第11讲　氮及其化合物导学案2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习学案系统覆盖氮及其化合物核心考点，以价态转化模型（-3→0→+2→+4→+5）为统领，整合N₂、NH₃、铵盐、NOₓ、HNO₃的性质、反应规律及工业应用，通过转化网络构建和化学方程式书写任务，引导学生自主梳理物质类别与价态变化的内在联系，形成层次分明的知识体系。 亮点在于自主诊断与科学探究设计，课前设置判断正误、选择等诊断题定位薄弱点，能力突破环节通过喷泉实验分析、氮氧化物与水反应计算等探究活动培养科学思维与实践素养。每个考点配备高考真题演练及学后总结，助力学生自主提升，教师可依据学情精准指导，实现个性化复习与高效备考。

第11讲　氮及其化合物 学习 目标 1.掌握核心物质性质与应用:明晰 N2、NH3、铵盐、NO、NO2、HNO3的物理、化学性质,掌握他们的反应规律及化工生成应用 2.攻克重难点:掌握浓硝酸的强氧化性、NH3的喷泉原理、氮氧化物对环境的影响及 N的检验方法 3.理解价态转化:建立 N 元素价态(-3→0→+2→+4→+5)转化模型,理解氨催化氧化制 HNO3的原理 4.提升应用能力:结合合成氨 / 硝酸工业、实验探究、环保问题,掌握综合解题方法 5.明晰污染及防治:理解氮氧化物、酸雨污染防治措施,树立绿色化学理念 氮及 其化 合物 转化 网络 及重 要化 学方 程式 书写 完成下列化学方程式: ①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;④　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ⑤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;⑥　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ⑦　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;⑧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ⑨　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;⑩　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  答案　①N2+O22NO　②N2+3MgMg3N2　③N2+3H22NH3　④4NH3+5O24NO+6H2O　⑤2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O　⑥NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O　⑦3NO2+H2O2HNO3+NO　⑧Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　⑨4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑　⑩C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O　3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O　2NaNO3+H2SO4(浓)2HNO3+Na2SO4 课时1　氮及其氧化物　硝酸 【课前预习】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)固氮反应一定属于氧化还原反应。 (　　) (2)通过灼热的镁粉可除去N2中的少量氧气。(　　) (3)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。(　　) (4)NO2溶于水时,NO2只作氧化剂。(　　) (5)NO2是酸性氧化物。(　　) (6)浓硝酸和氯水均用棕色试剂瓶保存,其原理相同。 (　　) (7)在酸性条件下,N与I-、Fe2+、S等离子均不能大量共存。 (　　) (8)Cu在KNO3溶液和稀硫酸中均不溶解,但能溶解在其混合液中。 (　　) (9)试管内壁上的银镜可用稀硝酸除去,也可用氨水除去。 (　　) (10)浓硝酸溅到皮肤上,皮肤会变黄。(　　) (11)铜、碳分别与浓硝酸反应,都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。 (　　) (12)浓硝酸和稀硝酸与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀硝酸的氧化性更强。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ (7)√　(8)√　(9)×　(10)√　(11)×　(12)× 2.下列有关N2的说法错误的是 (　　) 　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　 A.在N2与H2合成氨的反应中,N2作氧化剂 B.N2和O2在放电条件下发生的反应中,N2作还原剂 C.N2的性质稳定,可以作保护气 D.点燃的镁条在N2中不反应 答案　D 解析　点燃的镁条在N2中反应能生成Mg3N2,D项错误。 3.下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是 (　　) A.制取NO2 B.净化NO2 C.收集NO2 D.尾气处理 答案　B 解析　NO2能与水反应,故不能用水净化NO2,B项错误。 考点1　氮及其氧化物 (3年62卷12考) 【知识梳理】 知识点1　氮元素的基本信息 1.元素周期表的位置:①　　　　　　　　　　。  2.原子结构示意图为②　　　　;基态原子的电子排布式为③　　　　,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,故氮原子一般通过共用电子对与其他原子结合形成共价键。常见的化合价有-3、0、+1、+2、+3、+4和+5等。  3.存在形式 (1)游离态:空气中含量最多的气体,体积分数约为④　　　　　　。  (2)化合态:动植物体内、土壤、岩石和水体中,蛋白质的重要组成元素之一。 知识点2　氮气 1.N2的电子式为⑤　 　　,结构式为⑥　 　　。  2.N2的物理性质 无色、无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。 3.N2的化学性质 写出下列反应的化学方程式: a.N2与Mg反应:⑦　　　　。  b.N2与H2反应:⑧　　　　。  c.N2与O2反应:⑨　　　　。  4.常见“固氮”的方式 (1)自然固氮:通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等释放的高能进行固氮,形成氨或硝酸盐,随雨水一起降落在地面上被生物体利用。 (2)生物固氮:通过固氮菌(根瘤菌等)和蓝藻等自养或异养微生物进行固氮,生物固氮是重要的固氮途径。 (3)人工固氮:在高温、高压、催化剂作用下,将空气中的N2还原成NH3,再进行一系列的步骤得到对应的工业产品。 【知识应用】 下列氮气的用途中,分别应用了氮气的什么性质? a.文物馆将贵重文物保存在氮气中:⑩　　　　。  b.氮气是合成氨工业的重要原料:　　　　。  c.雷电是自然界重要的固氮方式:　　　　。  d.医疗上,液氮是常见的冷冻剂:　　　　　　　　　。  知识点3　氮的氧化物 1.氮有多种价态的氧化物 氧化物的 化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素 的价态 +1 +2 +3 +4 +5 N2O俗称笑气,有麻醉作用;N2O3是亚硝酸的酸酐;N2O5为硝酸的酸酐;NO2、N2O4之间可相互转化;氮的氧化物都是大气污染物。 