气,难以直接吸收NO尾气。
下列分析不正确的是
A.该制备实验利用了NH3的挥发性和还原性
B.装置b中反应的化学方程式为
C.装置a、c的作用均为干燥氨气
D.为减少氮氧化物的污染,熄灭酒精灯后应持续通入一段时间空气
【答案】C
【分析】实验核心目的为模拟氨催化氧化法制硝酸,按装置连接顺序梳理全流程逻辑:空气通入浓氨水,利用的挥发性得到与空气的混合气体,经a中碱石灰干燥后进入b中,发生催化氧化反应生成和,反应后混合气体经c中无水氯化钙除去未反应的和水蒸气,剩余与过量进入盛水的装置中反应生成硝酸,最后溶液吸收氮氧化物尾气。
【解析】A.浓氨水易挥发,可被空气带出,在b中发生催化氧化反应时N元素化合价升高,作还原剂体现还原性,A正确;
B.装置b中发生催化氧化反应,配平后反应方程式为,B正确;
C.装置a中碱石灰为碱性干燥剂,可干燥与空气的混合气体,无水氯化钙可与发生反应,装置c的作用是除去反应后混合气体中未反应的和水蒸气,并非干燥氨气,C错误;
D.熄灭酒精灯后,装置内残留大量氮氧化物,持续通入空气可将残留氮氧化物全部排入溶液中被吸收,减少污染,D正确;
故选 C。
4.(2025·辽宁丹东·二模)设为阿伏加德罗常数的值,依据氮元素的“价—类”二维图,下列分析正确的是
A.标准状况下,2.24 L 含有π键的数目为
B.17 g 溶于水,溶液中与数目之和为
C.1 mol 水解生成两种酸时,转移电子数为
D.常温下,pH=8.5的溶液中,的数目为
【答案】A
【解析】A.分子中存在氮氮三键,共价三键中含2个π键,则标准状况下,2.24 L (即0.1 mol)含有π键的数目为0.2 NA,A正确;
B.17 g 物质的量为1 mol,溶于水后存在平衡:,溶液中含氮粒子有、和,根据物料守恒,三者数目之和为NA,则溶液中与数目之和小于NA,B错误;
C.水解反应为:,和生成的HClO中Cl均为+1价,和生成的HNO3中N均为+5价,属于非氧化还原反应,无电子转移,C错误;
D.常温下,pH=8.5的溶液中,但该溶液体积未知,无法计算所含的数目,D错误;
故选A。
5.(2026·陕西榆林·二模)又称硫铵,是一种常见的化肥,其溶解度随着温度的升高而增大,某工厂用石膏、、和制备的工艺流程如图所示(甲为、氨水悬浊液):
下列说法错误的是
A.医生用石膏粉为骨折病人打绷带,发生的是化学变化
B.理论上本工艺流程不需要从外界补充二氧化碳
C.硫铵与草木灰不宜混合使用,否则会减弱氮肥肥效
D.步骤②中反应的离子方程式为
【答案】D
【分析】悬浊液通入,由于极易溶于水,所以溶液显碱性,再通入可生成碳酸盐,结合溶液中的生成更难溶的沉淀,使平衡正向移动。经过过滤操作,即操作1,即可得到固体和溶液,即滤液。滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶操作,即操作2可得到。煅烧分解得到和。
【解析】A.打绷带时使用的是熟石膏(),其与水反应生成生石膏(),有新物质生成,属于化学变化,A正确;
B.由工艺流程可知,步骤⑤煅烧生成的可以循环通入步骤②中参与反应,根据原子守恒,理论上生成的恰好等于步骤②消耗的,不需要从外界补充,B正确;
C.硫铵是铵态氮肥,草木灰主要成分为,水解使溶液呈碱性,与反应会释放出,造成氮元素损失,减弱肥效,因此二者不宜混合使用,C正确;
D.步骤②中,甲是悬浊液和氨水的混合物,是微溶物,悬浊液中不能拆分为,正确的离子方程式为:,D错误;
故选D。
6.(2026·广东深圳·模拟预测)按图装置进行实验。将注射器中的稀盐酸全部加入装有漂白粉的试管中,待实验结束后向反应装置中加入浓氨水,与多余的氯气反应。下列说法不正确的是
A.试管A中产生黄绿色气体,体现的氧化性
B.b处无现象,c处先变红后褪色,说明干燥的无漂白性
C.d处溶液红色褪去,可能原因是酚酞被氧化
D.浓氨水吸收多余的氯气,体现了的氧化性
【答案】A
【分析】漂白粉的主要成分为、,加入稀盐酸,发生的反应为:,生成氯气,经a无水氯化钙进行干燥,则b处干燥的蓝色石蕊试纸无现象;c处湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,d处氢氧化钠用来吸收多余的氯气,防止污染环境,据此分析作答。
【解析】A.由分析可知试管A中产生黄绿色的气体,反应为:,中氯元素化合价上升,体现了的还原性,故A错误;
B.由分析可知干燥的蓝色石蕊试纸无现象,湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,说明干燥的无漂白性,故B正确;
C.含酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去,原因可能是与氢氧化钠反应,消耗了氢氧化钠,导致溶液碱性减弱;也可能是与反应生成的具有强氧化性,将酚酞氧化,破坏结构而使其褪色,故C正确;
D.浓氨水吸收多余的氯气,发生氧化还原反应:,反应中氯元素化合价降低,体现了的氧化性,故D正确;
故选A。
7.(2025·湖南长沙·模拟预测)已知液氨与水性质类似,是一种很好的极性溶剂。下列方程式书写错误的是
A.液氨的自耦电离:
B.氨的催化氧化:
C.浓氨水检验氯气泄漏:
D.实验室制氨气:
【答案】A
【解析】A.液氨的自耦电离非常微弱,应该用可逆符号,A错误;
B.氨的催化氧化是工业制取硝酸的第一步,氨转化为一氧化氮,B选项反应物、产物及方程式配平都正确,B正确;
C.浓氨水遇氯气发生氧化还原反应,Cl2被还原为Cl-,将NH3氧化为N2,C选项反应物、产物及方程式配平都正确,C正确;
D.实验室用氯化铵和氧化钙共热制取氨气,D选项反应物、产物及方程式配平都正确,D正确;
故答案选A。
8.(2025·陕西西安·模拟预测)下列有关氮或硫的单质及化合物在一定条件下的转化关系如图所示。常温下E、Q均为气体,G为单质。下列说法一定正确的是
A.Cu与T的稀溶液反应得到Q
B.实验中产生的Q或R尾气均可用NaOH溶液直接吸收
C.E的水溶液可能是酸性也可能是碱性
D.T的浓溶液可与E发生氧化还原反应
【答案】C
【分析】根据题目提供信息,可以是氮或硫的单质及化合物的转化关系,若为硫的单质及其化合物:常温下E、Q均为气体,G为单质。那么E为硫化氢,硫化氢和氯气反应生成G(S),硫和氧气在点燃条件下反应生成Q(),和氧气在催化剂及加热条件下反应生成R(),溶于水和水反应生成T(硫酸);若为氮的单质及其化合物:常温下E、Q均为气体,G为单质。那么E为氨气,氨气和氯气反应生成G(氮气),氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成Q(),和氧气反应生成R(),溶于水和水反应生成T(硝酸)。
【解析】A.若T为硝酸,铜能和稀硝酸反应生成Q(),若T为硫酸,铜和稀硫酸不反应,A错误;
B.若Q为,R为,它们均可以和氢氧化钠溶液反应,均可以用氢氧化钠溶液吸收,若Q为,与氢氧化钠溶液不反应,不能用氢氧化钠溶液吸收, R为,可以和氢氧化钠溶液反应,可以用氢氧化钠溶液吸收,B错误;
C.E可能是硫化氢或氨气,硫化氢的水溶液呈酸性,氨气的水溶液呈碱性,C正确;
D.若E为硫化氢,硫化氢可以和浓硫酸发生氧化还原反应,若E为氨气,氨气能和浓硝酸反应生成硝酸铵,是非氧化还原反应,D错误;
故答案选C。
9.(2025·云南昆明·模拟预测)利用如图所示十字型玻璃管实验装置探究固体受热分解的产物。下列说法不正确的是
A.受热分解:
B.裹有碱石灰的棉花团的主要作用是干燥气体
C.可观察到无水硫酸铜固体变蓝,涂有澄清石灰水的管内壁变浑浊
D.反应结束,装置冷却后,注入稀硫酸吸收多余
【答案】B
【解析】A.受热分解:,该式符合质量守恒与实验事实,A正确;
B.根据图示,氨气进入装置左侧使湿润酚酞试纸变红从而检测,裹有碱石灰的棉花团的主要作用是吸收酸性气体,防止其扩散至此处干扰实验,B错误;
C.观察到无水硫酸铜固体变蓝,证明有生成,涂有澄清石灰水的管内壁变浑浊,证明有生成,C正确;
D.为刺激性气体,需吸收处理,稀硫酸与反应可有效吸收多余氨气,D正确;
故答案为B。
10.(2026·云南·模拟预测)硫酸四氨合铜晶体{[Cu(NH3)4]SO4·H2O}在工业上用途广泛,可通过如图所示的实验装置进行制备。下列说法正确的是
A.若固体X为纯净物,则X的化学式可以为CaCl2
B.装置c的作用是吸收氨气尾气并防倒吸,试剂Y可以是苯
C.向装置b所得的深蓝色溶液中加入乙醇,有深蓝色晶体析出
D.硫酸四氨合铜晶体中存在的化学键有共价键、配位键、离子键和氢键
【答案】C
【解析】A.装置a一般是制取的气体发生装置,实验室制取氨气常用的方法为:将浓氨水加到生石灰或氢氧化钠、碱石灰固体中可快速制取氨气,氯化钙吸收氨气,固体X为纯净物,则X不能是氯化钙,可以为CaO或NaOH,A项错误;
B.试剂Y可以是四氯化碳,装置c的作用是吸收氨气尾气并防倒吸,苯密度小于水,试剂Y不能是苯,B项错误;
C.配合物在极性溶剂水中容易溶解,加入乙醇(极性较小)可以降低硫酸四氨合铜晶体的溶解度,有利于晶体析出,C项正确;
D.氢键是分子间作用力,氢键不属于化学键,D项错误。
能力进阶
11.(2025·河北邯郸·模拟预测)某实验小组探究碳化铁()的性质,实验装置如图所示。
已知:(棕色)
实验中观察到①中开始有少量红棕色气体产生,一段时间后只产生无色气体;②中溶液变棕色;③中溶液褪色;④中溶液变浑浊。
下列有关说法正确的是
A.①中产生的红棕色气体为,无色气体为和
B.②中溶液变棕色是因为生成了
C.③中溶液褪色是因为被还原
D.④中溶液变浑浊是因为生成了弱电解质
【答案】A
【解析】A.根据实验现象可知,①中的红棕色气体为,生成的无色气体为NO和CO2,A正确;
B.因为发生(棕色)反应,所以②中溶液变棕色,B错误;
C.产生的与水反应生成NO,进入③的气体中与KMnO4反应的是NO,C错误;
D.溶液变浑浊是因为生成了,碳酸钙是强电解质,D错误;
故答案选A。
12.(2026·福建厦门·模拟预测)一种主要成分为的钒铅矿(杂质元素为Si、Al),通过如下工艺可制得。已知:沉淀的最佳范围为7.0~8.5.
