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2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第12讲 氮及其重要化合物 Word版含解析
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这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第12讲 氮及其重要化合物 Word版含解析，共28页。
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第12讲 氮及其重要化合物
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考试要求：1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质。2.知道氮及其重要化合物的制备方法，认识氮的化合物对生态环境的影响。
名师点拨：本讲知识内容丰富，涉及面广，是高考命题的热点内容之一。试题常以氮元素及其化合物知识为载体，与基本概念、基本理论、实验、计算等密切结合。高考对本节内容的考查主要有四点：一是结合氮及其化合物的转化考查基本概念、基本理论；二是结合NOx和HNO3的性质考查相关实验及计算；三是以框图推断形式考查氮及化合物的性质和应用；四是结合相关工业生产考查含氮化合物对环境质量的影响。预计2022年高考中，金属与硝酸反应的相关计算、物质的推断和检验、以工农业生产为背景的化工生产工艺流程、有关氮化合物性质的实验探究，环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念将是考查的热点。
考点一 氮气及氮的氧化物的性质
核心知识梳理
1．自然界中氮的存在和氮的固定
2．氮气
电子式为_︰N⋮⋮N︰__，结构式为_N≡N__。
(1)物理性质：_无__色_无__味气体，密度比空气略小，_不__溶于水。熔点、沸点很低。
(2)化学性质
N2分子结构很稳定，化学性质_不活泼__。
①与O2反应。
_N2＋O22NO__。(N2不能通过一步反应生成NO2)
②工业合成氨。
_N2＋3H22NH3__。
③与Mg反应。
_3Mg＋N2Mg3N2__。
(Mg3N2是离子化合物，遇水强烈水解。)
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、_NO__、N2O3、NO2(或_N2O4__)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、_N2O5__。氮的氧化物都有毒，都是大气污染物。
(2)NO和NO2性质的比较。
性质
NO
NO2
颜色状态气味
_无__色无味气体
_红棕色__、有刺
激性气味的气体
溶解性
难溶于水
与水反应
毒性
有毒
有毒
与水反应
不反应
_3NO2＋H2O===2HNO3＋NO__
与氧气反应
2NO＋O2===2NO2
不反应
对人体和
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__、破坏臭氧层
制法
试剂
Cu和稀硝酸
Cu和浓硝酸
收集
用排水法收集
用向上排空气法收集
注意：①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是大于46。
②验证某无色气体为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。
③NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
a．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。
b．酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面形成酸雨。
c．破坏臭氧层：NOx可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
d．NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
a．碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。
b．催化转化法
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。
5．NO2和溴蒸气的比较与鉴别
①NO2和溴蒸气在性质上的相似性
a．均有氧化性；
b．溶于水后溶液均呈酸性；
c．均能与碱反应。
②NO2和溴蒸气的鉴别方法
鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉－KI试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。
a．通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应后溶液无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色。
b．通入AgNO3溶液中，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气(Br2＋H2OHBr＋HBrO，HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3)，无此现象的为NO2。
c．通入CCl4有机溶剂中，易溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为溴蒸气，无此现象的为NO2。
6．隐含反应2NO2(g)N2O4(g)的应用
通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯净，因为在常温、常压下就能发生反应2NO2(g)N2O4(g)，由于此反应可逆，导致一些物理量的理论值与实际值存在差异。如在标准状况下收集的1 mol NO2的体积小于22.4 L；NO与O2混合后，平均相对分子质量应大于按已知条件求得的数值。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮，属于氮的固定，固氮反应一定属于氧化还原反应。( √ )
[提示] 固氮是游离态的氮生成化合态的氮，所以氮的化合价一定发生变化。
(2)食品袋中充氮气可用来防腐。( √ )
(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去。( √ )
[提示] NO2溶于水生成NO，便可除去NO中的NO2。
(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在。( × )
[提示] NO遇O2反应生成NO2。
(5)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质。( × )
(6)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。( × )
[提示] N2与O2在放电条件下直接化合成NO。
(7)汽车尾气中有NOx，主要是汽油不充分燃烧引起的。( × )
(8)制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。( × )
(9)氮元素的非金属性很强，但N2的化学性质特别稳定。( √ )
(10)用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的NO2：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O。( √ )
(11)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应。( √ )
(12)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。( × )
(13)在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集。( × )
(14)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。( √ )
(15)用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液可以鉴别溴蒸气和NO2。( × )
(16)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA。( × )
(17)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气。( × )
(18)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。( × )
(19)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1︰2。( √ )
2．深度思考：
(1)俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮。请写出三个有关的化学方程式：
①_N2＋O22NO__；
②_2NO＋O2===2NO2__；
③_3NO2＋H2O===2HNO3＋NO__。
(2)溴蒸气和NO2都为红棕色气体，用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液能鉴别它们吗？为什么？若不能，请你设计一种简单的方法，鉴别溴蒸气和NO2。
[提示] (2)不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I－氧化成I2，从而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收溴蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法：①用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；②用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。
考点突破提升
微考点1 氮气及其氧化物的性质和应用
典例1 (2021·经典习题选萃)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是( A )
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
[解析] N2→NH3中氮元素被还原，A错误；工业合成氨是氮气转化为氨气，属于人工固氮，B正确；通过生物体，铵盐(含氮无机物)与蛋白质(含氮有机物)可相互转化，C正确；生物体合成蛋白质的过程有C、H、O的参与，D正确。
(2)(2021·江苏高三检测)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。
①N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_2NH3＋2O2N2O＋3H2O__。
②NO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
ⅰ.下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有_C__(填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、气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
ⅱ.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_NaNO3__(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_NO__(填化学式)。
③NO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)的变化如下图所示。
A．在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为_3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋__。
B．NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是
_溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强__。
[解析] 本题以氮氧化物的处理为载体，考查有关化学方程式或离子方程式的书写。
①NH3与O2反应：2NH3N2O，O22O2－，根据电子守恒和原子守恒，写出化学方程式：2NH3＋2O2N2O＋3H2O。
②ⅰ.根据用碱液吸收氮氧化物的原理，为提高去除率，可采取缓缓通入气体，气、液逆流以及定期补加NaOH溶液的方法，故选C。
ⅱ.从题给离子方程式看，晶体中所含主要杂质为NaNO3；当≥1时，NO2、NO可全部吸收，<1时，吸收后排放的尾气中仍含有一定量的NO。
③A.在酸性条件下，氧化剂HClO＋2e－―→Cl－，还原剂NO－3e－→NO，根据电子守恒和原子守恒，写出离子方程式：2NO＋3HClO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋。B.溶液pH越小，c(HClO)越大，氧化NO的能力越强。
〔对点集训1〕(1)(2021·山东滨州高三检测)选择性催化还原技术是一种以NH3作为还原剂，将烟气中NOx还原成无害的N2和H2O的干法脱硝技术，反应原理为
①6NO＋4NH3===5N2＋6H2O；
②6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O；
③NO＋NO2＋2NH3===2N2＋3H2O。
下列说法正确的是( D )
A．NO2为酸性氧化物
B．氮气性质不活泼，其原因是氮元素的非金属性较弱
C．反应③中标准状况下每生成22.4 L N2，转移电子数1.5NA