2.NO与NO2性质的比较 物质 NO NO2 氮的价态 +2价 +4价 物理性质 　　　色、　　　溶于水的气体  　　　色、有刺激性气味的气体,易液化,　　　溶于水  续表 物质 NO NO2 化学性质 O2 不反应 H2O 不反应 3NO2+H2O　　　　　  H2O、 O2 氧化性 有氧化性,但通常情况下表现出还原性 强氧化性,在溶液中能氧化S2-、I-、Fe2+等离子 对环境 的影响 有毒,大气污染物之一 有毒,大气污染物之一 实验室制取原理及收集方法 　　　　　　　　　(　　　法收集)  　　　　　　　　　(　　　　法收集)  答案　①第二周期第ⅤA族　②　③1s22s22p3 ④78%　N······　⑥N≡N　⑦3Mg+N2Mg3N2 ⑧N2+3H22NH3　⑨N2+O22NO　⑩稳定性　氧化性　还原性　沸点低,易汽化,且汽化时吸收热量　无　不　红棕　易 2NO+O22NO2　2HNO3+NO　4NO+2H2O+3O24HNO3　4NO2+2H2O+O24HNO3　3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O　排水　Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　向上排空气 【能力突破】 能力1　氮及其氧化物的性质及应用 1.下列有关氮及其氧化物的说法正确的是 (　　) A.点燃的镁条在氮气中不反应 B.4.6 g NO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NA C.用湿润的淀粉-KI试纸鉴别Br2(g)和NO2 D.除去NO中混有的少量NO2气体时,可以用水洗涤后再干燥 答案　D 解析　镁可在氮气中燃烧,A项错误;NO2和N2O4的实验式都为NO2,这两种气体的混合物可按NO2计算,则该混合气体中含有的氧原子数目为0.2NA,不受化学平衡影响,B项错误;NO2和Br2(g)均能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,C项错误;NO2与水反应生成NO,用水洗涤后再干燥可除去NO中混有的NO2,D项正确。 2.某学习小组设计的实验装置(装置中空气已排尽)如图所示。用该装置探究氮的氧化物的性质。下列说法不正确的是 (　　) A.装置Ⅰ中产生红棕色气体,体现浓硝酸的强氧化性 B.将装置Ⅱ浸入热水浴中,气体颜色变深,说明2NO2(g)N2O4(g)是放热反应 C.装置Ⅲ中的溶液变蓝,说明NO2氧化了金属铜 D.向装置Ⅴ中加入蒸馏水,无色气体变为红棕色 答案　C 解析　铜与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2,体现浓硝酸的强氧化性,A项正确;将装置Ⅱ浸入热水浴中,气体颜色变深,说明升高温度,2NO2(g)N2O4(g)平衡逆向移动,正反应方向是放热反应,B项正确;NO2溶于水生成硝酸,装置Ⅲ中的溶液变蓝是硝酸氧化了金属铜,不是NO2氧化了铜,C项错误;向装置Ⅴ中加入蒸馏水,Na2O2与水反应生成O2,O2与无色气体NO反应生成红棕色气体NO2,D项正确。 能力2　氮氧化物与水反应的分析 3.(链接人教必修第二册P13)利用如图所示装置进行实验,在注射器里吸入20 mL NO(标准状况),然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(标准状况,按O2占计算),夹住弹簧夹,让内、外大气压相同。下列叙述错误的是 (　　) A.可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色 B.可观察到注射器的活塞缓缓向右移动 C.最终剩余气体的体积约为36 mL D.所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol·L-1 答案　B 解析　一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,A项正确;在注射器中发生的反应为2NO+O22NO2和3NO2+H2O2HNO3+NO,可以看出反应均向气体分子数减小的方向进行,故活塞缓缓向左移动,B项错误;气体体积之比等于其物质的量之比,根据反应2NO+O22NO2可得2NO~O2~2NO2,消耗的氧气为30 mL×=6 mL,参与反应的一氧化氮为12 mL,生成了12 mL二氧化氮,此反应中气体体积减小6 mL,根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO可得3NO2~NO,12 mL的二氧化氮参与反应生成了4 mL的一氧化氮,故此反应中气体体积减小了8 mL,最终剩余气体的体积约为20 mL+30 mL-6 mL-8 mL=36 mL,C项正确;根据上述分析可得,参与反应的二氧化氮的体积为12 mL,根据化学方程式3NO2+H2O2HNO3+NO,可得3NO2 ~2HNO3,故硝酸的浓度=≈0.07 mol·L-1,D项正确。 【学后总结】氮氧化物溶于水的分析 无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,故若有气体剩余,只能是NO或O2,不可能是NO2。 (1)若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O4HNO3(4∶3)。 (2)若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O4HNO3(4∶1)。 考点2　硝酸 (3年62卷23考) 【知识梳理】 知识点1　物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 知识点2　化学性质 1.不稳定性 反应:①　　　　。  (1)浓硝酸呈黄色的原因是②　　　　　　　　　。  (2)硝酸要保存在③　　　　试剂瓶中,置于冷暗处,试剂瓶不能用橡胶塞。  2.强氧化性 硝酸无论浓、稀都具有强氧化性。 按要求写出下列反应的化学方程式: (1)与金属反应 稀硝酸与铜反应:④　　　　。  浓硝酸与铜反应:⑤　　　　。  (2)与非金属反应 浓硝酸与C的反应:⑥　　　　。  (3)与还原性物质反应 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为⑦　　　　　　　　　　　。  3.与有机物反应 (1)硝化反应(与反应):⑧　　　　　　　　　。  (2)显色反应:含苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色。 【易错点归纳】 ①还原产物一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀)→NO。 ②浓硝酸与活泼金属反应时还原产物还可能是N2O、N2、NH4NO3等。 ③王水是一种腐蚀性极强、冒黄色雾的液体,是浓盐酸和浓硝酸按体积比3∶1组成的混合物,它是少数几种能够溶解金、铂的液体之一。 知识点3　工业制备 1.主要原料:氨气、空气、水。 2.工业生产:NH3→NO→NO2→HNO3。 3.主要原理: (1)4NH3+5O24NO+6H2O; (2)2NO+O22NO2; (3)3NO2+H2O2HNO3+NO。 答案　①4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑ ②硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸中　③棕色 ④3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ⑤Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ⑥C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O ⑦3Fe2++4H++N3Fe3++NO↑+2H2O ⑧+HNO3(浓)+H2O 【能力突破】 能力1　硝酸性质的实验探究 1.(2025·江西南昌模拟)铜与足量浓硝酸反应的装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.具支试管A中会出现红棕色气体,溶液呈绿色 B.装置B的作用是缓冲气流并收集NO2 C.该反应体现了浓硝酸的强氧化性和酸性 D.