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2020版高考一轮复习化学江苏专版学案：专题三第十三讲氮及其化合物
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第十三讲
氮及其化合物
[江苏考纲要求]
—————————————————————————————————————
1．了解氮及其重要化合物的主要性质和重要应用。
2．认识物质间转化等方面的实际应用。
3．认识氮及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
氮及其氧化物
[教材基础—自热身]
1．氮气的结构与性质
(1)氮元素的存在与氮的固定
(2)N2的物理性质
无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(3)N2的化学性质
①与氧气反应：N2＋O22NO。
②与氢气反应：N2＋3H22NH3。
③与镁反应：3Mg＋N2Mg3N2。
2．氮的氧化物的种类与性质
(1)氮有多种价态的氧化物
如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。其中属于硝酸酸酐的是N2O5。
(2)NO与NO2性质的比较
NO
NO2
氮的价态
＋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
实验室制取原理及收集方法
3Cu＋8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2 ＋2NO↑＋4H2O(排水法收集)
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(向上排空气法收集)
(3)氮的氧化物(NO、NO2)对环境的影响
①氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应生成的一种有毒的烟雾，称为光化学烟雾。氮氧化物与空气中的水反应生成硝酸和亚硝酸，是酸雨的成分。NO2破坏臭氧层，可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
②大气中氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧、汽车尾气(燃料在发动机内电火花引燃时，氮气与氧气反应生成的)和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
③在工业上含氮氧化物的尾气吸收常利用以下反应：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O,2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
④常见环境污染问题
酸雨
主要是SO2和NOx造成的
光化学烟雾
由NOx和碳氢化合物造成的
臭氧层空洞
主要是氟氯烃和氮氧化合物引起的
温室效应
主要是大气中CO2、CH4等含量升高引起的
白色污染
废旧塑料等大量使用引起的
赤潮、水华
含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放
重金属污染
废旧电池中含Pb、Hg、Cd等重金属
⑤绿色化学
[知能深化—扫盲点]
氮的氧化物与O2、H2O反应的3种计算方法
(1)关系式法
①NO和O2混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
②NO2和O2混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
③NO、NO2和O2三种混合气体通入水中
先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
(2)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。
(3)原子守恒法
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
[对点练]
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
解析：选D 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
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。
[题点全练—过高考]
题点一 氮气、氮的氧化物的性质及对环境的影响
1．下列对NO、NO2的描述，正确的是( )
A．NO是红棕色气体，易溶于水，是酸性氧化物
B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2化合而得到
C．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是大气污染物
D．NO、NO2互为同素异形体，且NO是汽车尾气的有害成分之一
解析：选C NO为无色不溶于水的气体，不属于酸性氧化物，A错；NO2与水反应，且N2与O2能化合为NO，不能化合为NO2，B错；同素异形体是单质间的互称，D错。
2．(2019·江苏溧水中学月考)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N2
C．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催化剂,4CO2＋N2
解析：选D 反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO催化剂,4CO2＋N2。
题点二 有关氮的氧化物的简单计算
3．氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。
(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO5N2＋6H2O,8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是__________。
(2)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_____________________________________________。
解析：(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：V(NO)，处理NO2需NH3：V(NO2)，则
解得V(NO)＝0.75 L，V(NO2)＝2.25 L
V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。
(2)①生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。
②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3价，即为NaNO2。
答案：(1)1∶3
(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2
氨和铵盐
]
[教材基础—自热身]
1．氨的物理性质与喷泉实验
(1)物理性质
无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1∶700)，可由喷泉实验证明。
(2)喷泉实验
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常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：