D．HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步完成
[解析] NO2不是酸性氧化物，A项错误；N2的性质不活泼，是因为N2分子中存在N≡N键，键能大，B、C项错误；D项均正确。
(2)(2021·北京东城模拟)空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，我国科学家用下列实验研究其成因：反应室底部盛有不同吸收液，将SO2和NO2按一定比例混合，以N2或空气为载气通入反应室，相同时间后，检测吸收液中SO的含量，数据如下：
反应室
载气
吸收液
SO含量
数据分析
①
N2
蒸馏水
a
ⅰ.b≈d>a≈c
ⅱ.若起始不通入NO2，则最终检测不到SO
②
3%氨水
b
③
空气
蒸馏水
c
④
3%氨水
d
下列说法不正确的是( C )
A．控制SO2和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施
B．反应室①中可能发生反应：SO2＋2NO2＋2H2O===H2SO4＋2HNO2
C．本研究表明：硫酸盐的形成主要与空气中O2有关
D．农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成
[解析] 因为空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，SO2和氮氧化物在一定条件下可以产生SO，所以控制SO2和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施，故A项正确，不符合题意；反应室①中SO2为还原剂，NO2为氧化剂，N2作载体，蒸馏水作吸收液，可发生反应：SO2＋2NO2＋2H2O===H2SO4＋2HNO2，故B项正确，不符合题意；由已知b≈d>a≈c，若起始不通入NO2，则最终检测不到SO，可知硫酸盐的形成主要与NO2有关，故C项错误，符合题意；铵态氮肥易挥发产生氨气。由已知的数据分析可知，在载气相同，吸收液为氨水的条件下，将SO2和NO2按一定比例混合时产生SO的浓度较大，而空气中的硫酸盐又会加剧雾霾的形成，所以农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成，故D项正确，不符合题意。
微考点2 氮氧化物溶于水的定量判断
典例2 (2021·天津高三检测)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则(1)和(2)两个试管内溶液物质的量浓度之比为( A )
A．1︰1 B．4︰3
C．5︰7 D．7︰5
[解析] 设试管的容积为V，水充满整个试管，溶液的体积是V，无论是NO2还是NO最终都转变成了HNO3，根据氮元素守恒，生成的HNO3的物质的量相等，则硝酸的物质的量浓度相等，故选A。
〔对点集训2〕(1)(2021·经典习题选萃)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( D )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
[解析] 由4NO＋O2＋2H2O===4HNO3可知，若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12 mL－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 mL－6 mL)＝1.2 mL。
(2)(2021·福建福州四中月考)将容积为50 mL的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5 mL，若向量筒内鼓入氧气后，可以观察到量筒内水柱继续上升，直至量筒内完全被水充满，则原混合气体中NO2和O2的体积比是( A )
A．43︰7 B．18︰7
C．4︰1 D．22︰3
[解析] NO2、O2与水的反应属于循环反应，可简化为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；根据“若向量筒内鼓入氧气后，可以观察到量筒内水柱继续上升，直至量筒内完全被水充满”可知，反应后剩余气体为NO，其体积为5 mL，结合反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知生成5 mL NO，需消耗NO2的体积为5 mL×3＝15 mL，其余的35 mL混合气体按V(NO2)︰V(O2)＝4︰1恰好发生反应，则混合气体中氧气的体积为35 mL×＝7 mL，则二氧化氮的体积为50 mL－7 mL＝43 mL，故原混合气体中NO2和O2的体积比为43︰7。
萃取精华：
氮的氧化物与O2、H2O反应的计算
利用关系式求解
氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO＋O2===2NO2。
叠加后得①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；
②4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3；
③NO2＋NO＋O2＋H2O===2HNO3。
若NO2、O2混合气体通入水中，由①式可知其体积比有：
V(NO2)︰V(O2)
若NO、O2通入水中，由②式可知其体积比有：
V(NO)︰V(O2)
若NO、NO2、O2通入水中，当V(NO)︰V(NO2)︰V(O2)＝1︰1︰1时，恰好转化为HNO3，即按③式反应。当V(NO)︰V(NO2)︰V(O2)≠1︰1︰1时，可先将NO2转化为NO，然后再按照NO和O2溶于水的反应进行计算。
依据氮氧原子个数比求解
通过上述方程式的关系，我们不难发现：无论是哪种情况，生成HNO3的NO、NO2、O2中氮氧原子个数比都为2︰5。都等效于硝酸的酸酐N2O5与H2O的反应。在解题时，我们也可以利用这个关系来进行分析判断，并最终得出结论。
氮氧原子个数比
(3)利用电子守恒关系求解
从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应，都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸。
NOHNO3 NO2HNO3
O2HNO3
解题时，可以根据氮的氧化物失电子总数＝氧气得电子总数的关系来求解。
考点二 硝酸的性质和应用
核心知识梳理
1．硝酸的物理性质
(1)纯硝酸为_无色__、有_刺激性__气味的液体，熔点：_－42 ℃__、沸点：_83 ℃__、密度：_1.5 g·cm－3__。
(2)硝酸沸点较低，_易__挥发，在空气中遇水蒸气形成_白雾__。
(3)质量分数在69%以上的硝酸称为_浓硝酸__。95%以上的浓硝酸叫做_发烟__硝酸。
2．硝酸的化学性质
(1)强酸性
稀硝酸使紫色石蕊试液_变红色__。浓硝酸使紫色石蕊试液_先变红后褪色__，反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。
(2)不稳定性
硝酸见光或受热会分解产生NO2气体。
_4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑__
硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。
(3)强氧化性
①与金属反应
稀硝酸与铜反应：
_3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O__
浓硝酸与铜反应：
_Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O__
硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNO3反应生成NO2，与稀HNO3反应生成NO，与极稀的HNO3反应生成N2O或NH3。
②与非金属反应
硝酸能把许多非金属单质(如：C、S、P等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。如与C的反应：
_C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O__
③与其他还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
_3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O__
(4)与有机物反应
①硝化反应(与反应)
②颜色反应
某些蛋白质(含有苯基的蛋白质)遇浓硝酸时变_黄色__。
特别提醒
(1)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。
(2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应。故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放。
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__。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)浓硝酸中加入用砂纸打磨过的铝条，产生红棕色气体。( × )
(2)浓硝酸在光照下久置，会变黄。( √ )
(3)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3＋。( × )
(4)在酸性条件下，NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－共存。( √ )
(5)浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最终变为红色。( × )
(6)稀硝酸可除去试管内壁的银镜。( √ )
(7)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋。( × )
(8)将可调高度的铜丝伸入到稀硝酸中溶液变蓝，所以Cu与稀硝酸发生置换反应。( × )
(9)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。( × )
(10)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。( √ )
(11)浓硝酸的还原产物一般是NO2，而稀硝酸的还原产物一般是NO，并且硝酸的浓度越大，氧化性越强。( √ )
(12)硝酸与活泼金属Mg、Al等反应产生H2，而与Cu反应产生NO或者NO2。( × )
(13)常温下，可用铁制或铝制容器盛放浓HNO3，说明Fe、Al与浓HNO3不反应。( × )
(14)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，能溶解在其混合液中。( √ )
2．在浓硝酸中放入铜片，回答下列问题。
(1)反应开始时的化学方程式为_Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O__，实验现象为_铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出__。
(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O__。
(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_加入稀H2SO4后，H＋与原溶液中的NO形成HNO3溶液，又能与过量的Cu反应__。
3．深度思考：
(1)久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存浓硝酸？
_浓硝酸显黄色的原因是HNO3见光或受热发生分解，生成的NO2溶于其中所致；消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。__(不能用橡胶塞)
(2)常温下，铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？
_是。“钝化”是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的进一步反应。__
考点突破提升
微考点1 硝酸的性质及应用
典例1 (1)(2021·广西高三检测)室温下，某兴趣小组用下图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
下列说法正确的是( D )
A．试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO2，由硝酸被还原生成
B．等质量的Cu完全溶解时，Ⅰ中消耗的HNO3更多
C．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
[解析] 试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO和NO2的混合物，Cu与稀硝酸反应，硝酸被还原为NO，部分NO遇到空气中的氧气被氧化为红棕色的NO2，A不正确；等质量的Cu完全溶解时，因稀硝酸被还原为NO，N的化合价由＋5价降到＋2价，而浓硝酸被还原为NO2，N的化合价由＋5价降低到＋4价，故Ⅰ中消耗的HNO3较少，B不正确；换成Fe之后重复实验，Fe遇浓硝酸发生钝化，试管Ⅱ中无明显变化，C不正确；试管Ⅱ中持续通入氮气后，可以把溶液中溶解的NO2带走，溶液由绿色变为蓝色，说明试管Ⅱ中反应后溶液颜色与其溶解的NO2有关，D正确。
(2)(2021·山东潍坊高三检测)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。
请回答有关问题：
①设计装置A的目的是_利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰__；为达到此目的，应进行的操作是打开K，且打开分液漏斗活塞，当装置C中产生_白色沉淀__时，关闭K。
②在完成①中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是_铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变为蓝色__；B中反应的离子方程式为_3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O__。
