1、第 4 讲 生产生活中的含氮化合物【2020备考】最新考纲：1.了解氮元素单质及其化合物的主要性质和重要应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。新课标要求：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硫及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化途径。最新考情：氮及其化合物包括 N2、NO、NO2、NH3、NH4、HNO3 等的性质。一是考查它们的性质、应用及转化，多在选择题中出现，二是考查 NOx 的处理，工业上 HNO3 的
2、制备，多在填空题中考查。考点一 氮气及氮的氧化物的性质知识梳理1.氮元素在自然界中的存在2.氮气的性质写出有关反应的化学方程式：N23Mg=点燃 Mg3N2N23H2高温、高压催化剂2NH3(工业合成氨原理)N2O2=放电 2NO3.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物，如 N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5 等，其中属于酸性氧化物的是 N2O3、N2O5；NO2 与 N2O4 能相互转化 2NO2N2O4(写方程式)。(2)NO 和 NO2 的比较 NONO2颜色 无色红棕色毒性 有毒有毒溶解性 不溶于水易溶于水与 O2反应 2NOO2=2NO2与 H2O 反应 3NO2H2
3、O=2HNO3NO对人体、环境的影响(1)与血红蛋白结合，使人中毒(2)转化成 NO2 形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾提醒：氮的氧化物都有毒，其中 NO2 与 N2O4 存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得 NO2 的平均相对分子质量总大于 46。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。验证某无色气体是 NO 的方法是向无色气体中通入 O2(或空气)，无色气体变为红棕色。题组诊断 氮气及氮的氧化物的性质1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)食品袋中充氮气可用来防腐()(2)N2 与氧气反应制 NO 从而制硝酸(
4、)(3)标准状况下，6.72 L NO2 与水充分反应转移的电子数目为 0.1NA()(4)制二氧化氮时，用水或 NaOH 溶液吸收尾气()(5)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应()(6)NO2 与水反应的离子方程式：3NO2H2O=2H2NO3 NO()(7)NO2 通入 FeSO4 溶液中始终无明显现象()(8)在实验室里，NO 和 NO2 均可用排水法收集()(9)NO 能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒()(10)汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是由游离态氮转化来的()2.下列说法正确的是()A.CO、NO、NO2 都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在B.NO 可用
5、于某些疾病的治疗C.NO2 通入 FeSO4 溶液中，溶液颜色发生变化D.汽车尾气的主要污染成分包括 NO、CO 和 N2解析 NO 易被氧化为 NO2，N2 不是污染物，NO2 通入溶液中生成 HNO3，能把Fe2氧化成 Fe3，溶液由浅绿色变成棕黄色。答案 BC3.N2O 俗称“笑气”，曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生 N2O：3CO2NO2=催化剂3CO2N2O。下列关于 N2O 的说法正确的是()A.上述反应中每生成 1 mol N2O，消耗 3 mol COB.等物质的量的 N2O 和 CO2 含有相等的电子数C.N2O 只具有氧化性，无还原性D.N2O 会迅速与人体血红蛋白结合
6、，使人中毒解析 1 mol N2O 与 1 mol CO2 都含有 22 mol 电子，B 正确；N2O 中氮元素为1价，是氮元素的中间价态，所以 N2O 既具有氧化性又具有还原性，C 错误。答案 AB 氮氧化物对环境的影响4.(2018新课标卷)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
7、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。答案 C5.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：4NH36NO=催化剂5N26H2O，8NH36NO2=催化剂7N212H2O。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
8、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。NO2 被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为 11，写出该反应的化学方程式：_。NO 与 NO2 按物质的量之比 11 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 NH3：23V(NO)，处理 NO2 需 NH3：43V(NO2)，则V（NO）V（NO2）3.0 L23V（NO）43V（NO2）3.5 L解得 V(NO)0.75 LV(NO2)2.25 L