气体
HCl
NH3
CO2、SO2、Cl2、H2S
NO2＋O2
吸收剂
水或NaOH溶液
水或盐酸
浓NaOH溶液
水
2．氨的化学性质
(1)与水反应
反应原理为NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH、OH－、H＋。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(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，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。
(3)与盐溶液的反应
过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)氨气的还原性
①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。
③被氯气氧化：2NH3(少量)＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3(过量)＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。
(5)氨的用途
①液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。
②制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。
3．氨气的实验室制法
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
(3)NH的检验
未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH。
[知能深化—扫盲点]
1．氨气的喷泉实验
(1)实验装置：如图，烧瓶中是NH3，烧杯中是水(滴入少量酚酞溶液)。
(2)实验操作：打开橡胶管上的止水夹，挤压滴管上的胶头，使少量水进入烧瓶。
(3)实验现象：烧杯中的水由玻璃导管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。
(4)现象解释：能形成喷泉说明氨气极易溶于水。
2．喷泉实验的原理分析
(1)形成喷泉的原因
形成喷泉最根本的原因是烧瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。
(2)影响喷泉实验成功的因素
①盛气体的烧瓶必须干燥；②气体要充满烧瓶；③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体可以快速反应。
[对点练]
1．如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现象的是( )
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．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
解析：选B H2难溶于NaOH溶液，不能形成较大压强差，不能引发“喷泉”现象。
提能点(二) 实验室制备氨气的几个注意事项
(1)制氨时铵盐不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因为它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，且在高温下均能腐蚀玻璃。
(2)干燥氨气不能用浓硫酸，也不能用无水CaCl2(8NH3＋CaCl2===CaCl2·8NH3)，通常用碱石灰干燥氨气。
(3)实验室制取少量NH3的两种简易方法
①加热浓氨水(图甲)
反应原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
②浓氨水中加固态碱性物质(图乙)
反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。
[对点练]
2．有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。
化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体
(1)甲同学想方便快速地制取少量氨气，应选择的装置是________(填字母)，选用的试剂是________(填序号)。选用上述试剂制氨气的理由是___________________________，实验过程中，制气时的实验操作是_________________________________________。
(2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：
①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂(自选)名称。
②若用排液集气法收集NH3，可选用的试剂是________(填字母)。
A．H2O B．浓H2SO4
C．CCl4 D．饱和NaCl溶液
解析：(1)不加热制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到固体NaOH上。(2)①用排气法收集NH3的装置中要注意广口瓶中导气管的长短，因NH3的密度比空气的小，故进气管短，出气管长，因NH3极易溶于水，进行尾气处理时，要设置防倒吸装置。②用排液法收集NH3时，要求液体不能溶解NH3(排除A、D)且不与NH3发生反应(排除B)，故选CCl4。
答案：(1)B ②③ NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中
c(OH－)增大，促使NH＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出 将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上
(2)①如图： ②C
[题点全练—过高考]
题点一 氨和铵盐的性质与应用
1．(2019·徐州三校联考)下列说法正确的是( )
①氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质
②氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟
③某晶体与NaOH共热放出一种使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NH
④氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH
⑤把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应
⑥液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O
⑦在1 mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1
A．①②③⑥⑦ B．②③④⑦
C．②③⑤⑦ D．②③⑦
解析：选D ①不正确，NH3本身不导电，溶于水，与水发生反应NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－而导电，故NH3不是电解质；④不正确，氨水中存在大量的NH3·H2O和少量的NH；⑤不正确，NH3和HNO3等物质的量反应时，得到NH4NO3溶液，NH水解使溶液显酸性，pH<7；⑥不正确，产生的NO是污染性气体。