③装置E和F的作用是_验证无色气体为NO__；为实现此作用，其操作方法是_将注射器F中的空气推入E中或将E中的无色气体吸入注射器中__。
④装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有_防止倒吸__的功能。
〔对点集训1〕(1)(2021·经典习题汇编)硝酸具有酸的通性，同时也具有其独特的性质，下列有关硝酸的说法正确的是_③⑤__(填序号)。
①浓硝酸不论与铜反应还是与碳反应，均体现其酸性和强氧化性
②向稀硝酸中加入过量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
③热铜丝插入稀硝酸中产生无色气体，随后变为红棕色
④根据反应物浓度越大，反应速率越快，可知常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完
⑤稀硝酸可除去试管内壁的银镜
⑥某溶液中加入Ba(NO3)2溶液后产生白色沉淀，再加入足量盐酸，仍有白色沉淀，说明原溶液中有SO
[解析] 浓硝酸与铜的反应中生成硝酸铜体现了其酸性，生成NO2体现了其强氧化性，而浓硝酸与碳的反应生成NO2和CO2只体现了浓硝酸的强氧化性，故①错误。过量铁粉与稀硝酸反应：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，即Fe过量时，生成Fe(NO3)2，溶液中不可能存在Fe3＋，滴加KSCN溶液，溶液不会呈血红色，故②错误。热铜丝与稀硝酸反应，生成无色的NO，NO又与O2反应生成红棕色的NO2，故③正确。通常情况下，反应物浓度越大，反应速率越快，然而常温下，铝在浓硝酸中钝化，不溶于浓硝酸，故④错误。硝酸的氧化性很强，能与Au、Pt以外的金属反应，所以可用稀硝酸除去试管内壁的银镜，故⑤正确。硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可以将溶液中的亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，因此若原溶液中存在亚硫酸根离子，滴加Ba(NO3)2溶液后，产生白色沉淀BaSO3，再加入足量盐酸，硝酸根离子在酸性条件下将BaSO3氧化为BaSO4，此时仍有白色沉淀，故⑥错误。
(2)下列有关实验操作、现象、解释或结论都正确的是( D )
选项
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] 过量的铁粉加入稀硝酸生成Fe2＋，加入KSCN溶液时，颜色不变，故①错误；浓硝酸久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3溶液所致，故②正确；Al箔遇浓硝酸钝化，稀硝酸会使Al箔溶解，故③错误；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④正确。
(3)在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯，请回答下列问题：
①实验过程中，观察到的主要现象是：
A．_铜片表面产生气泡，铜片慢慢溶解，最后消失__；
B．_小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色__；
C．_大烧杯中有红棕色气体生成，后来慢慢变成无色__；
D．_大烧杯内液面上升，水槽中液面下降__
②用该装置做铜与浓硝酸反应的实验，最突出的优点是_反应体系封闭，无氮氧化合物逸出，不污染环境__。
③若要验证最终得到的气体生成物，最简便的操作及现象是_轻轻掀起倒扣的大烧杯，通入适量的空气，若有红棕色气体生成，则证明最终气体生成物为NO__。
萃取精华：
硝酸强氧化性的反应规律
微考点2 硝酸与金属反应的计算
典例2 (2021·山东青岛二中调研)如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸浓度的关系，则下列说法不正确的是( B )
A．一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B．用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L－1HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol
C．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多
D．当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5︰3︰1
[解析] 根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸盐)，因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C正确；根据图像可知当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10︰6︰2＝5︰3︰1，D正确。
〔对点集训2〕(1)(2021·山东滨州高三检测)将11.2 g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体x(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体x的成分可能是( D )
A．0.3 mol NO2和0.3 mol NO
B．0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4
C．0.6 mol NO
D．0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4
[解析] 向Mg、Cu混合物与足量的硝酸反应所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀为氢氧化镁、氢氧化铜，所以沉淀中氢氧根的质量为21.4 g－11.2 g＝10.2 g，物质的量为＝0.6 mol，根据电子守恒可知反应过程中共转移0.6 mol e－，确定D项符合。
(2)(2021·福州模拟)将19.2 g的铜和某浓度的硝酸充分反应，生成8.96 L(标准状况)的气体，则参加反应的硝酸为_1__mol，将这8.96 L的气体和标准状况下_3.36__L的氧气混合，再通入水中没有气体剩余。
[解析] 因为硝酸的浓度不确定，故生成的气体可能是NO2或NO也可能是NO2与NO的混合气体。因N原子守恒，所以参加反应的硝酸n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NOx)＝2n(Cu)＋n(NOx)＝×2＋＝1 mol；因产生的气体和氧气最终变为硝酸，在上述两个过程中只有两种元素铜、氧的化合价发生变化，根据电子得失守恒，则n(O2)×4＝n(Cu)×2，即n(O2)＝n(Cu)×＝×＝0.15 mol，体积为3.36 L。
萃取精华：
硝酸与金属反应中的守恒思想
①若生成的气体NO、NO2恰好完全溶于NaOH溶液，由于生成物中Na＋与N原子个数比为1︰1，则n(NaOH)＝n(NO2)＋n(NO)
②金属与HNO3、H2SO4混合酸反应时，NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，此时应采用离子方程式来分析：先进行过量判断，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
考点三 氨和铵盐的性质及应用
核心知识梳理
1．氨气(NH3)
(1)结构
NH3的电子式为_ __，结构式为_ __，氨分子的空间构型为_三角锥形__。键角107°18′，是_极性__分子。
(2)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。
(3)化学性质
注意：①NH3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，可在推断题中作为解题突破口。
②氨水呈碱性，属于一元弱碱溶液，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
(4)实验室制取
→_2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O__
↓
→
↓
→用_碱石灰__干燥
↓
→向下排空气法
↓
→
↓
→
其他制取方法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓
氨水
NH3·H2ONH3↑＋H2O
浓氨水
＋固体
CaO
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
(5)氨的用途
化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。
2．铵盐
(1)物理性质：都是_无__色或_白__色晶体，都_易__溶于水。
(2)化学性质
①受热分解(不稳定性)
NH4Cl受热分解：_NH4ClHCl↑＋NH3↑__。
NH4HCO3受热分解：_NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O__。
②与强碱反应(如NaOH)——碱解
稀溶液不加热：_NH＋OH－NH3·H2O__。
浓溶液或加热：_NH＋OH－NH3↑＋H2O__。
③铵盐溶于水易水解：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋。
(3)NH的检验
特别提醒
(1)制氨时，选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时，不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因它们受热易分解，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NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨气，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．含氮元素物质之间的转化关系
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如：6NO＋4NH35N2＋6H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。( × )
(2)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。( × )
(3)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1。( × )
(4)充满纯净氨气的试管倒扣在水槽中，水会迅速充满试管。( √ )
(5)浓氨水可检验氯气管道是否漏气。( √ )
(6)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。( × )
(7)氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外)。( √ )
(8)下列物质间的转化能够实现N2NH3NH4Cl(aq)。( √ )
(9)某元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，则该元素一定是氮元素。( √ )
(10)NH3能使酚酞溶液变红、NH3可用于设计喷泉实验，上述叙述均正确并有因果关系。( × )
(11)因为NH4Cl为强酸弱碱盐，所以可用加热法除去NaCl中的NH4Cl。( × )
(12)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气。( √ )
(13)检验NH时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体。( × )
(14)用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体制备并收集NH3，需要的仪器只有酒精灯、烧杯、导管、集气瓶。( × )
(15)实验室用如图所示的装置制取少量氨气。( × )
2．(2021·淄博模拟)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，立即用另一培养皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( A )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与浓盐酸反应产生了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
氯化物溶液变浑浊
该溶液一定是AlCl3溶液
D
干燥红石蕊试纸不变色，湿润红石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
[提示] 实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发，会产生氨气，与浓盐酸反应生成氯化铵，反应现象是有白烟生成，故A正确；氨气为碱性气体，与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，故B错误；氨气与氯化物发生复分解反应生成氢氧化物，如氯化物溶液变浑浊，可能生成难溶性氢氧化物，但不一定为Al(OH)3，也可能为Mg(OH)2等沉淀，故C错误；氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是与水反应生成NH3·H2O，电离产生OH－，溶液呈碱性，氨气为非电解质，不属于碱，故D错误。
3．深度思考：
(1)将蘸有浓硫酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，有白烟产生吗？为什么？
_没有，浓硫酸难挥发。__
(2)固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？请说明判断的理由。