9、V(NO)V(NO2)13。(2)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。NO 中氮的化合价为2 价，NO2 中氮的化合价为4 价，二者 11 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，即为NaNO2。答案(1)13(2)2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONaNO2【总结归纳】氮氧化物对环境污染及防治1.常见的污染类型(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，产生的一种有毒的烟雾。(2)酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成 HNO3 和 HNO2，随雨雪
10、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。2.常见的 NOx 尾气处理方法(1)碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2O(2)催化转化：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、铵盐知识梳理1.氨(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(1700)，可由喷泉实验证明。(2)化学性质还原性与氧气反应：4NH35O2=催化剂4NO6H2O。与酸
11、反应与氯化氢反应：NH3HCl=NH4Cl。现象：产生白烟。应用：用于 NH3 与挥发性酸的互相检验。与水反应：NH3H2ONH3H2O，NH3H2ONH4 OH，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。(3)用途制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。2.氨气的实验室制法3.铵盐(1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。(2)化学性质“三解”不稳定性(热解)a.NH4Cl 受热分解：NH4ClNH3HCl。b.NH4HCO3 受热分解：NH4HCO3NH3CO2H2O。与碱反应(碱解)铵盐与碱溶液反应的离子方程式a.在稀溶液中不加热：NH4 OH=NH3H2O。b.加热时或浓溶液：NH4 OHNH3H2
12、O。铵盐溶于水易水解(水解)：NH4 H2ONH3H2OH。(3)NH4 的检验：【模板】铵盐的检验答题模板题组诊断 氨和铵盐的性质及应用1.如图利用培养皿探究氨气的性质。实验时向 NaOH 固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。图表中对实验现象所做的解释不正确的是()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3 与挥发出来的 HCl 反应产生了NH4Cl 固体B浓硫酸附近无明显现象NH3 与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液中有红褐色沉淀该溶液一定是 FeCl3 溶液D干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3H2O 是一种可溶性碱解析 挥发出来的 HCl 与 NH3 反应生成
13、NH4Cl 固体，产生白烟，A 正确；NH3与浓 H2SO4 反应，但因浓 H2SO4 难挥发故无明显现象，B 错误；NH3 遇到 FeCl3溶液生成红褐色 Fe(OH)3 沉淀，C 正确；干燥的红色石蕊试纸不变色，而湿润的红色石蕊试纸变蓝，可说明 NH3 溶于水生成的 NH3H2O 为碱，但不能说 NH3 是碱，D 正确。答案 B2.某同学仿照“喷泉”实验的原理，在实验室做了一个“喷烟”实验，如图所示。他在甲、乙两个烧瓶中分别充入 X、Y 两种无色气体，在胶头滴管中盛有含酚酞的 NaOH 溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内，然后打开止水夹，便可以看到甲烧瓶中的导管口喷出白色的烟，同时
14、甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。若已知 X、Y 是 HCl、NH3、Cl2、O2、CH4、SO2、NO 气体中的两种，则下列判断中正确的是()A.X 是 NH3，Y 是 HCl B.X 是 Cl2，Y 是 NH3C.X 是 SO2，Y 是 O2D.X 是 NO，Y 是 O2解析 根据题中已知的气体，能产生白烟的是 HCl 和 NH3 或 Cl2 和 NH3，再根据题中信息“分别充入 X、Y 两种无色气体及甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅”可知X 是 NH3，Y 是 HCl，故 A 项正确。答案 A3.NH3 是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(见下图)，下列说法正确的是()A.NH4Cl 和 Na