2．下列说法中正确的是( )
A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3
B．硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气
C．在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝
D．铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性
解析：选B 铵盐分解不一定产生NH3，如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2和H2O，A项错；Fe2＋比NH更易结合OH－，因而加入少量NaOH，不会产生NH3，C项错；NH4HCO3、(NH4)2S溶液等均呈碱性，D项错。
题点二 氨气的实验室制法及性质实验探究
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：选D 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回试管而使试管破裂，故①③错误；把浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，反应放热，温度升高有利于NH3放出，故可用②的方法制取NH3；浓氨水受热产生NH3，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，④符合要求。
4．某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。
(1)A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：①硝酸铵；②碳酸铵；③碳酸氢铵；④氯化铵；⑤熟石灰；⑥氢氧化钠。若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是________(填选项编号)，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器应为________(选填下列仪器编号，固定装置省略)。
(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：
①装置B的作用是___________________________________；
②写出C中发生反应的化学方程式：______________________________________；
③若A、B处试剂足量，则装置D中可以观察到的实验现象有________________________________________________________________________。
解析：解答本题要注意以下两点：(1)题目对制取氨气的药品有限制条件。(2)根据实验的药品特点选择仪器和分析装置的作用及实验现象。
答案：(1)②或③ efgh
(2)①在装置C与D之间增加一个防倒吸装置
②在D后增加一个尾气吸收装置
(3)①吸收CO2和水蒸气，并生成O2
②4NH3＋5O24NO＋6H2O
③铜片逐渐减少直至溶解，溶液变蓝色，生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色
硝酸
[教材基础—自热身]
1．物理性质
硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味，能与水以任意比混溶。
2．化学性质
(1)不稳定性
反应的化学方程式：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(2)强氧化性
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。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)强酸性
与CaCO3反应的化学方程式：CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑，稀HNO3遇石蕊溶液变红(填现象，下同)，浓HNO3遇石蕊溶液先变红后褪色。
(4)与有机物反应
①硝化反应(与苯反应)：
。
②颜色反应：含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
3．硝酸工业制法的反应原理
(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。
4．硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。
[知能深化—扫盲点]
1．硝酸与金属反应的规律
(1)HNO3与金属反应不能产生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。
与Cu反应
由铜与硝酸反应的化学方程式知，浓硝酸被还原为NO2，氮元素的化合价变化为＋5→＋4；稀硝酸被还原为NO，氮元素的化合价变化为＋5→＋2。一般情况下，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低
与Zn反应
锌与硝酸可发生如下反应
4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O，
4Zn＋10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
2．硝酸与金属反应的计算方法
(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)得失电子守恒法
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)电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：
c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法
金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
[对点练]
在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L，则反应消耗HNO3的物质的量为( )
A．0.8 mol B．0.6 mol
C．0.11 mol D．无法计算
解析：选C 根据原子守恒法计算。
①被还原的HNO3的物质的量即为气体NO2与NO物质的量的总和，n(HNO3)被还原＝＝0.05 mol；
②未被还原的HNO3的物质的量等于Cu(NO3)2中NO的物质的量，n(Cu)＝＝0.03 mol，所以n[Cu(NO3)2]＝0.03 mol；③消耗的HNO3的物质的量为0.03 mol×2＋0.05 mol＝0.11 mol，故C项正确。
[题点全练—过高考]
题点一 硝酸的性质
1．下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是( )
A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2
C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
解析：选D 稀硝酸只可使蓝色石蕊试纸变红，浓硝酸使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故选项A错；硝酸是一种氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S，与Na2CO3反应能生成CO2，所以选项B、C错。
