2019高考化学高分突破二轮复习专题十四氮及其化合物备考备查清单学案

备考备查清单
[知识体系]



[规律方法]
1.硝酸的性质
(1)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。
(2)硝酸越浓，温度越高，越易挥发，越不稳定，其氧化性也越强。
(3)硝酸与金属反应
①金属与硝酸反应一般不生成H2，金属被氧化为高价硝酸盐，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO。
②铜与浓硝酸反应时，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。
③铁与稀硝酸反应，铁不足生成Fe3＋，铁过量生成Fe2＋。
(4)浓HNO3与非金属(C、P、S等)反应，还原产物一般是NO2，非金属单质被氧化成最高价氧化物或最高价含氧酸。
2.硝酸与金属反应计算题的思维建模与方法
(1)思维建模

(2)计算方法
①原子守恒法
HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。
②电子守恒法
HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。
③离子方程式计算法
涉及HNO3、H2SO4的混合酸与金属反应计算时应采用离子方程式计算。
3.熟悉常见的连续变化
氧化型
ABCD(酸或碱)
NaNa2ONa2O2NaOH
N2(NH3)NONO2HNO3(工业制硝酸流程)
S(H2S、FeS2)SO2SO3H2SO4(工业制硫酸流程)
CCOCO2H2CO3

一、选择题
1.(2015·课标全国Ⅰ，7)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。
答案　B
2.(2018·桐乡一中高二模拟)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：

则石灰水的变化可能是(　　)
A.①不变浑浊②变乳白色
B.①变为乳白色浑浊②不变浑浊
C.①、②均变为乳白色浑浊
D.①、②都不变浑浊
解析　木炭与浓硝酸共热可以得到二氧化碳和二氧化氮两种气体，气体先导入适量蒸馏水中，二氧化氮溶于水，得到硝酸和一氧化氮，二氧化碳几乎不溶于水，再导入澄清石灰水中，二氧化碳可以使石灰水变浑浊，即①变浑浊；气体直接导入澄清石灰水中，二氧化氮将氢氧化钙转化为硝酸钙，二氧化碳不与硝酸钙溶液反应，即②不变浑浊。
答案　B
3.下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述，正确的是(　　)
A.常温下都用铜制容器贮存
B.露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻
C.常温下都能与铜较快地反应
D.露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低
解析　Cu与浓HNO3可在常温下反应，Cu与浓H2SO4需加热才反应，故浓HNO3不能用铜制容器贮存；将二者都露置在空气中，硝酸挥发，浓H2SO4吸收空气中的水分，故酸液的浓度都降低，但酸液的质量变化不同，浓HNO3减轻，浓H2SO4增重。
答案　D
4.常温离子液体也称常温熔融盐，硝酸乙基铵[(C2H5NH3)NO3]是人类发现的第一种常温离子液体，其熔点为12 ℃。已知C2H5NH2的化学性质与NH3相似，C2H5NH2结合质子的能力比NH3略强，下列有关硝酸乙基铵的说法正确的是(　　)
A.硝酸乙基铵水溶液呈碱性
B.该离子液体可以作为电池的电解质
C.(C2H5NH3)NO3能与氢氧化钠反应产生NH3
D.相同温度下，相同物质的量浓度的硝酸乙基铵溶液和硝酸铵溶液相比前者的pH小
解析　A项，硝酸乙基铵是强酸弱碱盐，水解显酸性；B项，(C2H5NH3)NO3为离子液体，能导电；C项，C2H5NH2的化学性质与NH3相似，(C2H5NH3)NO3能与NaOH反应生成C2H5NH2；D项，C2H5NH2结合质子的能力比NH3略强，说明同浓度的C2H5NH2的水溶液的碱性比氨水的强，因而同物质的量浓度的硝酸乙基铵溶液的水解程度比硝酸铵小，pH大。
答案　B
5.(2017·东北师大附中质检)关于氮的变化关系图如下：

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.上述所有反应都是氧化还原反应
D.氮气在足量的氧气中通过一步反应可生成NO2
解析　氮气和氧气在放电条件下反应生成NO，NO与O2转化为NO2，即氮气与氧气不能一步转化为NO2。
答案　D
6.在容积为672 mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是(　　)
A.总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3
B.总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3
C.生成硝酸的物质的量浓度约为0.030 mol·L－1
D.生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 mol·L－1
解析　设反应前NO2的体积为x，NO的体积为y，则：