_不相同。NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，发生了化学变化；固态碘受热升华成为碘蒸气，是物理变化__。
(3)液氨和氨水有哪些区别？请完成下列表格。
液氨
氨水
形成
_NH3液化__
_NH3溶于水__
物质分类
_纯净物__
混合物
微粒种类
_NH3__
NH3、NH3·H2O、H＋、H2O、NH、OH－
存在条件
常温常压下不能存在
常温常压下可存在
考点突破提升
微考点1 氨、铵盐的性质及实验
典例1 (1)(2021·海南高三检测)某同学探究氨和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是( A )
A．室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较NH3·H2O和NaOH碱性强弱
B．将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中，研究Al(OH)3的两性
C．将蘸有浓氨水和浓硝酸的玻璃棒靠近，可观察到黑烟
D．加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3
[解析] 氨水的主要成分NH3·H2O，NH3·H2O是弱电解质，氢氧化钠是强电解质，前者部分电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，可比较NH3·H2O和NaOH碱性强弱，A正确；由于NH3·H2O是弱碱，Al(OH)3不能溶于氨水中，故无法验证Al(OH)3的酸性，B错误；浓硝酸有挥发性，可观察到白烟，C错误；NH4Cl受热也会分解，故不能采用加热法除去NH4Cl中的少量NaHCO3，D错误。
[方法技巧] NH的检验
(2)(2021·山东青岛二中月考)如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体(标准状况下)，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是_①⑤__(填序号)。
①CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉
②NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉
③H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉
④HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉
⑤NO2(H2O)/充满烧瓶
⑥Cl2(NaOH溶液)/充满烧瓶
⑦HCl(H2O)/溶液浓度为 mol·L－1
[解析] ①CO2不溶于NaHCO3溶液，不能形成喷泉；⑤NO2与H2O反应生成NO气体，不能充满烧瓶。
〔对点集训1〕(1)(2021·经典习题汇编)铵盐是氨与酸反应生成的，由铵根离子和酸根离子构成的离子化合物，下列有关铵盐的说法正确的是_②③⑤⑥__(填序号)。
①加热盛有NH4Cl的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华
②可以用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨
③NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3
④因为NH4HCO3受热易分解，故可用作氮肥
⑤施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用，是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
⑥检验溶液中是否含有NH：取少量试液于试管中，加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体
⑦1 L 1 mol·L－1的NH4Cl溶液中NH和Cl－的数目均为1NA
[解析] NH4Cl受热分解为NH3与HCl，NH3与HCl在试管口处冷却，又反应得到NH4Cl固体，均发生化学变化，故①错误。烧碱可与NH反应产生氨气，则可用烧碱处理高浓度NH的废水并回收利用氨，故②正确。铵盐与碱加热可产生NH3，NH4Cl与Ca(OH)2反应方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，故③正确。碳酸氢铵用作氮肥的原因是其溶解后电离出的铵根离子能被植物吸收，不是利用其分解的性质，故④错误。当施肥时草木灰(有效成分为K2CO3)与NH4Cl混合使用，则二者的水解作用相互促进，使N以NH3的形式逸出因而肥效会降低，故⑤正确。检验溶液中是否含有NH的方法是取少量试液于试管中，加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若湿润的红色石蕊试纸变为蓝色，就证明产生了NH3，原溶液中含有NH，故⑥正确。铵根离子会发生水解，因此其数目小于1NA，故⑦错误。
(2)(2021·安徽模拟)在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满整个烧瓶。a和b可能是( B )
a(干燥气体)
b(液体)
①
NH3
水
②
CO2
饱和NaOH溶液
③
Cl2
饱和食盐水
④
NO2
水
⑤
HCl
0.1 mol·L－1AgNO3溶液
A．①②③ B．①②⑤
C．②④⑤ D．①②④
[解析] 氨气极易溶于水，将水挤入烧瓶内，使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，且最终水可以充满整个烧瓶，故①符合题意。CO2与NaOH溶液反应使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，饱和NaOH溶液足以吸收全部CO2而充满整个烧瓶，故②符合题意。Cl2不溶于饱和食盐水，也不与其反应，不会产生压强差，不能形成喷泉，故③不符合题意。NO2与水反应，生成硝酸和NO，容器内气体减少，气压减小，可以形成喷泉，但由于NO不溶于水，所以最终液体不能充满烧瓶，故④不符合题意。HCl与硝酸银溶液反应使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，且最终溶液可以充满整个烧瓶，故⑤符合题意。综上分析，故B项正确。
萃取精华：
喷泉实验的原理及应用
喷泉实验的原理
由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中，容器内压强小于容器外压强，从而产生喷泉，依据这一原理，只要能够造成容器内气体大量溶于液体，就可以形成喷泉。
引发喷泉的几种方法
①使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。
②使烧瓶内气体温度降低，从而使气压减小。
③使待喷液面上的气压增大。
喷泉实验的几种常见装置
说明：装置②中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置③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。
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。
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、
SO2、H2S
NO2
NO、O2(4︰3)
NO2、O2
(4︰1)
吸收剂
水、NaOH
溶液
水
NaOH溶液
水
水
水
微考点2 氨气的制取及实验探究
典例2 (2021·湖北武汉一中月考)实验室制氨气的试剂及装置正确的是( D )
[解析] 稀氨水与浓氢氧化钠溶液混合，由于一水合氨的浓度较小，则其不易分解产生氨气，不宜用于制备氨气，故A错误；加热条件下，氯化铵分解生成的氨气和氯化氢在试管口部位又化合生成氯化铵，不能放出氨气，故B错误；加热固体制备气体的试管口应该略向下倾斜，故C错误；生石灰能够与浓氨水中的水反应生成氢氧化钙，同时放出热量，促进NH3·H2ONH3＋H2O平衡正向移动，放出氨气，故D正确。
〔对点集训2〕(2021·湖北武汉模拟)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的_A__，反应的化学方程式为_2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或B NH3·H2ONH3↑＋H2O)__。
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→_dcfei__(按气流方向，用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢充入Y管中
①Y管中_红棕色气体慢慢变浅__
②反应的化学方程式为_8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O__
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③_Z中NaOH溶液产生倒吸现象__
④_反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界大气压__
[解析] (1)①图中给出了两种气体制备装置，一种是固—固加热制气装置，一种是固—液加热制气装置。如果选择A装置制取氨气，则反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；如果选择B装置制取氨气，则反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。②欲收集一瓶干燥的氨气，首先要除去杂质，制备氨气的杂质只有水蒸气，由于氨气溶于水显碱性，因此要选用碱石灰作干燥剂，干燥管的进出口方向为粗进细出，因此先接d后接c；其次要收集氨气，由于氨气的密度小于空气，要从短管进气，因此先接f再接e；最后要进行尾气处理，由于氨气极易溶于水，因此可以选择水吸收尾气，还要注意防倒吸，所以接i。
(2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”，结合实验条件可知反应为8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O，NO2为红棕色气体，发生反应后变成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小于外界大气压，因此产生倒吸现象。
微考点3 氮及其化合物的转化
典例3 (2021·湖北荆州模拟)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( D )
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
[解析] 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。
〔对点集训3〕(2021·山东滨州高三检测)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。
(1)甲装置不需要加热即能同时产生氨和氧气，烧瓶内固体X为_过氧化钠__。
(2)乙装置的作用是_干燥氧气和氨的混合气体__；写出受热时丙装置中发生反应的化学方程式：_4NH3＋5O24NO＋6H2O__。
(3)当戊中观察到_紫色石蕊试液变红__现象，则说明已制得硝酸。某同学按上图组装仪器并检验装置气密性后进行实验，没有观察到此现象，请分析实验失败的可能原因是_过量的氨致使戊中溶液不一定呈酸性__，如何改进装置：_在丙和丁之间连接盛有无水氯化钙的干燥管或盛有浓硫酸的洗气瓶__。
(4)改进后待反应结束，将丁装置倒立在盛水的水槽中，会观察到的现象是_试管丁内水面慢慢上升，上升到一定高度不再变化，试管内气体颜色由红棕色逐渐变淡至无色__。
[解析] (1)甲中不需要加热即能同时产生NH3和O2，说明固体X溶于浓氨水既产生O2又放出大量热，则该固体为Na2O2。
(2)乙装置可干燥NH3和O2；NH3和O2在加热和Cr2O3的催化作用下，发生催化氧化反应。
(3)HNO3能使石蕊试液变红；由于NH3过量，可能会与HNO3反应，致使观察不到试液变红的现象；可在丙和丁之间连接一个能除去NH3的装置。
(4)丁装置中为NO2，NO2会与H2O反应生成无色的NO。
本讲要点速记：
1．牢记一条转化主线：
N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。
2．注意一种特殊的颜色：
NO2——红棕色气体。
3．掌握两种特殊的检验：
(1)NO：无色气体红棕色
(2)NH：
4．熟悉氨气还原性的“四大体现”
(1)催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O
(3)被氯气氧化：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl
或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
(4)被氮氧化物氧化：
6NO＋4NH3===5N2＋6H2O
6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O
5．注意铵盐与碱反应的两个应用
(1)实验室制NH3。
(2)检验铵盐或NH存在。
6．牢记硝酸的三个反应
(1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；
(3)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
7．注意与NH3相关的四点注意事项
(1)NH3是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题的突破口，确定NH3的存在。氨与酸反应的实质是NH3与H＋结合形成NH。氨几乎能与所有的可溶性酸反应生成盐。
(2)氨水的成分是三分子：NH3、NH3·H2O、H2O；三离子：NH、OH－、H＋，氨水呈弱碱性。计算氨水浓度时，溶质视为NH3。
(3)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。