15、HCO3 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 都要用纯氧解析 化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质，NaHCO3 不是化肥，A 不正确；Na2CO3 受热不易分解，B 不正确；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 正确；氨的催化氧化用空气就可以，不一定要用纯氧，D不正确。答案 C4.某氮肥样品可能含有 NH4HCO3、NH4Cl、NH4NO3 中的一种或几种。称取该样品 0.500 0 g，溶解配成 100.00 mL 溶液，加过量浓 NaOH 溶液
16、，加热，将产生的氨气通入 60.00 mL 0.100 0 molL1 的 H2SO4 溶液中(设产生的 NH3 全部逸出)，剩余的 H2SO4 溶液能消耗 20.00 mL 0.225 0 molL1 的 NaOH 溶液。下列说法正确的是()A.吸收 NH3 消耗的 H2SO4 为 6.000103 molB.上述过程共产生 NH3 168 mL(标准状况下)C.该样品中 NH4 的质量分数为 43.2%D.该氮肥样品必含 NH4Cl解析 0.006 mol H2SO4 除了吸收 NH3 还中和 NaOH，有 n(NH3)n(NaOH)2n(H2SO4)，n(NH3)0.004 5 mol0
17、.012 mol，n(NH3)0.007 5 mol，V(NH3)168 mL，吸收 NH3 的 H2SO4 为 0.003 75 mol，w(NH4)0.007 5 mol18 g/mol0.500 0 g100%27%。NH4HCO3、NH4Cl、NH4NO3 中 NH4 含量约为：1879、1853.5、1880，只 NH4Cl 中 NH4 含量大于 27%，一定有。答案 BD【归纳反思】喷泉实验的原理及应用(1)喷泉实验的原理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，在尖嘴导管口形成喷泉。(2)形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体
18、气体 HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2(43)NO2、O2(41)吸收剂 水、NaOH溶液水NaOH 溶液水水水(3)喷泉实验的几种常见装置说明：装置中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。氨气的制取及实验探究5.(2018盐城三调)下列制备 NH3 并制取氨水的装置正确且能达到实验目的的是()解析 A 项，固体加热，试管口略向下倾斜，错误；B 项，NH3 被酸性干燥剂P2O5 吸收且气流方向不对，错误；C 项，氨气密度小于空气，应短进长出，错误。答案 D6.探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现
19、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 pH11 的氨水稀释 1 000 倍，测得 pH8，说明 NH3H2O 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 丝伸入右图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为 NO2解析 A 项，NH3 能被水充分吸收，说明 NH3 极易溶于水，正确；B 项，对于强碱，每稀释 10 倍，pH 降 1，pH11 的氨水稀释 1 000 倍，由于氨水在稀释过程中还要电离出 OH，所以 pH8，可以证明
20、NH3H2O 为弱碱，正确；C 项，NH4HCO3加热分解，反应方程式为：NH4HCO3NH3CO2H2O，由实验现象可以说明 NH4HCO3 受热不稳定，正确；D 项，NH3 在 Pt 催化剂作用下，与 O2反应生成 NO，NO 在锥形瓶口被 O2 氧化生成红棕色 NO2 气体，NH3 的氧化产物一开始不是 NO2，错误。答案 D7.某化学兴趣小组利用如下装置制取氨气并探究氨气的有关性质。甲(1)图甲中，仪器 A 的名称是_，A 中盛放的固体是_。(2)已知单质 B 是空气中含量最多的成分，则玻璃管中发生反应的化学方程式为_。(3)C 装置的作用是_。(4)若按如图乙所示装置进行 NH3 性
21、质实验。乙先打开旋塞 1，B 瓶中的现象是_，原因是_，稳定后，关闭旋塞 1。再打开旋塞 2，B 瓶中的现象是_。解析(1)该实验通过将浓氨水滴入碱石灰或 CaO 中制取氨气。(2)空气中含量最多的成分是 N2，所以玻璃管中发生的是 NH3 还原 CuO 生成 N2、Cu 和 H2O 的反应：3CuO2NH3N23Cu3H2O。(3)因为 NH3 极易溶于水，所以 C 装置是防倒吸的安全瓶。(4)打开旋塞 1，HCl 与 NH3 反应生成 NH4Cl 固体小颗粒，所以 B 瓶中会出现白烟。HCl 过量，溶于石蕊水溶液中使溶液呈酸性，故溶液变红。答案(1)圆底烧瓶 碱石灰或 CaO(其他合理答案
22、均可)(2)3CuO2NH3N23Cu3H2O(3)作安全瓶，防倒吸(4)产生白烟 打开旋塞 1，A 瓶 HCl 压强大于 B 瓶 NH3 的压强，A 瓶中 HCl进入到 B 瓶与 NH3 反应生成了白色氯化铵固体小颗粒，形成白烟 烧杯中的石蕊水溶液会倒流进入到 B 瓶中，形成红色溶液【练后归纳】实验室制取氨气的简易方法方法 化学方程式(或原理)发生装置 加热浓氨水NH3H2O=NH3H2O浓氨水固体NaOHNaOH 溶于水放热，促使氨水分解，且OH浓度的增大有利于 NH3 的生成浓氨水固体 CaOCaO 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NH3H2OCaO=NH