烧杯中反应的离子方程式为2NO2+2OH-N+N+H2O 答案　B 解析　具支试管A中发生反应Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,NO2为红棕色气体,NO2溶于Cu(NO3)2 溶液使溶液呈绿色,A项正确;NO2 的密度比空气大,装置B不能收集NO2,B项错误;生成Cu(NO3)2 体现浓硝酸的酸性,生成NO2体现浓硝酸的强氧化性,C项正确;烧杯中NO2与氢氧化钠反应生成NaNO3和NaNO2,反应的离子方程式为2NO2+2OH-N+N+H2O,D项正确。 能力2　硝酸的工业制备 2.(链接人教必修第二册P16“思考与讨论”)工业制硝酸是将氨经过一系列反应得到硝酸,其原理如图所示: 下列说法不正确的是 (　　) A.工业制硝酸的尾气中的NO、NO2都是大气污染物,常用碱液吸收 B.该流程中的所有化学反应都属于氧化还原反应 C.反应④中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 D.该流程不涉及氮的固定 答案　D 解析　N2与H2在高温、高压、催化剂条件下合成NH3,NH3与O2在催化剂条件下反应产生NO,NO与O2反应产生NO2,NO2被水吸收得到HNO3。尾气中的NO、NO2都有毒,会污染空气,NO、NO2与NaOH可发生反应NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,A项正确;流程中的4个反应都存在元素化合价的变化,因此所有反应都是氧化还原反应,B项正确;反应④为3NO2+H2O2HNO3+NO,在该反应中NO2既作氧化剂,又作还原剂,且氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,C项正确;过程①是N2转化为化合物NH3,属于氮的固定,D项错误。 【高考联接】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2024·天津卷)液氮可用于制冷。 (　　) (2)(2025·重庆卷)NO2与水反应:3NO2+H2O2H++2N+NO。 (　　) (3)(2025·西北卷)用NaOH溶液吸收尾气中的NO2:2NO2+2OH-N+N+H2O。 (　　) (4)(2025·山东卷)用稀硝酸溶解少量Cu粉:3Cu+8H++8N3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 (　　) (5)(2024·贵州卷)向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,再加入稀硝酸,有白色沉淀生成,说明稀硝酸有氧化性。 (　　) (6)(2024·浙江6月选考)HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中。 (　　) (7)(2024·新课标卷)试管壁上的银镜用稀硝酸清洗:Ag+2H++Ag++NO2↑+H2O。 (　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√ (7)× 【拓展视角】 (实验创新题)某学生按图示方法进行实验,观察到以下实验现象: ①铜丝表面缓慢放出气泡,锥形瓶内气体呈红棕色; ②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快,气体颜色逐渐变深; ③一段时间后气体颜色逐渐变浅,至几乎无色; ④锥形瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升,最终铜丝与液面脱离接触,反应停止。 下列说法正确的是 (　　) A.开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢,原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化 B.锥形瓶内出现了红棕色气体,表明铜和稀硝酸反应生成了NO2 C.红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+H2O2HNO3+NO D.铜丝与液面脱离接触,反应停止,原因是硝酸被消耗完全 答案　C 解析　金属铜在稀硝酸中不会发生钝化反应,A项错误;由于装置内有空气,铜和稀硝酸反应生成的NO会迅速被氧气氧化为红棕色的NO2,随着NO2浓度逐渐增大,气体颜色逐渐变深,B项错误;装置内氧气逐渐被消耗,生成NO2的量逐渐达到最大值,同时装置内NO2与溶液中的H2O发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,气体颜色逐渐变浅,C项正确;该装置为密闭体系,生成的NO无法排出,会将锥形瓶内的液体压入长颈漏斗,铜丝与液面脱离接触,反应停止,D项错误。 知能拓展　绿色化学与环境保护 【拓展梳理】 一、常见环境污染及其成因 污染名称 主要污染物及其成因 PM2.5 大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物 雾霾 SO2、NOx、可入肺颗粒物与雾气结合形成的混合物 酸雨 pH<5.6,SO2、NOx是形成酸雨的主要物质 光化学 烟雾 碳氢化合物和氮氧化物在光照条件下生成的复杂污染物 臭氧层 空洞 NOx、氟氯代烷等与臭氧发生反应,导致臭氧层损耗 水体污染 化肥、农药的过度使用,工业“三废”和生活污水的随意排放等造成的水质下降的现象。水体富营养化可引起“水华”或“赤潮” 温室效应 化石燃料的大量使用,导致大气中的CO2气体大量增加,地表温度上升 白色污染 各种塑料垃圾对环境造成的污染,塑料垃圾很难降解,会破坏土壤结构 二、酸雨的形成 1.硫酸型: 2.硝酸型:NOx→HNO3。 三、SO2和NOx的治理 1.SO2的治理:燃煤脱硫、改进燃烧技术、废气中二氧化硫的回收处理等。 2.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 四、绿色化学 核心 利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学” 特征 ①采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行;③具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物,甚至实现“零排放”。此外,它还应当满足“物美价廉”的传统标准 原子经 济性 ①原子经济性可用原子利用率来衡量,其定义式可表示为原子利用率=×100%。②经济性的反应有两个显著优点:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地减少了废物的排放。③最高目标:原子利用率为100%,如化合反应和加成反应 五、碳达峰与碳中和 1.碳达峰是指CO2的排放量达到一个峰值不再增长,之后开始减少。 2.碳中和是指通过植树造林、节能减排、转化CO2等形式,以抵消自身产生的CO2排放量,实现CO2的相对“零排放”。 【学以致用】 一、SO2和NOx产生的环境污染 1.硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展的意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是 (　　) A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因 B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5 C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定 D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除 答案　D 解析　SO2是无色气体,A项错误;汽车尾气的主要大气污染物为氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、固体颗粒物等,B项错误;植物不能直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,NO、NO2的转化也不是氮的固定,C项错误;生石灰(CaO)可与SO2反应生成CaSO3,故可采用石灰法脱除工业废气中的SO2,D项正确。 