可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为
(4)铵盐受热都能分解，但不是都产生NH3，如NH4NO3受热分解生成N2O和H2O。
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第12讲 氮及其重要化合物
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考试要求：1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质。2.知道氮及其重要化合物的制备方法，认识氮的化合物对生态环境的影响。
名师点拨：本讲知识内容丰富，涉及面广，是高考命题的热点内容之一。试题常以氮元素及其化合物知识为载体，与基本概念、基本理论、实验、计算等密切结合。高考对本节内容的考查主要有四点：一是结合氮及其化合物的转化考查基本概念、基本理论；二是结合NOx和HNO3的性质考查相关实验及计算；三是以框图推断形式考查氮及化合物的性质和应用；四是结合相关工业生产考查含氮化合物对环境质量的影响。预计2022年高考中，金属与硝酸反应的相关计算、物质的推断和检验、以工农业生产为背景的化工生产工艺流程、有关氮化合物性质的实验探究，环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念将是考查的热点。
考点一 氮气及氮的氧化物的性质
核心知识梳理
1．自然界中氮的存在和氮的固定
2．氮气
电子式为_︰N⋮⋮N︰__，结构式为_N≡N__。
(1)物理性质：_无__色_无__味气体，密度比空气略小，_不__溶于水。熔点、沸点很低。
(2)化学性质
N2分子结构很稳定，化学性质_不活泼__。
①与O2反应。
_N2＋O22NO__。(N2不能通过一步反应生成NO2)
②工业合成氨。
_N2＋3H22NH3__。
③与Mg反应。
_3Mg＋N2Mg3N2__。
(Mg3N2是离子化合物，遇水强烈水解。)
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、_NO__、N2O3、NO2(或_N2O4__)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、_N2O5__。氮的氧化物都有毒，都是大气污染物。
(2)NO和NO2性质的比较。
性质
NO
NO2
颜色状态气味
_无__色无味气体
_红棕色__、有刺
激性气味的气体
溶解性
难溶于水
与水反应
毒性
有毒
有毒
与水反应
不反应
_3NO2＋H2O===2HNO3＋NO__
与氧气反应
2NO＋O2===2NO2
不反应
对人体和
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__、破坏臭氧层
制法
试剂
Cu和稀硝酸
Cu和浓硝酸
收集
用排水法收集
用向上排空气法收集
注意：①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是大于46。
②验证某无色气体为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。
③NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
a．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。
b．酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面形成酸雨。
c．破坏臭氧层：NOx可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
d．NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
a．碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。
b．催化转化法
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。
5．NO2和溴蒸气的比较与鉴别
①NO2和溴蒸气在性质上的相似性
a．均有氧化性；
b．溶于水后溶液均呈酸性；
c．均能与碱反应。
②NO2和溴蒸气的鉴别方法
鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉－KI试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。
a．通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应后溶液无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色。
b．通入AgNO3溶液中，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气(Br2＋H2OHBr＋HBrO，HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3)，无此现象的为NO2。
c．通入CCl4有机溶剂中，易溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为溴蒸气，无此现象的为NO2。
6．隐含反应2NO2(g)N2O4(g)的应用
通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯净，因为在常温、常压下就能发生反应2NO2(g)N2O4(g)，由于此反应可逆，导致一些物理量的理论值与实际值存在差异。如在标准状况下收集的1 mol NO2的体积小于22.4 L；NO与O2混合后，平均相对分子质量应大于按已知条件求得的数值。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮，属于氮的固定，固氮反应一定属于氧化还原反应。( √ )
[提示] 固氮是游离态的氮生成化合态的氮，所以氮的化合价一定发生变化。
(2)食品袋中充氮气可用来防腐。( √ )
(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去。( √ )
[提示] NO2溶于水生成NO，便可除去NO中的NO2。
(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在。( × )
[提示] NO遇O2反应生成NO2。
(5)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质。( × )
(6)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。( × )
[提示] N2与O2在放电条件下直接化合成NO。
(7)汽车尾气中有NOx，主要是汽油不充分燃烧引起的。( × )
(8)制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。( × )
(9)氮元素的非金属性很强，但N2的化学性质特别稳定。( √ )
(10)用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的NO2：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O。( √ )
(11)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应。( √ )
(12)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。( × )
(13)在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集。( × )
(14)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。( √ )
(15)用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液可以鉴别溴蒸气和NO2。( × )
(16)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA。( × )
(17)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气。( × )
(18)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。( × )
(19)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1︰2。( √ )
2．深度思考：
(1)俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮。请写出三个有关的化学方程式：
①_N2＋O22NO__；
②_2NO＋O2===2NO2__；
③_3NO2＋H2O===2HNO3＋NO__。
(2)溴蒸气和NO2都为红棕色气体，用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液能鉴别它们吗？为什么？若不能，请你设计一种简单的方法，鉴别溴蒸气和NO2。
[提示] (2)不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I－氧化成I2，从而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收溴蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法：①用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；②用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。
考点突破提升
微考点1 氮气及其氧化物的性质和应用
典例1 (2021·经典习题选萃)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是( A )
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
[解析] N2→NH3中氮元素被还原，A错误；工业合成氨是氮气转化为氨气，属于人工固氮，B正确；通过生物体，铵盐(含氮无机物)与蛋白质(含氮有机物)可相互转化，C正确；生物体合成蛋白质的过程有C、H、O的参与，D正确。
(2)(2021·江苏高三检测)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。
①N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_2NH3＋2O2N2O＋3H2O__。
②NO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
ⅰ.下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有_C__(填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、气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
ⅱ.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_NaNO3__(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_NO__(填化学式)。
③NO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)的变化如下图所示。
A．在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为_3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋__。
B．NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是
_溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强__。
[解析] 本题以氮氧化物的处理为载体，考查有关化学方程式或离子方程式的书写。
①NH3与O2反应：2NH3N2O，O22O2－，根据电子守恒和原子守恒，写出化学方程式：2NH3＋2O2N2O＋3H2O。
②ⅰ.根据用碱液吸收氮氧化物的原理，为提高去除率，可采取缓缓通入气体，气、液逆流以及定期补加NaOH溶液的方法，故选C。
ⅱ.从题给离子方程式看，晶体中所含主要杂质为NaNO3；当≥1时，NO2、NO可全部吸收，<1时，吸收后排放的尾气中仍含有一定量的NO。
③A.在酸性条件下，氧化剂HClO＋2e－―→Cl－，还原剂NO－3e－→NO，根据电子守恒和原子守恒，写出离子方程式：2NO＋3HClO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋。B.溶液pH越小，c(HClO)越大，氧化NO的能力越强。
〔对点集训1〕(1)(2021·山东滨州高三检测)选择性催化还原技术是一种以NH3作为还原剂，将烟气中NOx还原成无害的N2和H2O的干法脱硝技术，反应原理为
①6NO＋4NH3===5N2＋6H2O；
②6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O；
③NO＋NO2＋2NH3===2N2＋3H2O。
下列说法正确的是( D )
A．NO2为酸性氧化物
B．氮气性质不活泼，其原因是氮元素的非金属性较弱
C．反应③中标准状况下每生成22.4 L N2，转移电子数1.5NA
D．HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步完成
[解析] NO2不是酸性氧化物，A项错误；N2的性质不活泼，是因为N2分子中存在N≡N键，键能大，B、C项错误；D项均正确。