解得
故参加反应的NO2与NO的物质的量之比为2∶1，则总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3。根据氮元素守恒可得生成的HNO3为0.03 mol，烧瓶内充满液体则硝酸的体积为0.672 L，故c(HNO3)＝＝0.045 mol·L－1。综上所述，本题选B。
答案　B
7.下列过程属于人工固氮的是(　　)
A.人工分离液态空气制氮气
B.闪电时，N2转化为NO
C.高温、高压、催化剂条件下合成氨
D.豆科作物根瘤菌将N2转化为硝酸盐等含氮化合物
解析　氮的固定是化学变化，A错；闪电合成NO和根瘤菌合成硝酸盐等含氮化合物都是自然条件下的固氮，B、D错；氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下合成氨，属于人工固氮，C正确。
答案　C
8.(2017·南通测试)探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　)
A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水
B.将pH＝11的氨水稀释1 000倍，测得pH＞8，说明NH3·H2O为弱碱
C.加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定
D.将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2

解析　D项，4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化产物应为NO。
答案　D
9.(2018·浙江省温州市选考模拟)下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)。
ABCDEF
当X是强碱时，过量B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐。下列说法不正确的是(　　)
A.当X是强酸时，A、B、C、D、E、F均含同一种元素
B.当X是强碱时，A、B、C、D、E、F均含同一种元素
C.B和Cl2的反应是氧化还原反应
D.当X是强酸时，C在常温下是气态单质
解析　根据题意A既可以和强酸反应，又可以和强碱反应，且是一种正盐，符合条件的物质只能是硫化铵，硫化铵和强碱反应生成氨气，则B是氨气，C是氮气，D是NO，E是NO2，F是硝酸；硫化铵和强酸反应生成H2S，H2S和氯气反应生成S，即C是单质S，则D是二氧化硫，E是三氧化硫，F是硫酸，A.当A是硫化铵时，硫化铵硫化氢硫单质二氧化硫三氧化硫硫酸，故A正确；B.当A是硫化铵时，硫化铵氨气氮气一氧化氮二氧化氮硝酸，故B正确；C.硫化氢或氨气和氯气发生的反应均是置换反应，一定是氧化还原反应，故C正确；D.当X是强酸时，由A项知B为H2S，C为固态S单质，故D错误。
答案　D
10.(2018·浙江省永康一中月考)某化学课外小组的学生提出实验室制氨气的以下几种方案，其中比较简便易行的是(　　)
A.硝酸铵固体与消石灰共热
B.浓氨水逐滴加入到新制的生石灰中
C.在一定条件下，氮气与氢气化合
D.加热分解氯化铵固体
解析　A项中硝酸铵受热易分解产生其他气体，甚至引起爆炸事故(如5NH4NO34N2↑＋2HNO3＋9H2O、NH4NO3N2O↑＋2H2O)；C项中反应的条件为高温、高压、催化剂，一般实验室不具备此条件；D项中分解产生的气体是NH3和HCl，二者在遇冷时又重新化合成NH4Cl固体。简便易行的是B项。
答案　B
11.(2018·浙江省嘉兴一中月考)将一定质量铜与100 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解时产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。待产生的气体全部释放后，向溶液加入140 mL 5 mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的物质的量浓度是(　　)
A.5 mol/L B.7 mol/L
C.10 mol/L D.12 mol/L
解析　铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体＝0.5 mol，实际上就是被还原的氧化剂HNO3的物质的量，反应后的溶液中加入NaOH溶液Cu2＋恰好全部转化成沉淀时，溶液中只存在NaNO3，消耗的NaOH 5 mol·L－1×140 mL×10－3L/mL＝0.7 mol就是原硝酸溶液中酸起作用的和剩余的HNO3的物质的量。因此原硝酸溶液中含HNO3 0.5 mol＋0.7 mol＝1.2 mol，浓度为12 mol/L。
答案　D
二、填空题
12.(2018·辽宁庄河高中月考)氮化镁(Mg3N2)是一种黄绿色粉末，可用于制造特殊陶瓷材料、催化剂等，可由金属和纯净的氮气反应制得，某化学兴趣小组同学利用下图所示装置来制备少量的Mg3N2。