2.光化学烟雾通常呈现淡蓝色,其主要成分及简单形成机理如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.光化学烟雾有强氧化性 B.氮氧化物还可引发酸雨等污染问题 C.光化学烟雾的成分中含有烃和烃的衍生物 D.光化学烟雾呈现淡蓝色是因为含有NO2 答案　D 解析　光化学烟雾中的臭氧、NO2、过氧乙酰硝酸酯都有强氧化性,A项正确;氮氧化物还可引发酸雨、臭氧层空洞等污染问题,B项正确;碳氢化合物即烃类,醛、酮、过氧乙酰硝酸酯都属于烃的衍生物,C项正确;NO2是红棕色气体,光化学烟雾呈现淡蓝色是由于光的折射和反射,D项错误。 3.(链接人教必修第二册P16)酸雨的形成过程如图所示。下列关于酸雨的说法错误的是 (　　) A.酸雨的pH小于5.6 B.化石燃料脱硫、脱硝后使用可减少酸雨的产生 C.酸雨的形成过程未发生氧化还原反应 D.酸雨的主要成因是人类活动排放污染性气体 答案　C 解析　酸雨的pH小于5.6,A项正确;化石燃料脱硫、脱硝后使用,可减少对空气的污染,B项正确;SO2→H2SO4、NO2→HNO3,S和N的化合价均发生了变化,则酸雨的形成过程发生了氧化还原反应,C项错误;酸雨主要是人类活动排放的污染性气体造成的,D项正确。 二、SO2和NOx的治理 4.(2025·江苏南京模拟)双碱法脱硫过程如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A.过程Ⅰ中,SO2表现出酸性氧化物的性质 B.过程Ⅱ中,1 mol O2可氧化2 mol Na2SO3 C.双碱法脱硫过程中,Ca(OH)2可以循环利用 D.总反应为2Ca(OH)2+2SO2+O22CaSO4+2H2O 答案　C 解析　过程Ⅰ的化学方程式为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O,过程Ⅱ的化学方程式为2Na2SO3+2Ca(OH)2+O22CaSO4+4NaOH,总反应为2Ca(OH)2+2SO2+O22CaSO4+2H2O。过程Ⅰ为SO2与碱反应生成盐和水,SO2表现出酸性氧化物的性质,A项正确;由过程Ⅱ的化学方程式可得关系式O2~2Na2SO3,由此可知1 mol O2可氧化2 mol Na2SO3,B项正确;Ca(OH)2为反应物,不能循环使用,由题图可知,该过程中NaOH可循环利用,C项错误;根据图示可得总反应为2Ca(OH)2+2SO2+O22CaSO4+2H2O,D项正确。 5.(改编自苏教必修第一册P108 T8)碳酸盐约占海水盐分的0.34%,一种海水脱硫的新工艺如图所示。下列说法错误的是(　　) A.SO2排入大气易引起酸雨 B.海水吸收二氧化硫时可能有CO2逸出 C.处理后的海水pH增大 D.海水脱硫工艺简单,投资及运行费用较低 答案　C 解析　SO2排入大气易发生反应SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O22H2SO4,引起硫酸型酸雨,A项正确;由于SO2溶于水后形成的H2SO3的酸性强于H2CO3,海水中含有碳酸盐,故海水吸收二氧化硫时可能有CO2逸出,B项正确;天然海水由于含有碳酸盐而呈碱性,处理后的海水中碳酸盐的量减少,变成了硫酸盐,硫酸盐呈中性,故处理后海水的pH减小,C项错误;海水脱硫是利用天然海水的碱性中和烟气中的酸性气体SO2,将大气中的SO2转化为硫酸盐直接送入大海,该工艺简单,投资及运行费用较低,D项正确。 6.(链接人教必修第二册P18 T7)(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式:　　　　。  (2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3+6NO5N2+6H2O,写出氨气转化NO2的化学方程式:　　　　　　　　　,  该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为　　　　。  (3)工业尾气中氮的氧化物常用碱液吸收。 ①NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为1∶1,写出该反应的化学方程式:　　　　　　。  ②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是　　　　　　。  答案　(1)2CO+2NON2+2CO2 (2)8NH3+6NO27N2+12H2O　4∶3 (3)①2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O　②NaNO2 三、绿色化学与碳达峰、碳中和 7.以下关于环境保护与绿色化学的说法错误的是 (　　) A.绿色化学的核心思想是先污染后治理 B.反应2CH2CH2+O22的原子利用率为100% C.“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式 D.“静电除尘”“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量 答案　A 解析　绿色化学的核心思想是利用化学原理从源头上消除污染源,A项错误。 8.下列措施中对促进碳中和最直接有效的是(　　) A.将煤气化或液化再作燃料 B.开发利用生物质能作能源 C.利用沼气作燃料 D.研发催化剂将CO2还原为甲醇 答案　D 解析　A、B、C项的能源或燃料仍能产生CO2,不会使CO2的排放量减少。 课时2　氨　铵盐 【课前预习】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)液氨汽化时吸收大量的热,可用作制冷剂。(　　) (2)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。 (　　) (3)氨水是混合物,液氨是纯净物。 (　　) (4)浓氨水可检验氯气管道是否漏气。 (　　) (5)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐。 (　　) (6)铵盐都易溶于水,其水溶液均呈酸性。 (　　) (7)向某无色溶液中加入稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸不变蓝,说明原溶液中不含N。 (　　) (8)在1 L 1 mol·L-1氨水中,NH3·H2O、N、NH3的物质的量之和为1 mol。 (　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)× (7)×　(8)√ 2.(2023·广东卷)1827年,英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下,兴趣小组利用以下装置,进行如下实验。其中,难以达到预期目的的是(　　) A.喷泉实验 B.干燥NH3 C.收集NH3 D.制备NH3 答案　B 解析　NH3极易溶于水,用滴管加入水后圆底烧瓶内压强减小,从而产生喷泉,A项可以达到预期目的;P2O5为酸性氧化物,NH3具有碱性,两者可以发生反应,故不可以用P2O5干燥NH3,B项难以达到预期目的;NH3的密度比空气小,可采用向下排空气法收集,C项可以达到预期目的;CaO与浓氨水混合后放出大量的热,促使NH3挥发,可用此装置制备NH3,D项可以达到预期目的。 3.实验室制取NH3并探究其还原性,下列实验装置能达到实验目的的是 (　　) A.用装置甲制取NH3 B.用装置乙除去NH3中的水蒸气 C.用装置丙验证氨气具有还原性 D.用装置丁吸收尾气中的NH3 答案　C 解析　NaOH溶液与NH4Cl反应需要加热才能生成NH3,A项错误;NH3与浓硫酸会反应,故浓硫酸不能干燥NH3,B项错误;NH3与CuO在加热条件下反应的过程中,N元素的化合价升高,说明NH3具有还原性,C项正确;NH3直接通入下层的水中,会发生倒吸,D项错误。 