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4.4氮及其化合物课件新人教版 高考化学一轮复习
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这是一份4.4氮及其化合物课件新人教版 高考化学一轮复习，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，NO2，N2O4，HNO3，HNO2，氮的固定，催化作用，答案D等内容，欢迎下载使用。
考点一氮气和氮的氧化物
1 知识梳理1.氮气的性质写出有关化学方程式：①_______________________________________________________；②________________________________________________________；③______________________________________________________。
2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如N2O、 、 、 、N2O3、N2O5等。NO与NO2性质的比较
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO＋O2===2NO2
3.氮氧化物对环境的污染（1）光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。（2）酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成 和 ，随雨雪降到地面。（3）破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。（4）NO与血红蛋白结合使人中毒。
[思考]汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2===2NO＋2O，②2NO＋O2===2NO2，③O＋O2===O3。问题：（1）NO2在反应过程中的作用_________________。（2）生成O3的总反应方程式为____________________。
[提醒]1．NO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。2．NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。硝酸的酸酐是N2O5；NO2不是酸性氧化物。3．NO2能使湿润的淀粉—碘化钾试纸变蓝，原因是二氧化氮先与水反应生成HNO3，HNO3再将碘化钾氧化为I2，最终淀粉遇I2变蓝。
2 对点速练练点一 氮的氧化物的性质1．下列有关氮气的说法正确的是（ ）A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼B.1 ml N2可与3 ml H2完全反应生成2 ml NH3C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
解析：A项，氮原子最外层5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气能反应生成NO2，NO2和水反应生成NO。
2．Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是（ ）①NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物 ②NO是亚硝酸的酸酐 ③NO可以是某些含高价氮物质还原的产物④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A．全部 B．①③④C．②③④ D．①④
解析：NO中氮的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。
方法总结氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法 （1）关系式法①NO2和O2混合气体溶于水的计算：由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：
②NO与O2同时通入水中：由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知：
③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：a.可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。b.也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。
（2）得失电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
练点二 氮的氧化物对环境的影响4．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是（ ）A.反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2
5．工业废气NO、NO2是造成大气污染的气体之一，工业上常用：NOx＋NH3―→N2＋H2O，使其转化为无毒的N2。现有NO、NO2的混合气体3.0 L，可与3.5 L相同状况的NH3完全反应，全部转化为N2，则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是（ ）A．1∶1 B．2∶1C．3∶1 D．1∶3
6．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。（1）NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式： 。（2）汽车尾气__________________________________________，NO来自于 。汽车尾气对环境的危害主要有 （至少填两种）。
解析：（2）汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。
N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应
形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应
（3）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： 。（4）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。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 。
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
方法总结NOx尾气的处理方法（1）碱液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、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。
考点二 氨 和 铵 盐
1知识梳理1.氨气喷泉实验装置图（1）氨气的物理性质 色有 气味的气体，密度比空气 ，易液化，极易溶于水（1∶700）。其溶解性可用 实验验证。
（2）氨的化学性质①还原性与氧气反应：__________________________________。②与酸反应与氯化氢反应：________________________________________。现象： 。应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。
NH3＋HCl===NH4Cl
③与水反应： ， ，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。④与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：______________________________________________。向AgNO3溶液逐滴滴加稀氨水，反应的离子方程式：___________________________________________________________________________________________________________。
NH3＋H2O⇌NH3·H2O
NH3·H2O⇌NH＋4＋OH－
Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH＋4
Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4、AgOH＋2NH3·H2O===Ag（NH3）＋2＋OH－＋2H2O
2NH3↑＋CaCl2＋2H2O
2．铵盐（1）铵盐的物理性质铵盐都是 色固体，均易溶于水。（2）铵盐的化学性质
（7）氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟（ ）（8）加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华（ ）（9）现有1 ml·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 ml·L－1（ ）
2．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL甲气体经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而且几乎无气体剩余，则甲气体的组成为（ ）A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2
解析：由无色气体知一定无NO2，通过浓H2SO4体积减小，一定有NH3，无色气体变为红棕色，一定有NO，还要有能与Na2O2产生氧气的气体，即为CO2。
练点二 氨气的制备3．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是（ ）A．①② B．②③ C．③④ D．①③
解析：NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，③中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管破裂，故①③符合题意。
4．实验室用如下装置制取、收集、验证NH3的性质并进行尾气处理。
请回答下列问题（1）写出甲装置中的反应方程式____________________________________________________。（2）乙装置收集NH3时从 （填字母）进气。（3）丙装置中的现象为____________________________。（4）丁装置存在安全隐患，应如何改进（画出改进后的装置图）。
固体由黑色变为红色，管壁上有水珠
练点三 喷泉实验5．下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是（ ）A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹D．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
解析：H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。
6．氨气易溶于水可通过喷泉实验验证。回答相关问题。氨气的喷泉实验装置如图Ⅰ
（1）按图Ⅰ引发喷泉实验的操作为___________________________________。（2）图Ⅰ、图Ⅱ（同温同压下）喷泉实验后，烧瓶内溶液物质的量浓度的关系为 （填“相等”或“不相等”）。（3）如用图Ⅲ、图Ⅳ做喷泉实验，操作为_____________________________________________________________________________________________________________。
打开止水夹，挤压胶头滴管
图Ⅲ：打开止水夹后用热毛巾捂住烧瓶，一段时间后松开即可；图Ⅳ：打开止水夹后向水槽中加入浓硫酸或碱石灰等
练后归纳 1.喷泉实验的原理 因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。2．形成喷泉的条件从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。3．常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：
1知识梳理1.物理性质硝酸是无色易 的液体，有刺激性气味。
（1）不稳定性反应：__________________________________________________。（2）强氧化性硝酸有强氧化性，而且浓度 ，氧化性越强。按要求完成下列反应的方程式：①与金属反应：稀硝酸与铜反应：______________________________________________________；浓硝酸与铜反应：______________________________________________________。
3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
②与非金属反应：浓硝酸与C的反应：______________________________________________________。③与还原性物质反应：硝酸可氧化 等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：_____________________________________________________。
H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋
3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
（3）与有机物反应①硝化反应（与 反应）：______________________________________________________。②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变 色。
[思考]木炭屑与浓HNO3共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验：①、②中澄清石灰水中的现象分别为① 、② 。
[提醒]硝酸与金属反应的三个注意点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．常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。
2对点速练练点一 硝酸的性质1．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是（ ）A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
解析：硝酸能使滴有酚酞的NaOH溶液红色褪去，原因是硝酸和NaOH发生了酸碱中和反应，体现的是硝酸的酸性，D错。
2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（ ）
A．①② B．③④ C．②③④ D．②④
解析：①中过量的Fe与HNO3反应生成Fe2＋，滴入KSCN溶液不呈红色；③中Al在常温下遇浓硝酸钝化，而遇稀硝酸反应。
练点二 硝酸的探究实验 3．在通风橱中进行下列实验：
下列说法不正确的是（ ）A.Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式：2NO＋O2===2NO2B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应C．对比Ⅰ、Ⅱ中的现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D．针对Ⅲ中的现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化
解析：A项，铁与稀硝酸反应生成NO，NO与空气中O2反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，正确；B项，铁遇浓硝酸钝化，阻止铁继续与浓硝酸反应，正确；C项，对比Ⅰ、Ⅱ，说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，错误；D项，装置Ⅲ形成原电池，通过电流计指针偏转的方向，可判断铁是否被氧化，正确。
4．实验室用废铜屑和稀硝酸反应制备无水硝酸铜，下列装置能达到实验目的的是（ ）
解析：B项，洗气应“长进短出”，错误；C项，硝酸铜水解：Cu（NO3）2＋2H2O⇌Cu（OH）2＋2HNO3，加热HNO3挥发，水解平衡正向移动，得不到Cu（NO3）2固体，错误；D项，同C项，加热促进水解，错误。
5．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。图中K为止水夹（处于关闭状态），F是一半空的注射器。请回答有关问题：