(2)(2021·北京东城模拟)空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，我国科学家用下列实验研究其成因：反应室底部盛有不同吸收液，将SO2和NO2按一定比例混合，以N2或空气为载气通入反应室，相同时间后，检测吸收液中SO的含量，数据如下：
反应室
载气
吸收液
SO含量
数据分析
①
N2
蒸馏水
a
ⅰ.b≈d>a≈c
ⅱ.若起始不通入NO2，则最终检测不到SO
②
3%氨水
b
③
空气
蒸馏水
c
④
3%氨水
d
下列说法不正确的是( C )
A．控制SO2和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施
B．反应室①中可能发生反应：SO2＋2NO2＋2H2O===H2SO4＋2HNO2
C．本研究表明：硫酸盐的形成主要与空气中O2有关
D．农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成
[解析] 因为空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，SO2和氮氧化物在一定条件下可以产生SO，所以控制SO2和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施，故A项正确，不符合题意；反应室①中SO2为还原剂，NO2为氧化剂，N2作载体，蒸馏水作吸收液，可发生反应：SO2＋2NO2＋2H2O===H2SO4＋2HNO2，故B项正确，不符合题意；由已知b≈d>a≈c，若起始不通入NO2，则最终检测不到SO，可知硫酸盐的形成主要与NO2有关，故C项错误，符合题意；铵态氮肥易挥发产生氨气。由已知的数据分析可知，在载气相同，吸收液为氨水的条件下，将SO2和NO2按一定比例混合时产生SO的浓度较大，而空气中的硫酸盐又会加剧雾霾的形成，所以农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成，故D项正确，不符合题意。
微考点2 氮氧化物溶于水的定量判断
典例2 (2021·天津高三检测)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则(1)和(2)两个试管内溶液物质的量浓度之比为( A )
A．1︰1 B．4︰3
C．5︰7 D．7︰5
[解析] 设试管的容积为V，水充满整个试管，溶液的体积是V，无论是NO2还是NO最终都转变成了HNO3，根据氮元素守恒，生成的HNO3的物质的量相等，则硝酸的物质的量浓度相等，故选A。
〔对点集训2〕(1)(2021·经典习题选萃)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( D )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
[解析] 由4NO＋O2＋2H2O===4HNO3可知，若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12 mL－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 mL－6 mL)＝1.2 mL。
(2)(2021·福建福州四中月考)将容积为50 mL的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5 mL，若向量筒内鼓入氧气后，可以观察到量筒内水柱继续上升，直至量筒内完全被水充满，则原混合气体中NO2和O2的体积比是( A )
A．43︰7 B．18︰7
C．4︰1 D．22︰3
[解析] NO2、O2与水的反应属于循环反应，可简化为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；根据“若向量筒内鼓入氧气后，可以观察到量筒内水柱继续上升，直至量筒内完全被水充满”可知，反应后剩余气体为NO，其体积为5 mL，结合反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知生成5 mL NO，需消耗NO2的体积为5 mL×3＝15 mL，其余的35 mL混合气体按V(NO2)︰V(O2)＝4︰1恰好发生反应，则混合气体中氧气的体积为35 mL×＝7 mL，则二氧化氮的体积为50 mL－7 mL＝43 mL，故原混合气体中NO2和O2的体积比为43︰7。
萃取精华：
氮的氧化物与O2、H2O反应的计算
利用关系式求解
氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO＋O2===2NO2。
叠加后得①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；
②4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3；
③NO2＋NO＋O2＋H2O===2HNO3。
若NO2、O2混合气体通入水中，由①式可知其体积比有：
V(NO2)︰V(O2)
若NO、O2通入水中，由②式可知其体积比有：
V(NO)︰V(O2)
若NO、NO2、O2通入水中，当V(NO)︰V(NO2)︰V(O2)＝1︰1︰1时，恰好转化为HNO3，即按③式反应。当V(NO)︰V(NO2)︰V(O2)≠1︰1︰1时，可先将NO2转化为NO，然后再按照NO和O2溶于水的反应进行计算。
依据氮氧原子个数比求解
通过上述方程式的关系，我们不难发现：无论是哪种情况，生成HNO3的NO、NO2、O2中氮氧原子个数比都为2︰5。都等效于硝酸的酸酐N2O5与H2O的反应。在解题时，我们也可以利用这个关系来进行分析判断，并最终得出结论。
氮氧原子个数比
(3)利用电子守恒关系求解
从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应，都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸。
NOHNO3 NO2HNO3
O2HNO3
解题时，可以根据氮的氧化物失电子总数＝氧气得电子总数的关系来求解。
考点二 硝酸的性质和应用
核心知识梳理
1．硝酸的物理性质
(1)纯硝酸为_无色__、有_刺激性__气味的液体，熔点：_－42 ℃__、沸点：_83 ℃__、密度：_1.5 g·cm－3__。
(2)硝酸沸点较低，_易__挥发，在空气中遇水蒸气形成_白雾__。
(3)质量分数在69%以上的硝酸称为_浓硝酸__。95%以上的浓硝酸叫做_发烟__硝酸。
2．硝酸的化学性质
(1)强酸性
稀硝酸使紫色石蕊试液_变红色__。浓硝酸使紫色石蕊试液_先变红后褪色__，反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。
(2)不稳定性
硝酸见光或受热会分解产生NO2气体。
_4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑__
硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。
(3)强氧化性
①与金属反应
稀硝酸与铜反应：
_3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O__
浓硝酸与铜反应：
_Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O__
硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNO3反应生成NO2，与稀HNO3反应生成NO，与极稀的HNO3反应生成N2O或NH3。
②与非金属反应
硝酸能把许多非金属单质(如：C、S、P等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。如与C的反应：
_C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O__
③与其他还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
_3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O__
(4)与有机物反应
①硝化反应(与反应)
②颜色反应
某些蛋白质(含有苯基的蛋白质)遇浓硝酸时变_黄色__。
特别提醒
(1)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。
(2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应。故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放。
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__。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)浓硝酸中加入用砂纸打磨过的铝条，产生红棕色气体。( × )
(2)浓硝酸在光照下久置，会变黄。( √ )
(3)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3＋。( × )
(4)在酸性条件下，NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－共存。( √ )
(5)浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最终变为红色。( × )
(6)稀硝酸可除去试管内壁的银镜。( √ )
(7)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋。( × )
(8)将可调高度的铜丝伸入到稀硝酸中溶液变蓝，所以Cu与稀硝酸发生置换反应。( × )
(9)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。( × )
(10)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。( √ )
(11)浓硝酸的还原产物一般是NO2，而稀硝酸的还原产物一般是NO，并且硝酸的浓度越大，氧化性越强。( √ )
(12)硝酸与活泼金属Mg、Al等反应产生H2，而与Cu反应产生NO或者NO2。( × )
(13)常温下，可用铁制或铝制容器盛放浓HNO3，说明Fe、Al与浓HNO3不反应。( × )
(14)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，能溶解在其混合液中。( √ )
2．在浓硝酸中放入铜片，回答下列问题。
(1)反应开始时的化学方程式为_Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O__，实验现象为_铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出__。
(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O__。
(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_加入稀H2SO4后，H＋与原溶液中的NO形成HNO3溶液，又能与过量的Cu反应__。
3．深度思考：
(1)久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存浓硝酸？
_浓硝酸显黄色的原因是HNO3见光或受热发生分解，生成的NO2溶于其中所致；消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。__(不能用橡胶塞)
(2)常温下，铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？
_是。“钝化”是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的进一步反应。__
考点突破提升
微考点1 硝酸的性质及应用
典例1 (1)(2021·广西高三检测)室温下，某兴趣小组用下图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
下列说法正确的是( D )
A．试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO2，由硝酸被还原生成
B．等质量的Cu完全溶解时，Ⅰ中消耗的HNO3更多
C．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
[解析] 试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO和NO2的混合物，Cu与稀硝酸反应，硝酸被还原为NO，部分NO遇到空气中的氧气被氧化为红棕色的NO2，A不正确；等质量的Cu完全溶解时，因稀硝酸被还原为NO，N的化合价由＋5价降到＋2价，而浓硝酸被还原为NO2，N的化合价由＋5价降低到＋4价，故Ⅰ中消耗的HNO3较少，B不正确；换成Fe之后重复实验，Fe遇浓硝酸发生钝化，试管Ⅱ中无明显变化，C不正确；试管Ⅱ中持续通入氮气后，可以把溶液中溶解的NO2带走，溶液由绿色变为蓝色，说明试管Ⅱ中反应后溶液颜色与其溶解的NO2有关，D正确。
(2)(2021·山东潍坊高三检测)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。
请回答有关问题：
①设计装置A的目的是_利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰__；为达到此目的，应进行的操作是打开K，且打开分液漏斗活塞，当装置C中产生_白色沉淀__时，关闭K。
②在完成①中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是_铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变为蓝色__；B中反应的离子方程式为_3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O__。
③装置E和F的作用是_验证无色气体为NO__；为实现此作用，其操作方法是_将注射器F中的空气推入E中或将E中的无色气体吸入注射器中__。