考点1　氨的结构与性质 (3年62卷20考) 【知识梳理】 知识点1　氨气 1.氨分子的结构 2.氨的物理性质 密度 气味 水溶性 比空气 ①　  有②　　　气味  极易溶于水(常温常压下,1体积的水可溶解约700体积的氨气) 【知识应用】 试从结构和性质上解释NH3极易溶于水的原因: ③　　　　　　　　　　　　　。  3.氨的化学性质 (1)氨气与水的反应 NH3+H2ONH3·H2ON+OH- (2)氨气与酸的反应 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④　　　　　　　　　　　　,将浓盐酸换为⑤　　　　,也会出现相同的现象。化学方程式分别为HCl+NH3NH4Cl、NH3+HNO3NH4NO3。  (3)氨气的还原性 a.氨的催化氧化:⑥　　　　。  b.检验氯气泄漏:⑦　　　　。  c.还原其他氮氧化物(如NO2):⑧　　　　　　　　　。  d.与CuO反应:3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 4.氨的应用 可用作制冷剂,是一种重要的化工原料,可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等。 【易错点归纳】 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。 ②不能用浓硫酸、无水CaCl2干燥NH3,CaCl2与NH3发生反应CaCl2+8NH3CaCl2·8NH3。 知识点2　氨水 1.氨水的组成 三种分子:⑨　　　　。  三种离子:⑩　　　　。  2.氨水的性质 (1)一水合氨为可溶性一元弱碱,易挥发,不稳定,易分解:NH3·H2O　　　　。  (2)氨水是很好的沉淀剂,能使Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+等转化为氢氧化物沉淀。如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N。 (3)AgOH、Cu(OH)2、Zn(OH)2等沉淀能溶于过量氨水,生成络合离子。如Cu(OH)2溶于氨水:Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-。 知识点3　氨的喷泉实验 装置图 原理 气体在液体中的溶解度很大(或与液体的化学反应速率很大,在短时间内产生足够大的压强差) 操作 打开止水夹,挤压胶头滴管,烧杯中的液体由玻璃管迅速进入烧瓶,形成喷泉,烧瓶内的液体呈红色 结论 NH3极易溶于水,且氨水呈碱性 答案　①小　②刺激性　③NH3、H2O均为极性分子,NH3与H2O之间可形成分子间氢键,并且NH3能和H2O反应生成NH3·H2O　④有白烟生成　⑤浓硝酸　⑥4NH3+5O24NO+6H2O　⑦8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl(或2NH3+3Cl2N2+6HCl) ⑧8NH3+6NO27N2+12H2O　⑨NH3、NH3·H2O、H2O　⑩N、OH-、H+ NH3↑+H2O 【能力突破】 能力1　氨的性质 1.工业上常利用反应3Cl2+2NH3N2+6HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是(　　) A.若管道漏气,遇氨就会产生白烟 B.该反应利用了NH3的还原性 C.该反应属于复分解反应 D.生成1 mol N2有6 mol电子转移 答案　C 解析　根据反应的化学方程式可知,NH3可以与产物HCl反应生成NH4Cl,若管道漏气,则遇氨就会产生白烟,A项正确;反应中N元素由-3价升高至0价,NH3表现还原性,B项正确;该反应的反应物为一种单质和一种化合物,生成物为另一种单质和另一种化合物,属于置换反应,C项错误;反应中N元素由-3价升高至0价,则生成1 mol N2有6 mol电子转移,D项正确。 2.氨气的用途非常广泛,以下是氨气的部分转化关系。 (1)氨气遇到强还原剂,也可表现出氧化性,写出上述转化关系中体现氨气氧化性的化学方程式:　　　　　　　　　。  (2)氨气与氧化铜反应后的混合气体中有N2,写出生成N2的化学方程式:　　　　。  (3)写出上述转化中生成N2H4的化学方程式:　　　　　　　　　。  答案　(1)2NH3+2Na2NaNH2+H2　(2)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O　(3)2NH3+NaClON2H4+NaCl+H2O 能力2　肼(N2H4)的结构与性质(拓展) 3.联氨(N2H4,又称肼,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。 (1)联氨的电子式为　　　　　　　　,其中氮元素的化合价为　　　　。  (2)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为　　　　。  (3)从分子结构的角度分析,N2H4不如氨气稳定的原因是　　　　　　　　　。  N2H4具有很强的还原性,已知N2H4可与NaClO反应产生大量氮气,请写出相关反应的化学方程式:　　　　　　　　　。  (4)已知2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1,分析联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因:　　　　　　　　　。  答案　(1)　-2　(2)N2H4+H2ON2+OH- N2H6(HSO4)2 (3)N2H4中含有N—N,由于N上的孤电子对的排斥使得N—N键能变小,稳定性比NH3差　2NaClO+N2H4N2↑+2NaCl+2H2O (4)联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体 考点2　铵盐　氨气的实验室制法 (3年62卷23考) 【知识梳理】 知识点1　铵盐及N的检验 1.铵盐的物理性质 铵盐都是①　　　　色固体,均易溶于水。  2.铵盐的化学性质 3.N的检验 未知液呈碱性湿润的⑤　　　　色石蕊试纸变⑥　　　　色,则证明含N。  答案　①白　②NH4ClNH3↑+HCl↑ ③NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O　④N+OH-NH3↑+H2O　⑤红　⑥蓝 【知识应用】 1.下列检验N的方法正确的是 (　　) A.加水溶解,再用红色石蕊试纸检验其溶液 B.加入NaOH溶液,加热试管,并用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口上方 C.加热试管,并用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口上方 D.加入NaOH溶液,加热试管,再滴入酚酞溶液 答案　B 解析　铵盐溶液多数呈酸性,红色石蕊试纸不能检验,A项错误;加入NaOH溶液,加热生成NH3,用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验,可观察试纸是否变蓝色,B项正确;直接加热,不一定能生成NH3,如加热NH4Cl时,分解产生的NH3和HCl在温度稍低时又能生成NH4Cl,不能检验,C项错误;加入碱后,无论是否有铵盐,滴加酚酞溶液都变红,不能检验,D项错误。 4.氮肥 铵态氮肥储存时,应密封并放在阴凉处。施用时,应埋于土壤中,并且避免与碱性肥料(如草木灰)混用。 知识点2　氨气的实验室制法 【知识应用】 2.下列有关实验室制取并收集氨气的装置和选用的试剂中,正确的是 (　　) A.(2023·天津卷)　　　　　　B.(2025·四川卷) C.(2024·贵州卷)　　　　　D.(2023·浙江6月选考) 答案　C 解析　NH3的密度比空气小,应用向下排空气法进行收集,A、B两项均错误;氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,氯化氢和氨气遇冷发生化合反应生成氯化铵,不能制得氨气,D项错误。 【能力突破】 能力　氨气的制备及性质探究实验 1.