（1）设计装置A的目的是____________________________________________________________________________________________________________。（2）在完成（1）中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热，观察到装置B中的现象是_____________________________________________________；B中反应的离子方程式为_____________________________________________________。
碳酸钙与稀硝酸反应产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝
3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
（3）装置E和F的作用是_____________________________；为实现此作用，其操作方法是__________________________________________________________________________________________________________。（4）装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有 的功能。
将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色，则说明铜与稀硝酸反应生成了NO
练点三 硝酸和金属反应的判断与计算6．一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是（ ）①硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少 ②硝酸浓度不同，生成的Fe（NO3）3的物质的量相同 ③硝酸浓度越大，产生的气体越少 ④用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A．只有② B．②④C．③④ D．①②③
解析：依据Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3（浓）===Fe（NO3）3＋3NO2↑＋3H2O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，①错；根据铁元素守恒，最后生成的Fe（NO3）3的物质的量相同，②正确；③硝酸浓度越大，产生的气体越多，③错；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，④正确。
7．取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL NO2气体和672 mL N2O4气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中加足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02 g，则x等于（ ）A．8.64 B．9.20C．9.00 D．9.44
8．（1）在100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.3 ml·L－1、0.15 ml·L－1，向该混合液中逐渐加入铜粉至不再溶解，所得溶液中c（Cu2＋）为 ml·L－1。（2）向200 mL 2 ml·L－1 HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量（假设生成的气体只有一种），在此过程中，n（Fe2＋）随n（Fe）变化如图所示。①Ob段与bc段消耗Fe的物质的量之比为 。②向c点所得溶液中加入 mL相同浓度的HNO3可将溶液中Fe2＋全部转化为Fe3＋。
方法总结硝酸与金属反应的计算方法
本讲真题研练1．[2020·全国卷Ⅲ，10]喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体－溶液，能出现喷泉现象的是（ ）
解析：本题喷泉实验的原理是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，在尖嘴导管口处形成喷泉。A项，H2S气体不易溶于稀盐酸，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；B项，HCl极易溶于水，能与稀氨水迅速反应，使烧瓶内外形成较大的压强差，故可以形成喷泉，正确；C项，NO难溶于水，不能与稀硫酸反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；D项，CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不能与饱和碳酸氢钠溶液反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误。
2.[2018·全国卷Ⅱ，8]研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如图所示）。下列叙述错误的是（ ）A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
解析：雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和（NH4）2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和（NH4）2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。
3．[2019·江苏卷，6]下列有关化学反应的叙述正确的是（ ）A.Fe在稀硝酸中发生钝化B.MnO2和稀盐酸反应制取Cl2C.SO2与过量氨水反应生成（NH4）2SO3D.室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2
解析：A项，常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，Fe与稀硝酸发生氧化还原反应生成NO气体，错误；B项，MnO2与浓盐酸在加热条件下可制取Cl2，与稀盐酸不反应，错误；C项，SO2与过量氨水反应生成（NH4）2SO3，正确；D项，室温下Na与O2反应生成Na2O，错误。
4．[2017·北京卷，12]下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是（ ）A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
5．[2015·全国卷Ⅰ]我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指（ ）A．氨水 B．硝酸C．醋 D．卤水
解析：根据题意，“强水”能溶解大多数金属和矿物，所以为硝酸。
6．[2019·江苏卷，16]N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。（1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
解析：（1）根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。
2NH3＋2O2催化剂△N2O＋3H2O
溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强，NO的转化率越高
7．[2018·天津卷，9]烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140 ℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。
（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用是 。（2）C中填充的干燥剂是（填序号） 。a．碱石灰 b．无水CuSO4 c．P2O5（3）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用是与D（装有碱液）相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。
解析：（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。（2）C中填充的干燥剂不能吸收NOx，因此不能为碱石灰，而无水CuSO4通常只用于检验水而不是吸收水，故该干燥剂为P2O5。（3）D的作用是吸收NOx，故该装置中应装有碱液，为洗气瓶装置，气体从长管进、短管出。