23、3Ca(OH)2考点三 硝 酸知识梳理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)不稳定性反应：4HNO3=或光照2H2O4NO2O2。市售浓硝酸呈黄色的原因是：硝酸分解生成的 NO2 溶解在硝酸里。硝酸要保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。(2)强氧化性硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。按要求完成下列反应的化学方程式：与金属反应稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与非金属反应如浓硝酸与 C 的反应为 C4HNO3(浓)CO24NO2
24、2H2O；与还原性化合物反应硝酸可氧化 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 3Fe24HNO3=3Fe3NO2H2O。(3)与有机物反应硝化反应(与反应)：显色反应：蛋白质遇到浓硝酸变黄色。提醒：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。浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，故常温下，浓硝酸可用铁桶盛放。硝酸几乎能够与所有的金属反应(除 Au、Pt 外)，但不生成氢气；与变价金属反应时，金属能够被氧化为最高价态。硝酸与具
25、有还原性的弱酸盐(如 Na2SO3、NaI 等)、碱性氧化物、碱以及其他还原剂反应时，优先发生氧化还原反应。分析离子共存的问题时要注意隐含的硝酸，即酸性条件的硝酸盐溶液，H和NO3 共存时相当于稀硝酸，有较强的氧化性。题组诊断 硝酸的性质及应用1.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。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
26、反应，体现的是硝酸的酸性，D 错。答案 D2.(2018淮安宿迁期中)下述实验中均有红棕色气体产生，所得结论不正确的是()A.实验产生的气体中都含有 NO2 气体B.实验表明浓硝酸具有受热易分解的性质C.实验不能表明红热木炭与浓硝酸发生了反应D.实验的气体产物中不可能含有二氧化碳气体解析 D 项，硝酸挥发，挥发的硝酸遇红热的木炭发生反应生成 CO2 和 NO2，错误。答案 D3.为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为 NO，设计右图实验(实验过程中活塞 2 为打开状态)，下列说法中不正确的是()A.关闭活塞 1，加入稀硝酸至液面 a 处B.在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率C.通过关闭或开
27、启活塞 1 可以控制反应的进行D.反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为 NO解析 A 选项，关闭活塞 1，将无法加液体到液面 a，错误；C 选项关闭活塞 1，生成的 NO 把稀硝酸压向右边，使铜丝与稀硝酸分离，正确；D 选项，想证明该气体为 NO，必须使 NO 与 O2 接触，生成红棕色 NO2，正确。答案 A【归纳总结】NO3 在酸性条件下的强氧化性：NO3 在酸性条件下具有强氧化性，往往作为隐含条件出现在试题中，在解题中往往被忽视而形成易错点。常见的隐含形式有；(1)在离子共存问题中，NO3 在酸性条件下不与具有较强还原性的离子如 S2、I、Fe2等大量共存。(2)SO2
28、4 的检验中不能用 HNO3 酸化、不能用 Ba(NO3)2 作沉淀剂，以防止 SO23 的干扰。(3)向 Ba(NO3)2 溶液中通入还原性气体 SO2 可得到 BaSO4 沉淀。(4)向 Fe(NO3)2 溶液中加入非氧化性酸，如盐酸，Fe2能被氧化为 Fe3。(5)向过量铜与一定量硝酸反应后的混合物中加入非氧化性酸，铜能继续溶解。(6)向含还原性离子的酸性溶液中加入硝酸盐，还原性离子可被氧化。拓展向 Fe(NO3)2 的稀溶液中加入盐酸，(1)现象：溶液由浅绿色变为棕黄色，有气泡冒出，气体在上升过程中变为红棕色。(2)离子方程式：3Fe24HNO3=3Fe3NO2H2O。硝酸的综合应用4
29、.有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中 H2SO4 和 HNO3 的物质的量浓度分别是 4 molL1 和 2 molL1，取 10 mL 此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为(设反应中 HNO3 被还原成 NO)()A.0.448 L B.0.672 LC.0.896 L D.0.224 L解析 金属和混酸反应通过离子方程式计算比较简便，3Fe8H2NO3=3Fe22NO4H2O(铁过量，产物为 Fe2)，反应中 Fe 和 H过量，生成的 NO的量以 NO3 为准来计算，共得 NO 0.448 L，若只考虑到这一步反应，得答案 A是错误的，因为过量的铁还可