图示的微型装置(夹持装置已略去)可用于氨气的制取和检验。下列有关分析错误的是 (　　) A.可向装置A、B中分别加入浓氨水、生石灰制取氨气 B.装置C处的干燥剂可用无水氯化钙 C.装置D处湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明氨气遇水产生的物质呈碱性 D.装置E处有白烟生成,说明氨气与氯化氢发生化合反应生成氯化铵 答案　B 解析　微型塑料滴管可以控制反应的速率,得到平稳的气流,其作用相当于分液漏斗。由题意可知,题给装置可制取和检验氨气,故装置A、B中可以分别盛装浓氨水、生石灰,浓氨水与生石灰反应生成氢氧化钙和氨气,A项正确;装置C处试剂的作用是干燥氨气,可用碱石灰,不能用无水氯化钙,因为氨气和无水氯化钙会发生反应生成络合物,B项错误;氨气遇水发生反应NH3+H2ONH3·H2ON+OH-,NH3·H2O可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C项正确;氨气可以与酸反应,加入浓盐酸后,挥发出的HCl与NH3发生化合反应生成NH4Cl,D项正确。 2.(2025·湖南长沙模拟)某学习小组探究NH3的催化氧化,实验装置如图所示。③中气体颜色无明显变化,④中收集到红棕色气体,一段时间后,④中产生白烟。下列分析正确的是 (　　) A.②中NH4Cl能用NH4NO3替代 B.③④中的现象说明③中的反应是4NH3+5O24NO+6H2O C.④中白烟的主要成分是NH4Cl D.反应结束后若⑤中溶液变蓝,则溶液中一定含有Cu(NO3)2 答案　B 解析　NH4NO3是氧化性铵盐,加热时先生成NH3和HNO3,随着温度升高,硝酸的强氧化性使生成的氨气进一步被氧化生成氮气和氮的氧化物,且NH4NO3受热时可能会发生爆炸,所以不能用NH4NO3与Ca(OH)2反应制氨气,A项错误;③中气体颜色无明显变化,④中收集到红棕色气体,一段时间后④中产生白烟,说明③中氨气在催化剂作用下与装置①中生成的氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,B项正确;装置④中红棕色气体为NO与O2反应生成的NO2,一段时间后④中产生的白烟为NO2、H2O、NH3反应生成的NH4NO3,C项错误;一段时间后,装置⑤中氮的氧化物与氧气、水反应生成硝酸,硝酸与铜反应生成硝酸铜,因为装置⑤中盛有稀硫酸,H+、N与铜粉继续反应,可能使N完全反应,则溶液中不一定含有Cu(NO3)2,D项错误。 【高考联接】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1) (2025·湖南卷)可观察到图示装置中试纸变为蓝色 (　　) (2)(2023·浙江1月选考)工业上用氨的催化氧化制备NO。 (　　) (3)(2023·海南卷)可用碱石灰除去NH3中的水蒸气。 (　　) (4)(2023·湖南卷)NH3分子的VSEPR模型:。 (　　) (5)(2017·天津卷)用烧碱处理含高浓度N的废水并回收利用氨。 (　　) (6)(2019·江苏卷)NH4HCO3受热易分解,因而可用作化肥。 (　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)× 2.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]- 是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图所示(夹持装置略)。下列说法错误的是 (　　) A.碱石灰有利于NH3 逸出 B.锂片必须打磨出新鲜的表面 C.干燥管中均可选用P2O5 D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3Li++[e(NH3)n]- 答案　C 解析　碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于NH3 逸出,A项正确;锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜的表面,B项正确;第一个干燥管的目的是干燥氨气,P2O5 为酸性干燥剂,能与氨气反应,所以不能用P2O5,而装置末端的干燥管的作用为吸收过量的氨气,可用P2O5,C项错误;双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3Li++[e(NH3)n]-,D项正确。 知能拓展 压强差在化学中的应用 【拓展梳理】 一、检查装置的气密性 检查装置的气密性时,应先将装置构建成一个密闭系统,再采取一定措施使装置内、外形成压强差,通过观察导管口是否有气泡冒出或是否形成一段稳定的水柱等现象来判断装置的气密性是否良好。 二、防倒吸装置 常见的防倒吸装置如下。 三、喷泉实验 1.喷泉实验的原理 由于容器内、外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中,容器内压强小于容器外压强,从而产生喷泉。 2.几种常见的能形成喷泉的气体和液体 气体 吸收剂 HCl 水、NaOH溶液 NH3 水 CO2、Cl2、SO2、H2S NaOH溶液 NO2 水 NO、O2(4∶3) 水 NO2、O2(4∶1) 水 【学以致用】 1.利用塑料瓶等用品设计如图所示的装置制取和检验二氧化碳。 检查装置A气密性的操作是　　　　　　　　　。  答案　关闭K1,向装置A左侧塑料瓶中加水,当左侧液面高于右侧液面时停止加水,若能形成稳定的液面差,则说明装置气密性良好 2.下列装置不能达到实验目的的是(　　) A.加快过滤速率 B.防倒吸 C.临时储存少量Cl2 D.制备Fe(OH)2并保存较长时间 答案　D 解析　关闭C项装置中的弹簧夹K,通入氯气,将饱和食盐水压入长颈漏斗中,可以临时储存少量氯气,C项能达到实验目的; 该装置左侧导管未插入溶液中,不能将硫酸亚铁溶液压入右侧试管中,故不能制备Fe(OH)2,D项不能达到实验目的。 3.喷泉实验的原理是存在压强差。试根据图示回答下列问题: (1)若甲装置烧瓶内充满NH3,烧杯中盛装水,胶头滴管内无任何物质,引发喷泉的操作是　　　　　　　　。  (2)在乙装置的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是　　　。  A.Cu与稀盐酸 B.NaHCO3与NaOH溶液 C.石灰石与稀硫酸 D.NH4HCO3与稀盐酸 (3)丙装置能不能产生喷烟或双喷泉现象呢?实验前a、b、c活塞均处于关闭状态,烧杯中的水中加了几滴紫色石蕊溶液。 ①若要使该装置产生喷烟现象,操作是　　　　　　　　　　　　。  ②若要使该装置产生双喷泉现象,操作是　　　　　　　　　。  答案　(1)打开止水夹,用热毛巾将烧瓶捂热(或烧瓶上覆盖冷毛巾,合理即可)　(2)D　(3)①挤压胶头滴管,然后打开活塞a、c　②在①操作的基础上打开活塞b 解析　(2)能在锥形瓶内反应产生气体,使锥形瓶内的压强大于圆底烧瓶内的压强,即可产生喷泉。 A项,Cu与稀盐酸不反应;B项,NaHCO3与NaOH反应没有气体生成;C项,CaCO3与稀硫酸反应生成的微溶物CaSO4附着在CaCO3表面,阻止反应继续进行,产生气体的量较少。(3)①挤压胶头滴管,滴管中的水溶解右边烧瓶中的部分NH3,使瓶内压强减小,打开活塞a、c,左边烧瓶中的HCl进入右边烧瓶生成NH4Cl固体而产生喷烟现象。②在①操作的基础上,打开活塞b,则烧杯内的水会被压入左、右两个烧瓶中,在左边烧瓶中产生红色喷泉,在右边烧瓶中产生蓝色喷泉。 课时3　氮及其化合物之间的转化 (3年62卷8考) 【课前诊断】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)N2→NH3→NH4Cl,转化均可一步实现。(　　) (2)NH3→NO→NO2→HNO3,每一步转化均为氧化还原反应。 (　　) (3)N2不能一步转化为NO2,但NO2可一步转化为N2。 (　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√ 2.部分含氮物质的“价-类”二维图关系如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.a可经催化氧化生成b B.b为红棕色,可转化为c C.