④装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有_防止倒吸__的功能。
〔对点集训1〕(1)(2021·经典习题汇编)硝酸具有酸的通性，同时也具有其独特的性质，下列有关硝酸的说法正确的是_③⑤__(填序号)。
①浓硝酸不论与铜反应还是与碳反应，均体现其酸性和强氧化性
②向稀硝酸中加入过量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
③热铜丝插入稀硝酸中产生无色气体，随后变为红棕色
④根据反应物浓度越大，反应速率越快，可知常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完
⑤稀硝酸可除去试管内壁的银镜
⑥某溶液中加入Ba(NO3)2溶液后产生白色沉淀，再加入足量盐酸，仍有白色沉淀，说明原溶液中有SO
[解析] 浓硝酸与铜的反应中生成硝酸铜体现了其酸性，生成NO2体现了其强氧化性，而浓硝酸与碳的反应生成NO2和CO2只体现了浓硝酸的强氧化性，故①错误。过量铁粉与稀硝酸反应：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，即Fe过量时，生成Fe(NO3)2，溶液中不可能存在Fe3＋，滴加KSCN溶液，溶液不会呈血红色，故②错误。热铜丝与稀硝酸反应，生成无色的NO，NO又与O2反应生成红棕色的NO2，故③正确。通常情况下，反应物浓度越大，反应速率越快，然而常温下，铝在浓硝酸中钝化，不溶于浓硝酸，故④错误。硝酸的氧化性很强，能与Au、Pt以外的金属反应，所以可用稀硝酸除去试管内壁的银镜，故⑤正确。硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可以将溶液中的亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，因此若原溶液中存在亚硫酸根离子，滴加Ba(NO3)2溶液后，产生白色沉淀BaSO3，再加入足量盐酸，硝酸根离子在酸性条件下将BaSO3氧化为BaSO4，此时仍有白色沉淀，故⑥错误。
(2)下列有关实验操作、现象、解释或结论都正确的是( D )
选项
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] 过量的铁粉加入稀硝酸生成Fe2＋，加入KSCN溶液时，颜色不变，故①错误；浓硝酸久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3溶液所致，故②正确；Al箔遇浓硝酸钝化，稀硝酸会使Al箔溶解，故③错误；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④正确。
(3)在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯，请回答下列问题：
①实验过程中，观察到的主要现象是：
A．_铜片表面产生气泡，铜片慢慢溶解，最后消失__；
B．_小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色__；
C．_大烧杯中有红棕色气体生成，后来慢慢变成无色__；
D．_大烧杯内液面上升，水槽中液面下降__
②用该装置做铜与浓硝酸反应的实验，最突出的优点是_反应体系封闭，无氮氧化合物逸出，不污染环境__。
③若要验证最终得到的气体生成物，最简便的操作及现象是_轻轻掀起倒扣的大烧杯，通入适量的空气，若有红棕色气体生成，则证明最终气体生成物为NO__。
萃取精华：
硝酸强氧化性的反应规律
微考点2 硝酸与金属反应的计算
典例2 (2021·山东青岛二中调研)如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸浓度的关系，则下列说法不正确的是( B )
A．一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B．用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L－1HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol
C．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多
D．当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5︰3︰1
[解析] 根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸盐)，因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C正确；根据图像可知当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10︰6︰2＝5︰3︰1，D正确。
〔对点集训2〕(1)(2021·山东滨州高三检测)将11.2 g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体x(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体x的成分可能是( D )
A．0.3 mol NO2和0.3 mol NO
B．0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4
C．0.6 mol NO
D．0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4
[解析] 向Mg、Cu混合物与足量的硝酸反应所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀为氢氧化镁、氢氧化铜，所以沉淀中氢氧根的质量为21.4 g－11.2 g＝10.2 g，物质的量为＝0.6 mol，根据电子守恒可知反应过程中共转移0.6 mol e－，确定D项符合。
(2)(2021·福州模拟)将19.2 g的铜和某浓度的硝酸充分反应，生成8.96 L(标准状况)的气体，则参加反应的硝酸为_1__mol，将这8.96 L的气体和标准状况下_3.36__L的氧气混合，再通入水中没有气体剩余。
[解析] 因为硝酸的浓度不确定，故生成的气体可能是NO2或NO也可能是NO2与NO的混合气体。因N原子守恒，所以参加反应的硝酸n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NOx)＝2n(Cu)＋n(NOx)＝×2＋＝1 mol；因产生的气体和氧气最终变为硝酸，在上述两个过程中只有两种元素铜、氧的化合价发生变化，根据电子得失守恒，则n(O2)×4＝n(Cu)×2，即n(O2)＝n(Cu)×＝×＝0.15 mol，体积为3.36 L。
萃取精华：
硝酸与金属反应中的守恒思想
①若生成的气体NO、NO2恰好完全溶于NaOH溶液，由于生成物中Na＋与N原子个数比为1︰1，则n(NaOH)＝n(NO2)＋n(NO)
②金属与HNO3、H2SO4混合酸反应时，NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，此时应采用离子方程式来分析：先进行过量判断，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
考点三 氨和铵盐的性质及应用
核心知识梳理
1．氨气(NH3)
(1)结构
NH3的电子式为_ __，结构式为_ __，氨分子的空间构型为_三角锥形__。键角107°18′，是_极性__分子。
(2)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。
(3)化学性质
注意：①NH3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，可在推断题中作为解题突破口。
②氨水呈碱性，属于一元弱碱溶液，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
(4)实验室制取
→_2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O__
↓
→
↓
→用_碱石灰__干燥
↓
→向下排空气法
↓
→
↓
→
其他制取方法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓
氨水
NH3·H2ONH3↑＋H2O
浓氨水
＋固体
CaO
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
(5)氨的用途
化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。
2．铵盐
(1)物理性质：都是_无__色或_白__色晶体，都_易__溶于水。
(2)化学性质
①受热分解(不稳定性)
NH4Cl受热分解：_NH4ClHCl↑＋NH3↑__。
NH4HCO3受热分解：_NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O__。
②与强碱反应(如NaOH)——碱解
稀溶液不加热：_NH＋OH－NH3·H2O__。
浓溶液或加热：_NH＋OH－NH3↑＋H2O__。
③铵盐溶于水易水解：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋。
(3)NH的检验
特别提醒
(1)制氨时，选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时，不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因它们受热易分解，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NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨气，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．含氮元素物质之间的转化关系
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如：6NO＋4NH35N2＋6H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。( × )
(2)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。( × )
(3)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1。( × )
(4)充满纯净氨气的试管倒扣在水槽中，水会迅速充满试管。( √ )
(5)浓氨水可检验氯气管道是否漏气。( √ )
(6)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。( × )
(7)氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外)。( √ )
(8)下列物质间的转化能够实现N2NH3NH4Cl(aq)。( √ )
(9)某元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，则该元素一定是氮元素。( √ )
(10)NH3能使酚酞溶液变红、NH3可用于设计喷泉实验，上述叙述均正确并有因果关系。( × )
(11)因为NH4Cl为强酸弱碱盐，所以可用加热法除去NaCl中的NH4Cl。( × )
(12)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气。( √ )
(13)检验NH时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体。( × )
(14)用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体制备并收集NH3，需要的仪器只有酒精灯、烧杯、导管、集气瓶。( × )
(15)实验室用如图所示的装置制取少量氨气。( × )
2．(2021·淄博模拟)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，立即用另一培养皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( A )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与浓盐酸反应产生了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
氯化物溶液变浑浊
该溶液一定是AlCl3溶液
D
干燥红石蕊试纸不变色，湿润红石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
[提示] 实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发，会产生氨气，与浓盐酸反应生成氯化铵，反应现象是有白烟生成，故A正确；氨气为碱性气体，与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，故B错误；氨气与氯化物发生复分解反应生成氢氧化物，如氯化物溶液变浑浊，可能生成难溶性氢氧化物，但不一定为Al(OH)3，也可能为Mg(OH)2等沉淀，故C错误；氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是与水反应生成NH3·H2O，电离产生OH－，溶液呈碱性，氨气为非电解质，不属于碱，故D错误。
3．深度思考：
(1)将蘸有浓硫酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，有白烟产生吗？为什么？
_没有，浓硫酸难挥发。__
(2)固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？请说明判断的理由。
_不相同。NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，发生了化学变化；固态碘受热升华成为碘蒸气，是物理变化__。
(3)液氨和氨水有哪些区别？请完成下列表格。
液氨
氨水
形成
_NH3液化__