电炉焙烧步骤反应:。
下列说法错误的是
A.“出炉气”可用电解饱和食盐水的阴极区溶液进行吸收以避免环境污染
B.“浸取”中热水的作用是增大的溶解度
C.“除硅铝”经调节将转化为除去
D.“沉钒”中析出时,需要加入过量
【答案】C
【分析】钒铅矿(主要成分为Pb5(VO4)3Cl)与纯碱在电炉中通入空气焙烧,发生反应生成NaVO3、PbO、Cl2和CO2,杂质 Si、Al 也会与纯碱反应生成可溶性的硅酸钠()和,出炉气中含Cl2和CO2;用热水浸取焙烧产物,NaVO3溶于热水,PbO等不溶物形成浸渣;之后通过调节pH,使硅酸根()和转化为硅酸()和氢氧化铝沉淀除去。最后加入NH4Cl,在pH为7.0~8.5的条件下沉淀出NH4VO3晶体。
【解析】A.“出炉气”中含有有毒气体。电解饱和食盐水时,阴极区发生反应,生成 溶液。可以与溶液反应:,从而被吸收,避免污染环境,A正确;
B.“浸取”中使用热水,是为了增大NaVO3的溶解度,使其充分溶解在溶液中,提高浸取率,B正确;
C.由分析可知,“除硅铝”步骤通过调节pH,可将溶液中的转化为Al(OH)3沉淀除去,C错误;
D.沉钒过程发生复分解反应,离子方程式为,利用同离子效应,
加入过量,可以促进尽可能析出完全,D正确;
故选C。
13.(2025·陕西咸阳·一模)常见物质的转化关系如图(反应条件和部分物质已省略),C为淡黄色固体单质,J为紫红色金属,反应①是工业合成氨,阿伏加德罗常数的值为,下列说法错误的是
A.含、、的尾气均可用氢氧化钠溶液吸收
B.反应③、反应④中G、N所体现的性质相同
C.可用G浓溶液或湿润的蓝色石蕊试纸检验D
D.发生反应②时转移电子数目为
【答案】C
【分析】反应①是工业合成氨,D为,与反应生成E(),与反应生成F(),与反应生成G()和,J为紫红色金属,J为,和稀硝酸反应生成硝酸铜、E()和水,D()和E()生成A(),则B为,C为淡黄色固体单质,则C为S,B和C反应生成K(),与反应生成L(),与反应生成M(),与反应生成N(),浓硫酸和J()生成硫酸铜、L()和水,K()和L()反应生成C()。
【解析】A.由分析得,F为,K为,L为,均能与氢氧化钠反应,因此含F、K、L的尾气均可用氢氧化钠溶液吸收,A正确;
B.反应③为,体现的氧化性和酸性,反应④,体现的氧化性和酸性,因此反应③、反应④中G、N所体现的性质相同,B正确;
C.由分析得,D为,G为,在常温下反应生成,会产生白烟,遇湿润的蓝色石蕊试纸无明显现象,遇湿润的红色石蕊试纸可变蓝,C错误;
D.反应②,转移,则转移,即转移电子数目为,D正确;
故答案选C。
14.(2025·江西新余·模拟预测)部分含硫、氮物质的分类和化合价的关系二维图如下图所示。下列说法正确的是
A.a和a´、d和c´都可以发生氧化还原反应
B.c、c´和d都是主要的大气污染物,利用a可以消除它们的污染
C.c´和d´的VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型均相同
D.e和e´的浓溶液按1:3体积比混合,可以溶解金、铂等绝大多数金属
【答案】C
【分析】a为,b为,c为,d为,e为,a´为,b´为,c´为,d´为,e´为。
【解析】A.和中N和S均为该元素的最低价,他们之间的反应不是氧化还原反应,和可发生氧化还原反应,A错误;
B.、和都是大气污染物,、可分别和反应生成,但干燥的氨气与几乎不反应,该描述错误,B错误;
C.中心原子S的价层电子对数为,中心原子S的价层电子对数为,二者的中心原子的杂化轨道类型均为杂化,VSEPR模型都是平面三角形,C正确;
D.浓硝酸和浓盐酸按体积比混合称作王水,可溶解金、铂等,而e´的浓溶液是浓硫酸,D错误;
故答案选C。
15.(2025·山东·模拟预测)氮化硅()是一种重要的结构陶瓷材料,硬度大。某兴趣小组搜集相关资料设计以下方案,制备少量的氮化硅。
(I)实验流程:
(II)制备
i.化学反应:
ii.制备装置图:
iii.氨气在高温下易分解:
据此,回答下列问题:
(1)题图所示的装置中仪器B的名称是_________;缓慢逐步加入(l)的目的是________________。
(2)电磁搅拌器上水槽中固液混合物X是_________。
(3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是_____________________。
(4)下列装置可填入A框中的是_________(填字母)。
(5)下列装置可用于氨气的尾气处理的是_________(填序号)。
(6)采用热重分析法测定的热分解生成的质量。
①写出在高温下分解生成的化学方程式:_________________。
②装置中B瓶的作用___________,C瓶中浓硫酸的作用_____________________,将样品加热到时,充分反应后,样品失重1.7 g,则生成的的质量为_________g。
【答案】(1)(球形)冷凝管 防止升温太快
(2)冰水
(3)控制氨气的通入速率
(4)b
(5)甲
(6) 安全瓶 冷却产品时,防止空气中水进入硬质试管中 7
【分析】CaO溶于水放出大量热量,且生成氢氧化钙增大了溶液中的氢氧根离子浓度,促使浓氨水分解产生氨气,通过碱石灰干燥氨气,经过液体石蜡鼓泡瓶观察气体流速,氨气和(l)在三颈烧瓶中发生反应,的热分解可生成。
【解析】(1)观察装置图可知,仪器B的名称是(球形)冷凝管;该反应为放热反应,但反应条件要求,缓慢逐步加入(l),目的是防止升温太快。
(2)为了控制反应温度在的条件下,应用冰水浴,故固液混合物X是冰水。
(3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过气泡出现的快慢来控制通入氨气的通入速率。
(4)要求制备干燥的氨气;
a.受热分解成HCl和,二者在试管口遇冷又化合生成氯化铵,无法顺利制备氨气,a错误;
b.CaO溶于水放出大量热量,且生成氢氧化钙增大了溶液中的氢氧根离子浓度,促使浓氨水分解产生氨气,氨气可用碱石灰干燥,b正确;
c.不能用无水氯化钙来干燥氨气,因氯化钙会与氨气反应生成络合物,c错误;
故答案选b。
(5)尾气主要为氨气;氨气极易溶于水,应做防倒吸处理,甲正确;碱石灰不能除去氨气,乙错误;导管直接插入水中容易发生倒吸,丙错误; 故答案选甲。
(6)①已知的热分解生成,根据原子守恒以及已知氨气在800℃~850℃下易分解,该反应的化学方程式为。
②样品加热后,需要冷却称量,B瓶作安全瓶,防止浓硫酸倒吸,浓硫酸可防止空气中水进入硬质试管中;设生成的的质量为x,根据化学方程式:知,。
16.(2025·安徽·模拟预测)银铋渣是铋精炼过程中所得的一种副产品(富含Au、Ag、Bi、Zn、Pb、Cu等多种金属)。研究人员设计了一种从银铋渣中提取部分金属的流程,如图所示:
回答下列问题:
(1)Bi与N同主族,则Bi位于元素周期表的第___________族,属于___________区。
(2)“破碎磨细”的细度对于银铋渣中金属离子的“酸浸”浸出率有很大影响,不同“磨矿细度”条件下金属离子的浸出率如下表。实际工业生产中应选取磨矿细度为___________%。
磨矿细度/(微粒含量/%)
浸出率/%
渣率/%
Pb
Bi
Cu
Zn
Ag
36.2
84.26
83.70
82.83
93.72
85.26
8.11
56.3
92.58
92.03
91.79
96.18
91.42
6.31
70.5
98.32
98.65
98.11
98.92
98.51
5.05
79.4
98.68
98.83
98.53
99.04
98.92
5.01
(3)该工艺中,“浸锌”“酸浸”均为酸浸,两个工艺没有合并使用稀硝酸“酸浸”的优点有___________。
(4)使用一定浓度硝酸“酸浸”时,Pb、Ag、Bi等金属的浸出率与温度的关系如图所示。在约60℃后,金属的浸出率出现下降的趋势,原因是___________。
(5)加稀氨水“调pH为一定值”“稀释沉铋”过程中生成的总离子方程式是___________。
(6)“浸锌”后的“滤液”和“稀释沉铋”后的“滤液”中加入Zn粉的目的是___________。
(7)“沉银(铅)”后的含“Ag、Pb的滤渣”为AgCl、的混合物,该混合物通过下列工艺可制得Ag,“还原”反应的化学方程式是___________。
【答案】(1)ⅤA
(2)
(3)可减少稀硝酸的使用,减少污染物的排放;同时可以得到产品
(4)温度升高,硝酸分解速率加快
(5)
(6)可以将铜转化为沉淀,过滤得到副产品海绵铜;得到更纯净的硫酸锌溶液
(7)
【分析】将银铋渣经破碎磨细处理;加入稀硫酸酸浸,银铋渣中的锌和铅能和稀硫酸反应,锌转化为锌离子进入到溶液中,铅转化为铅离子在和硫酸根结合生成沉淀;过滤得到含锌离子的溶液与后续沉铋得到的滤液混合加入锌粉最终得到和海棉铜;滤渣再用稀硝酸酸浸,银铋渣中的银、铋、铜转化成对应的离子进入到溶液中,过滤得到的滤渣主要为和;再加入氯化钠溶液,将银离子和少量铅离子转化为沉淀;过滤得到含银、铅的滤渣;向滤液中加入稀氨水调pH并加水稀释沉铋得到。
【解析】(1)Bi与N同主族,则Bi位于元素周期表的第ⅤA主族,属于区元素;
(2)根据表格,当磨矿细度为时,各金属浸出率都很大,渣率很低。细度更高()时,浸出率提升很不明显,同时还增加了能耗和成本。而细度较低时,浸出率不足,因此实际工业生产中应选取磨矿细度为;
(3)直接用稀硝酸,和锌,铅等反应也产生一氧化氮等污染物,同时引入硝酸根。因此加入稀硫酸“浸锌”和加入稀硝酸“酸浸”,可减少稀硝酸的使用,减少污染物的排放;同时可以得到产品;
(4)硝酸具有不稳定性,受热易分解,在60℃后,金属的浸出率下降,原因是温度升高,硝酸分解速率加快;
(5)调节pH,溶液中的铋离子、硝酸根和氨水反应生成,反应的离子方程式为:;
(6)铜离子仍然在滤液中,加入锌粉,可以将铜转化为沉淀,过滤得到副产品海绵铜,最终得到更纯净的硫酸锌溶液;