30、以和溶液中过量的 H反应产生 H2，即有 Fe2H=Fe2H2，生成的 H2 为 0.224 L，所以气体体积共计 0.672 L，应选 B。答案 B5.(实验探究)某研究性小组借助 AC 的仪器装置(可选用)，探究 Ag 与浓硝酸反应的过程中是否产生 NO。回答下列问题：(1)用上图所示仪器，组合一套用水吸收生成的 NO2，并测定生成 NO 体积的装置，其合理的连接顺序是_(填各导管的编号)。反应前，先通入N2的目的是_。(2)反应后，从装置 C 中取 25.00 mL 待测溶液放入锥形瓶中，并滴加 23 滴酚酞作指示剂，用 0.10 molL1 NaOH 标准溶液进行滴定，到终点时，消耗
31、NaOH标准溶液20.00 mL。滴定达到终点的标志是_。(3)装置 C 中溶质物质的量浓度为_。Ag 与浓硝酸反应过程中生成标准状况下的 NO2 的体积为_ mL。(4)在测定 NO 的体积时，装置 B 右边细管中液面比左边的液面高，此时应调节装置 B 右边的细管，使其_(“下降”或“升高”)，以保证装置 B 中两边液面持平。(5)若实验测得 NO 的体积为 112.0 mL(已折算到标准状况)，则 Ag 与浓硝酸反应的过程中_(填“有”或“没有”)NO 产生，做出此判断的依据是_。解析(1)测定 NO 气体体积的装置 B 应该放在最后，顺序应是。NO 易被空气氧化，通入 N2 可赶走装置中
32、的氧气。(2)根据指示剂在酸性溶液和碱性溶液中的颜色变化，来判断滴定终点。(3)装置 C 中溶质为 HNO3，c(HNO3)0.10 molL120.00 mL25.00 mL0.08 molL1，装置 C 中 n(HNO3)0.08 molL10.100 L8103 mol，由反应式：3NO2H2O=2HNO3NO，根据生成硝酸的物质的量，可计算出 NO2 的物质的量为328103 mol1.2102 mol，标准状况下NO2 的体积为 1.210222.4 L0.268 8 L268.8 mL。(4)防止液压差，对气体体积的测定产生影响。(5)由 NO2 与水反应生成的 NO 为12810
33、3 mol4103 mol，而实验收集到的 n(NO)0.112 L22.4 L mol10.005 mol，说明 Ag 与浓硝酸反应生成的气体中含有 NO。答案(1)NO 易被空气氧化，通入 N2，赶走装置中的氧气(2)加入最后一滴 NaOH 溶液，溶液由无色恰好变成粉红色，且 30 s 内不褪色(3)0.08 molL1 268.8(4)下降(5)有 由 NO2 与水反应生成的 NO 为128103 mol4103 mol，而实验收集到的 n(NO)0.112 L22.4 L mol10.005 mol，说明 Ag 与浓硝酸反应生成的气体中含有 NO【思维建模】金属与硝酸反应计算题的一般方
34、法拓展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 32 g。【知识网络回顾】1.(NH3 的两大教材实验分析)如图所示是 NH3 的两个性质实验，下列有关说法中正确的是()A.两个实验均表现了 NH3 易溶于水B.两个实验均表现了 NH3 易挥发C.两个实验均表现了 NH3 是碱性气体D.两个实验均表现了 NH3 是还原性气体解析 实验一是氨气的喷泉实验，喷泉实验证明氨气极易溶于水，溶于水形成一水合氨弱碱溶液，使酚酞的溶液变红色，证明氨气是碱性气体。实验二中浓
35、氨水挥发出的氨气分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成白烟是氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水易挥发，氨气遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨气是碱性气体。答案 C2.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论过量的 Fe 粉中加入稀 HNO3，充分反应后，滴入 KSCN 溶液溶液呈红色稀 HNO3 将 Fe氧化为 Fe3浓 HNO3 久置或光照变黄色HNO3 不稳定易分解Al 箔插入稀 HNO3 中无现象Al 箔表面被 HNO3 氧化，形成致密的氧化膜用玻璃棒蘸取浓 HNO3 点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓 HNO3 具有酸性和强氧化性A.B.C.D.解析
36、过量的铁粉加入稀 HNO3 生成 Fe2，加入 KSCN 溶液时颜色不变，故错；浓 HNO3 久置变黄是因为 HNO3 分解产生的 NO2 溶于 HNO3 所致，故正确；Al 箔遇浓 HNO3 钝化，稀 HNO3 会使 Al 箔溶解，故错；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色，故正确，选 D。答案 D3.下列说法正确的是()A.向盛有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸，在管口观察到红棕色气体，是HNO3分解生成了 NO2B.可用浓硝酸除去铁表面的镀层银或铜C.1.0 molL1 的 KNO3 溶液中可大量存在 H、Fe2、I、Cl、SO24D.硫化铜溶于硝酸的离子方程式
37、为 CuS2H=H2SCu2解析 Fe2与 NO3、H反应生成 NO，NO 与空气中的 O2 反应生成 NO2，A 项错误；常温下，银、铜可与浓硝酸反应，铁遇浓硝酸钝化，B 项正确；Fe2、I具有还原性，与 NO3、H不能大量共存，C 项错误；CuS 与 HNO3 发生氧化还原反应不会生成 H2S，D 项错误。答案 B4.工业上利用氨氧化获得的高浓度 NOx 气体(含 NO、NO2)制备 NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：已知：Na2CO3NONO2=2NaNO2CO2(1)中和液所含溶质除 NaNO2 及少量 Na2CO3 外，还有_(填化学式)。(2)中和液进行蒸发操作时，应控制水的蒸
