高考化學一輪復習第四章非金屬及其化合物第四講氮及其化合物學案

第四講氮及其化合物考點一氮氣及其氧化物(命題指數(shù)★★★★★)1．自然界中氮的存在和氮的固定：2．氮氣。(1)物理性質：無色無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水。(2)化學性質。寫出有關化學方程式：①3Mg＋N2Mg3N2；②N2＋3H22NH3；③N2＋O22NO。3．氮的氧化物：(1)氮有多種價態(tài)的氧化物，氮元素從＋1～＋5價都有對應的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)NO和NO2的比較。性質NONO2色、態(tài)、味無色、無味氣體紅棕色、有刺激性氣味氣體溶解性難溶于水毒性有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一與水反應不反應3NO2＋H2O=2HNO3＋NO與氧氣反應2NO＋O22NO2不反應對環(huán)境的影響NO與血紅蛋白結合使人中毒，NO、NO2導致光化學煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)豆科植物通過根瘤菌吸收空氣中的氮屬于氮的固定，是化學變化。()提示：√。氮的固定是游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)的過程，是化學變化。(2)在實驗室里，NO可用排空氣法收集。()提示：×。常溫下，NO與氧氣反應，用排水法收集。(3)通過灼熱的鎂粉，可除N2中的少量氧氣。()提示：×。加熱條件下，鎂與氮氣反應。(4)N2與O2在放電條件下直接化合生成NO2。()提示：×。N2與O2在放電條件下直接化合生成NO。(5)將1molNO與0.5molO2混合后分子數(shù)為NA。()提示：×。NO與O2反應生成NO2，2NO2N2O4。(6)NO2與H2O反應中氧化劑與還原劑的質量比為1∶2。()提示：√。3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，NO2既是氧化劑，又是還原劑，個數(shù)之比是1∶2。2．(2021·衡陽模擬)一種新型的合成氨的方法如圖所示，下列說法正確的是()A.反應①屬于“氮的固定”B．反應②屬于氧化還原反應C．反應③可通過電解LiOH水溶液實現(xiàn)D．上述三步循環(huán)的總結果為N2＋3H2=2NH3【解析】選A。解答本題的關鍵是結合圖示和箭頭方向確定反應物和生成物，然后根據圖示寫出化學方程式進行分析判斷。反應①為Li與N2反應生成Li3N，屬于氮的固定，A正確；結合圖示可知反應②為Li3N＋3H2O=3LiOH＋NH3↑，該反應中沒有化合價的變化，屬于非氧化還原反應，B錯誤；電解LiOH水溶液不能生成單質Li，C錯誤；結合圖示可知，三步循環(huán)的總結果為2N2＋6H2O=4NH3＋3O2，D錯誤。命題角度1：氮氣及其氧化物的性質及應用【典例1】(2021·葫蘆島模擬)下列說法中正確的是()A．氮氣化學性質不如磷活潑，故氮元素非金屬性弱于磷B.氮氣只有氧化性，沒有還原性C．“雷雨發(fā)莊稼”所包含的化學變化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸鹽D．NO與O2反應生成NO2屬于氮的固定【解析】選C。N≡N鍵能大，N2比磷穩(wěn)定，A錯誤；氮氣中氮元素的化合價可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有還原性，B錯誤；氮的固定是將游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氮的過程，D項錯誤。(1)(宏觀辨識與微觀探析)哪些性質可以判斷氮、磷的非金屬性強弱？提示：酸性：硝酸大于磷酸；穩(wěn)定性：NH3大于PH3；還原性：PH3大于NH3等可以說明非金屬性氮大于磷。(2)氮的固定有哪些？提示：①人工固氮：合成氨和仿生固氮；②自然固氮：高能固氮(雷雨天N2→NO)和生物固氮(豆科植物的根瘤菌固氮)?！緜溥x例題】下列關于N2性質的敘述中錯誤的是()A．氫氣在氮氣中能燃燒B．氮氣既具有氧化性，又具有還原性C．將空氣中的氮氣轉變成含氮化合物屬于氮的固定D．氮氣與氧氣在一定條件下反應生成一氧化氮【解析】選A。氫氣與氮氣在高溫、高壓、催化劑條件下才能反應，A錯誤；氮氣中氮元素的化合價可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有還原性，B正確；將空氣中的氮氣轉變成含氮化合物屬于氮的固定，C正確；氮氣與氧氣在放電條件下反應生成NO，D正確。命題角度2：氮的氧化物與水的反應【典例2】如圖所示，將相同條件下的m體積NO和n體積O2同時通入倒立于水槽且盛滿水的試管內，充分反應后，試管內殘留eq\f(m,2)體積的氣體，該氣體與空氣接觸后立即變?yōu)榧t棕色。則m與n的比值為()A.3∶2B．2∶3C．8∶3D．3∶8【解析】選C。該過程中涉及的反應有2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，可將兩個方程式“合并”為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。剩余氣體與空氣接觸立即變?yōu)榧t棕色，說明剩余氣體為NO。則可知eq\f(m,2)體積的NO氣體與n體積的O2恰好完全反應。4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343eq\f(m,2)n4∶eq\f(m,2)＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。題干剩余氣體遇到空氣無變化，下列說法正確的是()A．3∶8B．4∶5C．8∶3D．5∶4【解析】選B。剩余氣體與空氣接觸無變化，說明剩余氣體為O2。則可知m體積的NO氣體與(n－eq\f(m,2))體積的O2恰好完全反應。4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343m(n－eq\f(m,2))4∶m＝3∶(n－eq\f(m,2))，解得m∶n＝4∶5。【備選例題】同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關系正確的是()A．V1＞V2＞V3B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2【解析】選B。設各種氣體的體積都為1體積。①根據3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，即剩余NO的體積V1＝(1＋eq\f(1,3))體積。②根據4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，即剩余O2的體積V2＝(1－eq\f(1,4))體積。③剩余N2的體積V3＝1體積。即B項符合題意。命題角度3：氮的氧化物與環(huán)境污染【典例3】(2021·大連模擬)隨著我國汽車年銷量的大幅增加，空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車尾氣裝置中，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示，下列說法正確的是()A．反應中NO為氧化劑，N2為氧化產物B．汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必須在催化劑表面才能反應D．催化轉化總化學方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2【以圖析題·培養(yǎng)關鍵能力】【解析】選D。A項，反應中NO、O2均為氧化劑，N2為還原產物；B項，N2不是污染成分；C項，NO與O2沒有催化劑存在下就可以發(fā)生反應?！