密闭体系中,c存在2NO2N2O4 D.d的溶液与Cu反应可生成b或c 答案　B 解析　b为NO,为无色气体,B项错误。 【知识梳理】 知识点　氮及其重要化合物的“价-类”二维图 氮元素有多种化合价,形成的物质的种类较多,在复习时要从物质类别和价态变化的角度理解这些物质之间的转化关系。 1.横向转化的物质类别变化,是非氧化还原反应。如: (1)氨气转化为铵盐:HCl+NH3NH4Cl。 (2)硝酸转化为硝酸盐:NaOH+HNO3NaNO3+H2O。 2.纵向转化发生了化合价变化,是氧化还原反应。如: ①NH3转化为N2:3Cl2+8NH3N2+6NH4Cl。 ②NH3转化为NO:5O2+4NH34NO+6H2O。 3.歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如:3NO2+H2O2HNO3+NO、2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。 4.归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。 如:6NO+4NH35N2+6H2O、NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O。 【能力突破】 能力　氮及其化合物之间的六类转化关系 1.直接型转化 (2023·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 (　　) A.实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物:HNO3(稀)NONO2 B.工业制硝酸过程中的物质转化:N2NOHNO3 C.汽车尾气催化转化器中发生的主要反应:2NO+2CON2+2CO2 D.实验室制备少量NH3的原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 答案　B 解析　Cu与稀硝酸反应的产物之一为NO,NO与氧气反应生成NO2,A项正确;工业制硝酸的生产流程为N2与H2在高温、高压、催化剂条件下制NH3,NH3与O2在催化剂条件下生成NO,NO、O2和H2O反应生成硝酸,B项错误;汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体,故该反应为2NO+2CON2+2CO2,C项正确。 2.氮循环型转化 (链接鲁科必修第一册P110图3-3-2)下列关于自然界中氮循环(如图所示)的说法错误的是(　　) A.①和②均属于氮的固定 B.氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环 C.④中每生成1 mol N,消耗2 mol O2 D.③和⑤过程中氮元素分别被还原和被氧化 答案　D 解析　氮的固定是指将单质氮转化为含氮化合物的过程,①和②均属于氮的固定,A项正确;由题图可知,氮循环过程涉及氢、氧元素,B项正确;④是O2将NH3氧化为N,N元素化合价由-3升高到+5,生成1 mol N失去8 mol电子,失去的电子被O2得到,根据电子转移关系O2~4e-可知,转移8 mol电子需要消耗2 mol O2,C项正确;③中NO被氧化为N,⑤中N被还原为N2,D项错误。 3.“价-类”二维图型转化 (链接鲁科必修第一册P111图3-3-3)元素化合价和物质类别是研究物质性质的两个维度,氮及其化合物的“价-类”二维图如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.b→a和c→d均属于氮的固定 B.实验室可直接加热f或h制取a C.a→b→d的转化均可一步实现 D.反应c+ab是治理大气污染的一种方法 答案　D 解析　由图可知,a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2,e为HNO3,f为NH3·H2O,g为硝酸盐,h为铵盐,据此解答。氮的固定是将氮气转化为含氮化合物的过程,N2→NH3属于氮的固定,NO→NO2不是氮的固定,A 项错误;f 是NH3·H2O,h 是铵盐,部分铵盐加热会分解生成氨气,如氯化铵加热后会分解成氨气和氯化氢,这个过程在加热条件下发生,但冷却后氨气和氯化氢又会重新化合成氯化铵,产生白烟,实验室制取氨气不采用直接加热铵盐的方法,而是用氯化铵和氢氧化钙固体混合加热的方法,B项错误;N2和O2在高温或放电条件下反应生成NO,N2不能一步反应生成NO2,C项错误。 4.推断型转化 (2025·湖北卷)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。下列叙述错误的是 (　　) A.在C的水溶液中加入少量固体A,溶液pH升高 B.D为可溶于水的有毒物质 C.F溶于雨水可形成酸雨 D.常温下可用铁制容器来盛装G的浓溶液 答案　A 解析　由题意知,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反应生成BaCl2、H2O和NH3,则A是NH4Cl,B是Ba(OH)2·8H2O。在NH3的水溶液(氨水)中加入少量固体A(NH4Cl),铵根离子浓度增大,抑制了NH3·H2O的电离,OH-浓度减小,溶液pH减小,A项错误;D(BaCl2)易溶于水,溶于水电离出Ba2+,钡是重金属,有毒,B项正确;F(NO2)与水反应生成硝酸,故NO2溶于雨水可形成硝酸型酸雨,C项正确;G是HNO3,常温下Fe遇浓硝酸钝化,故常温下可用铁制容器来盛装浓硝酸,D项正确。 5.流程型转化 氨氮废水是造成河流湖泊富营养化的主要原因,处理氨氮废水(N元素主要以N和NH3·H2O的形式存在)的主要流程如图所示: 下列说法不正确的是 (　　) A.过程Ⅰ降低氮元素浓度的方法:加入NaOH溶液,调节pH为碱性,升高温度,再通入空气,赶出氨气 B.过程Ⅱ在碱性条件下通入氧气实现N→N,总反应的离子方程式为N+2O2N+H2O+2H+ C.过程Ⅲ中甲醇的作用是作还原剂,将N还原为N2 D.过程Ⅲ的转化为N→N2,每生成1 mol N2转移10 mol电子 答案　B 解析　向废水中加入NaOH溶液,N与OH-发生反应N+OH-NH3·H2O,产生的NH3·H2O受热易分解变为NH3并被热空气带出,从而使废水中的氮元素浓度降低,A项正确;在碱性条件下N被氧气氧化为N,总反应的离子方程式为N+2OH-+2O2N+3H2O,B项错误;含N废水中加入CH3OH,CH3OH将N还原成N2,C项正确;在反应中,N得到电子被还原为N2,每生成1 mol N2转移10 mol电子,D项正确。 6.实验探究型转化 某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO,实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前,向装置中通入一段时间的N2,排尽装置内的空气。 已知:在溶液中存在反应FeSO4+NO[Fe(NO)]SO4(棕色),该反应可用于检验NO。下列说法错误的是 (　　) A.装置A中发生反应的离子方程式为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O B.装置D中红色粉末变黑色,NO发生的是氧化反应 C.装置E中盛放的是FeSO4溶液 D.装置F中收集的气体主要为N2 答案　B 解析　稀硝酸与铜反应生成的NO能被O2氧化,因此实验前需要通入N2,排尽装置中的空气;硝酸具有挥发性,生成的NO中混有少量的硝酸蒸气,因此可以通过水吸收硝酸蒸气后再干燥;干燥的NO在加热时与铜反应,未反应的NO可以利用FeSO4溶液检验。装置D中NO与铜单质在加热的条件下发生反应生成氧化铜,红色粉末变黑色,该反应中NO转化为氮气,NO作氧化剂,发生还原反应,B项错误;装置E中盛放的是FeSO4溶液,用于检验未反应的NO,C项正确;装置F收集的气体主要为装置D中生成的N2,D项正确。 【高考联接】 1.