38、发量，避免浓度过大，目的是_。蒸发产生的蒸汽中含有少量 NaNO2 等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的_(填操作名称)最合理。(3)母液进行转化时加入稀 HNO3 的目的是_。母液需回收利用，下列处理方法合理的是_。a.转入中和液b.转入结晶操作c.转入转化液d.转入结晶操作(4)若将 NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为 21，则生产 1.38 吨NaNO2时，Na2CO3 的理论用量为_吨(假定 Na2CO3 恰好完全反应)。解析(1)结合流程图分离得到 NaNO3，可知中和液中含有 NaNO3。(2)蒸发产生的蒸汽中含有 NaNO2，可用该蒸汽进行溶碱以回收 N
39、aNO2。(3)母液中加入稀硝酸和空气可以将 NaNO2 氧化为 NaNO3。母液中所含溶质主要为 NaNO3，故需要转入转化液或结晶操作。(4)根据钠元素守恒计算，n(NaNO2)1.38106 g69 gmol1 2104 mol，n(NaNO3)1104 mol，故 n(Na2CO3)1.5104 mol，m(Na2CO3)1.5104 mol106 gmol11.59106 g，即 1.59 吨。答案(1)NaNO3(2)防止 NaNO3 的析出 溶碱(3)将 NaNO2 转化为 NaNO3 cd(4)1.59一、选择题1.我国清代本草纲目拾遗中记叙无机药物 335 种，其中“强水”条
40、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”能溶解大多数金属及金属氧化物，所以为硝酸。答案 B2.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、氧三种元素也参加了氮循环解析 A 项，合成氨反应中，氮元素的化合价降低被还原，错误；B 项，工业合成氨属于人工固氮，正确；C 项，硝酸盐转化为蛋白质及经动物消化使蛋白质转化为氨气和铵盐，实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化，并且碳、氢、氧三种元素也参加了
41、氮的循环，C 正确，D 正确。答案 A3.(2017徐宿连三模)在给定的条件下，下列选项所示的物质间均能通过一步转化实现的是()A.FeH2O（g）高温Fe2O3Al高温 Al2O3B.CuCl2点燃 CuCl2FeCl3（aq）FeCl2C.FeS2O2高温 SO2H2O2（aq）H2SO4D.NH3O2催化剂，NO2H2O HNO3解析 A 项，铁高温下和水蒸气反应生成 Fe3O4，错误；B 项，CuCl2 和 FeCl3 不反应，错误；D 项，NH3 和 O2 反应不生成 NO2，错误。答案 C4.某实验过程如图所示：则图的试管中的现象是()A.无明显现象，因稀 H2SO4 不与铜反应B
42、.铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C.铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体D.铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色解析 生成的 Cu(NO3)2 在 H2SO4 的酸性条件下相当于又有了 HNO3，铜片会继续溶解生成 NO。答案 D5.(2018无锡期中)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)22H2OCu(OH)22HNO3，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。答案 A6.工业上常
43、采用生物硝化法将 NH4 转化为 NO3 来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是()A.生物硝化法处理废水，会导致水体 pH 逐渐下降：NH4 2O2=NO3 2HH2OB.长期过量使用 NH4Cl 等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化C.检验 NH4 所需的试剂是浓 NaOH 溶液、湿润的蓝色石蕊试纸D.微生物保持活性的 pH 范围为 79，可以加入石灰石来调节水体的 pH解析 根据流程图可知 A 项正确；NH4Cl 水解呈酸性，长期过量使用会导致土壤酸化，也会导致水体富营养化，B 项正确；检验 NH4 应使用红色石蕊试纸，C项错误；由选项 A 可知，生物硝化法处理废水会使水体呈
44、酸性，可以加入石灰石与 H反应来调节水体的 pH，D 项正确。答案 C7.化学反应中，有时存在“一种物质过量，另一种物质仍不能完全反应”的特殊情况。下列反应中属于这种情况的是()过量的 Zn 与 18 molL1 硫酸溶液反应 过量的氢气与少量的氮气在催化剂存在和一定条件下充分反应 过量的二氧化锰与浓盐酸 过量的铜与浓硫酸 过量的铜与稀硝酸 过量的稀硫酸与块状石灰石 常温下过量浓硫酸与铝A.B.C.D.解析 注意不同浓度的硝酸、硫酸、盐酸性质上的异同。注意随着反应进行，浓溶液变稀。中随着反应进行，浓硫酸变稀，稀硫酸与锌反应，硫酸可反应完全；中合成氨为可逆反应；中 MnO2 不与稀盐酸反应；铜和