緜溥x例題】氮氧化合物(用NOx表示)是大氣污染的重要因素，根據NOx的性質特點，開發(fā)出多種化學治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。如，4NH3＋6NO5N2＋6H2O，寫出氨氣轉化NO2的化學方程式________________________________________，氧化產物與還原產物的質量之比為________________________。(2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：___________________________________________________。②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是__________?！窘馕觥?1)NH3和NO2反應生成N2和H2O，氧化產物與還原產物均為N2，其質量之比是4∶3。(2)①生成兩種鈉鹽，必須是NO2的歧化反應，依據量的關系可知兩種鹽分別為NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合價為＋2價，NO2中氮的化合價為＋4價，二者1∶1混合時與NaOH反應生成一種鈉鹽，依據電子守恒可知，鈉鹽中氮的化合價為＋3，即為NaNO2。答案：(1)8NH3＋6NO27N2＋12H2O4∶3(2)①2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO21．氮的氧化物溶于水的計算方法(1)NO2和O2的混合氣體溶于水時涉及反應：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，其計算如下表：(2)NO和O2的混合氣體溶于水時涉及反應：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，其計算如下表：2.氮氧化物對環(huán)境的污染及防治光化學煙霧NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應，產生一種有毒的煙霧。酸雨NOx排入大氣中后，與水反應生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。破壞臭氧層NO2可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。3.常見的NOx尾氣處理方法(1)催化轉化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2)，或NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。(2)堿液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。命題點1：氮氣及其氧化物的性質(基礎性考點)1．下列關于NO、NO2的描述中錯誤的是()A．NO2是紅棕色氣體，易溶于水，但不是酸性氧化物B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2化合而得到C．NO、NO2在一定條件下可相互轉化，且二者都是大氣污染物D．NO、NO2既具有氧化性又具有還原性【解析】選B。NO2是紅棕色氣體，易溶于水，不是酸性氧化物，A正確；NO2易溶于水，不可用排水法收集，且N2和O2化合只能得到NO，B錯誤；兩者通過2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO而相互轉化，且兩者都會造成空氣污染，C正確；NO、NO2既具有氧化性又具有還原性，D正確。命題點2：氮的氧化物與水的反應(基礎性考點)2．將40mLNO2和NO的混合氣體通入倒立于水槽中盛滿水的試管中，充分反應后試管中剩下20mL氣體，則原混合氣體中NO2和NO的體積比為()A．2∶1B．1∶3C．3∶1D．1∶1【解析】選C。3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV3 1230mL 20mLV(NO)＝40mL－30mL＝10mL，V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶10mL＝3∶1。3.常溫常壓下，注射器甲中裝有NO2氣體，注射器乙中裝有相同體積的空氣，注射器與U形管連通，固定活塞。如圖所示，打開兩個止水夾，足夠時間后，將會看到U形管中液面()A．a端上升，b端下降B．a端下降，b端上升C．U形管中液面無變化D．無法判斷【解析】選A。打開兩個止水夾后，甲中NO2與水反應生成HNO3和NO，U形管中左側氣體壓強減小，a端液面上升，b端下降。命題點3：氮的氧化物與環(huán)境污染(應用性考點)4．氮氧化物進入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學煙霧，對含有氮氧化物的廢氣進行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O(i)2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(ii)①在反應(i)中，氧化劑是________。在反應(ii)中，氧化劑和還原劑的物質的量之比為__________。②由反應(ii)判斷二氧化氮是否為酸性氧化物？解釋原因__________________。(2)汽車尾氣中含有CO和NO，消除這兩種物質對大氣的污染的方法是安裝催化轉化器，使它們發(fā)生反應消除污染，試寫出該反應的化學方程式_____________。(3)目前有一種治理方法是在一定條件下，用氨氣將氮氧化物轉化為無污染的物質，請寫出NO2發(fā)生該反應的化學方程式___________________________?！窘馕觥?1)①在反應(ⅰ)中NO2中的氮元素化合價降低做氧化劑；在反應(ⅱ)中氧化劑和還原劑都是NO2，它們的物質的量之比為1∶1。②二氧化氮與堿反應生成兩種鹽，且氮元素化合價發(fā)生變化，二氧化氮不是酸性氧化物。(2)根據原子守恒定律結合題目信息可知，一氧化氮與一氧化碳反應后生成的對大氣無污染的物質應為氮氣和二氧化碳。(3)根據原子守恒定律結合題目信息可知，氨氣和二氧化氮反應后生成的無污染的物質為氮氣和水。答案：(1)①NO21∶1②不是，因為二氧化氮與堿反應生成兩種鹽，且氮元素化合價發(fā)生變化(2)2NO＋2CON2＋2CO2(3)6NO2＋8NH37N2＋12H2O【加固訓練—拔高】(2021·宜昌模擬)光化學煙霧的形成機理如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.光化學煙霧的分散劑是空氣B．氧原子是產生光化學煙霧的催化劑ＫC.PAN()屬于有機物D．光化學煙霧與氮氧化物和碳氫化合物大量排放有關【解析】選B。光化學煙霧的二次污染物O3、醛類、PAN及硝酸分散在空氣中，分散劑為空氣，故A正確；根據示意圖，氧原子是中間體，不是產生光化學煙霧的催化劑，故B錯誤；PAN()中含有碳元素，屬于有機物，故C正確；由圖示知光化學煙霧的形成與氮氧化合物和碳氫化合物的大量排放有關，故D正確?？键c二硝酸(命題指數(shù)★★★★★)1．物理性質：硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。2．化學性質：(1)不穩(wěn)定性。反應：4HNO3(濃)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。(2)強氧化性。硝酸無論濃、稀都有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。