（4）采样步骤②加热烟道气的目的是______________________。
解析：NOx中的NO2能溶于水且与水反应，故加热烟道气的目的是防止NOx溶于冷凝水。
考点一氮气和氮的氧化物
1 知识梳理1.氮气的性质写出有关化学方程式：①_______________________________________________________；②________________________________________________________；③______________________________________________________。
2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如N2O、 、 、 、N2O3、N2O5等。NO与NO2性质的比较
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO＋O2===2NO2
3.氮氧化物对环境的污染（1）光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。（2）酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成 和 ，随雨雪降到地面。（3）破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。（4）NO与血红蛋白结合使人中毒。
[思考]汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2===2NO＋2O，②2NO＋O2===2NO2，③O＋O2===O3。问题：（1）NO2在反应过程中的作用_________________。（2）生成O3的总反应方程式为____________________。
[提醒]1．NO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。2．NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。硝酸的酸酐是N2O5；NO2不是酸性氧化物。3．NO2能使湿润的淀粉—碘化钾试纸变蓝，原因是二氧化氮先与水反应生成HNO3，HNO3再将碘化钾氧化为I2，最终淀粉遇I2变蓝。
2 对点速练练点一 氮的氧化物的性质1．下列有关氮气的说法正确的是（ ）A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼B.1 ml N2可与3 ml H2完全反应生成2 ml NH3C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
解析：A项，氮原子最外层5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气能反应生成NO2，NO2和水反应生成NO。
2．Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是（ ）①NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物 ②NO是亚硝酸的酸酐 ③NO可以是某些含高价氮物质还原的产物④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A．全部 B．①③④C．②③④ D．①④
解析：NO中氮的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。
方法总结氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法 （1）关系式法①NO2和O2混合气体溶于水的计算：由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：
②NO与O2同时通入水中：由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知：
③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：a.可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。b.也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。
（2）得失电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
练点二 氮的氧化物对环境的影响4．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是（ ）A.反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2
5．工业废气NO、NO2是造成大气污染的气体之一，工业上常用：NOx＋NH3―→N2＋H2O，使其转化为无毒的N2。现有NO、NO2的混合气体3.0 L，可与3.5 L相同状况的NH3完全反应，全部转化为N2，则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是（ ）A．1∶1 B．2∶1C．3∶1 D．1∶3
6．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。（1）NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式： 。（2）汽车尾气__________________________________________，NO来自于 。汽车尾气对环境的危害主要有 （至少填两种）。
解析：（2）汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。
N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应
形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应
（3）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： 。（4）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。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 。
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
方法总结NOx尾气的处理方法（1）碱液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、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。
考点二 氨 和 铵 盐
1知识梳理1.氨气喷泉实验装置图（1）氨气的物理性质 色有 气味的气体，密度比空气 ，易液化，极易溶于水（1∶700）。其溶解性可用 实验验证。
（2）氨的化学性质①还原性与氧气反应：__________________________________。②与酸反应与氯化氢反应：________________________________________。现象： 。应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。
NH3＋HCl===NH4Cl
③与水反应： ， ，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。④与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：______________________________________________。向AgNO3溶液逐滴滴加稀氨水，反应的离子方程式：___________________________________________________________________________________________________________。
NH3＋H2O⇌NH3·H2O
NH3·H2O⇌NH＋4＋OH－
Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH＋4
Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4、AgOH＋2NH3·H2O===Ag（NH3）＋2＋OH－＋2H2O
2NH3↑＋CaCl2＋2H2O
2．铵盐（1）铵盐的物理性质铵盐都是 色固体，均易溶于水。（2）铵盐的化学性质
（7）氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟（ ）（8）加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华（ ）（9）现有1 ml·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 ml·L－1（ ）
2．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL甲气体经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而且几乎无气体剩余，则甲气体的组成为（ ）A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2
解析：由无色气体知一定无NO2，通过浓H2SO4体积减小，一定有NH3，无色气体变为红棕色，一定有NO，还要有能与Na2O2产生氧气的气体，即为CO2。
练点二 氨气的制备3．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是（ ）A．①② B．②③ C．③④ D．①③
解析：NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，③中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管破裂，故①③符合题意。
4．实验室用如下装置制取、收集、验证NH3的性质并进行尾气处理。
请回答下列问题（1）写出甲装置中的反应方程式____________________________________________________。（2）乙装置收集NH3时从 （填字母）进气。（3）丙装置中的现象为____________________________。（4）丁装置存在安全隐患，应如何改进（画出改进后的装置图）。
固体由黑色变为红色，管壁上有水珠
练点三 喷泉实验5．下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是（ ）A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹D．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
解析：H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。
6．氨气易溶于水可通过喷泉实验验证。回答相关问题。氨气的喷泉实验装置如图Ⅰ
（1）按图Ⅰ引发喷泉实验的操作为___________________________________。（2）图Ⅰ、图Ⅱ（同温同压下）喷泉实验后，烧瓶内溶液物质的量浓度的关系为 （填“相等”或“不相等”）。（3）如用图Ⅲ、图Ⅳ做喷泉实验，操作为_____________________________________________________________________________________________________________。
打开止水夹，挤压胶头滴管
图Ⅲ：打开止水夹后用热毛巾捂住烧瓶，一段时间后松开即可；图Ⅳ：打开止水夹后向水槽中加入浓硫酸或碱石灰等
练后归纳 1.喷泉实验的原理 因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。2．形成喷泉的条件从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。3．常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：
1知识梳理1.物理性质硝酸是无色易 的液体，有刺激性气味。
（1）不稳定性反应：__________________________________________________。（2）强氧化性硝酸有强氧化性，而且浓度 ，氧化性越强。按要求完成下列反应的方程式：①与金属反应：稀硝酸与铜反应：______________________________________________________；浓硝酸与铜反应：______________________________________________________。
3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
②与非金属反应：浓硝酸与C的反应：______________________________________________________。③与还原性物质反应：硝酸可氧化 等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：_____________________________________________________。
H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋
3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
（3）与有机物反应①硝化反应（与 反应）：______________________________________________________。②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变 色。
[思考]木炭屑与浓HNO3共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验：①、②中澄清石灰水中的现象分别为① 、② 。
[提醒]硝酸与金属反应的三个注意点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．常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。
2对点速练练点一 硝酸的性质1．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是（ ）A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
解析：硝酸能使滴有酚酞的NaOH溶液红色褪去，原因是硝酸和NaOH发生了酸碱中和反应，体现的是硝酸的酸性，D错。
2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（ ）
A．①② B．③④ C．②③④ D．②④
解析：①中过量的Fe与HNO3反应生成Fe2＋，滴入KSCN溶液不呈红色；③中Al在常温下遇浓硝酸钝化，而遇稀硝酸反应。
练点二 硝酸的探究实验 3．在通风橱中进行下列实验：
下列说法不正确的是（ ）A.Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式：2NO＋O2===2NO2B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应C．对比Ⅰ、Ⅱ中的现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D．针对Ⅲ中的现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化
解析：A项，铁与稀硝酸反应生成NO，NO与空气中O2反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，正确；B项，铁遇浓硝酸钝化，阻止铁继续与浓硝酸反应，正确；C项，对比Ⅰ、Ⅱ，说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，错误；D项，装置Ⅲ形成原电池，通过电流计指针偏转的方向，可判断铁是否被氧化，正确。
4．实验室用废铜屑和稀硝酸反应制备无水硝酸铜，下列装置能达到实验目的的是（ ）
解析：B项，洗气应“长进短出”，错误；C项，硝酸铜水解：Cu（NO3）2＋2H2O⇌Cu（OH）2＋2HNO3，加热HNO3挥发，水解平衡正向移动，得不到Cu（NO3）2固体，错误；D项，同C项，加热促进水解，错误。
5．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。图中K为止水夹（处于关闭状态），F是一半空的注射器。请回答有关问题：
（1）设计装置A的目的是____________________________________________________________________________________________________________。（2）在完成（1）中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热，观察到装置B中的现象是_____________________________________________________；B中反应的离子方程式为_____________________________________________________。
碳酸钙与稀硝酸反应产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝
3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
（3）装置E和F的作用是_____________________________；为实现此作用，其操作方法是__________________________________________________________________________________________________________。（4）装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有 的功能。
将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色，则说明铜与稀硝酸反应生成了NO
练点三 硝酸和金属反应的判断与计算6．一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是（ ）①硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少 ②硝酸浓度不同，生成的Fe（NO3）3的物质的量相同 ③硝酸浓度越大，产生的气体越少 ④用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A．只有② B．②④C．③④ D．①②③
解析：依据Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3（浓）===Fe（NO3）3＋3NO2↑＋3H2O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，①错；根据铁元素守恒，最后生成的Fe（NO3）3的物质的量相同，②正确；③硝酸浓度越大，产生的气体越多，③错；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，④正确。
7．取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL NO2气体和672 mL N2O4气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中加足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02 g，则x等于（ ）A．8.64 B．9.20C．9.00 D．9.44
8．（1）在100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.3 ml·L－1、0.15 ml·L－1，向该混合液中逐渐加入铜粉至不再溶解，所得溶液中c（Cu2＋）为 ml·L－1。（2）向200 mL 2 ml·L－1 HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量（假设生成的气体只有一种），在此过程中，n（Fe2＋）随n（Fe）变化如图所示。①Ob段与bc段消耗Fe的物质的量之比为 。②向c点所得溶液中加入 mL相同浓度的HNO3可将溶液中Fe2＋全部转化为Fe3＋。
方法总结硝酸与金属反应的计算方法
本讲真题研练1．[2020·全国卷Ⅲ，10]喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体－溶液，能出现喷泉现象的是（ ）
解析：本题喷泉实验的原理是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，在尖嘴导管口处形成喷泉。A项，H2S气体不易溶于稀盐酸，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；B项，HCl极易溶于水，能与稀氨水迅速反应，使烧瓶内外形成较大的压强差，故可以形成喷泉，正确；C项，NO难溶于水，不能与稀硫酸反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；D项，CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不能与饱和碳酸氢钠溶液反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误。
2.[2018·全国卷Ⅱ，8]研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如图所示）。下列叙述错误的是（ ）A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
解析：雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和（NH4）2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和（NH4）2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。
3．[2019·江苏卷，6]下列有关化学反应的叙述正确的是（ ）A.Fe在稀硝酸中发生钝化B.MnO2和稀盐酸反应制取Cl2C.SO2与过量氨水反应生成（NH4）2SO3D.室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2
解析：A项，常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，Fe与稀硝酸发生氧化还原反应生成NO气体，错误；B项，MnO2与浓盐酸在加热条件下可制取Cl2，与稀盐酸不反应，错误；C项，SO2与过量氨水反应生成（NH4）2SO3，正确；D项，室温下Na与O2反应生成Na2O，错误。
4．[2017·北京卷，12]下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是（ ）A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
5．[2015·全国卷Ⅰ]我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指（ ）A．氨水 B．硝酸C．醋 D．卤水
解析：根据题意，“强水”能溶解大多数金属和矿物，所以为硝酸。
6．[2019·江苏卷，16]N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。（1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
解析：（1）根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。
2NH3＋2O2催化剂△N2O＋3H2O
溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强，NO的转化率越高
7．[2018·天津卷，9]烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140 ℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。
（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用是 。（2）C中填充的干燥剂是（填序号） 。a．碱石灰 b．无水CuSO4 c．P2O5（3）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用是与D（装有碱液）相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。
解析：（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。（2）C中填充的干燥剂不能吸收NOx，因此不能为碱石灰，而无水CuSO4通常只用于检验水而不是吸收水，故该干燥剂为P2O5。（3）D的作用是吸收NOx，故该装置中应装有碱液，为洗气瓶装置，气体从长管进、短管出。
（4）采样步骤②加热烟道气的目的是______________________。
解析：NOx中的NO2能溶于水且与水反应，故加热烟道气的目的是防止NOx溶于冷凝水。
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