_NH3溶于水__
物质分类
_纯净物__
混合物
微粒种类
_NH3__
NH3、NH3·H2O、H＋、H2O、NH、OH－
存在条件
常温常压下不能存在
常温常压下可存在
考点突破提升
微考点1 氨、铵盐的性质及实验
典例1 (1)(2021·海南高三检测)某同学探究氨和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是( A )
A．室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较NH3·H2O和NaOH碱性强弱
B．将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中，研究Al(OH)3的两性
C．将蘸有浓氨水和浓硝酸的玻璃棒靠近，可观察到黑烟
D．加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3
[解析] 氨水的主要成分NH3·H2O，NH3·H2O是弱电解质，氢氧化钠是强电解质，前者部分电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，可比较NH3·H2O和NaOH碱性强弱，A正确；由于NH3·H2O是弱碱，Al(OH)3不能溶于氨水中，故无法验证Al(OH)3的酸性，B错误；浓硝酸有挥发性，可观察到白烟，C错误；NH4Cl受热也会分解，故不能采用加热法除去NH4Cl中的少量NaHCO3，D错误。
[方法技巧] NH的检验
(2)(2021·山东青岛二中月考)如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体(标准状况下)，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是_①⑤__(填序号)。
①CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉
②NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉
③H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉
④HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉
⑤NO2(H2O)/充满烧瓶
⑥Cl2(NaOH溶液)/充满烧瓶
⑦HCl(H2O)/溶液浓度为 mol·L－1
[解析] ①CO2不溶于NaHCO3溶液，不能形成喷泉；⑤NO2与H2O反应生成NO气体，不能充满烧瓶。
〔对点集训1〕(1)(2021·经典习题汇编)铵盐是氨与酸反应生成的，由铵根离子和酸根离子构成的离子化合物，下列有关铵盐的说法正确的是_②③⑤⑥__(填序号)。
①加热盛有NH4Cl的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华
②可以用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨
③NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3
④因为NH4HCO3受热易分解，故可用作氮肥
⑤施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用，是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
⑥检验溶液中是否含有NH：取少量试液于试管中，加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体
⑦1 L 1 mol·L－1的NH4Cl溶液中NH和Cl－的数目均为1NA
[解析] NH4Cl受热分解为NH3与HCl，NH3与HCl在试管口处冷却，又反应得到NH4Cl固体，均发生化学变化，故①错误。烧碱可与NH反应产生氨气，则可用烧碱处理高浓度NH的废水并回收利用氨，故②正确。铵盐与碱加热可产生NH3，NH4Cl与Ca(OH)2反应方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，故③正确。碳酸氢铵用作氮肥的原因是其溶解后电离出的铵根离子能被植物吸收，不是利用其分解的性质，故④错误。当施肥时草木灰(有效成分为K2CO3)与NH4Cl混合使用，则二者的水解作用相互促进，使N以NH3的形式逸出因而肥效会降低，故⑤正确。检验溶液中是否含有NH的方法是取少量试液于试管中，加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若湿润的红色石蕊试纸变为蓝色，就证明产生了NH3，原溶液中含有NH，故⑥正确。铵根离子会发生水解，因此其数目小于1NA，故⑦错误。
(2)(2021·安徽模拟)在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满整个烧瓶。a和b可能是( B )
a(干燥气体)
b(液体)
①
NH3
水
②
CO2
饱和NaOH溶液
③
Cl2
饱和食盐水
④
NO2
水
⑤
HCl
0.1 mol·L－1AgNO3溶液
A．①②③ B．①②⑤
C．②④⑤ D．①②④
[解析] 氨气极易溶于水，将水挤入烧瓶内，使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，且最终水可以充满整个烧瓶，故①符合题意。CO2与NaOH溶液反应使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，饱和NaOH溶液足以吸收全部CO2而充满整个烧瓶，故②符合题意。Cl2不溶于饱和食盐水，也不与其反应，不会产生压强差，不能形成喷泉，故③不符合题意。NO2与水反应，生成硝酸和NO，容器内气体减少，气压减小，可以形成喷泉，但由于NO不溶于水，所以最终液体不能充满烧瓶，故④不符合题意。HCl与硝酸银溶液反应使烧瓶内气体减少，气压减小，形成喷泉，且最终溶液可以充满整个烧瓶，故⑤符合题意。综上分析，故B项正确。
萃取精华：
喷泉实验的原理及应用
喷泉实验的原理
由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中，容器内压强小于容器外压强，从而产生喷泉，依据这一原理，只要能够造成容器内气体大量溶于液体，就可以形成喷泉。
引发喷泉的几种方法
①使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。
②使烧瓶内气体温度降低，从而使气压减小。
③使待喷液面上的气压增大。
喷泉实验的几种常见装置
说明：装置②中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置③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。
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。
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、
SO2、H2S
NO2
NO、O2(4︰3)
NO2、O2
(4︰1)
吸收剂
水、NaOH
溶液
水
NaOH溶液
水
水
水
微考点2 氨气的制取及实验探究
典例2 (2021·湖北武汉一中月考)实验室制氨气的试剂及装置正确的是( D )
[解析] 稀氨水与浓氢氧化钠溶液混合，由于一水合氨的浓度较小，则其不易分解产生氨气，不宜用于制备氨气，故A错误；加热条件下，氯化铵分解生成的氨气和氯化氢在试管口部位又化合生成氯化铵，不能放出氨气，故B错误；加热固体制备气体的试管口应该略向下倾斜，故C错误；生石灰能够与浓氨水中的水反应生成氢氧化钙，同时放出热量，促进NH3·H2ONH3＋H2O平衡正向移动，放出氨气，故D正确。
〔对点集训2〕(2021·湖北武汉模拟)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的_A__，反应的化学方程式为_2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或B NH3·H2ONH3↑＋H2O)__。
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→_dcfei__(按气流方向，用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢充入Y管中
①Y管中_红棕色气体慢慢变浅__
②反应的化学方程式为_8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O__
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③_Z中NaOH溶液产生倒吸现象__
④_反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界大气压__
[解析] (1)①图中给出了两种气体制备装置，一种是固—固加热制气装置，一种是固—液加热制气装置。如果选择A装置制取氨气，则反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；如果选择B装置制取氨气，则反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。②欲收集一瓶干燥的氨气，首先要除去杂质，制备氨气的杂质只有水蒸气，由于氨气溶于水显碱性，因此要选用碱石灰作干燥剂，干燥管的进出口方向为粗进细出，因此先接d后接c；其次要收集氨气，由于氨气的密度小于空气，要从短管进气，因此先接f再接e；最后要进行尾气处理，由于氨气极易溶于水，因此可以选择水吸收尾气，还要注意防倒吸，所以接i。
(2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”，结合实验条件可知反应为8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O，NO2为红棕色气体，发生反应后变成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小于外界大气压，因此产生倒吸现象。
微考点3 氮及其化合物的转化
典例3 (2021·湖北荆州模拟)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( D )
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
[解析] 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。
〔对点集训3〕(2021·山东滨州高三检测)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。
(1)甲装置不需要加热即能同时产生氨和氧气，烧瓶内固体X为_过氧化钠__。
(2)乙装置的作用是_干燥氧气和氨的混合气体__；写出受热时丙装置中发生反应的化学方程式：_4NH3＋5O24NO＋6H2O__。
(3)当戊中观察到_紫色石蕊试液变红__现象，则说明已制得硝酸。某同学按上图组装仪器并检验装置气密性后进行实验，没有观察到此现象，请分析实验失败的可能原因是_过量的氨致使戊中溶液不一定呈酸性__，如何改进装置：_在丙和丁之间连接盛有无水氯化钙的干燥管或盛有浓硫酸的洗气瓶__。
(4)改进后待反应结束，将丁装置倒立在盛水的水槽中，会观察到的现象是_试管丁内水面慢慢上升，上升到一定高度不再变化，试管内气体颜色由红棕色逐渐变淡至无色__。
[解析] (1)甲中不需要加热即能同时产生NH3和O2，说明固体X溶于浓氨水既产生O2又放出大量热，则该固体为Na2O2。
(2)乙装置可干燥NH3和O2；NH3和O2在加热和Cr2O3的催化作用下，发生催化氧化反应。
(3)HNO3能使石蕊试液变红；由于NH3过量，可能会与HNO3反应，致使观察不到试液变红的现象；可在丙和丁之间连接一个能除去NH3的装置。
(4)丁装置中为NO2，NO2会与H2O反应生成无色的NO。
本讲要点速记：
1．牢记一条转化主线：
N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。
2．注意一种特殊的颜色：
NO2——红棕色气体。
3．掌握两种特殊的检验：
(1)NO：无色气体红棕色
(2)NH：
4．熟悉氨气还原性的“四大体现”
(1)催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O
(3)被氯气氧化：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl
或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
(4)被氮氧化物氧化：
6NO＋4NH3===5N2＋6H2O
6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O
5．注意铵盐与碱反应的两个应用
(1)实验室制NH3。
(2)检验铵盐或NH存在。
6．牢记硝酸的三个反应
(1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；
(3)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
7．注意与NH3相关的四点注意事项
(1)NH3是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题的突破口，确定NH3的存在。氨与酸反应的实质是NH3与H＋结合形成NH。氨几乎能与所有的可溶性酸反应生成盐。
(2)氨水的成分是三分子：NH3、NH3·H2O、H2O；三离子：NH、OH－、H＋，氨水呈弱碱性。计算氨水浓度时，溶质视为NH3。
(3)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。
可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为
(4)铵盐受热都能分解，但不是都产生NH3，如NH4NO3受热分解生成N2O和H2O。
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