與金屬反應稀硝酸與銅反應的化學方程式：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O濃硝酸與銅反應的化學方程式：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O與非金屬反應濃硝酸與C反應的化學方程式：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O與還原性化合物反應硝酸可氧化Fe2＋、H2S、SO2、Na2SO3、HI等還原性物質。如稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化。()提示：√。鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化是金屬被氧化的過程。(2)過量的銅與濃硝酸反應，產物中一定有NO。()提示：√。硝酸變稀，生成NO。(3)濃硝酸在光照下久置，會變黃。()提示：√。濃硝酸在光照下部分分解生成二氧化氮，溶于濃硝酸顯黃色。(4)硝酸具有強氧化性，硝酸與Fe反應一定生成Fe3＋。()提示：×。當Fe少量時生成Fe3＋，當Fe過量時生成Fe2＋。(5)硝酸與Na2CO3反應生成CO2氣體，與Na2S反應也生成H2S。()提示：×。硝酸具有強氧化性，可將H2S氧化。(6)在1.0mol·L－1的KNO3溶液中可以存在H＋、Fe2＋、Cl－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。()提示：×。溶液中含NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))和H＋，可將Fe2＋氧化為Fe3＋。2．某同學在實驗室取出一瓶濃硝酸，發(fā)現(xiàn)溶液顯黃色，與教材中關于硝酸的描述出現(xiàn)偏差。(1)你能幫助該同學解釋一下原因嗎？應該如何避免這種情況的發(fā)生？提示：濃硝酸不穩(wěn)定見光或受熱會分解生成NO2，NO2溶于濃硝酸使溶液顯黃色；故濃硝酸應該保存在棕色試劑瓶中，并放在陰涼處。(2)你能幫助該同學去除硝酸的黃色嗎？提示：向濃硝酸中通入氧氣(或空氣)，發(fā)生反應4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，消除黃色。(3)足量的銅投入少量上述濃硝酸，會看到什么現(xiàn)象？提示：立即有紅棕色氣體產生，氣體顏色逐漸變淺至無色；溶液變?yōu)榫G色或藍綠色。命題角度1：硝酸的性質及應用【典例1】(2021·秦皇島模擬)某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應產生的氣體主要是NO而設計了下列實驗，裝置如圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關閉狀態(tài))，F(xiàn)是一半空的注射器。請回答有關問題：(1)設計裝置A的目的是___________________________________________；為達到此目的，應進行的操作是打開K，且打開分液漏斗活塞，當裝置C中產生________時，關閉K。(2)在完成(1)中的“操作”后，將裝置B中銅絲插入稀硝酸，并微熱之，觀察到裝置B中的現(xiàn)象是____________________________________________________；B中反應的離子方程式為____________________________________________。(3)裝置E和F的作用是______________________________；為實現(xiàn)此作用，其操作方法是_________________________________________________________。(4)裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，兼有________________的功能?！疽詧D析題·培養(yǎng)關鍵能力】【解析】(1)由于裝置中含有空氣，能把NO氧化生成NO2，從而干擾實驗。所以需要利用生成的二氧化碳將整個裝置內的空氣趕盡，避免NO和氧氣反應生成二氧化氮對氣體產物的觀察產生干擾。澄清的石灰水能吸收CO2，產生白色沉淀，據此可以判斷。(2)稀硝酸具有氧化性，能把銅氧化，生成硝酸銅、NO和水，所以現(xiàn)象就是銅絲表面產生氣泡，稀硝酸液面上仍為無色，溶液變?yōu)樗{色。有關反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)由于NO極易被氧氣氧化生成NO2，所以E、F的作用是驗證無色氣體為NO。具體的操作是將注射器F中的空氣推入E中或將E中的無色氣體吸入注射器中。(4)NO2極易溶于水，所以還有防止倒吸的作用。答案：(1)利用生成的二氧化碳將整個裝置內的空氣趕盡，避免NO和氧氣反應生成二氧化氮對氣體產物的觀察產生干擾白色沉淀(2)銅絲表面產生氣泡，稀硝酸液面上仍為無色，溶液變?yōu)樗{色3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)驗證無色氣體為NO將注射器F中的空氣推入E中或將E中的無色氣體吸入注射器中(4)防止倒吸(1)(科學探究與創(chuàng)新意識)進行完(3)中操作后，還要打開止水夾K和分液漏斗的活塞，通一段時間的CO2再拆卸裝置，為什么？提示：通過通CO2將氮的氧化物都趕到裝置D中吸收，防止拆卸裝置時污染空氣。(2)在進行(3)中操作時，發(fā)現(xiàn)裝置C中的沉淀會溶解，原因是什么？提示：將注射器中的空氣注入裝置E，產生的NO2進入裝置C與水反應生成硝酸，硝酸將沉淀碳酸鈣溶解。【講臺揮灑一刻】現(xiàn)象描述答題模板①全面描述現(xiàn)象的程序——“海、陸、空”“海”——溶液有什么變化；“陸”——固體有什么變化；“空”——氣體有什么變化。②規(guī)范描述現(xiàn)象的答題模板如顏色：……由……(具體顏色)變?yōu)椤?具體顏色)；氣體：溶液中產生……(顏色)的氣體，(或)在固體表面產生……(顏色)氣體；沉淀：在……(顏色)溶液中產生……(顏色)的沉淀(渾濁)。命題角度2：金屬與硝酸反應的多角度計算【典例2】將11.2g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反應產生的氣體X(假定產生的氣體全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，產生21.4g沉淀。根據題意推斷氣體X的成分可能是()A．0.3molNO2和0.3molNOB．0.2molNO2和0.1molN2O4C．0.6molNOD．0.1molNO、0.2molNO2和0.05molN2O4【解析】選D。向Mg、Cu混合物與足量的硝酸反應所得溶液中加入足量的NaOH溶液，產生21.4g沉淀為氫氧化鎂、氫氧化銅，所以沉淀中氫氧根的質量為21.4g－11.2g＝10.2g，物質的量為eq\f(10.2g,17g·moL－1)＝0.6mol，根據電子守恒可知反應過程中共轉移0.6mole－，確定D項符合?！局v臺揮灑一刻】金屬與硝酸反應的思維模型【備選例題】某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物質的量濃度分別是0.4mol·L－1和0.1mol·L－1。向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱，待充分反應后，所得溶液中Cu2＋的物質的量濃度(忽略體積變化)為()A．0.15mol·L－1B．0.225mol·L－1C．0.35mol·L－1D．0.45mol·L－1【解析】選B。解答本題要從離子反應的角度來考慮，H2SO4提供的H＋可以和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))構成強氧化性環(huán)境，繼續(xù)氧化銅單質。