45、稀硝酸可反应完全；中生成硫酸钙微溶覆盖在石灰石表面，阻止反应的进一步进行；中钝化。答案 B8.下列说法不正确的是()A.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入 Cu(NO3)2 固体，铜粉仍不溶解B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性C.铜与稀硝酸反应的离子方程式为 3Cu8H2NO3=3Cu22NO4H2OD.HNO3NONO2，以上各步变化均能通过一步实验完成解析 A 项中加入 Cu(NO3)2 固体后，Cu 和 H、NO3 发生反应：3Cu8H2NO3=3Cu22NO4H2O，该项不正确。答案 A9.亚硝酸钠(NaNO2)是一种具有咸味、有毒，且价格比食盐(NaC
46、l)便宜的工业用盐，常被误作食盐使用，导致多起中毒事故发生，它的部分性质如图，下列说法错误的是()A.可用淀粉碘化钾试纸和食醋鉴别食盐(NaCl)与亚硝酸钠(NaNO2)B.亚硝酸钠可以加到食品中，但添加量要符合规定C.NaNO2 与 N2H4 反应生成 NaN3 的化学方程式为 NaNO2N2H4=NaN32H2OD.上图所涉及的化学反应都是氧化还原反应解析 亚硝酸钠能和KI反应生成碘单质，碘与淀粉溶液变蓝色，A项正确；NaNO2具有防腐性，但有毒，所以亚硝酸钠可以加到食品中，但添加量要符合规定，B项正确；亚硝酸钠和肼反应生成叠氮化钠和水，该反应中 N 元素化合价由3 价、2 价变为13价，
47、C 项正确；有电子转移的化学反应为氧化还原反应，其特征是有元素化合价升降，NaNO2 与 NH4Cl 反应生成 NH4NO2 没有化合价的变化，D项错误。答案 D10.木炭屑与浓 HNO3 共热，产生的气体 X 等分为和两份，将两份气体分别按下图实验：则石灰水的变化可能是()A.不变浑浊变乳白色B.变为乳白色浑浊不变浑浊C.均变为乳白色浑浊D.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，二氧化碳微溶于水，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
48、硝酸钙、亚硝酸钙，二氧化碳不与硝酸钙溶液和亚硝酸钙溶液反应，即不变浑浊。答案 B11.(2018南京盐城一调)某课外活动小组的同学从某地颗粒采集器中获得雾霾颗粒样品，然后用蒸馏水浸取。在探究雾霾颗粒可溶性成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A.向浸取液中滴入 AgNO3 溶液有白色沉淀产生，说明雾霾中一定含有 ClB.向浸取液中滴入硝酸酸化的 BaCl2 溶液，有白色沉淀产生，说明雾霾中一定含SO24C.向浸取液中加入 Cu 和浓 H2SO4，试管口有红棕色气体产生，说明雾霾中可能含有 NO3D.向浸取液中加入浓 NaOH 溶液微热，试管口附近湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明雾霾
49、中一定含有 NH4解析 A 项，与 AgNO3 生成白色沉淀的，除了 Cl还有 SO24 和 SO23，错误；B项，若雾霾中含有 SO23，加入 HNO3 会将其氧化生成 SO24，再与 Ba2反应生成白色沉淀，错误；C 项，浓 H2SO4 电离出的 H与 NO3 结合成浓 HNO3，与 Cu反应生成红棕色的 NO2 气体，若溶液中含有 NO2，在酸性条件下，NO2 发生歧化反应，方程式为：3NO2 2H=2NONO3 H2O，生成的 NO 到试管口与 O2 反应生成 NO2 气体，正确；D 项，NH4 与 OH反应，在加热条件下生成碱性气体 NH3，正确。答案 AB12.某稀硫酸和稀硝酸的混
50、合溶液 200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解 9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为 NO 气体)。下列分析或结果错误的是()A.原混合酸中 NO3 物质的量为 0.1 molB.OA 段产生的是 NO，AB 段的反应为 Fe2Fe3=3Fe2，BC 段产生氢气C.第二份溶液中最终溶质为 FeSO4D.H2SO4 浓度为 1.5 molL1解析 铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图中看出(注意只是第二份100 mL)OA 段产生的是 NO，AB 段的反应为 Fe2Fe3=3Fe2，BC 段产生氢气，反应
51、为 Fe2H=Fe2H2，可知 NO3 反应完全，第二份中 NO3 应为5.6 g56 gmol1330.1 mol，溶液中最终溶质为 FeSO4，此时反应的铁的质量是14 g，即 0.25 mol，故原混合酸中 H2SO4 浓度为0.25 mol0.1 L 2.5 molL1，NO3 物质的量为 0.2 mol。答案 AD二、填空题13.(1)当前频繁出现的雾霾天气与汽车尾气的排放有一定的关系，为了减少污染，可尝试使用汽车尾气净化装置，其原理如图所示。写出净化过程中的总化学方程式：_。(2)目前科学家也在尝试用 Cu作催化剂，将汽车尾气中 NO 转化为无毒的 N2。其原理如下图所示：该过程中
52、，还原剂是_(填物质名称)。若某辆汽车的 NO 排放量为 0.09 gkm1，则该车行驶 100 km，完成上述转化时，理论上需消耗乙烯的质量为_g。(3)为探究本地区雾霾中的可溶性颗粒的成分，某化学研究性小组进行了实验探究。查阅资料雾霾颗粒样品中可能含有 SO24、CO23、SO23、HCO3、NO3、Cl、Br及一种常见阳离子(Mn)，现进行如下实验：请回答下列问题：根据上述实验，雾霾浸取液中一定含有的离子为_，肯定没有的离子为_。若气体 D 遇空气会变成红棕色，则沉淀 A 中一定含有_(填化学式)。解析(1)根据图示净化过程可知，尾气中的 NO、CO 与 O2 反应最终生成 CO2、N2