(7)加入氨水,氯化银和氨水反应生成易溶于水的,而铅不反应,过滤除去铅。向滤液中加入,发生氧化还原反应,生成氮气和银。反应的化学方程式为: 。
真题实战
1.(2026·北京·高考真题)我国科研团队在催化合成氨领域取得了最新进展。将金属锂原子电化学沉积在金属钌表面,构建了具有高活性界面的新型催化剂,相比传统高温、高压条件下的合成氨工艺,实现了在温和条件下与高效合成氨。下列说法不正确的是
A.元素位于元素周期表第族
B.高温是为了提高的平衡转化率
C.能降低合成氨反应的活化能
D.实现了温和条件下氮的固定
【答案】B
【解析】A.是3号元素,最外层只有1个电子,位于元素周期表第族,A正确;
B.合成氨反应,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,的平衡转化率降低,高温的作用是使催化剂达到最佳活性温度,B错误;
C.是合成氨反应的催化剂,催化剂的作用原理是降低反应的活化能,C正确;
D.氮的固定是将游离态的氮转化为化合态氮的过程,温和条件下催化和合成NH3,属于氮的固定,D正确;
故选B。
2.(2026·河北·高考真题)化学在推动社会发展和进步中发挥着重要作用。下列相关化学方程式错误的是
A.工业合成氨:
B.氯碱工业:
C.氨脱硫法脱除烟气中少量二氧化硫:
D.生产可降解高分子聚乳酸:
【答案】D
【解析】A.工业合成氨是与在高温、高压、催化剂条件下发生可逆反应生成,化学方程式为:,A正确;
B.氯碱工业是电解饱和氯化钠溶液,生成、和,化学方程式为:,B正确;
C.氨脱硫时,先与、反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵再被氧化为硫酸铵,化学方程式为:,C正确;
D.乳酸发生缩聚反应生成聚乳酸时,聚合物两端各保留1个氢原子和1个羟基,脱去的水分子数应为 ,化学方程式书为:+(n-1)H2O,D错误;
故选D。
3.(2026·重庆·高考真题)氯化钇()是制备某特种合金的前驱体。为实现资源的有效利用,制备时,生成的可用于制备硝酸,其实验装置如图所示。
反应1
反应2
下列叙述错误的是
A.a中可填充碱石灰 B.b中气体变为无色时反应2已结束
C.c中盛水可得到硝酸 D.反应结束时先停止通气后停止加热
【答案】D
【分析】氧化钇与氯化铵在氩气氛围中加热发生反应1生成氯化钇和氨气和水,生成的氨气经过a干燥后在管式炉中与过量的氧气发生反应2催化氧化生成NO和水,进入b中的气体为NO和过量的氧气,二者反应生成NO2显红棕色,与氧气一起通入c中的水反应得到硝酸,据此分析。
【解析】A.a的作用是干燥反应生成的,碱石灰为碱性干燥剂,不与反应,可用于干燥氨气,A正确;
B.因反应过程中通入过量的氧气,若反应2未结束,则会生成NO,NO遇氧气变为红棕色,当b中气体为无色时,说明不再产生NO,氨气已经耗尽,反应2已结束,B正确;
C.从管式炉,中流出的气体含有和过量,二者反应生成,从b流出的气体为和氧气,通入水中发生反应,可得到硝酸,C正确;
D.反应结束时若先停止通气后停止加热,装置冷却后压强减小会引发倒吸,因此应先停止加热,继续通气至装置冷却后再停止通气,D错误;
故选D。
4.(2026·山东·高考真题)一种从铜阳极泥(主要含、、)中分离提取贵金属、的工艺流程如下:
已知:“球磨提金”时,生成的高活性直接和反应生成。
; 。
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,与稀反应生成二元弱酸的离子方程式为_________________________________________。
(2)“球磨提金”时,生成的反应中作氧化剂的是__________(填化学式)。
(3)“酸溶”时,转化为;“反萃取”时加入溶液后,水相中以形式存在,的两个作用是_______________________________________。“酸化析金”时,发生自身氧化还原反应的离子方程式为_________________________________。
(4)“溶银”中,忽略溶液体积变化,若使完全溶于氨水,则反应后溶液中_______。
(5)“还原提银”所得滤液X经处理后的产品可导入“球磨提金”加以利用,则处理滤液X时加入的物质是___________(填化学式)。
【答案】(1)
(2)
(3)将+3价的还原为+1价、提供配体
(4)
(5)
【分析】铜阳极泥原料主要含、、,先加入稀硝酸、稀硫酸进行酸浸,、被硝酸氧化溶解生成、、二元弱酸与,、、二元弱酸进入滤液,留在沉淀中;沉淀加入、球磨提金,氧化氯离子生成活性,将氧化为,经稀盐酸酸溶得到水溶液,有机萃取剂萃取金进入有机相,水相分离后有机相中加入反萃取,既作还原剂还原又提供配体形成,再经稀盐酸酸化,发生自身氧化还原析出单质;酸浸滤液中加入沉银得到沉淀,加氨水溶银生成可溶性络离子,再用水合肼还原提银析出单质,释放得到滤液;
【解析】(1)中为价被氧化为,为价被氧化为,被还原为,结合得失电子守恒和原子、电荷守恒配平方程式为;
(2)“球磨提金”时,加入的在酸性条件下氧化生成,元素化合价降低,作氧化剂;
(3)具有还原性,将中价还原为低价价;作为配体,与形成络离子进入水相实现反萃取,因此的作用为将+3价的还原为+1价,提供配体;中降价生成单质,元素部分转化为、部分为,结合得失电子守恒和原子、电荷守恒配平方程式为;
(4)已知:;,总反应为,平衡常数。完全溶于氨水,平衡时,代入,得平衡游离,因此;
(5)还原提银时水合肼与银氨络离子反应释放,滤液含铵盐,球磨提金工序需要,向滤液加入,将转化为,可循环至球磨提金步骤。
5.(2024·北京·高考真题)是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。
(1)方法一:早期以硝石(含)为氮源制备,反应的化学方程式为:。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和_______。
(2)方法二:以为氮源催化氧化制备,反应原理分三步进行。
①第I步反应的化学方程式为_______。
②针对第Ⅱ步反应进行研究:在容积可变的密闭容器中,充入和进行反应。在不同压强下(、),反应达到平衡时,测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因_______。
(3)方法三:研究表明可以用电解法以为氮源直接制备,其原理示意图如下。
①电极a表面生成的电极反应式:_______。
②研究发现:转化可能的途径为。电极a表面还发生iii.。iii的存在,有利于途径ii,原因是_______。
(4)人工固氮是高能耗的过程,结合分子结构解释原因_______。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。
【答案】(1)难挥发性
(2) x、y点转化率相同,故气体总物质的量相同,y点温度T更高、压强p更大,且压强增大对容积的影响超过了温度升高对容积的影响
(3) iii产生的参与ⅱ中NO的氧化
(4)分子中存在氮氮三键,键能大,破坏它需要较大的能量
【解析】(1)浓硫酸难挥发,产物为气体,有利于复分解反应进行,体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。
(2)①第I步反应为氨气的催化氧化,化学方程式为;
②第Ⅱ步的反应为2NO+O22NO2,是气体分子数减少的反应,压强越大NO平衡转化率越高,相同温度下的NO转化率大于,因此;y点温度比x点高、压强比x点的大,两点NO转化率均为60%,气体总物质的量相同,根据阿伏伽德罗定律的推论,y点温度T更高、压强p更大,且压强增大对容积的影响超过了温度升高对容积的影响,最终y点容器容积小于x点。
(3)①由电极a上的物质转化可知,氮元素化合价升高,发生氧化反应,电极a为阳极,电极反应式为;
②反应iii生成,将氧化成,更易转化成。
(4)分子中存在氮氮三键,键能大,破坏它需要较大的能量,故人工固氮是高能耗的过程。
6.(2026·湖南·高考真题)氨硼烷(NH3BH3)是一种潜在的固体储氢材料,常温下稳定。实验室以NH3和B2H6为原料制备NH3BH3,实验步骤:
①按图Ⅰ组装好仪器,______。
②通入N2,排尽图Ⅰ装置中的空气。
③先通入N2和NH3的混合气,再缓慢通入N2和B2H6的混合气,反应过程中保持NH3过量,控制温度,得到粗产品。
④纯化,得NH3BH3。
已知:①电负性:N>H>B。
②B2H6是一种强还原性的有毒气体,遇水剧烈反应,在空气中可自燃。
回答下列问题:
(1)图Ⅰ中仪器M的名称是______。
(2)补全实验步骤①:______。
(3)实验室制得的NH3中含有水,下列试剂中可用于干燥NH3的是______(填标号)。
a.浓硫酸 b.碱石灰 c.P2O5
(4)实验过程中,NH3保持过量的原因是______。
(5)粗产品中可能有B2H6·2NH3(结构为),则B2H6·2NH3中含有的化学键的类型有______(填标号)。
a.离子键 b.共价键 c.氢键
(6)在酸性条件下,NH3BH3与水反应生成H3BO3和H2并放热,该反应的离子方程式为______。利用图Ⅱ装置测定H2的体积,反应结束后,下列操作会导致所测H2体积偏大的是______(填标号)。
a.读数时,气体未冷却至室温
b.读数时,水准管液面高于量气管液面
c.计算时,未减去注入硫酸的体积
(7)NH3BH3的晶胞如图所示,则一个晶胞中含有______个氢原子。
【答案】(1)
三颈烧瓶(或三颈瓶)
(2)
检查装置的气密性
(3)b
(4)
提高的转化率,且防止有毒的逸出污染环境
(5)ab
(6)
ac
(7)
12
【分析】氨硼烷是潜在固体储氢材料,常温稳定。实验以和为原料制备NH3BH3,步骤①:按图Ⅰ组装好仪器,检查装置气密性,防止气体泄漏影响反应或引发危险。步骤②:通 N2 排空气,避免与氧气接触自燃,同时减少杂质干扰。步骤③控制反应物比例与温度,先通入N2和NH3的混合气,再缓慢通入N2和的混合气,反应过程中保持NH3过量,控制温度,得到粗产品;步骤④:粗产品需进一步纯化,得到纯净的。