HNO3、H2SO4混合液中H＋總的物質的量為0.06mol，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物質的量為0.04mol，Cu的物質的量為0.03mol。Cu與稀硝酸發(fā)生反應：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3820.03mol0.06mol0.04molH＋不足量，應根據H＋的物質的量來計算。3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O830.06moln(Cu2＋)n(Cu2＋)＝0.06mol×eq\f(3,8)＝0.0225molc(Cu2＋)＝eq\f(0.0225mol,0.1L)＝0.225mol·L－1。1．多角度突破HNO3的強氧化性(1)硝酸與金屬的反應①除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。②活潑金屬與硝酸反應不生成H2，硝酸的濃度不同，還原產物不同。③常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化。(2)硝酸與非金屬的反應非金屬單質＋濃硝酸→最高價氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。(3)硝酸與還原性化合物的反應可以氧化具有還原性的化合物或離子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))等均能被HNO3氧化。2．金屬與硝酸反應的計算方法(1)電子守恒法：硝酸與金屬反應屬于氧化還原反應，氮原子得到的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)，由此可求出氮元素被還原后的價態(tài)，根據價態(tài)確定反應產物。(2)原子守恒法：硝酸與金屬反應時，一部分以NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的形式存在，一部分轉化為還原產物，這兩部分中N的物質的量與反應消耗的HNO3中N的物質的量相等。(3)電荷守恒法：Mn＋和H＋所帶正電荷總數(shù)應等于NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))所帶負電荷總數(shù)(因為這種溶液中OH－濃度很小，可被忽略)。(4)離子方程式法：HNO3與H2SO4混合液跟金屬的反應，當金屬足量時，不能用HNO3與金屬反應的化學方程式計算，應用離子方程式計算，因為生成的硝酸鹽中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))借助H＋仍能繼續(xù)與金屬反應。命題點1：硝酸的性質及應用(基礎性考點)1．將相同質量的銅分別與足量的濃硝酸、稀硝酸反應，下列敘述正確的是()A．硝酸濃度越小消耗的硝酸越多，產生的有毒氣體也越多B．反應中轉移的電子總數(shù)稀硝酸少C．試管內壁上的銅用濃硝酸除去最好，因反應速率快D．兩者用排水法收集的氣體的體積相同【解析】選D。銅完全反應，在進行相關計算時以銅為標準，等質量的銅在反應中失去的電子數(shù)相同，生成Cu(NO3)2的量相同，濃硝酸被還原為NO2，氮原子價態(tài)由＋5價降到＋4價，每個氮原子得到1個電子，稀HNO3被還原時每個氮原子得到3個電子，故被還原的濃硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集氣體時，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故兩種情況收集到的氣體一樣多。2．(2021年遼寧適應性測試)下列各實驗的現(xiàn)象及結論都正確的是()選項實驗現(xiàn)象結論A濃硫酸滴入蔗糖中，產生的氣體導入澄清石灰水蔗糖變黑、體積膨脹，澄清石灰水變渾濁濃硫酸具有脫水性和強氧化性B銅粉加入稀硫酸中，加熱；再加入少量硝酸鉀固體加熱時無明顯現(xiàn)象，加入硝酸鉀后溶液變藍硝酸鉀起催化作用C過量鐵粉加入稀硝酸中，充分反應后，滴加KSCN溶液有無色氣泡產生，溶液呈血紅色稀硝酸能將Fe氧化成Fe3＋D將Na粒投入MgCl2溶液析出銀白色固體固體為Mg【解析】選A。蔗糖變黑，體積膨脹，說明濃硫酸具有脫水性，澄清石灰水變渾濁，說明生成CO2、SO2，濃硫酸具有強氧化性，A正確；銅粉與稀硫酸不反應，加入KNO3后溶液變藍，是因為在酸性條件下，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))能與銅反應，B錯誤；過量的鐵粉與硝酸反應，生成的是Fe2＋，C錯誤；將Na投入MgCl2溶液中，析出白色固體是Mg(OH)2，D錯誤。命題點2：金屬與硝酸反應的多角度計算(綜合性考點)3．(2021·衡陽模擬)一定量Fe和Fe2O3的混合物投入250mL2mol·L－1的硝酸中，反應共生成1.12LNO(標準狀況下)，再向反應后的溶液中加入1mol·L－1的NaOH溶液，當沉淀完全時所加NaOH溶液的體積最少是()A.450mLB．500mLC.400mL D．不能確定【解析】選A。生成NO的物質的量為0.05mol，則此時NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物質的量為0.5mol－0.05mol＝0.45mol。當沉淀量最大時，溶液中的溶質是硝酸鈉，硝酸鈉的物質的量是0.45mol，根據鈉原子守恒可知，氫氧化鈉的物質的量是0.45mol，則氫氧化鈉的體積是450mL?！炯庸逃柧殹胃摺?．3.2gCu與30mL3mol·L－1HNO3溶液充分反應，還原產物有NO2和NO，若反應后溶液中H＋為amol，則此時溶液中所含NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))為()A.eq\f(a,2)molB．2amolC.0.1amolD．(a＋0.1)mol【解析】選D。溶液中某元素的原子個數(shù)守恒，溶液中電荷守恒(即溶液顯電中性)。根據題意，HNO3有剩余，則Cu反應完全。可據電荷守恒：n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)＝2×eq\f(3.2g,64g·mol－1)＋amol＝(0.1＋a)mol。2．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2g(已知硝酸只被還原為NO氣體)。向另一份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示。下列分析或結果錯誤的是()A.原混合酸中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))物質的量濃度為2mol·L－1B.OA段產生的是NO，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段產生氫氣C.第二份溶液中最終溶質為FeSO4D.H2SO4濃度為2.5mol·L－1【解析】選D。第一份中發(fā)生3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，由于銅溶解0.3mol，故反應的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))為0.2mol，原混合酸中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的濃度為eq\f(0.2×2mol,0.2L)＝2mol·L－1，故A項正確；B項由圖可知OA為Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，BC段為Fe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋，故B、C項正確；反應消耗22.4gFe，則n(Fe)＝eq\f(22.4g,56g·mol－1)＝0.4mol，則n(FeSO4)＝0.4mol，據原子守恒可知，每份溶液中含有0.4molH2SO4，原混合溶液中c(H2SO4)＝eq\f(0.4mol×2,0.2L)＝4mol·L－1，故D項錯誤，符合題意。