已知Mg3N2易与水反应，有关化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。
回答下列问题：
(1)装置A中反应容器的名称为________。
(2)装置B中的试剂为________，装置F的作用是_______________________。
(3)装置C、E均需要加热，应先加热________________________________，
理由是___________________________________________________________。
(4)装置C中的现象是黑色的氧化铜逐渐变红，有关反应的化学方程式为___________________________________________________________。
(5)若C中NH3的转化率不高，易产生的问题是________，解决办法是___________________________________________________________。
(6)若实验结束后，将装置E中固体全部取出，称量为a g，向其中依次加入足量的稀盐酸和NaOH溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，最后得沉淀b g，则产品中氮化镁的质量分数为________。
解析　装置A制备氨气，B中碱石灰干燥氨气，C中氨气与CuO反应制备氮气，D中浓硫酸干燥氮气，E装置中氮气与Mg反应生成氮化镁，加热条件下装置中氧气与Mg反应生成MgO，应先用氮气排尽装置内空气后再制备氮化镁，F防止空气中水蒸气进入硬质玻璃管E，避免氮化镁发生水解。(4)装置C中的现象是黑色的氧化铜逐渐变红，说明生成Cu，氨气被氧化成氮气，反应方程式为2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。(5)若C中NH3的转化率不高，D中浓硫酸会吸收氨气，容易发生倒吸，解决方法是在C、D之间加一个缓冲瓶。(6)最终得到沉淀b g为氢氧化镁的质量，根据Mg元素守恒，产品中Mg元素质量为b g×，则产品中N元素质量为g，根据N原子守恒，氮化镁的质量分数为＝。
答案　(1)锥形瓶　(2)碱石灰　防止空气中水蒸气进入E
(3)C　使C中产生的N2排尽E中的空气　(4)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O
(5)D中发生倒吸现象　在C、D之间加上一个缓冲瓶(或其他合理答案)　(6)
13.(2018·山东莱州一中质检)亚硝酸钠是重要的防腐剂。某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验)。
查阅资料：①HNO2为弱酸，室温下存在反应3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O；
②在酸性溶液中，NO可将MnO还原为Mn2＋；
③NO不与碱反应，可被酸性KMnO4溶液氧化为硝酸。

实验操作：①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；
②一段时间后停止加热；
③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠。
(1)装置中仪器a的名称为_________________________________________，D装置的作用是
___________________________________________________________。
(2)A中反应的化学方程式是_________________________________________，
C中反应生成NaNO2的化学方程式是________________________________。
(3)检验C中产物有亚硝酸钠的操作是________。
a.取少量生成物溶于水充分振荡，滴加酚酞试液，若溶液变红，则含有NaNO2
b.取少量生成物溶于稀硫酸，若产生无色气体并在液体上方变为红棕色，则含有NaNO2
(4)经检验C产物中亚硝酸钠含量较少。
①甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠。生成碳酸钠的化学方程式是______________________________________________。
为排除干扰，甲在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是________(写名称)。
②乙同学认为除上述干扰因素外，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①前应增加一步操作，该操作是_________________________。
(5)NaNO2有毒，国家规定肉制品中NaNO2含量不能超过30 mg·kg－1。从1 000 g隔夜熟肉中提取NaNO3和NaNO2后，配成溶液，再用0.005 00 mol·L－1的高锰酸钾(酸性)溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00 mL，由此计算隔夜熟肉中NaNO2的含量是________mg·kg－1。
解析　(3)检验亚硝酸钠的实验操作为将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则C中产物是亚硝酸钠，或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫色褪去，则C中产物是亚硝酸钠，故选b。(4)①为排除干扰在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应为碱石灰，用来吸收二氧化碳；②为避免装置中的空气导致产品不纯，需要打开弹簧夹，通入氮气排尽装置中的空气。(5)依据电子得失守恒可知，亚硝酸钠与高锰酸钾(酸性)溶液发生氧化还原反应的关系式为5NaNO2～2KMnO4，可计算出1 000 g隔夜熟肉中NaNO2的质量为2.5×0.005 00 mol·L－1×16.00×10－3L×69 g· mol－1×103mg·g－1＝13.8 mg，所以隔夜熟肉中NaNO2的含量为13.8 mg·kg－1。
答案　(1)分液漏斗　除去未反应的NO，防止污染空气
(2)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　2NO＋Na2O2===2NaNO2
(3)b　(4)①2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2　碱石灰
②打开弹簧夹，通入N2一段时间　(5)13.8
14.(2018·宁波五校模拟)某研究小组为了探究一种无机盐X (仅含有五种元素，且含有结晶水)的组成和性质。设计并完成了如下实验：