【解析】(1)图Ⅰ中仪器M的名称是三颈烧瓶。
(2)该实验涉及气体的通入和反应,因此在组装好仪器后、装入药品和通入气体前,必须先检查装置的气密性。
(3)是碱性气体。浓硫酸(选项a)和(选项c)均显酸性,会与发生反应,不能用于干燥;碱石灰(选项b)呈碱性,不与反应,可用于干燥。
(4)根据题干已知信息,是一种强还原性的有毒气体。保持过量,一方面可以使充分反应,提高其转化率;另一方面可以防止未反应的有毒气体逸出,避免污染环境。
(5)的结构为,该物质由阳离子和阴离子构成,阴阳离子之间存在离子键;在阴、阳离子内部,B-H、N-H以及B-N之间均存在共价键;氢键属于特殊的分子间作用力,不属于化学键。故选ab。
(6)已知电负性 ,故在中,与B相连的H显-1价。在酸性条件下,-1价的H与水或酸中的+1价H发生归中反应生成,N原子结合生成,B原子转化为。根据电子转移和原子守恒,离子方程式为 。
a.反应放热,读数时气体未冷却至室温,气体受热膨胀,导致测定体积偏大,a正确;
b.水准管液面高于量气管液面,说明量气管内气体压强大于外界大气压,气体被压缩,导致测定体积偏小,b错误;
c.注入的稀硫酸占据了烧瓶内的部分空间,排出了等体积的气体,计算时若未减去注入硫酸的体积,会导致算出的
体积偏大,c正确;
故选ac。
(7)观察晶胞结构图可知,分子位于晶胞的8个顶点和1个体心。利用均摊法计算,一个晶胞中含有的分子数为 个。每个分子中含有6个H原子,因此一个晶胞中含有的H原子总数为 个。
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放电或高温
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第03讲 氮及其重要化合物
内容导航
夯实基础·突破重难·分层提能
考情・分析解读(课标要求 考情解读 备考策略)
知识・归纳梳理(知识导图 核心梳理 方法归纳)
考点一 氮及其氧化物
知识点01 氮气
知识点02 氮的氧化物
考点二 氨 铵盐
知识点01 氨气
知识点02 铵盐
考点三 硝酸 硝酸盐
知识点01 硝酸
知识点02 硝酸盐
重难・核心突破(核心提炼 解题技巧 命题探究)
考向01 考查氮及其化合物的性质及应用
解题技巧 常见的NOx尾气处理方法
考向02 考查氨、铵盐的性质及实验
解题技巧 从各角度学会氨气的制法
考向03 考查氨的实验室制法及创新
解题技巧 NH3制取实验三方面创新
考向04 考查硝酸的性质及实验探究
解题技巧 HNO3的酸性和强氧化性
考向05 考查不同价态含氮物质的转化关系
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.了解氮及其重要化合物的性质和应用。
2.掌握NH3、NO、NO2的制法及性质探究。
3.了解铵盐(NH4+)的检验方法。
4.从化合价的角度理解氨催化氧化制HNO3的过程及原理。
5.了解环境污染及其保护和绿色化学。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
氮及其氧化物
云南卷T3,3分
重庆卷T7,3分
山东卷T7,2分
河北卷T8,3分
陕晋青宁卷T7,3分
江苏卷T1,3分
浙江1月卷T4,3分
氨气与铵盐
河北卷T3,3分
浙江1月卷T2,3分
陕晋青宁卷T6,3分
黑吉辽蒙卷T2,3分
河北卷T15
湖南卷T15
安徽卷T7,3分
北京卷T5,3分
云南卷T5,3分
重庆卷T6,3分
广东卷T11,3分
湖北卷T10,3分
河北卷T9,3分
河北卷T10,3分
广东卷T13,3分
硝酸与硝酸盐
浙江1月卷,T8,3分
广东卷T15,4分
云南卷T8,3分
广西卷T10,3分
安徽卷T8,3分
湖北卷T8,3分
湖南卷T7,3分
浙江1月卷T6,3分
河北卷T2,3分
不同价态氮的物质相互转化 氮族元素
陕晋青宁卷T9,3分
浙江1月卷T19
山东卷T9,2分
湖北卷T8,3分
湖北卷T13,3分
浙江1月卷T16,3分
安徽卷T6,3分
广西卷T5,3分
广西卷T12,3分
浙江卷1月卷T6,3分
考情解读
分析近三年全国高考试题,高考命题在本讲有以下规律:
1.从考查题型和内容上看,题型以选择题、综合推断题、实验题为主。考查内容主要有以下三个方面:
(1)以新材料、新技术为背景或框图推断题综合考查氮及其化合物相互转化及生活应用;
(2)以氮及其化合物的制备、性质的实验为载体考查基本实验操作及实验的设计评价和实验探究能力;
(3)结合化学与生活考查氮氧化物对环境污染与防治及其预防措施等。
2.从命题思路上看,以侧重考查实验探究及其化学与生活的联系为主。
(1)选择题:常以考查氮及其化合物的性质、检验方法、实际应用及化学基本实验操作为重点;
(2)非选择题:以氮及其化合物的基础知识为主线,以最新的信息处理和知识的应用考查为重点,与物质结构、电化学、电解质溶液等知识,考查学生综合运用知识的能力。
备考策略
(1)注重氮及其化合物在生活中的应用。
(2)结合相关工业生产注重氮及其化合物对环境质量的影响。
(3)氮及其化合物的性质。
氮及其化合物的命题将延续“基础性+创新性”双轨模式,可能新增“氮资源可持续利用”情境(如人工固氮能耗对比)。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
考点一 氮及其氧化物
知识点1 氮气
1.自然界中氮的存在和氮的固定
(1)存在
①游离态:N2是空气中含量 的气体(体积分数约为 );
②化合态:存在于 体内、土壤和海洋中。
(2)氮的固定
将 氮转化为 称为氮的固定,分为自然固氮和人工固氮:
①自然固氮(a.雷电固氮:将N2转化 ;b.根瘤菌固氮将N2转化 )
②人工固氮(合成氨工业:将N2转化 )
氮的固定是化学变化,实质是游离态的N2转化为化合态氮的化合物。
2.氮气
(1)结构:分子式: 电子式: 结构式:
(2)物理性质:无色、无味的气体,密度比空气 , 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,N2空气中N2的体积分数约为 。
(3)化学性质
1)通常状况下很难与其它物质发生化学反应
2)在一定条件下,能与一些物质发生化学反应
①与H2反应: ;
②与某些金属反应:
Mg3N2离子化合物,在水中强烈水解
③与O2反应:在通常情况下,与O2不发生反应,但在放电或高温的条件下能与O2直接化合生成NO。
(闪电、汽车引擎中发生的反应)
氮元素是一种活泼非金属元素,但N2很稳定,原因是N2分子中氮氮三键很稳定,不易断裂,难发生化学反应。
(4)性质应用
①文物馆将贵重文物保存在氮气中,粮食种子保存在氮气中,应用了 。
②氮气是合成氨工业的重要原料,合成氨,制化肥,HNO3,应用了 。
③雷电是自然界重要的固氮方式,应用了 。
④医疗上,液氮是常见的冷冻剂,应用了 。
(5)工业制法:
1)分离液态空气:
2)耗氧法:
(6)实验室制法:
(1)制备原理
①高温下氨气还原氧化铜: 。
②用饱和NaNO2和NH4Cl溶液在加热条件反应: 。
(2)收集方法:只能用排 法(密度与空气接近,不能用排 法)。
知识点2 氮的氧化物
1.氮的氧化物的种类
氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1~+5价都有对应的氧化物,如 ,其中 分别是硝酸、亚硝酸(HNO2)的酸酐。N2O俗称 ,可以致人 ,有 作用。
2.NO和NO2的比较
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
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
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
NO+NO2 +2NaOH=2NaNO2 +H2O
氧化性
2NO+2CO=2CO2+N2
2NO2+2KI=I2+2KNO2
还原性
2NO+O2=2NO2
可使KMnO4褪色
可使KMnO4褪色
与O2混合,通入水中
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
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,因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46,由于此平衡的存在,通常所说的NO2气体实际上是NO2和N2O4的混合气体。例如2 mol NO与1 molO2 充分反应,由于生成的NO2部分转化为N2O4,故实际所得的NO2少于2 mol。
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只能用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2只能用向上排空气法收集,不能用排水法收集。
④NO2既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。
3.氮的氧化物溶于水的几种情况分析
1)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。
2)NO2与O2的混合气体溶于水,由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2,得:
4NO2+O2+2H2O==4HNO3 ,可知,
3)NO和O2同时通入水中时,其反应是2NO+O2==2NO2 ①,3NO2+H2O==2HNO3+NO ②,将①×3+②×2得总反应式为:4NO+3O2+2H2O==4HNO3。