3．(2021·滁州模擬)某化學學習小組采用下列裝置，對濃硝酸與木炭的反應進行探究(已知：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O)。請回答下列問題：(1)檢查裝置氣密性后，將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài)，立即伸入三頸瓶中，并塞緊瓶塞，滴加濃硝酸，可觀察到三頸瓶中氣體的顏色為____________，產生該氣體的化學反應方程式是______________________。(2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反應一段時間后可觀察到C中出現(xiàn)白色沉淀，該白色沉淀為______________________________________________(寫化學式)。其中的Ba(OH)2溶液__________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是____________________________________________________。(3)裝置B的作用是______________。(4)裝置D中收集到了無色氣體，部分同學認為是NO，還有部分同學認為是O2。①下列對該氣體的檢驗方法合適的是________(填序號)。A.敞口觀察集氣瓶內氣體的顏色變化B.將潤濕的藍色石蕊試紙伸入集氣瓶內，觀察試紙是否變紅C.將帶火星的木條伸入集氣瓶中，觀察木條是否復燃②如果集氣瓶中收集到的無色氣體是氧氣，則氧氣的來源是________________。【解析】(1)裝置A中發(fā)生的是濃硝酸與木炭的反應，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2為紅棕色氣體，故三頸瓶中的氣體為紅棕色。(2)將NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分別生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液為堿性環(huán)境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因為Ca(OH)2微溶于水，溶液中Ca(OH)2含量太少，濃度太低，不足以完全吸收生成的酸性氣體，導致溶液呈酸性，從而不能生成CaCO3沉淀。(3)裝置B可以防止裝置C中酸性氣體因溶解速率太快而出現(xiàn)倒吸。(4)①NO與足量O2反應生成紅棕色的NO2，A正確；NO和O2均不具有酸性，B錯誤；O2能使帶火星的木條復燃，而NO不能，C正確。②裝置A中除發(fā)生木炭與濃硝酸的反應外，還發(fā)生濃硝酸的分解反應。答案：(1)紅棕色C＋4HNO3(濃)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(2)BaCO3不能Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2濃度較低，不能形成CaCO3沉淀(3)防倒吸(4)①A、C②濃硝酸的分解考點三氨和銨鹽(命題指數(shù)★★★★★)1．氨的分子結構與物理性質：2.氨的化學性質：(1)與水反應。①氨水呈現(xiàn)堿性的原因：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－。②氨水中存在的粒子：NH3·H2O、H2O、NH3、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、OH－、H＋。③NH3·H2O的性質：NH3·H2O為可溶性一元弱堿，不穩(wěn)定，易分解，化學方程式為NH3·H2ONH3↑＋H2O。(2)與酸的反應。蘸有濃鹽酸(或濃硝酸)的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現(xiàn)象為有白煙生成?；瘜W方程式分別為HCl＋NH3=NH4Cl、HNO3＋NH3=NH4NO3。(3)與鹽溶液的反應。如過量氨水與AlCl3反應的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(4)氨氣的還原性。性質方程式催化氧化4NH3＋5O24NO＋6H2O被CuO氧化2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O被氯氣氧化2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl被氮氧化物氧化6NO＋4NH3=5N2＋6H2O6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O①NH3是中學化學中唯一的堿性氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。②氨水呈弱堿性，NH3·H2O屬于一元弱堿，計算氨水的濃度時，溶質按NH3計算。3．噴泉實驗：(1)原理。使燒瓶內外在短時間內產生較大的壓強差，利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內，在尖嘴導管口形成噴泉。(2)形成噴泉的常見組合。①HCl、NH3、NO2、NO與O2(4∶3)、NO2與O2(4∶1)溶于水。②HCl、CO2、Cl2、SO2溶于NaOH溶液。4．銨鹽及NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的檢驗：(1)銨鹽的物理性質。銨鹽都是白色固體，均易溶于水。(2)銨鹽的化學性質。(3)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的檢驗。未知液eq\o(→,\s\up7(OH－),\s\do5())呈堿性eq\o(→,\s\up7(△),\s\do5())濕潤的紅色石蕊試紙變藍色，則證明含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。5．含氮元素物質之間的轉化關系：(1)歧化——同一物質中某元素的化合價在同一反應中既升高又降低。如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。(2)歸中——不同物質中同一元素的不同化合價在同一反應中只靠攏。如：6NO＋4NH35N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)氨遇到濃鹽酸、硫酸都會發(fā)生反應，產生白煙。()提示：×。硫酸難揮發(fā)，與氨反應不產生白煙。(2)加熱盛有NH4Cl固體的試管，試管底部固體消失，試管口有晶體凝結。()提示：√。氯化銨分解生成的氨氣與氯化氫反應生成NH4Cl，冷凝重新凝結。(3)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。()提示：×。氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH3·H2O。(4)銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性。()提示：×。NH4HCO3、(NH4)2S溶液呈堿性。(5)現(xiàn)有1mol·L－1的氨水，則該溶液中NH3·H2O的濃度是1mol·L－1。()提示：×。氨水中存在NH3、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))和NH3·H2O，NH3·H2O的濃度小于1mol·L－1。