2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )
实验操作
现象
解释或结论
①
过量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
②
浓硝酸久置或光照
变黄色
HNO3不稳定易分解
③
Al箔插入稀硝酸中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
④
用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上
试纸先变红色后褪色
浓硝酸具有酸性和强氧化性
A．①② B．③④ C．②③④ D．②④
解析：选D 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。
题点二 硝酸与金属反应的计算
3．铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与5.6 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为( )
A．16 g B．32 g C．64 g D．无法计算
解析：选B 该题氮元素变化为硝酸―→氮的氧化物―→硝酸，所以题目中的反应可以看成是铜与氧气的反应，其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为2×＝
0.5 mol，质量为32 g。
4．物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )
A．1∶4 B．1∶5
C．2∶3 D．2∶5
解析：选A 设2 mol Zn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2 mol Zn(NO3)2，其中含有4 mol NO，即没有参与氧化还原反应的HNO3为4 mol，根据得失电子守恒有：2×n(Zn)＝4×n(HNO3)，则n(HNO3)＝1 mol，即有1 mol HNO3被还原。
[课堂真题集训—明考向]
1．(2014·江苏高考)下列各组物质中，不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是( )
物质
组别
甲
乙
丙
A
Al
HCl
NaOH
B
NH3
O2
HNO3
C
SiO2
NaOH
HF
D
SO2
Ca(OH)2
NaHCO3
解析：选B Al与盐酸、氢氧化钠都反应，盐酸与NaOH也能反应，A项正确；O2与HNO3不反应，B项错误；二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，氢氧化钠与氢氟酸反应生成氟化钠和水，C项正确；二氧化硫与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和水，二氧化硫与碳酸氢钠反应生成亚硫酸钠、二氧化碳和水，碳酸氢钠与氢氧化钙反应，氢氧化钙过量时生成碳酸钙、氢氧化钠和水，氢氧化钙少量时生成碳酸钙、碳酸钠和水，D项正确。
2．(2017·北京高考)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( )
①
②
③
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中木炭与浓硝酸发生了反应
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
解析：选D ①中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。
3．(2016·上海高考)称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24 g，加入含0.1 mol NaOH的溶液，完全反应，生成NH3 1 792 mL(标准状况)，则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1.87∶1 D．3.65∶1
解析：选C 若NaOH完全与NH反应，则生成NH3 0.1 mol，其在标准状况下的体积为2 240 mL，题给条件是生成NH3 1 792 mL，可知0.1 mol NaOH不足，故NaOH先与NH4HSO4反应完全，再与(NH4)2SO4反应，因共生成NH3 0.08 mol，故与H＋反应的NaOH为0.02 mol，则可知NH4HSO4为0.02 mol，则(NH4)2SO4的质量为(7.24－115×0.02)g＝4.94 g，物质的量为≈0.037 4 mol。两者物质的量之比为1.87∶1。
4．(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：选B A项，氨水有一定的腐蚀作用，对铜的腐蚀比较强，对钢铁腐蚀比较差，对水泥腐蚀不大，氨水可以贮存于塑料、陶瓷等容器中，A不正确；B项，硝酸化学性质活泼，能与多种物质反应，它是一种强氧化剂，它可腐蚀各种金属(铂和金除外)和材料，B正确；C项，醋具有弱酸性，具有酸的通性，没有强氧化性，不能腐蚀“五金八石”，醋酸也可贮存于塑料瓶，C不正确；D项，卤水又称作卤碱，其主要成分为氯化镁、氯化钠和一些金属离子，不能腐蚀“五金八石”，D不正确。
5．(2018·江苏高考)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：
2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)
ΔH＝－116.1 kJ·mol－1
3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)
ΔH＝75.9 kJ·mol－1
反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：__________________________________。
(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式：________________________________________。
(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1 mol N2时，转移的电子数为________ mol。
解析：(1)将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③，根据盖斯定律可知，③＝(①×3＋②)/2，则ΔH＝(－116.1 kJ·mol－1×3＋75.9 kJ·mol－1)/2＝－136.2 kJ·mol－1。(2)由题给信息可知，反应物为HNO2(弱酸)，生成物为HNO3，因此阳极反应式为HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO。(3)由题给信息可知，反应物为HNO2、(NH2)2CO，生成物为CO2和N2，根据氧化还原反应方程式的配平方法可写出该反应的化学方程式为2HNO2＋(NH2)2CO===2N2↑＋CO2↑＋3H2O。(4)NH3中N的化合价为－3，NO2中N的化合价为＋4，N2中N的化合价为0，每生成1 mol N2，有的N由－3价变为0价，被氧化的N的物质的量为 mol，因此每生成1 mol N2转移的电子数为 mol。
答案：(1)－136.2
(2)HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO
(3)2HNO2＋(NH2)2CO===2N2↑＋CO2↑＋3H2O
(4)
氮及其化合物
[江苏考纲要求]
—————————————————————————————————————
1．了解氮及其重要化合物的主要性质和重要应用。
2．认识物质间转化等方面的实际应用。
3．认识氮及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
氮及其氧化物
[教材基础—自热身]
1．氮气的结构与性质
(1)氮元素的存在与氮的固定
(2)N2的物理性质
无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(3)N2的化学性质
①与氧气反应：N2＋O22NO。
②与氢气反应：N2＋3H22NH3。
③与镁反应：3Mg＋N2Mg3N2。
2．氮的氧化物的种类与性质
(1)氮有多种价态的氧化物
如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。其中属于硝酸酸酐的是N2O5。
(2)NO与NO2性质的比较
NO
NO2
氮的价态
＋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
实验室制取原理及收集方法
3Cu＋8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2 ＋2NO↑＋4H2O(排水法收集)
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(向上排空气法收集)
(3)氮的氧化物(NO、NO2)对环境的影响
①氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应生成的一种有毒的烟雾，称为光化学烟雾。氮氧化物与空气中的水反应生成硝酸和亚硝酸，是酸雨的成分。NO2破坏臭氧层，可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
②大气中氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧、汽车尾气(燃料在发动机内电火花引燃时，氮气与氧气反应生成的)和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
③在工业上含氮氧化物的尾气吸收常利用以下反应：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O,2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
④常见环境污染问题
酸雨
主要是SO2和NOx造成的
光化学烟雾
由NOx和碳氢化合物造成的
臭氧层空洞
主要是氟氯烃和氮氧化合物引起的
温室效应
主要是大气中CO2、CH4等含量升高引起的
白色污染
废旧塑料等大量使用引起的
赤潮、水华
含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放
重金属污染
废旧电池中含Pb、Hg、Cd等重金属
⑤绿色化学
[知能深化—扫盲点]
氮的氧化物与O2、H2O反应的3种计算方法
(1)关系式法
①NO和O2混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
②NO2和O2混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
③NO、NO2和O2三种混合气体通入水中
先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
(2)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。
(3)原子守恒法
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
[对点练]
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
解析：选D 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
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。
[题点全练—过高考]
题点一 氮气、氮的氧化物的性质及对环境的影响
1．下列对NO、NO2的描述，正确的是( )
A．NO是红棕色气体，易溶于水，是酸性氧化物
B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2化合而得到
C．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是大气污染物
D．NO、NO2互为同素异形体，且NO是汽车尾气的有害成分之一
解析：选C NO为无色不溶于水的气体，不属于酸性氧化物，A错；NO2与水反应，且N2与O2能化合为NO，不能化合为NO2，B错；同素异形体是单质间的互称，D错。
2．(2019·江苏溧水中学月考)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N2
C．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催化剂,4CO2＋N2
解析：选D 反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO催化剂,4CO2＋N2。
题点二 有关氮的氧化物的简单计算
3．氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。
(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO5N2＋6H2O,8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是__________。
(2)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_____________________________________________。
解析：(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：V(NO)，处理NO2需NH3：V(NO2)，则
解得V(NO)＝0.75 L，V(NO2)＝2.25 L
V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。
(2)①生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。
②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3价，即为NaNO2。
答案：(1)1∶3
(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2
氨和铵盐
]
[教材基础—自热身]
1．氨的物理性质与喷泉实验
(1)物理性质
无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1∶700)，可由喷泉实验证明。
(2)喷泉实验
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常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：
气体
HCl
NH3
CO2、SO2、Cl2、H2S
NO2＋O2
吸收剂
水或NaOH溶液
水或盐酸