另将生成的气体甲与过量灼热氧化铜粉末反应，生成两种单质，再将产物通入浓硫酸洗气后测得标况下的气体乙为0.224 L。请回答如下问题：
(1)X的化学式是：________________，固体2中存在的化学键类型________。
(2)溶液2中通入过量气体甲时发生的离子反应方程式
___________________________________________________________。
(3)在一定条件下，生成的气体甲与过量氧化铜还能发生另一氧化还原反应，生成的气体乙在标况下的体积仍为0.224 L，写出该反应的化学方程式___________________________________________________________。
(4)请设计实验证明无机盐X中存在的金属阳离子________。
解析　(1)无机盐X与过量氢氧化钡溶液反应得到气体甲(氨气)和固体1，说明X中含有铵根离子，固体1中加入过量盐酸过滤得到固体2为硫酸钡沉淀，证明X中含有硫酸根离子，溶液2中加入过量气体甲(氨气)和过量盐酸反应，生成铵盐，和金属离子反应生成氢氧化物沉淀，洗涤灼烧得到固体3为金属氧化物，将生成的气体甲与过量灼热氧化铜粉末反应，生成两种单质，再将产物通入浓硫酸洗气后测得标况下的气体乙为0.224 L，氨气和氧化铜反应生成氮气、铜和水蒸气，通过浓硫酸得到气体为氮气，则依据氮元素守恒，n(NH)＝2n(N2)＝2×＝0.02 mol，固体2为硫酸钡，n(SO)＝n(BaSO4)＝＝0.03 mol，硫酸铵中硫酸根离子为0.01 mol，则金属形成的盐中硫酸根离子为0.02 mol，洗涤灼烧得到固体3为1.60 g氧化铁的质量，物质的量为＝0.01 mol，含铁原子0.02 mol，X的化学式是(NH4)2SO4·2FeSO4·2H2O，固体2为硫酸钡，存在的化学键类型为离子键和共价键；(2)溶液2中通入过量气体甲时发生的离子反应(氨气和过量盐酸反应)，生成铵盐，和金属离子反应生成氢氧化物沉淀，反应的离子方程式为：H＋＋NH3===NH，Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH；(3)在一定条件下，生成的气体甲与过量氧化铜还能发生另一氧化还原反应，生成的气体乙在标况下的体积仍为0.224 L为氮气，氨气还原氧化铜为氧化亚铜，反应的化学方程式为：2NH3＋6CuO===3Cu2O＋N2＋3H2O；(4)无机盐X中存在的金属阳离子为亚铁离子，依据亚铁离子检验方法，加入KSCN溶液无变化，滴入氯水变红色证明，实验方法：取少量无机盐X于试管中加水溶解，滴加几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴加少量氯水，若溶液出现红色，则证明存在Fe2＋。
答案　(1)(NH4)2SO4·2FeSO4·2H2O　离子键和共价键
(2)H＋＋NH3===NH，Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH
(3)2NH3＋6CuO===3Cu2O＋N2＋3H2O
(4)取少量无机盐X于试管中加水溶解，滴加几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴加少量氯水，若溶液出现血红色，则证明存在Fe2＋
15.(2016·宁波3月模拟)常温下，将1.92 g铜加入到100 mL H2SO4和HNO3的混合液中，Cu全部溶解，放出无色气体，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448 mL(标准状况)的氢气。请计算：
(1)原混合液中NO的物质的量为________mol。
(2)溶解的铁粉的质量为________g。
(3)原混合溶液中H＋的物质的量浓度为________________________mol·L－1。
解析　(1)常温下，将铜加入到H2SO4和HNO3的混合液中，发生反应3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋3H2O，Cu全部溶解，放出无色气体为NO，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448 mL(标准状况)的氢气，说明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化剂作用。加入铁发生反应Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，置换出溶液中的铜与氢气，n(Cu)＝＝0.03 mol，根据3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋3H2O可知，原溶液中n(NO)＝×0.03 mol＝0.02 mol。(2)由离子方程式可知n(Fe)＝n(Cu)＋n(H2)＝＋＝0.05 mol，所以加入铁粉的质量为0.05 mol×56 g/mol＝2.8 g。(3)n(Cu)＝＝0.03 mol，根据3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋3H2O可知，参加反应的氢离子的物质的量为0.03 mol×＝0.08 mol，n(H2)＝＝0.02 mol，剩余的氢离子的物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，所以原混合溶液中c(H＋)＝＝1.2 mol/L。
答案　(1)0.02　(2)2.8　(3)1.2
16.某化学实验小组在实验室通过以下途径制取氮气。
途径一：加热NaNO2(一种致癌物质，有毒)与NH4Cl混合物的浓溶液制取N2；
途径二：将空气通过灼热的活性铜粉制得较纯净的N2；
途径三：加热条件下用NH3还原CuO制得纯净的N2和活性铜粉。
可供选择的实验装置如下图所示。

请回答下列问题：
(1)按途径一制取N2时，N2发生装置可选用上述装置中的________(填装置代码)。
(2)①按途径三制取N2时，所需要的氨气可用浓氨水与生石灰反应制取，则氨气发生装置为________(填装置代码)，检查该装置气密性的方法是___________________________________________________________。
为制取并收集较纯净的N2(只允许含少量的水蒸气)，按气流从左到右的顺序列出所需装置的序号：
________→________→C→________→D。
②若要通过实验现象验证C处有水产生，则必须在C装置前后都连接E装置，其中填充的固体药品按前后顺序分别为________、________。
(3)上述三种制取N2的途径中，途径二和途径三常常被协同使用而越来越受到人们的关注，这种方法与途径一相比，优越性在于___________________。
答案　(1)F
(2)①A　先关闭分液漏斗活塞，再连接导管并插入水中，用手捂热烧瓶，导管口有气泡冒出，手松开后，导管内形成一段稳定的水柱，则证明不漏气(或其他合理答案)　A　E　B　②碱石灰　无水CuSO4
(3)活性铜粉可以循环使用；避免使用有毒物质，减少环境污染