4)NO、NO2、O2三种混合气体通入水中,可先按情况1)求出NO2与H2O反应生成的NO的体积,再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积,再按情况3)进行计算。
4.氮氧化物对环境的污染及防治
1)常见的污染类型
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 。
②酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成 ,随雨雪降到地面,形成酸雨pH 5.6,酸雨的主要危害是能直接破坏农作物、森林、草原,使土壤、湖泊酸化,还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
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 。
④NO与 结合使人中毒。
2)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,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2): ,一般适用于汽车尾气的处理。
③氨气吸收法: 、
考点二 氨 铵盐
知识点1 氨气
1.氨的分子结构
分子式
电子式
结构式
空间构型
分子极性
2.氨的物理性质
通常状况下,氨是一种 色、有 气味的气体,密度比空气 , 溶于水(常温常压下,体积比为 ),氨的水溶液称为 。氨在加压下容易 ,液氨气化时吸收大量的热,使周围环境温度急剧降低,工业上可使用液氨作 。
3.氨的化学性质
(1)氨与水的反应
NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-
a.氨溶于水得氨水,氨水是 ,溶液中存在的微粒有三种分子: ;三种离子: 。
b.NH3·H2O为可溶性 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 的存在。
c.NH3·H2O不稳定,易分解: 。
①NH3是中学化学中唯一的碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,可在推断题中作为解题突破口。
②氨水呈碱性,NH3·H2O属于一元弱碱,计算氨水的浓度时,溶质按NH3进行计算。
(2)氨与酸的反应:氨气与酸反应生成铵盐,蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为有 生成,将浓盐酸改为 ,也会出现相同的现象,将浓盐酸改为浓硫酸, 出现相同的现象。
NH3与酸反应生成铵盐,而氨水与酸反应生成铵盐和水,前者为化合反应后者为复分解反应。
(3)与盐溶液的反应:一般生成难溶的碱,如氯化铁溶液与氨水反应: ;
又如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式: 。
与Cu2+、Zn2+、 Ag+反应先生成沉淀Cu(OH)2、Zn(OH)2、 Ag2O,继续加入NH3·H2O或通入NH3,沉淀溶解,分别生成Cu(NH3)42+、Zn(NH3)42+、 Ag(NH3)2+。
(4)氨的还原性
a.催化氧化: (用于工业制 )。
b.在纯氧中燃烧: 。
c.与氯气反应: 或 (用于检验 管道泄漏)。
d.与CuO反应: (用于实验室制 )。
4.氨的实验室制法
(1)原理:利用复分解反应强碱制弱碱
(2)药品的选择:
①铵盐:制取NH3时,一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3,原因如下:
铵盐
不选用的理由
NH4NO3
(NH4)2SO4
(NH4)2CO3
②碱:一般用熟石灰,不用 ,因为 易吸水结块,而且对玻璃仪器腐蚀性较强。
(3)装置:固-固反应加热装置(同制O2)
①发生装置的试管口略 倾斜;
②加热温度不宜过高,并用酒精灯外焰由 向 逐渐加热。
(4)干燥:
不能用浓H2SO4、CaCl2干燥,CaCl2与NH3反应:CaCl2+8NH3= CaCl2·8 NH3。
(5)收集:向 排空气法收集,收集装置和反应装置的试管和导管必须是 的。由于氨气的密度比空气小,因此收集氨气时,导管应插入接近试管的 。
(6)验满:
①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口 ,若变 ,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 生成,说明已经收集满。
(7)尾气吸收:多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的 ),以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止 。常采用的装置有:
(8)氨气的其它实验室制法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2ONH3↑+H2O
浓氨水+固体NaOH
NaOH溶于水放热,促使氨水分解。且OH-浓度的增大有利于NH3的生成
浓氨水+固体CaO
CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
5.喷泉实验及拓展应用
1)喷泉实验的原理:使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。
2)形成喷泉的类型
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和吸收剂。
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、
SO2、H2S
NO2
NO、O2、
(4∶3)
NO2、O2
(4∶1)
吸收剂
3)喷泉实验的发散装置和实验操作
装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气,将少量水压入烧瓶,导致 溶解,形成喷泉。
装置(Ⅱ)省去了胶头滴管,用手(或热毛巾等)捂热烧瓶, 受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨与水接触,即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使 进入烧瓶中,瓶内氨溶于水)。
装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发,锥形瓶内气体压强 而产生喷泉。
装置(Ⅳ)向导管中先通入一定量的H2S后,再通入一定量SO2,发生反应,压强 ,现象为有淡黄色粉末状物质生成,瓶内壁附有水珠,NaOH溶液 形成喷泉。
装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹,等充分反应后再打开②处的止水夹,观察到先有白烟产生,压强 ,产生喷泉。
装置(Ⅵ)中,挤压胶头滴管,然后打开导管上部的两个活塞,则在右面烧瓶出现喷烟现象,压强 ,再打开导管下部活塞,则可产生双喷泉。
4)喷泉实验产物的浓度计算
关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积,标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度:
(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时:所得溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时,c(HNO3)= mol·L-1。
知识点2 铵盐
1.铵盐
(1)铵盐的物理性质:铵盐都是离子化合物,都是 色固体,均 溶于水。
(2)铵盐的化学性质
1)不稳定性
a.NH4Cl受热分解: (用于除去或分离 )。
b.NH4HCO3或(NH4)2CO3受热分解: ;(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O
c.硝酸铵的分解有四种情况:
①110 ℃时分解:NH4NO3=HNO3+NH3↑
②185 ℃~200 ℃分解:NH4NO3=N2O↑+2H2O
③230°C以上,同时有弱光:2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O
④在400°C以上时,剧烈分解发生爆炸:4NH4NO3=3N2↑+2NO2↑+8H2O
一般情况下写为5NH4NO34N2+2HNO3+9H2O
d.硫酸铵分解两种情况
①硫酸铵在280℃就开始分解,分解产物放出氨气而生成硫酸氢铵(酸式硫酸铵):(NH4)2SO4=NH3+NH4HSO4;
②513℃时则硫酸铵完全分解,分解放出氨气、氮气、二氧化硫及水:
2)与碱反应
a.在稀溶液中不加热: 。
b.加热时或浓溶液: 。
3)铵盐溶于水易水解: 。铵盐溶液可能显 ,如强酸的铵盐溶液;可能呈 ,如醋酸铵溶液;也可能呈 ,如碳酸铵溶液。
2.NH的检验
未知液呈碱性产生使湿润的红色石蕊试纸变 的气体,则证明含NH。
向某盐中加入强碱溶液,用湿润的红色石蕊试纸进行检验,若试纸没有变蓝,则不能说明盐中不含有NH4+,因为盐中含有NH4+,加入强碱溶液后,需要加热才能产生NH3。
考点三 硝酸 硝酸盐
知识点1 硝酸
1.物理性质: 色, 挥发,具有 气味的 体, 溶于水。浓硝酸常因为溶解有 而呈黄色。质量分数为 的硝酸为常用浓硝酸。 的硝酸称之为发烟硝酸。
2.化学性质
(1)硝酸具有酸的通性
①与金属反应:一般不生成
②与碱性氧化物反应:如CuO、Na2O、Fe2O3等
③与碱反应:Cu(OH)2、NaOH等
④与盐反应:NaHCO3、Na2CO3等