(2022·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 (　　) A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的氮循环 答案　A 解析　自然固氮是将N2转化为含氮化合物,A项错误;侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl,反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,B项正确;工业上通过NH3催化氧化等反应生产HNO3,相关的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O4HNO3,C项正确;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的氮循环,D项正确。 2.(2022·天津卷)燃油汽车行驶中会产生CO、NO等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。以下判断错误的是 (　　) A.甲是空气中体积分数最大的成分 B.乙是引起温室效应的气体之一 C.反应(Ⅰ)在常温下容易发生 D.反应(Ⅱ)中NO是氧化剂 答案　C 解析　甲和氧气反应生成一氧化氮,一氧化氮和一氧化碳反应生成甲和二氧化碳,再根据元素守恒,则甲为氮气。氮气是空气中体积分数最大的成分,A项正确;乙是二氧化碳,是引起温室效应的气体之一,B项正确;由于氮气含有氮氮三键,因此反应(Ⅰ)在常温下不容易发生,在高温或放电条件下发生,C项错误;一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳,一氧化氮中氮元素化合价降低,因此反应(Ⅱ)中NO是氧化剂,D项正确。 题型强化 　以气体制备为主体的实验探究 【核心精讲】 一、气体制备实验的基本流程 二、实验室制气体的发生装置 1.固、固加热型 发生装置 注意事项 (1)试管要干燥,试管口应略向下倾斜; (2)试管夹夹在试管的中上部,加热时先预热再固定试管加热; (3)导管不宜伸入试管中过长,否则会妨碍气体的导出; (4)对于粉末状固体反应物(如用KMnO4制取O2),应在试管口放一团棉花,以免粉末随气流冲出堵塞导管 2.固、液加热型或液、液加热型 发生 装置 注意 事项 (1)加热烧瓶时要加陶土网; (2)反应物均为液体时,烧瓶内要加碎瓷片或沸石 3.固、液不加热型 发生 装置 注意 事项 (1)使用长颈漏斗时,漏斗下端插入液面以下; (2)启普发生器只适用于块状固体和液体不加热的反应,且反应不能太剧烈,生成的气体不溶于水; (3)使用分液漏斗既可以增强气密性,又可以控制液体流速 三、净化装置与干燥装置 1.液态净化剂 气体(杂质) 净化剂 Cl2(HCl) 饱和食盐水 乙烯(SO2、CO2) 氢氧化钠溶液 乙炔(H2S) 硫酸铜溶液或氢氧化钠溶液 CO2(HCl) 饱和碳酸氢钠溶液 H2(HCl) 水或氢氧化钠溶液 SO2(HCl) 饱和亚硫酸氢钠溶液 CO2(SO2) 饱和碳酸氢钠溶液 乙烷(乙烯) 溴水 CO(CO2) 氢氧化钠溶液 2.固态净化剂,且需加热 气体(杂质) 净化剂 N2(O2) 灼热的铜网 CO2(O2) 灼热的铜网 CO2(CO) 灼热的氧化铜 3.干燥剂 液体干燥剂 适用干燥剂 浓硫酸 (酸性)(强氧化性) 可干燥 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2 不可 干燥 NH3、HBr、HI、H2S等还原性气体 固体干燥剂 适用干燥剂 无水氯化钙(中性) 碱石灰 (碱性) 可干燥 H2、O2、Cl2、SO2、CO、CO2、CH4 H2、O2、N2、CH4、NH3 不可 干燥 NH3(会生成CaCl2·8NH3) Cl2、SO2、CO2、NO2、HCl等 四、气体的收集方法 收集 方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 收集 原理 收集的气体不与水反应且难溶于水 与空气密度相差较大,不与空气中的成分反应 收集的气体密度比空气大 收集的气体密度比空气小 收集 装置 适用的 气体 H2、O2、NO、CH4 Cl2、CO2、NO2、SO2 H2、NH3 五、尾气的处理 (1)在水中溶解度较小的有毒气体,多数可通入溶液中,用某些试剂吸收除去(如图甲)。 (2)溶解度很大的气体,吸收时应防止倒吸(如图乙)。 (3)某些可燃性气体可用点燃(如图丙)或转化的方法除去,如CO、H2可通过点燃或灼热的CuO除去。 (4)收集法(如图丁),尾气也可以采用收集的方法处理,如CH4、C2H4、H2、CO等。 【高考联接】 1.(2024·重庆卷)某小组用如图所示的甲作为气体发生装置,其他装置根据实验需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是 (　　) A.若制取NH3,则装置甲中a为浓氨水,b可为CaO B.若制取Cl2,则装置乙可盛饱和食盐水以除去HCl C.若制取Cl2,则装置丙可作气体收集装置 D.若制取NH3,则装置丁可盛水用作尾气处理装置 答案　D 解析　NH3极易溶于水,容易发生倒吸,装置丁应增加防倒吸装置,D项错误。 2.(2021·北京卷)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是 (　　) 气体 试剂 制备装置 收集方法 A O2 KMnO4 a d B H2 Zn+稀硫酸 b e C NO Cu+稀硝酸 b c D CO2 CaCO3+稀硫酸 b c 答案　B 解析　KMnO4为固体,受热分解产生O2,O2难溶于水,可以用排水法或向上排空气法收集,故不可以使用d装置收集O2,A项错误;Zn与H2SO4发生置换反应产生H2,H2难溶于水且不与水反应,因此可以用排水法收集,故可以使用装置b、e制取和收集H2,B项正确;Cu与稀硝酸反应产生NO,NO能与O2反应产生NO2气体,因此不能使用排空气法收集,C项错误;CaCO3与稀硫酸反应产生的CaSO4微溶于水,会覆盖在CaCO3固体的表面,阻止反应继续进行,因此不能使用该方法制取CO2气体,D项错误。 3.下列装置的选择及连接顺序能达到实验目的的是 (　　) A.制备收集C2H4:a→c→g B.制备收集NO:b→c→e→d C.制备收集NH3:b→d→e→c D.制备收集Cl2:a→f→c→e→d 答案　D 解析　实验室通过乙醇的消去反应制备乙烯,采用固液加热型装置,需迅速升温至170 ℃,a装置缺少温度计,A项不能达到实验目的。NO的密度与空气的密度接近,且能与空气中的氧气反应,不能用排空气法收集,B项不能达到实验目的。NH3能与浓硫酸反应,尾气吸收时易产生倒吸现象,C项不能达到实验目的。实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制取Cl2,可用a装置制备Cl2;可以用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,再用浓硫酸干燥Cl2;Cl2的密度大于空气,用向上排空气法收集,用碱石灰处理尾气,D项能达到实验目的。 4.(2025·四川成都模拟)已知:NCl3为黄色、油状、易水解的液体,熔点为-40 ℃,沸点为71 ℃,95 ℃以上易爆炸。实验室用Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3的装置如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.仪器a的名称是蒸馏烧瓶 B.装置B需控制水浴温度为71~95 ℃ C.应先对装置B加热,再从仪器b的下口通入冷水 D.装置D的作用只是除去尾气 答案　B 解析　仪器a的名称是圆底烧瓶,A项错误;NCl3的沸点为71 ℃,在95 ℃以上易爆炸,为使装置B中生成的NCl3挥发出来而又不发生爆炸,装置B需控制水浴温度为71~95 ℃,B项正确;为防止NCl3损失,应先从仪器b的下口通入冷水,再对装置B加热,C项错误;Cl2有毒,NCl3易水解,装置D的作用是除去尾气Cl2和防止空气中的H2O进入装置C使NCl3水解,D项错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $