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2022高考化学一轮复习教案：第4章 第5讲 氮及其重要化合物
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这是一份2022高考化学一轮复习教案：第4章 第5讲 氮及其重要化合物，共24页。
第5课时 必备知识——氮及其重要化合物
知识清单
[重要物质]①N2；②NO和NO2；③HNO3；④NH3；⑤铵盐
[基本规律]①硝酸与金属、非金属反应的规律；②含氮物质之间的相互转化
知识点1 氮及其氧化物
1．氮的固定
2．氮气
(1)物理性质
无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)从分子结构角度认识N2的化学性质
由于N2分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，因此N2的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。
写出上述反应的化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物
氮氧化物
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；只有N2O3和N2O5是酸性氧化物，其余均不是。
(2)列表比较NO和NO2的性质
NO
NO2
氮元素
化合价
＋2价
＋4价
物理性质
无色、不溶于水的气体
红棕色、有刺激性气味的气体，易液化，易溶于水
化
学
性
质
O2
2NO＋O2===2NO2
不反应
H2O
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
H2O、
O2
4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3
4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3
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
制
法
试剂
Cu和稀HNO3反应
Cu和浓HNO3反应
收集
通常用排水法收集
通常用向上排空气法收集
①氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4之间存在平衡：2NO2⇌N2O4在阿伏加德罗常数问题中要考虑该平衡的存在；②NO、CO都能与血红蛋白结合使人中毒。
(3)氮氧化物的污染
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
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。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·江苏卷)NO2通入水中制硝酸：2NO2＋H2O===2H＋＋NO＋NO(×)
(2)(2020·山东卷)大气中NO2参与酸雨形成不涉及氧化还原反应(×)
(3)(2019·北京卷)除去NO中NO2，除杂试剂为H2O、无水CaCl2(√)
(4)(2019·天津卷)收集NO2气体：(×)
(5)(2018·北京卷)热铜丝插入稀硝酸中，产生无色气体，随后变为红棕色(√)
(6)(全国卷Ⅰ)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA(×)
[通关2] (新教材链接)(人教必修第一册·P18，2题改编)在NO2与水的反应中( )
A．N和H元素的化合价均发生变化
B．NO2作氧化剂，H2O作还原剂
C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D．该反应可用于实验室中NO2的尾气处理
C [NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，N元素由＋4价变为＋5价和＋2价，则NO2既是氧化剂又是还原剂，其中起氧化剂与还原剂的NO2的物质的量之比为1∶2，C项正确。该反应产生污染性气体NO，不能用于NO2的尾气处理，D项错误。]
[通关3] (2021·北京师大附中检测)在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
D [根据反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3分析，若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO2，则V(O2)＝×(12－6)mL＝1.2 mL。]
[通关4] (深度思考)(2021·山东德州检测)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是( )
A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
B [设各种气体的体积都为1 L。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝ L。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝ L。③剩余N2的体积V3＝1 L，故三支试管中剩余气体的体积大小为V1＞V3＞V2。]
知识点2 氨和铵盐
1．氨的分子结构和物理性质
电子式
密度
气味
水溶性
比空气小
强烈刺激
性气味
极易溶于水
(1∶700)
2.从物质类别、元素价态角度认识NH3的化学性质
(1)与水的反应
NH3＋H2O⇌NH3·H2O⇌NH＋OH－。氨气溶于水得到氨水，属于混合物，含有“三分子”NH3·H2O、H2O、NH3和“三离子”NH、OH－、H＋。
氨水与一水合氨不同，氨水是NH3的水溶液，属于混合物，而NH3·H2O纯净物，是一元弱碱，不稳定，受热易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)与酸的反应
NH3与酸(如盐酸、硫酸、硝酸等)反应生成相应铵盐。蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，产生白烟，反应的化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl、HNO3＋NH3===NH4NO3。
(3)与盐溶液的反应
将NH3通入某些盐溶液(如MgCl2、AlCl3等)中反应产生沉淀。例如，将过量NH3通入AlCl3溶液中，发生反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)氨气的还原性
NH3中N元素显－3价，处于氮元素的最低价，因此NH3具有还原性。
性质
化学方程式
催化氧化
4NH3＋5O24NO＋6H2O
被CuO氧化
2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O
被氯气氧化
2NH3(少量)＋3Cl2===N2＋6HCl
或8NH3(足量)＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
被氮氧化
物氧化
6NO＋4NH35N2＋6H2O
6NO2＋8NH37N2＋12H2O
NH3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。
3．氨的实验室制法
(1)加热固态铵盐和碱的混合物
一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，化学方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。
①装置：固体＋固体气体(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。
②收集：只能用向下排空气法。
③验满方法：A．用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；B．将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，现象是产生白烟。
④尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。
(2)实验室制取氨的其他方法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
化学方程式为NH3·H2O
NH3↑＋H2O
浓氨水＋
NaOH固体
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＋
CaO固体
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
4.铵盐及NH的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(填离子方程式)
(3)NH的检验
未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明溶液中含有NH。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·天津卷)检验溶液中的NH，所用试剂是NaOH溶液，湿润的蓝色石蕊试纸(×)
(2)(2020·全国卷Ⅲ)同浓度同体积NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合：NH＋OH－===NH3·H2O(×)
(3)(2019·江苏卷)NH4HCO3受热易分解，故可用作化肥(×)
(4)(2018·海南卷)除去氨气中的水蒸气：通过盛有P2O5的干燥管(×)
(5)(2018·江苏卷)NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3(√)
(6)(山东卷)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，则NH4Cl固体可以升华(×)
[通关2] (人教必修1·P103，4题改编)下列方法中，能用于实验室里制取氨的是( )
A．向烧瓶中的澄清石灰水中滴加NH4Cl稀溶液
B．加热试管中的氯化铵固体
C．向烧瓶中浓氨水中加入Na2SO4固体
D．将分液漏斗中的浓氨水滴入装有生石灰的烧瓶中
D [向烧瓶中的澄清石灰水中滴加NH4Cl稀溶液，生成的NH3·H2O浓度较小，不易分解，不能制得NH3，A项错误；加热NH4Cl固体生成的NH3和HCl遇冷会重新反应生成NH4Cl，不能制取NH3，B项错误；向烧瓶中浓氨水中加入Na2SO4固体，无明显放热现象，NH3·H2O不能分解，不能制得NH3，C项错误；向生石灰中滴加浓氨水，CaO与水反应，使溶剂(水)减少，反应放热，促使氨水分解放出NH3，D项正确。]
[通关3] (2020·全国卷Ⅲ)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( )
气体
溶液
A．
H2S
稀盐酸
B．
HCl
稀氨水
C．
NO
稀H2SO4
D．
CO2
饱和NaHCO3溶液
B [从原理上来说，只要圆底烧瓶内的气体易溶于胶头滴管内所吸有的液体即可使烧瓶内的气压在短时间内迅速减小，与大气压形成较大的压力差，即可形成喷泉。H2S为酸性气体，在稀盐酸中的溶解度较小，A项不能形成喷泉；HCl为酸性气体，稀氨水呈碱性，HCl气体在稀氨水中的溶解度较大，B项极易形成喷泉；NO气体不溶于稀硫酸，且和稀硫酸不反应，C项不能形成喷泉；CO2气体难溶于饱和碳酸氢钠溶液，D项不能形成喷泉。]
[通关4] (2021·湖南株洲检测)“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，下列关于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是( )
A．加热时，①中上部汇集了NH4Cl固体
B．加热时，②中溶液变红，冷却后又都变为无色
C．加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红，体现SO2的漂白性
D．②③中都包括溶液褪色的过程，其褪色原理相同
A [加热时，NH4Cl固体分解生成NH3和HCl，在玻璃管的上部重新生成NH4Cl固体，A项正确；含NH3的酚酞溶液显红色，加热时逸出NH3，溶液变成无色，冷却后重新变为红色，B项错误；含SO2的品红溶液无色，加热时SO2逸出，溶液变红，冷却后溶液又变成无色，C项错误；②中溶液褪色是由于NH3逸出，溶液的碱性减弱，③中溶液褪色是由于SO2使品红溶液漂白褪色，其褪色原理不同，D项错误。]
[通关5] (2020·北京卷)某同学进行如下实验：
实验步骤
实验现象
Ⅰ
将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热
试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ
将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上
试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法不正确的是( )
A．根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B．根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C．Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl水解造成的
D．根据试管中部有白色固体附着，说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
C [氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，A项正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快，B项正确；Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的，C项错误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中由化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，D项正确。]
知识点3 硝酸
1．物理性质
硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。
2．化学性质
(1)不稳定性
HNO3不稳定，见光或受热易发生分解，化学方程式为：4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(2)强氧化性
HNO3中N元素显＋5价，处于最高价态，因此浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。反应过程中，HNO3的还原产物一般为HNO3(浓)―→NO2，HNO3(稀)―→NO。
与金属
反应
稀硝酸与铜反应的化学方程式：
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
浓硝酸与铜反应的化学方程式：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
与非金
属反应
浓硝酸与C反应的化学方程式：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
与还原
性化合
物反应
硝酸可氧化Fe2＋、H2S、SO2、Na2SO3、HI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
(3)与有机物的反应
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黄色。
①浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。②常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，表面生成致密的氧化膜，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。
3．工业制法
(1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(2)NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·江苏卷)室温下，Cu与浓HNO3反应放出NO气体(×)
(2)(2019·江苏卷)Fe在稀硝酸中发生钝化(×)
(3)(2019·江苏卷)室温下用稀HNO3溶解铜：Cu＋2NO＋2H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O(×)
(4)(全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA(×)
(5)(海南卷)将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼(×)
[通关2] (2021·江西上饶检测)利用下列各组中物质间的反应制备和收集少量气体，能采用如图实验装置的是( )
A．浓氨水与固体氢氧化钠
B．稀硝酸与铜片
C．浓硫酸与铜片
D．浓硝酸与铜片
B [该装置适用于固体与液体(或液体)在常温下反应制取气体，收集气体采用排水法。NH3易溶于水，不能采用排水法收集，A项错误；稀硝酸与铜常温下反应生成NO，NO难溶于水，可用排水法收集，B项正确；浓硫酸与铜在常温下不发生反应，需要加热，C项错误；浓硝酸与铜反应生成NO2，NO2与水能发生反应，不能用排水法收集NO2，D项错误。]
[通关3] (2021·北京密云区一模)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是( )
①
②
③
A．由①中的红棕色气体，可推知反应还有氧气产生
B．红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③可说明浓硝酸具有挥发性和强氧化性
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
A [浓硝酸在灼热碎玻璃作用下分解，生成红棕色气体是NO2，同时还生成O2、H2O，A项正确；②中产生的红棕色气体，可能是木炭与浓硝酸发生了反应，也可能是浓硝酸受热分解生成，B项错误；③中红热木炭未与浓硝酸接触，产生红棕色气体NO2，说明浓硝酸具有挥发性，不能判断是木炭与浓硝酸发生了反应，还是浓硝酸受热分解生成NO2，故不能说明浓硝酸具有强氧化性，C项错误；③的气体产物中检测出CO2，不能说明木炭与浓硝酸发生了反应，其原因是空气中O2及浓硝酸受热分解生成的NO2都具有氧化性，都可能与木炭发生反应，D项错误。]
[通关4] (深度思考)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为( )
A．9.02 g B．8.51 g
C．8.26 g D．7.04 g
B [最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH－的质量。由于金属阳离子结合的OH－的物质的量，就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是＋×2＝0.23 mol，所以和金属阳离子结合的OH－的物质的量也是0.23 mol，质量是3.91 g，则沉淀的质量是8.51 g，B项正确。]
知识点4 氮及其化合物的转化
1．借助“价－类二维图”认识氮及其化合物的转化关系
2．含氮元素物质之间的转化关系
(1)“歧化反应”——同一物质中N元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
例如，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
(2)“归中反应”——不同物质中N元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
例如，6NO＋4NH35N2＋6H2O、NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
[通关1] (北京卷)下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是( )
A．氮元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
A [利用N2＋3H2 2NH3进行人工固氮时，氮元素被还原，A项错误；工业合成氨属于人工固氮，B项正确；图中由硝酸盐制造蛋白质、由动物排泄物及遗体得到氨或铵盐，说明含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C项正确；图中蛋白质参与了氮循环，而蛋白质含有碳、氢、氧，D项正确。]
[通关2] (2021·贵州贵阳检测)氮及其化合物的转化关系如图所示。
则下列说法不正确的是( )
A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应
D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
D [氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，氮气与氧气不能直接生成NO2。]
[通关3] (2021·山东潍坊检测)氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因，可用以下流程处理：
达标废水
下列说法正确的是( )
A．过程Ⅰ中发生的化学反应属于氧化还原反应
B．过程Ⅱ中NH→NO，每转化1 mol NH转移的电子数为6NA
C．过程Ⅲ中CH3OH→CO2，甲醇作还原剂
D．过程Ⅲ中HNO3→N2，转移10 mol e－时可生成N2 11.2 L(标准状况)
C [过程Ⅰ中发生反应：NH＋OH－NH3↑＋H2O，属于非氧化还原反应，A项错误；过程Ⅱ中NH→NO，N元素由－3价升高到＋5价，则转化1 mol NH转移的电子数为8NA，B项错误；过程Ⅲ中CH3OH→CO2，C元素由－2价升高到＋4价，甲醇作还原剂，发生氧化反应，C项正确；过程Ⅲ中HNO3→N2，N元素由＋5价降低到0价，则转移10 mol e－时可生成1 mol N2，在标准状况下的体积为22.4 L，D项错误。]
[通关4] (2021·河南开封检测)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法正确的是( )
A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D．图中所涉及的O2都要用纯氧
C [化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质，NaHCO3不是化肥，A项错误；Na2CO3受热不易分解，B项错误；NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C项正确；NO→NO2过程需要空气就可以，不一定要用纯氧，D项错误。]
[通关5] (深度思考)一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题：
(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是________。
(3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为__________。
(4)若“反应ⅰ”是在酸性条件下由NO与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)N元素位于第二周期ⅤA族，其原子结构示意图为。
(2)氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，根据循环图可知，属于氮的固定的是k和c；发生非氧化还原反应，说明反应前后各元素化合价没有发生变化，则属于非氧化还原反应的是a和l。
(3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
(4)根据信息，Zn＋H＋＋NO―→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，根据电荷守恒、得失电子守恒以及原子守恒得离子方程式为4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O。
答案 (1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O
训练(二十一) 氮及其重要化合物
1．(2021·山西太原调研)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是( )
A．X是N2O5
B．可用排空气法收集NO气体
C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
B [NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。]
2．(2020·北京师大附中检测)下图是喷泉实验装置图，下列说法正确的是( )
A．烧瓶中的溶液呈红色，则原气体一定是SO2
B．形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压
C．烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体可能是氨气
D．若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，则CO、CO2均能形成喷泉
C [烧瓶中溶液呈红色， 说明气体为酸性气体，可能是HCl等，A项错误；形成喷泉的原因是气体溶于水或与水反应，导致烧瓶内气体压强小于外界大气压，B项错误；烧瓶中的溶液呈蓝色，说明溶液呈碱性，则原气体可能是氨气，C项正确；CO不溶于NaOH溶液，也不发生反应，不能形成喷泉，D项错误。]
3．(2020·山东临沂模拟)下列制取NH3、验证其还原性、收集并进行尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是( )
D [浓氨水滴到碱石灰中，放出大量的热，促使NH3·H2O分解放出NH3，A项正确；NH3中N元素显－3价，可被CuO氧化生成N2，CuO被还原为Cu而由黑色变为红色，B项正确；NH3的密度小于空气的密度，可采用向下排空气法收集NH3，C项正确；导管末端插入水中，NH3易溶于水，易引起倒吸，不能起到防止倒吸的作用，D项错误。]
4．(2021·重庆第一中学检测)如图，试管中充满NO2，现向其中缓慢通入O2，用水吸收NO2(假设每次通入的O2能完全反应)。下列说法正确的是( )
A．当试管内溶液的pH不再变化时，说明NO2全部转化为HNO3(假设试管内的溶质不向水槽中扩散)
B．当试管内气体不是红棕色时，说明NO2全部转化为HNO3
C．水槽内的水改为稀盐酸，有利于吸收NO2
D．水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2
D [试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，根据NO2→HNO3，c(HNO3)＝，消耗的NO2的体积等于试管中溶液的体积，即ΔV(NO2)＝V(溶液)，则c(HNO3)＝，故试管内溶液的pH始终不变，A项错误；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，当试管中气体不是红棕色时，不能说明NO2全部转化为HNO3，B项错误；NO2与稀盐酸不反应， C项错误；NO2与NaOH溶液能够发生反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2, D项正确。]
5．(2021·山东青岛检测)为了探究浓硝酸的性质，进行以下五组实验，均观察到红棕色气体。下列分析错误的是( )
A．将带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO2能支持燃烧
B．②中的铁片钝化，红棕色气体由浓硝酸分解产生，③中溶液变为绿色
C．①④⑤实验对比，④中的红棕色气体可能是由挥发的浓硝酸受热分解产生的
D．五支试管中的红棕色气体均为还原产物
B [灼热的玻璃棒插入浓硝酸中，HNO3分解生成NO2、O2和H2O，带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO2和O2均能支持燃烧，A项正确；灼热的铁片在浓硝酸中发生反应，且生成红棕色的NO2，不能钝化，B项错误；浓硝酸具有强挥发性，挥发出的HNO3(g)受灼热木炭作用，发生分解生成红棕色NO2，C项正确；红棕色气体均为NO2，都是HNO3被还原生成，均为还原产物，D项正确。]
6．(2021·山东日照模拟)室温下，某兴趣小组用下图所示装置在通风橱中进行如下实验：
实验
现象
试管Ⅰ中开始无明显现象，逐渐有微小气泡生成，越来越剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色
试管Ⅱ中剧烈反应，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿色；之后向绿色溶液中持续通入N2，溶液变为蓝色
下列说法不正确的是( )
A．试管Ⅱ中红棕色气体为NO2，由硝酸还原生成
B．等质量的Cu完全溶解时，Ⅱ试管中消耗的HNO3多
C．将Cu换成Fe之后重复实验，依然是试管Ⅱ中反应更剧烈
D．试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管I中的不同，是由于溶有NO2
C [Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2和H2O，则试管Ⅱ中红棕色气体为NO2，A项正确；等质量的Cu分别与稀硝酸、浓硝酸完全反应时，消耗HNO3的物质的量之比为2∶3，则Ⅱ试管中消耗的HNO3多，B项正确；常温下Fe在浓硝酸中发生钝化，试管I中反应更剧烈，C项错误；试管Ⅱ中反应生成NO2，绿色溶液持续通入N2，将溶于溶液中的NO2排出，溶液变为蓝色，D项正确。]
7．(2021·辽宁丹东检测)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FeSO4＋NO⇌[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法中不正确的是( )
A．装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液
B．若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应
C．实验结束后，先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞
D．装置J收集的气体中一定不含NO
D [装置F盛有水，用于吸收挥发出的HNO3；装置I中盛有FeSO4溶液，用于检验NO，A项正确。装置H中红色粉末变黑色，说明Cu生成了CuO，则NO与Cu发生了反应，B项正确。实验结束时，为防止倒吸，要先熄灭酒精灯，待冷却后关闭分液漏斗的活塞，C项正确。由于FeSO4与NO的反应是可逆反应，NO不能被装置I中FeSO4溶液完全吸收，且NO与水不反应，故装置J收集的气体中一定含有NO，D项错误。]
8．(2021·北京大兴区检测)某学习小组为研究铜与浓、稀HNO3反应的差异，设计了如图所示的实验装置。
下列说法不正确的是( )
A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气
B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol
D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理
D [研究铜与浓、稀HNO3反应的差异，先利用二氧化碳将装置中的空气排出，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化，滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，在B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，C中收集到NO气体，最后尾气处理。反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气，A项正确；A中铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，B项正确；B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因此当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol，C项正确；NO不溶于水，C装置中装入一定量的水不能进行尾气处理，D项错误。]
9．(2021·安徽滁州检测)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关判断正确的是( )
A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO3
B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应
C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物
A [分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2，51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol，共失去电子0.8 mol×2＝1.6 mol，由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6 mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol，由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol，A项正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B项错误；部分NO2会转化为N2O4，而NO2、N2O4在标准状况下都不是气体，C项错误；反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D项错误。]
10．(2021·黑龙江大庆检测)Zn与硝酸反应时，硝酸溶液的浓度不同，产物也不同。与不同浓度硝酸反应时，反应的Zn与被还原硝酸的物质的量关系如图。还原产物为NH4NO3的曲线是( )
A [生成1 mol NH4NO3时，HNO3得到8 mol电子，据得失电子守恒可知，反应要消耗4 mol Zn，必然生成4 mol Zn(NO3)2，故生成NH4NO3时，消耗Zn和被还原的HNO3的物质的量之比为4 mol∶1 mol＝4∶1。]
11．(2019·江苏卷，节选)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)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为：
NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。
(2)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为________________________________________________________________________。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是________________________________________________________________________。
解析 (1)①根据化学平衡的影响因素，为提高尾气中NO和NO2的去除率，采用气、液逆流的方式吸收尾气可保证尾气更充分地吸收，吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，可提高尾气的转化率。
②由尾气吸收的主要反应NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O、2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O可知，吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中含有的杂质为NaNO3；NO不溶于水也不与水反应，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
(2)①根据题目信息在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，利用电子守恒法可配平反应的离子方程式：3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋。
②在酸性条件下，ClO－转化成HClO，溶液的pH越小，生成的HClO浓度越大，HClO的氧化性越强，则NO转化率越高。
答案 (1)①BC ②NaNO3 NO
(2)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋
②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
12．(2021·云南昆明调研)某校化学研究性学习小组设计实验验证NH3能还原CuO，并对还原产物进行探究。
请回答下列问题：
Ⅰ.验证NH3能还原CuO
(1)试剂X为________________。
(2)请将提供的装置按合理顺序连接：g→_________________________________。
(3)装置B的作用是__________________________________________。
(4)证明NH3能还原CuO的实验现象是_______________________________。
Ⅱ.探究还原产物的成分
[查阅资料] Cu2O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu2O＋H2SO4(稀)===Cu＋CuSO4＋H2O。
[实验探究]
实验操作
实验现象
实验结论
取10.4 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸，充分搅拌，静置
若无现象
(5)证明红色固体为______(填名称，下同)
若溶液
变蓝
(6)证明红色固体肯定含有__________，可能含有____________
取上述反应后的混合物过滤、洗涤、干燥、称重，得固体6.4 g
(7)经计算，红色固体的成分及其物质的量为__________________________________________________
解析 (1)氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，试剂X用于干燥氨气且不与氨气反应，则为碱石灰。
(2)装置C生成氨气后，首先经过E干燥，再通入A中反应，生成的气体通过D进行检测，最后用B装置吸收尾气。所以连接顺序为g→f→h→a→b→d→e→c。
(3)氨气极易溶于水，吸收氨气时一定要考虑防止倒吸，B装置中，氨气通入后先与CCl4接触，并不溶于CCl4，会溶于上层的水，可以防止倒吸；B装置前连接D装置，其用于检验A装置中是否产生水，则不能让空气中的水蒸气进入D装置，所以B装置还可以隔绝空气，防止空气中的水蒸气进入D装置中。
(4)A中黑色粉末变为红色能证明CuO与NH3反应生成了Cu或Cu2O，D中白色固体变为蓝色能证明CuO与NH3反应生成了H2O。
(5)向红色固体中加入稀硫酸无现象，说明红色固体为Cu，其不与稀H2SO4反应。
(6)有CuSO4生成，溶液变蓝，则红色固体中肯定含有Cu2O，不能确定是否含有Cu。
(7)所得固体为Cu，物质的量为0.1 mol；由反应前红色固体质量为10.4 g，反应后得固体质量为6.4 g，可知红色固体中一定有Cu2O，Cu2O的物质的量可根据发生反应的化学方程式列式进行计算：
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O Δm
1 mol 1 mol 80 g
0.05 mol 0.05 mol 4 g
则原固体中还含有0.05 mol Cu。红色固体的成分及其物质的量：铜和氧化亚铜各0.05 mol。
答案 (1)碱石灰 (2)f→h→a→b→d→e→c
(3)吸收尾气，防止倒吸，隔绝空气，防止空气中的水蒸气进入D中
(4)A中黑色粉末变为红色，D中白色固体变为蓝色
(5)铜 (6)氧化亚铜 铜 (7)铜和氧化亚铜各0.05 mol
第5课时 必备知识——氮及其重要化合物
知识清单
[重要物质]①N2；②NO和NO2；③HNO3；④NH3；⑤铵盐
[基本规律]①硝酸与金属、非金属反应的规律；②含氮物质之间的相互转化
知识点1 氮及其氧化物
1．氮的固定
2．氮气
(1)物理性质
无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)从分子结构角度认识N2的化学性质
由于N2分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，因此N2的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。
写出上述反应的化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物
氮氧化物
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；只有N2O3和N2O5是酸性氧化物，其余均不是。
(2)列表比较NO和NO2的性质
NO
NO2
氮元素
化合价
＋2价
＋4价
物理性质
无色、不溶于水的气体
红棕色、有刺激性气味的气体，易液化，易溶于水
化
学
性
质
O2
2NO＋O2===2NO2
不反应
H2O
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
H2O、
O2
4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3
4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3
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
制
法
试剂
Cu和稀HNO3反应
Cu和浓HNO3反应
收集
通常用排水法收集
通常用向上排空气法收集
①氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4之间存在平衡：2NO2⇌N2O4在阿伏加德罗常数问题中要考虑该平衡的存在；②NO、CO都能与血红蛋白结合使人中毒。
(3)氮氧化物的污染
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
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。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·江苏卷)NO2通入水中制硝酸：2NO2＋H2O===2H＋＋NO＋NO(×)
(2)(2020·山东卷)大气中NO2参与酸雨形成不涉及氧化还原反应(×)
(3)(2019·北京卷)除去NO中NO2，除杂试剂为H2O、无水CaCl2(√)
(4)(2019·天津卷)收集NO2气体：(×)
(5)(2018·北京卷)热铜丝插入稀硝酸中，产生无色气体，随后变为红棕色(√)
(6)(全国卷Ⅰ)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA(×)
[通关2] (新教材链接)(人教必修第一册·P18，2题改编)在NO2与水的反应中( )
A．N和H元素的化合价均发生变化
B．NO2作氧化剂，H2O作还原剂
C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D．该反应可用于实验室中NO2的尾气处理
C [NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，N元素由＋4价变为＋5价和＋2价，则NO2既是氧化剂又是还原剂，其中起氧化剂与还原剂的NO2的物质的量之比为1∶2，C项正确。该反应产生污染性气体NO，不能用于NO2的尾气处理，D项错误。]
[通关3] (2021·北京师大附中检测)在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
D [根据反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3分析，若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO2，则V(O2)＝×(12－6)mL＝1.2 mL。]
[通关4] (深度思考)(2021·山东德州检测)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是( )
A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
B [设各种气体的体积都为1 L。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝ L。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝ L。③剩余N2的体积V3＝1 L，故三支试管中剩余气体的体积大小为V1＞V3＞V2。]
知识点2 氨和铵盐
1．氨的分子结构和物理性质
电子式
密度
气味
水溶性
比空气小
强烈刺激
性气味
极易溶于水
(1∶700)
2.从物质类别、元素价态角度认识NH3的化学性质
(1)与水的反应
NH3＋H2O⇌NH3·H2O⇌NH＋OH－。氨气溶于水得到氨水，属于混合物，含有“三分子”NH3·H2O、H2O、NH3和“三离子”NH、OH－、H＋。
氨水与一水合氨不同，氨水是NH3的水溶液，属于混合物，而NH3·H2O纯净物，是一元弱碱，不稳定，受热易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)与酸的反应
NH3与酸(如盐酸、硫酸、硝酸等)反应生成相应铵盐。蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，产生白烟，反应的化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl、HNO3＋NH3===NH4NO3。
(3)与盐溶液的反应
将NH3通入某些盐溶液(如MgCl2、AlCl3等)中反应产生沉淀。例如，将过量NH3通入AlCl3溶液中，发生反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)氨气的还原性
NH3中N元素显－3价，处于氮元素的最低价，因此NH3具有还原性。
性质
化学方程式
催化氧化
4NH3＋5O24NO＋6H2O
被CuO氧化
2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O
被氯气氧化
2NH3(少量)＋3Cl2===N2＋6HCl
或8NH3(足量)＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
被氮氧化
物氧化
6NO＋4NH35N2＋6H2O
6NO2＋8NH37N2＋12H2O
NH3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。
3．氨的实验室制法
(1)加热固态铵盐和碱的混合物
一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，化学方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。
①装置：固体＋固体气体(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。
②收集：只能用向下排空气法。
③验满方法：A．用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；B．将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，现象是产生白烟。
④尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。
(2)实验室制取氨的其他方法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
化学方程式为NH3·H2O
NH3↑＋H2O
浓氨水＋
NaOH固体
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＋
CaO固体
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
4.铵盐及NH的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(填离子方程式)
(3)NH的检验
未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明溶液中含有NH。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·天津卷)检验溶液中的NH，所用试剂是NaOH溶液，湿润的蓝色石蕊试纸(×)
(2)(2020·全国卷Ⅲ)同浓度同体积NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合：NH＋OH－===NH3·H2O(×)
(3)(2019·江苏卷)NH4HCO3受热易分解，故可用作化肥(×)
(4)(2018·海南卷)除去氨气中的水蒸气：通过盛有P2O5的干燥管(×)
(5)(2018·江苏卷)NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3(√)
(6)(山东卷)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，则NH4Cl固体可以升华(×)
[通关2] (人教必修1·P103，4题改编)下列方法中，能用于实验室里制取氨的是( )
A．向烧瓶中的澄清石灰水中滴加NH4Cl稀溶液
B．加热试管中的氯化铵固体
C．向烧瓶中浓氨水中加入Na2SO4固体
D．将分液漏斗中的浓氨水滴入装有生石灰的烧瓶中
D [向烧瓶中的澄清石灰水中滴加NH4Cl稀溶液，生成的NH3·H2O浓度较小，不易分解，不能制得NH3，A项错误；加热NH4Cl固体生成的NH3和HCl遇冷会重新反应生成NH4Cl，不能制取NH3，B项错误；向烧瓶中浓氨水中加入Na2SO4固体，无明显放热现象，NH3·H2O不能分解，不能制得NH3，C项错误；向生石灰中滴加浓氨水，CaO与水反应，使溶剂(水)减少，反应放热，促使氨水分解放出NH3，D项正确。]
[通关3] (2020·全国卷Ⅲ)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( )
气体
溶液
A．
H2S
稀盐酸
B．
HCl
稀氨水
C．
NO
稀H2SO4
D．
CO2
饱和NaHCO3溶液
B [从原理上来说，只要圆底烧瓶内的气体易溶于胶头滴管内所吸有的液体即可使烧瓶内的气压在短时间内迅速减小，与大气压形成较大的压力差，即可形成喷泉。H2S为酸性气体，在稀盐酸中的溶解度较小，A项不能形成喷泉；HCl为酸性气体，稀氨水呈碱性，HCl气体在稀氨水中的溶解度较大，B项极易形成喷泉；NO气体不溶于稀硫酸，且和稀硫酸不反应，C项不能形成喷泉；CO2气体难溶于饱和碳酸氢钠溶液，D项不能形成喷泉。]
[通关4] (2021·湖南株洲检测)“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，下列关于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是( )
A．加热时，①中上部汇集了NH4Cl固体
B．加热时，②中溶液变红，冷却后又都变为无色
C．加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红，体现SO2的漂白性
D．②③中都包括溶液褪色的过程，其褪色原理相同
A [加热时，NH4Cl固体分解生成NH3和HCl，在玻璃管的上部重新生成NH4Cl固体，A项正确；含NH3的酚酞溶液显红色，加热时逸出NH3，溶液变成无色，冷却后重新变为红色，B项错误；含SO2的品红溶液无色，加热时SO2逸出，溶液变红，冷却后溶液又变成无色，C项错误；②中溶液褪色是由于NH3逸出，溶液的碱性减弱，③中溶液褪色是由于SO2使品红溶液漂白褪色，其褪色原理不同，D项错误。]
[通关5] (2020·北京卷)某同学进行如下实验：
实验步骤
实验现象
Ⅰ
将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热
试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ
将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上
试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法不正确的是( )
A．根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B．根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C．Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl水解造成的
D．根据试管中部有白色固体附着，说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
C [氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，A项正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快，B项正确；Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的，C项错误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中由化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，D项正确。]
知识点3 硝酸
1．物理性质
硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。
2．化学性质
(1)不稳定性
HNO3不稳定，见光或受热易发生分解，化学方程式为：4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(2)强氧化性
HNO3中N元素显＋5价，处于最高价态，因此浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。反应过程中，HNO3的还原产物一般为HNO3(浓)―→NO2，HNO3(稀)―→NO。
与金属
反应
稀硝酸与铜反应的化学方程式：
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
浓硝酸与铜反应的化学方程式：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
与非金
属反应
浓硝酸与C反应的化学方程式：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
与还原
性化合
物反应
硝酸可氧化Fe2＋、H2S、SO2、Na2SO3、HI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
(3)与有机物的反应
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黄色。
①浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。②常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，表面生成致密的氧化膜，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。
3．工业制法
(1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(2)NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·江苏卷)室温下，Cu与浓HNO3反应放出NO气体(×)
(2)(2019·江苏卷)Fe在稀硝酸中发生钝化(×)
(3)(2019·江苏卷)室温下用稀HNO3溶解铜：Cu＋2NO＋2H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O(×)
(4)(全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA(×)
(5)(海南卷)将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼(×)
[通关2] (2021·江西上饶检测)利用下列各组中物质间的反应制备和收集少量气体，能采用如图实验装置的是( )
A．浓氨水与固体氢氧化钠
B．稀硝酸与铜片
C．浓硫酸与铜片
D．浓硝酸与铜片
B [该装置适用于固体与液体(或液体)在常温下反应制取气体，收集气体采用排水法。NH3易溶于水，不能采用排水法收集，A项错误；稀硝酸与铜常温下反应生成NO，NO难溶于水，可用排水法收集，B项正确；浓硫酸与铜在常温下不发生反应，需要加热，C项错误；浓硝酸与铜反应生成NO2，NO2与水能发生反应，不能用排水法收集NO2，D项错误。]
[通关3] (2021·北京密云区一模)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是( )
①
②
③
A．由①中的红棕色气体，可推知反应还有氧气产生
B．红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③可说明浓硝酸具有挥发性和强氧化性
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
A [浓硝酸在灼热碎玻璃作用下分解，生成红棕色气体是NO2，同时还生成O2、H2O，A项正确；②中产生的红棕色气体，可能是木炭与浓硝酸发生了反应，也可能是浓硝酸受热分解生成，B项错误；③中红热木炭未与浓硝酸接触，产生红棕色气体NO2，说明浓硝酸具有挥发性，不能判断是木炭与浓硝酸发生了反应，还是浓硝酸受热分解生成NO2，故不能说明浓硝酸具有强氧化性，C项错误；③的气体产物中检测出CO2，不能说明木炭与浓硝酸发生了反应，其原因是空气中O2及浓硝酸受热分解生成的NO2都具有氧化性，都可能与木炭发生反应，D项错误。]
[通关4] (深度思考)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为( )
A．9.02 g B．8.51 g
C．8.26 g D．7.04 g
B [最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH－的质量。由于金属阳离子结合的OH－的物质的量，就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是＋×2＝0.23 mol，所以和金属阳离子结合的OH－的物质的量也是0.23 mol，质量是3.91 g，则沉淀的质量是8.51 g，B项正确。]
知识点4 氮及其化合物的转化
1．借助“价－类二维图”认识氮及其化合物的转化关系
2．含氮元素物质之间的转化关系
(1)“歧化反应”——同一物质中N元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
例如，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
(2)“归中反应”——不同物质中N元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
例如，6NO＋4NH35N2＋6H2O、NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
[通关1] (北京卷)下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是( )
A．氮元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
A [利用N2＋3H2 2NH3进行人工固氮时，氮元素被还原，A项错误；工业合成氨属于人工固氮，B项正确；图中由硝酸盐制造蛋白质、由动物排泄物及遗体得到氨或铵盐，说明含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C项正确；图中蛋白质参与了氮循环，而蛋白质含有碳、氢、氧，D项正确。]
[通关2] (2021·贵州贵阳检测)氮及其化合物的转化关系如图所示。
则下列说法不正确的是( )
A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应
D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
D [氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，氮气与氧气不能直接生成NO2。]
[通关3] (2021·山东潍坊检测)氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因，可用以下流程处理：
达标废水
下列说法正确的是( )
A．过程Ⅰ中发生的化学反应属于氧化还原反应
B．过程Ⅱ中NH→NO，每转化1 mol NH转移的电子数为6NA
C．过程Ⅲ中CH3OH→CO2，甲醇作还原剂
D．过程Ⅲ中HNO3→N2，转移10 mol e－时可生成N2 11.2 L(标准状况)
C [过程Ⅰ中发生反应：NH＋OH－NH3↑＋H2O，属于非氧化还原反应，A项错误；过程Ⅱ中NH→NO，N元素由－3价升高到＋5价，则转化1 mol NH转移的电子数为8NA，B项错误；过程Ⅲ中CH3OH→CO2，C元素由－2价升高到＋4价，甲醇作还原剂，发生氧化反应，C项正确；过程Ⅲ中HNO3→N2，N元素由＋5价降低到0价，则转移10 mol e－时可生成1 mol N2，在标准状况下的体积为22.4 L，D项错误。]
[通关4] (2021·河南开封检测)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法正确的是( )
A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D．图中所涉及的O2都要用纯氧
C [化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质，NaHCO3不是化肥，A项错误；Na2CO3受热不易分解，B项错误；NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C项正确；NO→NO2过程需要空气就可以，不一定要用纯氧，D项错误。]
[通关5] (深度思考)一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题：
(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是________。
(3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为__________。
(4)若“反应ⅰ”是在酸性条件下由NO与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)N元素位于第二周期ⅤA族，其原子结构示意图为。
(2)氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，根据循环图可知，属于氮的固定的是k和c；发生非氧化还原反应，说明反应前后各元素化合价没有发生变化，则属于非氧化还原反应的是a和l。
(3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
(4)根据信息，Zn＋H＋＋NO―→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，根据电荷守恒、得失电子守恒以及原子守恒得离子方程式为4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O。
答案 (1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O
训练(二十一) 氮及其重要化合物
1．(2021·山西太原调研)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是( )
A．X是N2O5
B．可用排空气法收集NO气体
C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
B [NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。]
2．(2020·北京师大附中检测)下图是喷泉实验装置图，下列说法正确的是( )
A．烧瓶中的溶液呈红色，则原气体一定是SO2
B．形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压
C．烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体可能是氨气
D．若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，则CO、CO2均能形成喷泉
C [烧瓶中溶液呈红色， 说明气体为酸性气体，可能是HCl等，A项错误；形成喷泉的原因是气体溶于水或与水反应，导致烧瓶内气体压强小于外界大气压，B项错误；烧瓶中的溶液呈蓝色，说明溶液呈碱性，则原气体可能是氨气，C项正确；CO不溶于NaOH溶液，也不发生反应，不能形成喷泉，D项错误。]
3．(2020·山东临沂模拟)下列制取NH3、验证其还原性、收集并进行尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是( )
D [浓氨水滴到碱石灰中，放出大量的热，促使NH3·H2O分解放出NH3，A项正确；NH3中N元素显－3价，可被CuO氧化生成N2，CuO被还原为Cu而由黑色变为红色，B项正确；NH3的密度小于空气的密度，可采用向下排空气法收集NH3，C项正确；导管末端插入水中，NH3易溶于水，易引起倒吸，不能起到防止倒吸的作用，D项错误。]
4．(2021·重庆第一中学检测)如图，试管中充满NO2，现向其中缓慢通入O2，用水吸收NO2(假设每次通入的O2能完全反应)。下列说法正确的是( )
A．当试管内溶液的pH不再变化时，说明NO2全部转化为HNO3(假设试管内的溶质不向水槽中扩散)
B．当试管内气体不是红棕色时，说明NO2全部转化为HNO3
C．水槽内的水改为稀盐酸，有利于吸收NO2
D．水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2
D [试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，根据NO2→HNO3，c(HNO3)＝，消耗的NO2的体积等于试管中溶液的体积，即ΔV(NO2)＝V(溶液)，则c(HNO3)＝，故试管内溶液的pH始终不变，A项错误；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，当试管中气体不是红棕色时，不能说明NO2全部转化为HNO3，B项错误；NO2与稀盐酸不反应， C项错误；NO2与NaOH溶液能够发生反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2, D项正确。]
5．(2021·山东青岛检测)为了探究浓硝酸的性质，进行以下五组实验，均观察到红棕色气体。下列分析错误的是( )
A．将带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO2能支持燃烧
B．②中的铁片钝化，红棕色气体由浓硝酸分解产生，③中溶液变为绿色
C．①④⑤实验对比，④中的红棕色气体可能是由挥发的浓硝酸受热分解产生的
D．五支试管中的红棕色气体均为还原产物
B [灼热的玻璃棒插入浓硝酸中，HNO3分解生成NO2、O2和H2O，带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO2和O2均能支持燃烧，A项正确；灼热的铁片在浓硝酸中发生反应，且生成红棕色的NO2，不能钝化，B项错误；浓硝酸具有强挥发性，挥发出的HNO3(g)受灼热木炭作用，发生分解生成红棕色NO2，C项正确；红棕色气体均为NO2，都是HNO3被还原生成，均为还原产物，D项正确。]
6．(2021·山东日照模拟)室温下，某兴趣小组用下图所示装置在通风橱中进行如下实验：
实验
现象
试管Ⅰ中开始无明显现象，逐渐有微小气泡生成，越来越剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色
试管Ⅱ中剧烈反应，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿色；之后向绿色溶液中持续通入N2，溶液变为蓝色
下列说法不正确的是( )
A．试管Ⅱ中红棕色气体为NO2，由硝酸还原生成
B．等质量的Cu完全溶解时，Ⅱ试管中消耗的HNO3多
C．将Cu换成Fe之后重复实验，依然是试管Ⅱ中反应更剧烈
D．试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管I中的不同，是由于溶有NO2
C [Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2和H2O，则试管Ⅱ中红棕色气体为NO2，A项正确；等质量的Cu分别与稀硝酸、浓硝酸完全反应时，消耗HNO3的物质的量之比为2∶3，则Ⅱ试管中消耗的HNO3多，B项正确；常温下Fe在浓硝酸中发生钝化，试管I中反应更剧烈，C项错误；试管Ⅱ中反应生成NO2，绿色溶液持续通入N2，将溶于溶液中的NO2排出，溶液变为蓝色，D项正确。]
7．(2021·辽宁丹东检测)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FeSO4＋NO⇌[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法中不正确的是( )
A．装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液
B．若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应
C．实验结束后，先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞
D．装置J收集的气体中一定不含NO
D [装置F盛有水，用于吸收挥发出的HNO3；装置I中盛有FeSO4溶液，用于检验NO，A项正确。装置H中红色粉末变黑色，说明Cu生成了CuO，则NO与Cu发生了反应，B项正确。实验结束时，为防止倒吸，要先熄灭酒精灯，待冷却后关闭分液漏斗的活塞，C项正确。由于FeSO4与NO的反应是可逆反应，NO不能被装置I中FeSO4溶液完全吸收，且NO与水不反应，故装置J收集的气体中一定含有NO，D项错误。]
8．(2021·北京大兴区检测)某学习小组为研究铜与浓、稀HNO3反应的差异，设计了如图所示的实验装置。
下列说法不正确的是( )
A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气
B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol
D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理
D [研究铜与浓、稀HNO3反应的差异，先利用二氧化碳将装置中的空气排出，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化，滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，在B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，C中收集到NO气体，最后尾气处理。反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气，A项正确；A中铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，B项正确；B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因此当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol，C项正确；NO不溶于水，C装置中装入一定量的水不能进行尾气处理，D项错误。]
9．(2021·安徽滁州检测)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关判断正确的是( )
A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO3
B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应
C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物
A [分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2，51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol，共失去电子0.8 mol×2＝1.6 mol，由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6 mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol，由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol，A项正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B项错误；部分NO2会转化为N2O4，而NO2、N2O4在标准状况下都不是气体，C项错误；反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D项错误。]
10．(2021·黑龙江大庆检测)Zn与硝酸反应时，硝酸溶液的浓度不同，产物也不同。与不同浓度硝酸反应时，反应的Zn与被还原硝酸的物质的量关系如图。还原产物为NH4NO3的曲线是( )
A [生成1 mol NH4NO3时，HNO3得到8 mol电子，据得失电子守恒可知，反应要消耗4 mol Zn，必然生成4 mol Zn(NO3)2，故生成NH4NO3时，消耗Zn和被还原的HNO3的物质的量之比为4 mol∶1 mol＝4∶1。]
11．(2019·江苏卷，节选)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)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为：
NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。
(2)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为________________________________________________________________________。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是________________________________________________________________________。
解析 (1)①根据化学平衡的影响因素，为提高尾气中NO和NO2的去除率，采用气、液逆流的方式吸收尾气可保证尾气更充分地吸收，吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，可提高尾气的转化率。
②由尾气吸收的主要反应NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O、2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O可知，吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中含有的杂质为NaNO3；NO不溶于水也不与水反应，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
(2)①根据题目信息在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，利用电子守恒法可配平反应的离子方程式：3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋。
②在酸性条件下，ClO－转化成HClO，溶液的pH越小，生成的HClO浓度越大，HClO的氧化性越强，则NO转化率越高。
答案 (1)①BC ②NaNO3 NO
(2)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋
②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
12．(2021·云南昆明调研)某校化学研究性学习小组设计实验验证NH3能还原CuO，并对还原产物进行探究。
请回答下列问题：
Ⅰ.验证NH3能还原CuO
(1)试剂X为________________。
(2)请将提供的装置按合理顺序连接：g→_________________________________。
(3)装置B的作用是__________________________________________。
(4)证明NH3能还原CuO的实验现象是_______________________________。
Ⅱ.探究还原产物的成分
[查阅资料] Cu2O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu2O＋H2SO4(稀)===Cu＋CuSO4＋H2O。
[实验探究]
实验操作
实验现象
实验结论
取10.4 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸，充分搅拌，静置
若无现象
(5)证明红色固体为______(填名称，下同)
若溶液
变蓝
(6)证明红色固体肯定含有__________，可能含有____________
取上述反应后的混合物过滤、洗涤、干燥、称重，得固体6.4 g
(7)经计算，红色固体的成分及其物质的量为__________________________________________________
解析 (1)氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，试剂X用于干燥氨气且不与氨气反应，则为碱石灰。
(2)装置C生成氨气后，首先经过E干燥，再通入A中反应，生成的气体通过D进行检测，最后用B装置吸收尾气。所以连接顺序为g→f→h→a→b→d→e→c。
(3)氨气极易溶于水，吸收氨气时一定要考虑防止倒吸，B装置中，氨气通入后先与CCl4接触，并不溶于CCl4，会溶于上层的水，可以防止倒吸；B装置前连接D装置，其用于检验A装置中是否产生水，则不能让空气中的水蒸气进入D装置，所以B装置还可以隔绝空气，防止空气中的水蒸气进入D装置中。
(4)A中黑色粉末变为红色能证明CuO与NH3反应生成了Cu或Cu2O，D中白色固体变为蓝色能证明CuO与NH3反应生成了H2O。
(5)向红色固体中加入稀硫酸无现象，说明红色固体为Cu，其不与稀H2SO4反应。
(6)有CuSO4生成，溶液变蓝，则红色固体中肯定含有Cu2O，不能确定是否含有Cu。
(7)所得固体为Cu，物质的量为0.1 mol；由反应前红色固体质量为10.4 g，反应后得固体质量为6.4 g，可知红色固体中一定有Cu2O，Cu2O的物质的量可根据发生反应的化学方程式列式进行计算：
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O Δm
1 mol 1 mol 80 g
0.05 mol 0.05 mol 4 g
则原固体中还含有0.05 mol Cu。红色固体的成分及其物质的量：铜和氧化亚铜各0.05 mol。
答案 (1)碱石灰 (2)f→h→a→b→d→e→c
(3)吸收尾气，防止倒吸，隔绝空气，防止空气中的水蒸气进入D中
(4)A中黑色粉末变为红色，D中白色固体变为蓝色
(5)铜 (6)氧化亚铜 铜 (7)铜和氧化亚铜各0.05 mol
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