浓NaOH溶液
水
2．氨的化学性质
(1)与水反应
反应原理为NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH、OH－、H＋。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(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，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。
(3)与盐溶液的反应
过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)氨气的还原性
①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。
③被氯气氧化：2NH3(少量)＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3(过量)＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。
(5)氨的用途
①液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。
②制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。
3．氨气的实验室制法
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
(3)NH的检验
未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH。
[知能深化—扫盲点]
1．氨气的喷泉实验
(1)实验装置：如图，烧瓶中是NH3，烧杯中是水(滴入少量酚酞溶液)。
(2)实验操作：打开橡胶管上的止水夹，挤压滴管上的胶头，使少量水进入烧瓶。
(3)实验现象：烧杯中的水由玻璃导管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。
(4)现象解释：能形成喷泉说明氨气极易溶于水。
2．喷泉实验的原理分析
(1)形成喷泉的原因
形成喷泉最根本的原因是烧瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。
(2)影响喷泉实验成功的因素
①盛气体的烧瓶必须干燥；②气体要充满烧瓶；③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体可以快速反应。
[对点练]
1．如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现象的是( )
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．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
解析：选B H2难溶于NaOH溶液，不能形成较大压强差，不能引发“喷泉”现象。
提能点(二) 实验室制备氨气的几个注意事项
(1)制氨时铵盐不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因为它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，且在高温下均能腐蚀玻璃。
(2)干燥氨气不能用浓硫酸，也不能用无水CaCl2(8NH3＋CaCl2===CaCl2·8NH3)，通常用碱石灰干燥氨气。
(3)实验室制取少量NH3的两种简易方法
①加热浓氨水(图甲)
反应原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
②浓氨水中加固态碱性物质(图乙)
反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。
[对点练]
2．有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。
化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体
(1)甲同学想方便快速地制取少量氨气，应选择的装置是________(填字母)，选用的试剂是________(填序号)。选用上述试剂制氨气的理由是___________________________，实验过程中，制气时的实验操作是_________________________________________。
(2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：
①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂(自选)名称。
②若用排液集气法收集NH3，可选用的试剂是________(填字母)。
A．H2O B．浓H2SO4
C．CCl4 D．饱和NaCl溶液
解析：(1)不加热制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到固体NaOH上。(2)①用排气法收集NH3的装置中要注意广口瓶中导气管的长短，因NH3的密度比空气的小，故进气管短，出气管长，因NH3极易溶于水，进行尾气处理时，要设置防倒吸装置。②用排液法收集NH3时，要求液体不能溶解NH3(排除A、D)且不与NH3发生反应(排除B)，故选CCl4。
答案：(1)B ②③ NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中
c(OH－)增大，促使NH＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出 将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上
(2)①如图： ②C
[题点全练—过高考]
题点一 氨和铵盐的性质与应用
1．(2019·徐州三校联考)下列说法正确的是( )
①氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质
②氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟
③某晶体与NaOH共热放出一种使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NH
④氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH
⑤把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应
⑥液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O
⑦在1 mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1
A．①②③⑥⑦ B．②③④⑦
C．②③⑤⑦ D．②③⑦
解析：选D ①不正确，NH3本身不导电，溶于水，与水发生反应NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－而导电，故NH3不是电解质；④不正确，氨水中存在大量的NH3·H2O和少量的NH；⑤不正确，NH3和HNO3等物质的量反应时，得到NH4NO3溶液，NH水解使溶液显酸性，pH<7；⑥不正确，产生的NO是污染性气体。
2．下列说法中正确的是( )
A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3