⑤与指示剂反应:浓硝酸可使石蕊先 后
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
硝酸是不稳定性酸,受热或者光照易 ,所以实验室中常用 瓶储存硝酸,置于 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 价氮被还原,故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有 性,而且浓度越 ,氧化性越 。
硝酸的强氧化性规律:①温度越 ,硝酸越 ,其氧化性越 。 ②与硝酸反应时,还原剂一般被氧化成 价态。
①浓硝酸能使紫色石蕊试液先 ,后 。
②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应,非金属元素被氧化成 。如:
C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O, 。
③金属与HNO3反应一般不生成 ,浓HNO3一般被还原为 ,稀HNO3一般被还原为 ,极稀HNO3可被还原成NH3,生成 等。
,Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
浓硝酸与Cu反应时,若Cu过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2,但随着反应的进行,硝酸变稀,其还原产物将为NO,最终应得到NO2与NO的混合气体,可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。
④钝化:常温时,冷的浓硝酸、浓硫酸可使 表面生成致密的氧化膜,阻止酸与金属的进一步反应,这种现象叫钝化。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 。
⑤硝酸与铁反应时,产物符合以下规律
⑥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:
。
(4)与有机物反应
①硝化反应(与苯反应):
;
②显色反应:含有 的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
(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或NH4NO3。
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2+、I-、SO、S2-等还原性较强的离子大量共存。
②在书写离子方程式时,忽视HNO3的强氧化性,将氧化还原反应简单地写成复分解反应。
(5)王水是指浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物,可溶解Au、Pt等。
3.硝酸的用途
(1)在工业上可用于制 、农药、 、染料、盐类等;
(2)在有机化学中,浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的 。
4.硝酸工业制法的反应原理
①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO: 。
②NO进一步氧化生成NO2: 。
③用水吸收NO2生成HNO3: 。
5.硝酸的保存
①保存硝酸:棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被 )、阴凉处(防热)。
②存放的浓硝酸中,因分解产生的 溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3+而呈黄色易混。
(1)硝酸浓度不同,其还原产物不同,一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO,HNO3(极稀)→N2O或NH。
(2)“钝化”并非不反应。
(3)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红,后褪色。
知识点2 硝酸盐
1.概念:硝酸盐是硝酸HNO3与金属反应形成的盐类。由金属离子(或铵离子)和硝酸根离子组成。常见的硝酸盐有硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈等。
2.物理性质:硝酸盐几乎全部 溶于水,只有硝酸脲 溶于水,碱式硝酸铋 溶于水,所以溶液中硝酸根不能被其他绝大多数阳离子沉淀。
3.化学性质
(1)不稳定性:固体的硝酸盐加热时能分解放出 ,其中最活泼的金属的硝酸盐仅放出一部分氧而变成亚硝酸盐,其余大部分金属的硝酸盐,分解为金属的氧化物、氧气和二氧化氮。
a.按金属活动性顺序表,钾到钠的硝酸盐受热分解生成亚硝酸盐和氧气: ;
b.按金属活动性顺序表,镁到铜的硝酸盐受热分解生成金属的氧化物、氧气和二氧化氮: ;
c.按金属活动性顺序表,铜以后的硝酸盐受热分解生成金属单质、氧气和二氧化氮: 。
(2)硝酸盐在高温或酸性水溶液中是 ,但在碱性或中性的水溶液几乎 氧化作用。
重难・核心突破
考点01 考查氮及其化合物的性质及应用
【例1】(多选)(2025·山东·三模)为探究NO的氧化性,进行如下实验。下列结论错误的是
编号
实验操作及现象
①
将盛满NO的试管倒置于饱和Na2SO3溶液中,20 min后,试管中充满液体
②
将盛满NO的试管倒置于饱和NaHSO3溶液中,大约3天,试管中才充满液体
③
在饱和NaHSO3溶液中加入CuSO4固体,溶解后溶液显绿色,再将充满NO的试管倒置于该溶液中,3 min后,试管即可充满液体,液体接近于无色
④
取1 mL③中无色溶液于试管中,滴加2滴稀氨水,有浅黄色沉淀生成,再滴加过量稀氨水,得到无色溶液,露置于空气中一段时间后,溶液变为蓝色
A.向实验①所得溶液中加入Ba(NO3)2溶液和盐酸可验证NO具有氧化性
B.由实验①②可知,加入含一定量烧碱的饱和Na2CO3溶液可处理工业废气中的SO2和NO
C.实验③中接近于无色的溶液中存在Cu+的化合物
D.由实验③④可得出,CuSO4在实验③中作为反应的催化剂
常见的NOx尾气处理方法
碱液
吸收法
工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理,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)
催化
转化法
在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)和水,或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2),一般适用于汽车尾气的处理
【变式探究1】(25-26高三上·江苏苏州·阶段检测)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”,能高选择性吸附。废气中的被吸附后,经处理能全部转化为,原理如图。已知:,,下列说法不正确的是
A.气体温度升高后有利于的固定
B.使用多孔材料不能改变的焓变
C.使用多孔材料能促进平衡正向移动,有利于的去除
D.加入和,化学反应方程式为:,同时实现MOFs再生
【变式探究2】(2025·吉林·一模)如图所示的物质转化关系中,固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降,气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,G是一种强酸,H是白色固体,常用作钡餐。下列叙述正确的是
A.H为弱电解质
B.在C的水溶液中加入少量固体A,溶液下降
C.F是酸性氧化物
D.一定条件下,物质C和物质F不可以发生反应
考点02 考查氨、铵盐的性质及实验
【例2】(2026·安徽合肥·三模)氮及其化合物的相互转化对生产生活意义重大。可发生如下转化:
下列说法错误的是
A.和的空间结构均为形
B.过程Ⅰ同时可生成副产物,可用作氮肥
C.试剂A和B在反应中均作氧化剂
D.过程Ⅲ若有生成,则转移电子
【变式探究1】(2026·山西晋城·一模)某学习小组设计如下装置,探究①、②反应的发生。下列叙述错误的是
A.Ⅲ中发生反应:
B.为使反应现象明显,反应器中的进气管(虚线表示)不能太短
C.反应器中出现白烟,说明反应没有发生
D.实验结束后,将注射器1、2换成注射器3,排出有害气体
从各角度学会氨气的制法
(1)制取氨时,不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸性的反应,发生危险。
(2)制取氨时,不能用氢氧化钠代替熟石灰。因为氢氧化钠具有吸湿性,易结块,不利于产生NH3,且在加热条件下易腐蚀试管。
(3)氨是碱性气体,不能用酸性干燥剂(浓硫酸等)干燥,也不能用无水CaCl2干燥,因为它们均能与氨发生反应,常用碱石灰做干燥剂。
(4)实验室快速制氨气的方法:①加热浓氨水制氨气②浓氨水滴入生石灰(或NaOH)中制氨气。
【变式探究2】(2026·辽宁朝阳·一模)为回收尿液中的氮资源(真实尿液中的氮以计)并减少水体富营养化,某三腔室电解系统处理尿液的原理如图所示。下列说法错误的是
A.M极为阳极
B.N极的电极反应式为,生成的将转化为
C.向“真实尿液”中不断加入持续加入,有利于提高电解液的导电性,从而提高的产量
D.当电路中转移1 mol电子时,M极区电解液的质量理论上减轻26 g
考点03 考查氨的实验室制法及创新
【例3】(2026·浙江杭州·模拟预测)实验室在如图所示装置(部分夹持装置已省略)中,用氨气和金属钠反应制得氨基钠()。
已知:常温下氨基钠为白色晶体,熔点210℃,沸点400℃,露置于空气中遇水蒸气剧烈反应生成和;金属钠熔点为,沸点;氨气在空气中不能燃烧。下列说法正确的是
A.装置①试管中盛放固体