(6)NH4Cl與NaCl的固體混合物可用升華法分離。()提示：×。NH4Cl與NaCl的固體混合物可用加熱氯化銨分解法分離。(7)向某無色溶液中加入稀NaOH溶液，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，不變藍，則原溶液中不含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。()提示：×。檢驗時應該使用濃的氫氧化鈉溶液并加熱，便于產生NH3。2．(1)管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣，如果管道某處漏氣，會產生白煙，原理是什么？提示：若氯氣管道漏氣，發(fā)生反應：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl、NH3＋HCl=NH4Cl，產生的白煙是固體NH4Cl。(2)“有一位農民看到自己買的一袋碳酸氫銨化肥受潮了，就放在太陽下面曬，下午取的時候發(fā)現(xiàn)少了許多。請解釋相關原因？提示：在太陽光的照射下，碳酸氫銨受熱分解生成NH3、CO2、水蒸氣，故固體減少。命題角度1：氨、銨鹽的性質及實驗【典例1】(2021·濱州模擬)探究氨氣及銨鹽性質的過程中，下列根據實驗現(xiàn)象得出的結論不正確的是()A．將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，說明氨氣極易溶于水B．將pH＝11的氨水稀釋1000倍，測得pH>8，說明NH3·H2O為弱堿C．加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產生，說明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定D．將紅熱的鉑絲伸入如圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，說明氨氣的氧化產物為NO2【解析】選D。氨氣極易溶于水生成氨水，所以將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，故A正確；常溫下，pH＝11的氨水中c(OH－)＝10－3mol·L－1，稀釋1000倍，測得pH>8，c(OH－)>10－6mol·L－1，說明稀釋時電離平衡正向移動，所以NH3·H2O為弱堿，故B正確；碳酸氫銨加熱分解為氨氣、二氧化碳和水，故C正確；氨氣的氧化產物為NO，NO在錐形瓶口與氧氣反應生成NO2，所以瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，故D錯誤。(1)上題A項試管中液體的物質的量濃度為多少？(設實驗條件下的氣體摩爾體積為Vm)提示：1/Vmmol·L－1。設試管的體積為VL，則氨氣的物質的量為V/Vmmol，溶液的體積為VL，則溶液的物質的量濃度為1/Vmmol·L－1。(2)上題D項錐形瓶中會有白煙產生，產生該現(xiàn)象的原因是什么？提示：氨催化氧化生成NO，NO與O2反應生成NO2，NO2與水反應生成HNO3，HNO3與揮發(fā)出的NH3反應生成NH4NO3，產生白煙。命題角度2：噴泉實驗問題分析【典例2】噴泉是一種常見的現(xiàn)象，其產生的原因是存在壓強差。(1)圖Ⅰ為化學教學中常用的噴泉實驗裝置。在燒瓶中充滿干燥氣體，膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體。下列組合中不可能形成噴泉的是____________。A．SO2和H2O B．CO2和NaOH溶液C．NH3和H2O D．NO和H2O(2)比較圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置，從產生噴泉的原理來分析，圖Ⅰ是____________上部燒瓶內氣體壓強；圖Ⅱ是____________下部錐形瓶內氣體壓強(填“增大”或“減小”)。(3)某學生積極思考噴泉原理的應用，設計了如圖Ⅲ所示的裝置。①如果關閉活塞c，打開活塞a、b，再擠壓膠頭滴管．則可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為___________________________________________________________________。②在①操作的基礎上，打開活塞c，產生的現(xiàn)象是____________。【以圖析題·培養(yǎng)關鍵能力】【解析】(1)極易溶于水或氣體與溶液易發(fā)生化學反應可形成圖Ⅰ中噴泉，A、C利用氣體的溶解性形成噴泉，B中發(fā)生化學反應形成噴泉，而D中NO不溶于水，不能形成噴泉；(2)圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置，均產生壓強差，形成噴泉，圖Ⅰ是減小上部燒瓶內氣體壓強，而圖Ⅱ是增大下部錐形瓶內氣體壓強；(3)①如果關閉活塞c，打開活塞a、b，再擠壓膠頭滴管，有氨氣的瓶內氣壓減小，HCl與氨氣結合生成氯化銨，則觀察到HCl氣體進入盛有NH3的燒瓶，產生大量的白煙；②在①操作的基礎上，打開活塞c，瓶內氣體減少，外壓大于內壓，形成噴泉，則現(xiàn)象為兩燒瓶同時產生噴泉。答案：(1)D(2)減小增大(3)①HCl氣體進入盛有NH3的燒瓶，產生大量的白煙②兩燒瓶同時產生噴泉(1)某同學組裝上題圖Ⅰ裝置時忘記了膠頭滴管，如何操作可以產生噴泉？提示：用熱毛巾捂燒瓶或冰敷燒瓶。(2)若上題裝置Ⅱ中錐形瓶裝有乙醇，如何操作可以產生噴泉？提示：加熱錐形瓶使乙醇揮發(fā)，使錐形瓶中壓強增大，產生噴泉。命題角度3：氮及其化合物的轉化【典例3】(2021年廣東適應性測試)部分含氮物質的分類與相應氮元素的化合價關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.a可經催化氧化生成bB．b為紅棕色，可轉化為cC．密閉體系中，c存在2NO2N2O4D．d的溶液與Cu反應可生成b或c【解析】選B。a是NH3，NH3高溫下催化氧化可以生成NO(b物質)，故A對；NO(b物質)常溫下是無色氣體，故B錯；密閉系統(tǒng)中存在2NO2N2O4，故C對；d為HNO3，Cu跟稀HNO3反應生成物之一為NO(b物質)，Cu跟濃HNO3反應生成物之一為NO2(c物質)，故D對。1．氨的催化氧化深度思考(1)空氣通入氨水的目的：讓氨氣揮發(fā)，使氧氣和氨充分混合。(2)錐形瓶中氣體呈紅棕色的原因：NH3被氧化為NO，NO遇到空氣中的O2又迅速被氧化為紅棕色的NO2。(3)瓶內有白煙出現(xiàn)的原因：由于錐形瓶里有水蒸氣存在，水蒸氣和NO2反應生成了HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反應生成微小的白色NH4NO3晶體：NH3＋HNO3=NH4NO3。(4)懸空鉑絲總是呈紅色的原因：NH3與O2在鉑絲的表面上進行的反應是放熱反應，反應放出的熱量足以使鉑絲繼續(xù)保持紅熱狀態(tài)。2．常見的噴泉實驗裝置及引發(fā)方法裝置Ⅰ：打開止水夾，擠壓膠頭滴管的膠頭，使少量水進入燒瓶，導致大量的NH3溶解。燒瓶內形成負壓而產生噴泉。裝置Ⅱ：擠壓氣球，即可使少量的溶液沿導管進入燒瓶，導致大量的NH3溶解，燒瓶內形成負壓而產生噴泉。裝置Ⅲ：去掉了膠頭滴管。打開止水夾，用手(或熱毛巾等)焐熱燒瓶，氨氣受熱膨脹，使氨氣通過導管與水接觸，即產生噴泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進入燒瓶，燒瓶內氨氣溶于水)命題點1：氨、銨鹽的性質及實驗(基礎性考點)1．關于銨鹽的敘述：①銨鹽易溶于水；②銨鹽中氮元素均為－3價；③銨鹽受熱易分解；④銨鹽只能跟堿反應，不能跟酸反應；⑤銨態(tài)氮肥不宜跟堿性物質如草木灰混合使用。其中正確的是()A．①②③④⑤ B．①③⑤C．③④⑤ D．①②④【解析】選B。