B．硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气
C．在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝
D．铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性
解析：选B 铵盐分解不一定产生NH3，如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2和H2O，A项错；Fe2＋比NH更易结合OH－，因而加入少量NaOH，不会产生NH3，C项错；NH4HCO3、(NH4)2S溶液等均呈碱性，D项错。
题点二 氨气的实验室制法及性质实验探究
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：选D 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回试管而使试管破裂，故①③错误；把浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，反应放热，温度升高有利于NH3放出，故可用②的方法制取NH3；浓氨水受热产生NH3，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，④符合要求。
4．某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。
(1)A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：①硝酸铵；②碳酸铵；③碳酸氢铵；④氯化铵；⑤熟石灰；⑥氢氧化钠。若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是________(填选项编号)，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器应为________(选填下列仪器编号，固定装置省略)。
(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：
①装置B的作用是___________________________________；
②写出C中发生反应的化学方程式：______________________________________；
③若A、B处试剂足量，则装置D中可以观察到的实验现象有________________________________________________________________________。
解析：解答本题要注意以下两点：(1)题目对制取氨气的药品有限制条件。(2)根据实验的药品特点选择仪器和分析装置的作用及实验现象。
答案：(1)②或③ efgh
(2)①在装置C与D之间增加一个防倒吸装置
②在D后增加一个尾气吸收装置
(3)①吸收CO2和水蒸气，并生成O2
②4NH3＋5O24NO＋6H2O
③铜片逐渐减少直至溶解，溶液变蓝色，生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色
硝酸
[教材基础—自热身]
1．物理性质
硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味，能与水以任意比混溶。
2．化学性质
(1)不稳定性
反应的化学方程式：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(2)强氧化性
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。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)强酸性
与CaCO3反应的化学方程式：CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑，稀HNO3遇石蕊溶液变红(填现象，下同)，浓HNO3遇石蕊溶液先变红后褪色。
(4)与有机物反应
①硝化反应(与苯反应)：
。
②颜色反应：含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
3．硝酸工业制法的反应原理
(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。
4．硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。
[知能深化—扫盲点]
1．硝酸与金属反应的规律
(1)HNO3与金属反应不能产生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。
与Cu反应
由铜与硝酸反应的化学方程式知，浓硝酸被还原为NO2，氮元素的化合价变化为＋5→＋4；稀硝酸被还原为NO，氮元素的化合价变化为＋5→＋2。一般情况下，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低
与Zn反应
锌与硝酸可发生如下反应
4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O，
4Zn＋10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
2．硝酸与金属反应的计算方法
(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)得失电子守恒法
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)电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：
c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法
金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
[对点练]
在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L，则反应消耗HNO3的物质的量为( )
A．0.8 mol B．0.6 mol
C．0.11 mol D．无法计算
解析：选C 根据原子守恒法计算。
①被还原的HNO3的物质的量即为气体NO2与NO物质的量的总和，n(HNO3)被还原＝＝0.05 mol；
②未被还原的HNO3的物质的量等于Cu(NO3)2中NO的物质的量，n(Cu)＝＝0.03 mol，所以n[Cu(NO3)2]＝0.03 mol；③消耗的HNO3的物质的量为0.03 mol×2＋0.05 mol＝0.11 mol，故C项正确。
[题点全练—过高考]
题点一 硝酸的性质
1．下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是( )
A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2
C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
解析：选D 稀硝酸只可使蓝色石蕊试纸变红，浓硝酸使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故选项A错；硝酸是一种氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S，与Na2CO3反应能生成CO2，所以选项B、C错。
2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )
实验操作
现象
解释或结论
①
过量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
②
浓硝酸久置或光照
变黄色
HNO3不稳定易分解
③
Al箔插入稀硝酸中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
④
用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上
试纸先变红色后褪色
浓硝酸具有酸性和强氧化性
A．①② B．③④ C．②③④ D．②④
解析：选D 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。
题点二 硝酸与金属反应的计算
3．铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与5.6 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为( )
A．16 g B．32 g C．64 g D．无法计算
解析：选B 该题氮元素变化为硝酸―→氮的氧化物―→硝酸，所以题目中的反应可以看成是铜与氧气的反应，其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为2×＝
0.5 mol，质量为32 g。
4．物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )
A．1∶4 B．1∶5
C．2∶3 D．2∶5
解析：选A 设2 mol Zn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2 mol Zn(NO3)2，其中含有4 mol NO，即没有参与氧化还原反应的HNO3为4 mol，根据得失电子守恒有：2×n(Zn)＝4×n(HNO3)，则n(HNO3)＝1 mol，即有1 mol HNO3被还原。
[课堂真题集训—明考向]
1．(2014·江苏高考)下列各组物质中，不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是( )
物质
组别
甲
乙
丙
A
Al
HCl
NaOH
B
NH3
O2
HNO3
C
SiO2
NaOH
HF
D
SO2
Ca(OH)2
NaHCO3
解析：选B Al与盐酸、氢氧化钠都反应，盐酸与NaOH也能反应，A项正确；O2与HNO3不反应，B项错误；二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，氢氧化钠与氢氟酸反应生成氟化钠和水，C项正确；二氧化硫与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和水，二氧化硫与碳酸氢钠反应生成亚硫酸钠、二氧化碳和水，碳酸氢钠与氢氧化钙反应，氢氧化钙过量时生成碳酸钙、氢氧化钠和水，氢氧化钙少量时生成碳酸钙、碳酸钠和水，D项正确。
2．(2017·北京高考)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( )
①
②
③
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中木炭与浓硝酸发生了反应
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
解析：选D ①中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。
3．(2016·上海高考)称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24 g，加入含0.1 mol NaOH的溶液，完全反应，生成NH3 1 792 mL(标准状况)，则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1.87∶1 D．3.65∶1
解析：选C 若NaOH完全与NH反应，则生成NH3 0.1 mol，其在标准状况下的体积为2 240 mL，题给条件是生成NH3 1 792 mL，可知0.1 mol NaOH不足，故NaOH先与NH4HSO4反应完全，再与(NH4)2SO4反应，因共生成NH3 0.08 mol，故与H＋反应的NaOH为0.02 mol，则可知NH4HSO4为0.02 mol，则(NH4)2SO4的质量为(7.24－115×0.02)g＝4.94 g，物质的量为≈0.037 4 mol。两者物质的量之比为1.87∶1。
4．(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：选B A项，氨水有一定的腐蚀作用，对铜的腐蚀比较强，对钢铁腐蚀比较差，对水泥腐蚀不大，氨水可以贮存于塑料、陶瓷等容器中，A不正确；B项，硝酸化学性质活泼，能与多种物质反应，它是一种强氧化剂，它可腐蚀各种金属(铂和金除外)和材料，B正确；C项，醋具有弱酸性，具有酸的通性，没有强氧化性，不能腐蚀“五金八石”，醋酸也可贮存于塑料瓶，C不正确；D项，卤水又称作卤碱，其主要成分为氯化镁、氯化钠和一些金属离子，不能腐蚀“五金八石”，D不正确。
5．(2018·江苏高考)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：
2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)
ΔH＝－116.1 kJ·mol－1
3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)
ΔH＝75.9 kJ·mol－1
反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：__________________________________。
(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式：________________________________________。
(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1 mol N2时，转移的电子数为________ mol。
解析：(1)将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③，根据盖斯定律可知，③＝(①×3＋②)/2，则ΔH＝(－116.1 kJ·mol－1×3＋75.9 kJ·mol－1)/2＝－136.2 kJ·mol－1。(2)由题给信息可知，反应物为HNO2(弱酸)，生成物为HNO3，因此阳极反应式为HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO。(3)由题给信息可知，反应物为HNO2、(NH2)2CO，生成物为CO2和N2，根据氧化还原反应方程式的配平方法可写出该反应的化学方程式为2HNO2＋(NH2)2CO===2N2↑＋CO2↑＋3H2O。(4)NH3中N的化合价为－3，NO2中N的化合价为＋4，N2中N的化合价为0，每生成1 mol N2，有的N由－3价变为0价，被氧化的N的物质的量为 mol，因此每生成1 mol N2转移的电子数为 mol。
答案：(1)－136.2
(2)HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO
(3)2HNO2＋(NH2)2CO===2N2↑＋CO2↑＋3H2O
(4)
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