53、。(2)由图示看出 NO2 变为 N2，作氧化剂，乙烯(C2H4)作还原剂生成 CO2。100 km 产生 n(NO)0.09100 g30 gmol1 0.3 mol，与 O2转化生成的 NO2也为 0.3 mol，2C2H46NO2=4CO23N24H2O由方程式可知，处理 0.3 mol NO2 需 C2H4 0.1 mol，质量为 2.8 g。(3)雾霾浸取液中加入浓 NaOH 溶液后产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明原溶液中有 NH4；雾霾浸取液加 BaCl2 溶液后得到的溶液 A 中加入 NaOH后有白色沉淀，说明原溶液中有 HCO3，白色沉淀 B 为 BaCO3。溶液 B
54、加入 AgNO3生成白色沉淀，说明溶液中一定无 Br。气体 D 遇空气会变成红棕色，说明 D 为 NO，沉淀 A 中一定有 BaSO3，BaSO3能与稀硝酸发生氧化还原反应生成 NO。答案(1)2NOO24CO=催化剂4CO2N2(2)乙烯 2.8(3)HCO3、NH4 Br BaSO314.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含 NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的 Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，NO 与 NO2 存在下列反应：NO(g)NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为 K_。(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从
55、吸收塔顶喷淋)，其目的是_；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_(填化学式)。(3)该工艺需控制 NO 和 NO2 物质的量之比接近 11。若 n(NO)n(NO2)11，则会导致_；若 n(NO)n(NO2)11，则会导致_。(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中 Ca(NO2)2 会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为_。解析(2)气-液逆流可以使气体与吸收液充分接触，吸收更完全；滤渣的主要成分是 Ca(OH)2，可以循环使用。(3)据 NONO2Ca(OH)2=Ca(NO2)2H2O 可知参加反应的 NO 与 NO2 的物质的量之比为 11，如果 n(NO)n(NO2)11，
56、剩余的NO不能被吸收，排放的气体中NO含量升高；如果n(NO)n(NO2)11，则发生反应：4NO22Ca(OH)2=Ca(NO2)2Ca(NO3)22H2O，产品中 Ca(NO3)2的含量升高。(4)酸性条件下 NO2 发生歧化反应。答案(1)c（N2O3）c（NO）c（NO2）(2)使尾气中的 NO、NO2 被充分吸收 Ca(OH)2(3)排放气体中 NO 含量升高(或气体吸收不完全)产品 Ca(NO2)2 中 Ca(NO3)2 含量升高(4)3NO2 2H=NO3 2NOH2O15.(2018南通一模)工业上利用氧化铝基废催化剂(主要成分为 Al2O3，少量 Pd)回收 Al2(SO4)
57、3 及 Pd 的流程如下：(1)焙烧时产生的气体 X 为_(填化学式)。(2)浸液 Y 的主要成分为_(填化学式)。(3)“热还原”过程中发生反应的化学方程式为_。(4)上述流程中焙烧温度不宜过高，否则会导致硫酸铵固体的分解。某兴趣小组为探究高温下硫酸铵的分解产物，通过下列装置进行实验，观察到 B 中溶液颜色变浅，C 中无明显现象。装置 B 的作用是_。进一步测定可知：D 中收集的气体相对分子质量为 28。写出(NH4)2SO4 高温分解的化学方程式：_。(5)Pd 是优良的储氢金属，其储氢原理为 2Pd(s)xH2(g)=2PdHx(s)，其中 x 的最大值为 0.8。已知：Pd 的密度为
58、12 gcm3，则 1 cm3 Pd 能够储存标准状况下 H2 的最大体积为_ L。(计算结果保留整数)解析(1)废催化剂和(NH4)2SO4 焙烧中产生的气体 X 通入浸液 Y 中发生中和反应，则 X 为碱性气体 NH3。(2)NH3 中和浸液 Y 生成(NH4)2PdCl6，则浸液 Y 为酸性，主要成分为 H2PdCl6。(3)H2 还原(NH4)2PdCl6 生成 Pd，Pd 的化合价降低，H的化合价升高，从元素守恒分析，NH4 和 Cl反应后生成 NH3 和 HCl，根据 Pd和 H 元素配平反应。(4)B 中的品红褪色，说明有 SO2 产生，所以 B 的作用是检验产物中是否有 SO2。C 中无明显现象，说明没有 O2 生成，D 中收集到相对分子质量为 28 的气体，则为 N2，根据 N、S 的得失电子守恒配平反应。(5)根据反应方程式知：2 mol Pdx mol H2，2106.4121 0.822.4V（H2），得 V(H2)1 L。答案(1)NH3(2)H2PdCl6(3)(NH4)2PdCl62H2Pd2NH36HCl(4)检验产物中的 SO23(NH4)2SO4=高温 4NH3N23SO26H2O(5)1