銨鹽都是易溶于水的晶體，受熱易分解，且都能與堿反應生成NH3或NH3·H2O，①、③、⑤正確；NH4NO3中氮元素為－3價、＋5價，②錯誤；NH4HCO3或(NH4)2CO3既可與堿反應，也可與酸反應，④錯誤。2．如圖，利用培養(yǎng)皿探究氨氣的性質。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現(xiàn)象所做的解釋正確的是()選項實驗現(xiàn)象解釋A濃鹽酸附近產生白煙NH3與濃鹽酸反應產生了NH4Cl固體B濃硫酸附近無明顯現(xiàn)象NH3與濃硫酸不發(fā)生反應C氯化物溶液變渾濁該溶液一定是AlCl3溶液D干燥紅色石蕊試紙不變色，濕潤紅色石蕊試紙變藍NH3是一種可溶性堿【解析】選A。B項，NH3與濃硫酸反應；C項，AlCl3、MgCl2等氯化物溶液均可與NH3反應使溶液變渾濁；D項，NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－，氨水呈堿性，NH3·H2O是堿，NH3不屬于堿。命題點2：噴泉實驗問題分析(綜合性考點)3．如圖是課外活動小組的同學設計的4個噴泉實驗方案，下列有關操作不可能引發(fā)噴泉的是()A．擠壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾B．擠壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D.在裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾【解析】選B。H2難溶于NaOH溶液，不能使燒瓶內外形成較大壓強差，故不能引發(fā)噴泉。命題點3：氮及其化合物的轉化(應用性考點)4．(2021·日照模擬)氮及其化合物的轉化關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A．氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應生成NO2B．路線①②③是工業(yè)生產硝酸的主要途徑C．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是自然固氮的一種途徑D．上述所有轉化都屬于氧化還原反應【解析】選A。A.氮氣與氧氣反應生成NO，NO與氧氣反應生成二氧化氮，氮氣與足量的氧氣不能通過一步反應生成NO2，故A錯誤；B.根據工業(yè)上生產硝酸的路徑：合成氨→氨的催化氧化→一氧化氮轉化為二氧化氮→二氧化氮和水反應獲得硝酸，所以路線①②③是工業(yè)生產硝酸的主要途徑，故B正確；C.氮氣和氧氣在雷電作用下生成一氧化氮，一氧化氮會迅速被氧氣氧化為二氧化氮，二氧化氮和水反應獲得硝酸，即路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑，自然固氮的一種途徑，故C正確；D.上述過程的反應合成氨、氨的催化氧化、一氧化氮轉化為二氧化氮、二氧化氮和水反應中都有元素化合價變化，都屬于氧化還原反應，故D正確。【加固訓練—拔高】1．(2021·聊城模擬)如圖裝置中，干燥燒瓶內盛有某種氣體，燒杯和滴管內盛放某種溶液。擠壓滴管的膠頭，下列與實驗事實不相符的是()A．CO2(NaHCO3溶液)/無色噴泉B．NH3(H2O中含酚酞)/紅色噴泉C．H2S(CuSO4溶液)/黑色噴泉D．HCl(AgNO3溶液)/白色噴泉【解析】選A。二氧化碳難溶于碳酸氫鈉溶液，不能產生壓強差，無法形成噴泉，A項與實驗事實不相符。NH3·H2O是堿，遇酚酞變紅色，能形成紅色噴泉，B項與實驗事實相符。H2S與CuSO4生成黑色固體CuS，C相符，HCl與AgNO3生成白色固體AgCl，D相符。2．現(xiàn)用傳感技術測定噴泉實驗中的壓強變化來認識噴泉實驗的原理。下列說法正確的是()A．制取氨氣時燒瓶中的固體常用CaO或CaCl2B．將濕潤的藍色石蕊試紙置于三頸瓶口，試紙變紅，說明NH3已經集滿C.關閉a,將單孔塞(插有吸入水的膠頭滴管)塞緊頸口c,打開b,完成噴泉實驗,電腦繪制三頸瓶內壓強變化曲線如圖2,則E點時噴泉最劇烈D.工業(yè)上,若出現(xiàn)液氨泄漏,噴灑稀鹽酸比噴灑NaHCO3溶液處理效果好【解析】選D。A項,CaO能與水反應,使c(OH-)增大,同時放出大量的熱,有利于氨氣的逸出,而CaCl2為中性的鹽,能夠溶于水,熱量的變化很小,與水不反應,對氨氣的逸出沒有作用,故A項錯誤;B項,氨氣和水反應生成一水合氨,一水合氨電離出氫氧根離子而導致氨水溶液呈堿性,紅色石蕊試液遇堿顯藍色,所以檢驗三頸瓶集滿NH3的方法是將濕潤的紅色石蕊試紙靠近瓶口c,試紙變藍色,證明NH3已收集滿,而藍色石蕊試紙遇堿仍然是藍色,故B項錯誤;C項,三頸瓶內氣體與外界大氣壓壓強之差越大,其反應速率越快,C點壓強最小、大氣壓不變,所以大氣壓和C點壓強差最大,則噴泉最劇烈,故C項錯誤;D項,鹽酸顯酸性,碳酸氫鈉溶液顯堿性,氨水溶液顯堿性,因此氨氣在酸性溶液中的吸收效率高于在堿性溶液中的吸收效率,故D項正確。3.生物脫氮工藝是目前廣泛采用的污水處理工藝,可將廢液中的N轉化為N2和水,該工藝流程如圖:已知反應Ⅰ的離子方程式為N+2O2N+2H++H2O。下列說法正確的是 ()A.反應Ⅱ中N轉化為N2和水的離子方程式為5N+3N4N2↑+9H2O+2H+B.兩池中投放的廢液體積相等時,N能完全轉化為N2C.常溫常壓下,反應Ⅱ中生成22.4LN2轉移的電子為3.75molD.兩池發(fā)生的反應中,氮元素只被氧化【解析】選A。反應Ⅱ的離子方程式為5N+3N4N2↑+9H2O+2H+,故A正確;反應Ⅰ中1molN轉化為1molN,反應Ⅱ中1molN完全反應轉化為N2消耗molN,兩個反應中消耗的廢液體積不同,故B錯誤;標準狀況下,反應Ⅱ中生成22.4LN2轉移的電子數(shù)為3.75NA,故C錯誤;反應Ⅱ中N元素既被氧化又被還原,故D錯誤。考點四氨氣的制法(命題指數(shù)★★★★★)1．氨氣的實驗室制法：(1)制備裝置。(2)制備原理及流程分析。2．氨氣的工業(yè)制法：合成氨工業(yè)的簡要流程可用方框圖表示為(1)原料氣的制取。①N2：將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或者將空氣中的O2與碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。②H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然氣等)在高溫下制取。用煤和水制H2的主要反應為C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。(2)原料氣的凈化。制得的N2、H2需凈化、除雜質，再用壓縮機壓縮至高壓。(3)氨的合成：在適宜的條件下，在合成塔中進行。(4)氨的分離：經冷凝使氨液化，將氨分離出來，為提高原料的利用率，將沒有完全反應的N2和H2循環(huán)送入合成塔，使其被充分利用。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)雖然氨水受熱分解可產生氨氣，但在實驗室也不能用加熱濃氨水的方法制取氨氣。()提示：×。實驗室可以用加熱濃氨水的方法制取氨氣。(2)實驗室可用NaOH和NH4Cl加熱制取NH3。()提示：×。NaOH堿性強，腐蝕試管。(3)實驗室可用Ca(OH)2和NH4NO3加熱制取NH3。()提示：×。NH4NO3受熱易發(fā)生爆炸。(4)通?？蛇x擇濃硫酸為干燥劑，除去氨氣中的水蒸氣。()提示：×。氨氣是堿性氣體，不能用濃硫酸干燥。(5)既可用向下排空氣法收集NH3，又可用排水法收集NH3。()提示：×。NH3極易溶于水，不能用排水法收集。(6)氯水顯酸性，可用pH試紙測定氯水的pH。()提示：×。氯水中含有次氯酸，具有漂白性，可將pH試紙漂白，無法根據顏色測定pH。2．(1)實驗室制取氨氣時，堿不選用NaOH、KOH，其原因是什么？提示：消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是NaOH、KOH具有吸濕性，易結塊，不利于產生氨氣，在加熱條件下還會腐蝕試管。(2)某同學根據銨鹽受熱分解的性質，認為可以采用加熱NH4Cl來制備氨氣，你怎么看？提示：不行。NH4Cl分解得到NH3和HCl，兩種氣體在試管口反應又生成NH4Cl，得不到氨氣。3．下列制備NH3并制取氨水的裝置正確且能達到實驗目的的是()【解析】選D。A項，加熱固體時試管口應略向下傾斜，錯誤；B項，用堿石灰干燥NH3，但氣體應大口進，小口出，錯誤；C項，氨氣密度小于空氣，應用向下排空氣法收集，錯誤；D項，氨氣極易溶于水但不溶于四氯化碳，可通過四氯化碳層再進入水層吸收氨氣防止倒吸，正確。命題角度：氨氣的實驗室制法【典例】(2021·咸陽模擬)某學習興趣小組探究氨氣的制取實驗：(1)甲同學擬用下列實驗方法制備氨氣，其中合理的是________。A．將氯化銨固體加熱分解B．將濃氨水滴入氫氧化鈉固體中C．將氫氧化鈉固體加入濃氨水中D．將氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中(2)根據上述正確的原理，該同學欲用下列常見的實驗室制氣裝置制取氨氣，適宜的裝置是_________________________________________。(3)氣體的性質是氣體收集方法選擇的主要依據，下列性質與收集方法無關的是________。①密度②顏色③溶解性④熱穩(wěn)定性⑤與氧氣反應(4)下圖是甲同學設計收集氨氣的幾種裝置，其中可行的是________，集氣的原理是______________________________________________________________。【解析】(1)A.加熱氯化銨產生氯化氫和氨氣，遇冷又轉化為氯化銨固體，得不到氨氣，故A錯誤；B.氫氧化鈉固體具有吸水性，溶于水放出大量的熱量，而氨氣易揮發(fā)，則濃氨水滴入氫氧化鈉固體中可制得氨氣，并且能夠節(jié)約氨水的用量，可以制取氨氣，故B正確；C.濃氨水中存在平衡NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－，加入氫氧化鈉固體時，平衡會逆向移動，能夠制得氨氣，但是因為氨氣極易溶于水，這樣操作消耗的氫氧化鈉和濃氨水更多，故C錯誤；D.氨氣極易溶于水，氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中生成一水合氨得不到氨氣，故D錯誤；(2)濃氨水滴入氫氧化鈉固體中，反應物的狀態(tài)為液體＋固體，反應條件不需要加熱，所以應選擇C；(3)收集氣體可采用排空氣法(密度、氣體不能被氧氣氧化等)，也可采用排水法(不易溶于水)，與其他性質無關，故選：②④；(4)氨氣極易溶于水，不能用排水法收集，氨氣密度小于空氣，應選擇向下排空氣法，選用d收集，采用短管進氨氣，長管出空氣。答案：(1)B(2)C(3)②④(4)d利用氨氣密度小于空氣，采用短管進氨氣，長管出空氣，即可收集氨氣(1)干燥氨氣時可以使用什么裝置？提示：干燥氨氣時使用固體干燥劑，如堿石灰、氫氧化鈉固體等，故儀器為干燥管或U形管。(2)NH3是一種污染性氣體，為避免污染空氣，實驗中多余的NH3應如何進行吸收處理？試畫出相應裝置圖。提示：NH3是有刺激性氣味的氣體，多余的NH3要吸收掉以避免污染空氣?？刹捎迷趯Ч芸诜乓粓F用水或稀硫酸浸濕的棉花球吸收等方法，但多余氣體在尾氣吸收時要防止倒吸。常采用的裝置有【備選例題】(2021·邢臺模擬)氨廣泛用于生產化肥、制冷劑等方面。回答下列問題：(1)實驗室可用如圖所示裝置合成氨。①亞硝酸鈉與氯化銨反應的離子方程式為____________________________。②錐形瓶中盛有一定量水并滴有幾滴酚酞試劑。反應一段時間后，錐形瓶中溶液變紅，則氣體X的成分為N2、水蒸氣、________________和_________________________________________________________(填化學式)。(2)斯坦福大學研究人員發(fā)明了一種鋰循環(huán)系統(tǒng)，可持續(xù)合成氨，其原理如圖所示。①圖中反應Ⅱ屬于____________________(填“氧化還原反應”或“非氧化還原反應”)。②反應Ⅲ中能量轉化的方式是________________________________(填“電能轉化為化學能”或“化學能轉化為電能”)?！窘馕觥?1)①亞硝酸鈉具有強氧化性，與氯化銨發(fā)生氧化還原反應，生成氮氣，反應的離子方程式為NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))N2↑＋2H2O。②鋅與稀硫酸反應生成的氫氣與亞硝酸鈉和氯化銨反應生成的氮氣在催化劑作用下反應生成了氨，因此錐形瓶中含酚酞的水變紅，則氣體X的成分為N2、水蒸氣、H2、NH3。(2)①反應Ⅱ是Li3N與水反應生成氨和LiOH的過程，反應中沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應。②反應Ⅲ中氫氧化鋰轉變?yōu)殇?、氧氣和水，發(fā)生了氧化還原反應，屬于非自發(fā)的氧化還原反應，屬于電解池反應，能量轉化的方式是電能轉化為化學能。答案：(1)①NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))N2↑＋2H2O②H2NH3(2)①非氧化還原反應②電能轉化為化學能氨氣制備的簡易方法命題點1：氨氣的實驗室制法(基礎性考點)1．(2021年江蘇適應性測試)氨是一種重要的化工原料，主要用于化肥工業(yè)，也廣泛用于硝酸、純堿、制藥等工業(yè)；合成氨反應為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。實驗室用加熱NH4Cl和Ca(OH)2固體混合物的方法制取少量氨氣。實驗室制取NH3時，下列裝置能達到相應實驗目的的是()【解析】選B。A.實驗室用加熱NH4Cl和Ca(OH)2固體混合物的方法制取少量氨氣，制取裝置中試管口應該略向下傾斜，防止水倒流引起試管炸裂，故A錯誤；B.堿性氣體選用堿性干燥劑，故可用堿石灰干燥氨氣，故B正確；C.氨氣的密度比空氣小，應該用向下排空氣法，故C錯誤；D.氨氣極易溶于水，裝置圖中導管不能直接插入水中，否則會引起倒吸，故D錯誤。命題點2：氨氣制備、性質、檢驗的綜合實驗(綜合性考點)2．實驗室制取氨氣的常見方法如下：序號方法裝置①氯化銨與熟石灰固體混合加熱②濃氨水加熱③濃氨水滴加到固體燒堿上(1)方法①的化學方程式為___________________________________________。(2)依據表中所列方法，從下列圖中選擇合適的發(fā)生裝置并將其序號填入表中裝置欄中?！窘馕觥?1)氯化銨與熟石灰固體混合加熱生成氨氣、氯化鈣和水，反應的化學方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)氯化銨與熟石灰固體混合加熱制備氣體是固體＋固體氣體的反應，選擇b裝置；濃氨水加熱是液體直接加熱得到氨氣，選擇a裝置；濃氨水滴加到固體燒堿上不需要加熱，利用固體燒堿溶解放熱使一水合氨分解生成氨氣，選擇c裝置。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)①b②a③c【加固訓練—拔高】1．某研究性學習小組設計用如圖所示實驗裝置(夾持儀器省略)制取干燥的氨氣并驗證NH3具有還原性，請回答下列問題：(1)實驗室制備氨氣有多種方法，現(xiàn)欲用NH4Cl與Ca(OH)2反應制取NH3，則甲中的氣體發(fā)生裝置為____________(從Ⅱ中選用)；用濃氨水與生石灰反應也可制取NH3，反應的化學方程式為________________________________________。(2)裝置丙用于收集NH3，應將導管____________(填“a”或“b”)延長至集氣瓶底部，裝置乙中盛放的試劑為____________，裝置己的作用為__________(答兩