B.实验时应先点燃装置③的酒精灯
C.点燃主要去除的是挥发出的钠蒸气
D.装置②和⑤中固体分别为碱石灰和
【变式探究1】(2026·河北·一模)硫氰化铵可以作为聚合反应的催化剂。不溶于。实验室模拟制备少量样品的装置如图所示(加热与夹持装置已略去),实验原理:,下列说法错误的是
A.装置A中可以用浓氨水和生石灰来制备氨气
B.装置B、D的作用相同
C.装置C虚线框中导管应伸入层
D.装置C中反应完全的标志是C中液体不再分层
NH3制取实验三方面创新
(1)制取原理创新:实验室不用铵盐和碱混合共热,而将浓氨水滴加到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上,快速制取NH3。
(2)制取装置创新:
(3)吸收装置创新:
【变式探究2】(2025·山东济宁·三模)有资料显示过量的氨气和氯气在常温下可合成岩脑砂(主要成分为NH4Cl),某小组在实验室对该反应进行探究,并对岩脑砂进行元素测定。
【岩脑砂的制备】
(1)写出实验装置A中发生反应的化学方程式__________________;
(2)装置C的仪器名称是____________;
(3)为了使氨气和氯气在D中充分混合,请确定上述装置的合理连接顺序:______。
______→ef←hg←______(用小写字母和箭头表示,箭头方向与气流方向一致)。
(4)证明氨气和氯气反应有岩脑砂生成,需要的检验试剂中除了蒸馏水、稀HNO3、红色石蕊试纸外,还需要的主要试剂有______、______。
【岩脑砂中元素的测定】
准确称取a g岩脑砂,与足量氧化铜混合加热(反应:2NH4Cl+3CuO3Cu+N2↑+2HCl↑+3H2O),利用下列装置测定岩脑砂中氮元素和氯元素的物质的量之比。
(5)装置H中盛装的试剂是______(填试剂名称)。
(6)若装置I增重b g,利用装置K测得气体体积为V L(已知常温常压下气体摩尔体积为24.5 L·mol-1),则岩脑砂中n(N):n(Cl)=______(要求:用含b、V的代数式表示,不必化简),若取消J装置(其它装置均正确),n(N):n(Cl)比正常值______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
考点04 考查硝酸的性质及实验探究
【例4】(2025·安徽·模拟预测)是一种重要的工业原料,可采用不同的氮源制备。
方法一:早期以硝石(含)为氮源制备,反应的化学方程式为:(浓)
方法二:以为氮源催化氧化制备,反应原理分三步进行:
下列说法正确的是
A.方法一利用了浓硫酸的酸性
B.常温下铁与浓硝酸不反应,故可用铁质容器盛装浓硝酸
C.反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量比为2:1
D.由于硝酸存在分子内氢键,故其沸点低于醋酸
HNO3的酸性和强氧化性
(1)活泼金属与金属反应不生成H2。
(2)与还原性的碱性氧化物、碱反应时,要考虑硝酸的强氧化性。
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。
(3)与还原性的盐(S2-、SO32-)反应时,要考虑硝酸的强氧化性。
3SO32-+2H++2NO3-=3SO42-+2NO↑+H2O,而不是SO32-+2H+=SO2↑+H2O。
(4)与指示剂反应:浓硝酸可使石蕊先变红后褪色,而不是只变红。
【变式探究1】(2025·湖北恩施·模拟预测)的溶液称为奈斯勒(Nessler)试剂,其制备流程及特色反应如图所示。
下列说法错误的是
A.由反应①可知还原的硝酸约为
B.由反应②可知用KI溶液可除去中的
C.反应③中消耗的和的物质的量之比为
D.可用奈斯勒试剂检验中微量的
【变式探究2】(2025·山东临沂·三模)废旧电子产品的CPU元件可回收利用,其中的Au、Ag和Cu回收流程如下:
已知:。下列说法错误的是
A.“酸溶”时使用浓硝酸比稀硝酸产生的NOx多
B.滤液中的Cu2+和Ag+可用过量浓氨水分离
C.用浓盐酸和NaNO3也可以溶解金
D.用过量Zn粉将1 mol HAuCl4完全还原为Au,参加反应的Zn为2 mol
考点05 考查不同价态含氮物质的转化关系
【例5】(2025·广东深圳·模拟预测)如图为硫元素或氮元素的价类二维图,W为同一种可溶性正盐。下列描述正确的是
A.W为(NH4)2S
B.若x为NaOH溶液,得到A和O2经工业催化氧化易生成B
C.若x为NaOH溶液,C与D按体积比1∶2通入足量的x中不能被完全吸收
D.若x为稀硫酸,少量C与Ca(ClO)2溶液反应:SO2+Ca2++H2O+2ClO-=CaSO3↓+2HClO
【变式探究1】(2025·河南南阳·模拟预测)部分含N、S物质的“价-类”二维图如图所示。
下列叙述错误的是
A.d的浓溶液接触a会产生“白烟” B.实验室可以用h的浓溶液干燥e气体
C.将b转化为a的过程属于氮的固定 D.f与在点燃条件下生成g
【变式探究2】(2025·河南信阳·一模)氮、硫及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法正确的是
A.u分别与e、z的浓溶液反应,生成的产物完全相同
B.w和两种气体直接混合,可以剧烈反应生成酸
C.装有e或z的浓溶液的试剂瓶长期敞口放置浓度均会减小,减小原因相同
D.将w、x的混合气体缓慢通入用冰水混合物浸泡的吸滤瓶中,可以分离两种物质
拔高・分层集训
基础演练
1.(2025·四川·模拟预测)废弃CPU中含有大量贵金属(主要是Ag、Au),可利用如下流程回收CPU中的Ag、Au。
已知:。下列说法错误的是
A.操作1需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
B.溶金过程体现了氧化性
C.每制得0.1 mol Au需要9.75 g Zn
D.发生的反应为
2.(2025·河北秦皇岛·模拟预测)研究氮及其化合物的性质,可以有效改善人类的生存环境。氮元素的价-类二维图如图所示。下列说法错误的是
A.可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
B.a→c和d→e的转化中,均有氮元素被氧化
C.必须加入合适的还原剂才能将e转化为d
D.d可以被NaOH溶液完全吸收
3.(2026·北京·模拟预测)某小组在实验室中模拟氨催化氧化法制硝酸的原理,装置如下图。
实验中还发现,若撤去装置c,则装置d中观察到有白烟产生。
已知:NaOH溶液可以吸收NO2尾气,难以直接吸收NO尾气。
下列分析不正确的是
A.该制备实验利用了NH3的挥发性和还原性
B.装置b中反应的化学方程式为
C.装置a、c的作用均为干燥氨气
D.为减少氮氧化物的污染,熄灭酒精灯后应持续通入一段时间空气
4.(2025·辽宁丹东·二模)设为阿伏加德罗常数的值,依据氮元素的“价—类”二维图,下列分析正确的是
A.标准状况下,2.24 L 含有π键的数目为
B.17 g 溶于水,溶液中与数目之和为
C.1 mol 水解生成两种酸时,转移电子数为
D.常温下,pH=8.5的溶液中,的数目为
5.(2026·陕西榆林·二模)又称硫铵,是一种常见的化肥,其溶解度随着温度的升高而增大,某工厂用石膏、、和制备的工艺流程如图所示(甲为、氨水悬浊液):
下列说法错误的是
A.医生用石膏粉为骨折病人打绷带,发生的是化学变化
B.理论上本工艺流程不需要从外界补充二氧化碳
C.硫铵与草木灰不宜混合使用,否则会减弱氮肥肥效
D.步骤②中反应的离子方程式为
6.(2026·广东深圳·模拟预测)按图装置进行实验。将注射器中的稀盐酸全部加入装有漂白粉的试管中,待实验结束后向反应装置中加入浓氨水,与多余的氯气反应。下列说法不正确的是
A.试管A中产生黄绿色气体,体现的氧化性
B.b处无现象,c处先变红后褪色,说明干燥的无漂白性
C.d处溶液红色褪去,可能原因是酚酞被氧化
D.浓氨水吸收多余的氯气,体现了的氧化性
7.(2025·湖南长沙·模拟预测)已知液氨与水性质类似,是一种很好的极性溶剂。下列方程式书写错误的是
A.液氨的自耦电离:
B.氨的催化氧化:
C.浓氨水检验氯气泄漏:
D.实验室制氨气:
8.(2025·陕西西安·模拟预测)下列有关氮或硫的单质及化合物在一定条件下的转化关系如图所示。常温下E、Q均为气体,G为单质。下列说法一定正确的是
A.Cu与T的稀溶液反应得到Q
B.实验中产生的Q或R尾气均可用NaOH溶液直接吸收
C.E的水溶液可能是酸性也可能是碱性
D.T的浓溶液可与E发生氧化还原反应
9.(2025·云南昆明·模拟预测)利用如图所示十字型玻璃管实验装置探究固体受热分解的产物。下列说法不正确的是
A.受热分解:
B.裹有碱石灰的棉花团的主要作用是干燥气体
C.可观察到无水硫酸铜固体变蓝,涂有澄清石灰水的管内壁变浑浊
D.反应结束,装置冷却后,注入稀硫酸吸收多余
10.(2026·云南·模拟预测)硫酸四氨合铜晶体{[Cu(NH3)4]SO4·H2O}在工业上用途广泛,可通过如图所示的实验装置进行制备。下列说法正确的是
A.若固体X为纯净物,则X的化学式可以为CaCl2
B.装置c的作用是吸收氨气尾气并防倒吸,试剂Y可以是苯
C.向装置b所得的深蓝色溶液中加入乙醇,有深蓝色晶体析出
D.硫酸四氨合铜晶体中存在的化学键有共价键、配位键、离子键和氢键
能力进阶
11.(2025·河北邯郸·模拟预测)某实验小组探究碳化铁()的性质,实验装置如图所示。
已知:(棕色)
实验中观察到①中开始有少量红棕色气体产生,一段时间后只产生无色气体;②中溶液变棕色;③中溶液褪色;④中溶液变浑浊。
下列有关说法正确的是
A.①中产生的红棕色气体为,无色气体为和
B.②中溶液变棕色是因为生成了
C.③中溶液褪色是因为被还原
D.④中溶液变浑浊是因为生成了弱电解质
12.(2026·福建厦门·模拟预测)一种主要成分为的钒铅矿(杂质元素为Si、Al),通过如下工艺可制得。已知:沉淀的最佳范围为7.0~8.5.
电炉焙烧步骤反应:。
下列说法错误的是
A.“出炉气”可用电解饱和食盐水的阴极区溶液进行吸收以避免环境污染
B.“浸取”中热水的作用是增大的溶解度
C.“除硅铝”经调节将转化为除去
D.“沉钒”中析出时,需要加入过量
13.(2025·陕西咸阳·一模)常见物质的转化关系如图(反应条件和部分物质已省略),C为淡黄色固体单质,J为紫红色金属,反应①是工业合成氨,阿伏加德罗常数的值为,下列说法错误的是
A.含、、的尾气均可用氢氧化钠溶液吸收
B.反应③、反应④中G、N所体现的性质相同
C.可用G浓溶液或湿润的蓝色石蕊试纸检验D
D.发生反应②时转移电子数目为
14.(2025·江西新余·模拟预测)部分含硫、氮物质的分类和化合价的关系二维图如下图所示。下列说法正确的是
A.a和a´、d和c´都可以发生氧化还原反应
B.c、c´和d都是主要的大气污染物,利用a可以消除它们的污染
C.c´和d´的VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型均相同
D.e和e´的浓溶液按1:3体积比混合,可以溶解金、铂等绝大多数金属
15.(2025·山东·模拟预测)氮化硅()是一种重要的结构陶瓷材料,硬度大。某兴趣小组搜集相关资料设计以下方案,制备少量的氮化硅。
(I)实验流程:
(II)制备
i.化学反应:
ii.制备装置图:
iii.氨气在高温下易分解:
据此,回答下列问题:
(1)题图所示的装置中仪器B的名称是_________;缓慢逐步加入(l)的目的是________________。
(2)电磁搅拌器上水槽中固液混合物X是_________。
(3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是_____________________。
(4)下列装置可填入A框中的是_________(填字母)。
(5)下列装置可用于氨气的尾气处理的是_________(填序号)。
(6)采用热重分析法测定的热分解生成的质量。
①写出在高温下分解生成的化学方程式:_________________。
②装置中B瓶的作用___________,C瓶中浓硫酸的作用_____________________,将样品加热到时,充分反应后,样品失重1.7 g,则生成的的质量为_________g。
16.(2025·安徽·模拟预测)银铋渣是铋精炼过程中所得的一种副产品(富含Au、Ag、Bi、Zn、Pb、Cu等多种金属)。研究人员设计了一种从银铋渣中提取部分金属的流程,如图所示:
回答下列问题:
(1)Bi与N同主族,则Bi位于元素周期表的第___________族,属于___________区。
(2)“破碎磨细”的细度对于银铋渣中金属离子的“酸浸”浸出率有很大影响,不同“磨矿细度”条件下金属离子的浸出率如下表。实际工业生产中应选取磨矿细度为___________%。
磨矿细度/(微粒含量/%)
浸出率/%
渣率/%
Pb
Bi
Cu
Zn
Ag
36.2
84.26
83.70
82.83
93.72
85.26
8.11
56.3
92.58
92.03
91.79
96.18
91.42
6.31
70.5
98.32
98.65
98.11
98.92
98.51
5.05
79.4
98.68
98.83
98.53
99.04
98.92
5.01
(3)该工艺中,“浸锌”“酸浸”均为酸浸,两个工艺没有合并使用稀硝酸“酸浸”的优点有___________。
(4)使用一定浓度硝酸“酸浸”时,Pb、Ag、Bi等金属的浸出率与温度的关系如图所示。在约60℃后,金属的浸出率出现下降的趋势,原因是___________。
(5)加稀氨水“调pH为一定值”“稀释沉铋”过程中生成的总离子方程式是___________。
(6)“浸锌”后的“滤液”和“稀释沉铋”后的“滤液”中加入Zn粉的目的是___________。
(7)“沉银(铅)”后的含“Ag、Pb的滤渣”为AgCl、的混合物,该混合物通过下列工艺可制得Ag,“还原”反应的化学方程式是___________。
真题实战
1.(2026·北京·高考真题)我国科研团队在催化合成氨领域取得了最新进展。将金属锂原子电化学沉积在金属钌表面,构建了具有高活性界面的新型催化剂,相比传统高温、高压条件下的合成氨工艺,实现了在温和条件下与高效合成氨。下列说法不正确的是
A.元素位于元素周期表第族
B.高温是为了提高的平衡转化率
C.能降低合成氨反应的活化能
D.实现了温和条件下氮的固定
2.(2026·河北·高考真题)化学在推动社会发展和进步中发挥着重要作用。下列相关化学方程式错误的是
A.工业合成氨:
B.氯碱工业:
C.氨脱硫法脱除烟气中少量二氧化硫:
D.生产可降解高分子聚乳酸:
3.(2026·重庆·高考真题)氯化钇()是制备某特种合金的前驱体。为实现资源的有效利用,制备时,生成的可用于制备硝酸,其实验装置如图所示。
反应1
反应2
下列叙述错误的是
A.a中可填充碱石灰 B.b中气体变为无色时反应2已结束
C.c中盛水可得到硝酸 D.反应结束时先停止通气后停止加热
4.(2026·山东·高考真题)一种从铜阳极泥(主要含、、)中分离提取贵金属、的工艺流程如下:
已知:“球磨提金”时,生成的高活性直接和反应生成。
; 。
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,与稀反应生成二元弱酸的离子方程式为_________________________________________。
(2)“球磨提金”时,生成的反应中作氧化剂的是__________(填化学式)。
(3)“酸溶”时,转化为;“反萃取”时加入溶液后,水相中以形式存在,的两个作用是_______________________________________。“酸化析金”时,发生自身氧化还原反应的离子方程式为_________________________________。
(4)“溶银”中,忽略溶液体积变化,若使完全溶于氨水,则反应后溶液中_______。
(5)“还原提银”所得滤液X经处理后的产品可导入“球磨提金”加以利用,则处理滤液X时加入的物质是___________(填化学式)。
5.(2024·北京·高考真题)是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。
(1)方法一:早期以硝石(含)为氮源制备,反应的化学方程式为:。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和_______。
(2)方法二:以为氮源催化氧化制备,反应原理分三步进行。
①第I步反应的化学方程式为_______。
②针对第Ⅱ步反应进行研究:在容积可变的密闭容器中,充入和进行反应。在不同压强下(、),反应达到平衡时,测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因_______。
(3)方法三:研究表明可以用电解法以为氮源直接制备,其原理示意图如下。
①电极a表面生成的电极反应式:_______。
②研究发现:转化可能的途径为。电极a表面还发生iii.。iii的存在,有利于途径ii,原因是_______。
(4)人工固氮是高能耗的过程,结合分子结构解释原因_______。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。
6.(2026·湖南·高考真题)氨硼烷(NH3BH3)是一种潜在的固体储氢材料,常温下稳定。实验室以NH3和B2H6为原料制备NH3BH3,实验步骤:
①按图Ⅰ组装好仪器,______。
②通入N2,排尽图Ⅰ装置中的空气。
③先通入N2和NH3的混合气,再缓慢通入N2和B2H6的混合气,反应过程中保持NH3过量,控制温度,得到粗产品。
④纯化,得NH3BH3。
已知:①电负性:N>H>B。
②B2H6是一种强还原性的有毒气体,遇水剧烈反应,在空气中可自燃。
回答下列问题:
(1)图Ⅰ中仪器M的名称是______。
(2)补全实验步骤①:______。
(3)实验室制得的NH3中含有水,下列试剂中可用于干燥NH3的是______(填标号)。
a.浓硫酸 b.碱石灰 c.P2O5
(4)实验过程中,NH3保持过量的原因是______。
(5)粗产品中可能有B2H6·2NH3(结构为),则B2H6·2NH3中含有的化学键的类型有______(填标号)。
a.离子键 b.共价键 c.氢键
(6)在酸性条件下,NH3BH3与水反应生成H3BO3和H2并放热,该反应的离子方程式为______。利用图Ⅱ装置测定H2的体积,反应结束后,下列操作会导致所测H2体积偏大的是______(填标号)。
a.读数时,气体未冷却至室温
b.读数时,水准管液面高于量气管液面
c.计算时,未减去注入硫酸的体积
(7)NH3BH3的晶胞如图所示,则一个晶胞中含有______个氢原子。
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