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2022年高考化学一轮复习讲义第4章第24讲 氮及其化合物的转化 (含解析)
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这是一份2022年高考化学一轮复习讲义第4章第24讲 氮及其化合物的转化 (含解析)，共16页。试卷主要包含了了解氮及其化合物的转化关系，8 mL、1，02 g B．8，5 ml·L－1等内容，欢迎下载使用。
第24讲 氮及其化合物的转化
复习目标 1.了解氮及其化合物的转化关系。2.了解NOx与H2O、金属与HNO3的相关计算。3.了解其他含氮化合物的性质。
考点一 氮及其化合物的相互转化
1．氮在自然界中的循环
2．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
3．氮元素的“价类二维图”
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。
题组一 氮在自然界中的循环
1．氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋中排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量
答案 D
解析 A项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N，不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循环过程可知，硝酸根离子增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH的含量，正确。
2．(2020·河南联考)一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题：
(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是________。
(3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
(4)若“反应i”是在酸性条件下由NO与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。
答案 (1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O
解析 (3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
题组二 氮及其化合物转化关系的综合应用
3．(2020·济宁模拟)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法不正确的是( )
A．X是N2O5
B．可用排空气法收集NO气体
C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
答案 B
解析 NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。
4．(2020·哈尔滨三中高三开学考试)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法正确的是( )
A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉-KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气
C．在饱和NaCl溶液中先通入过量CO2再通入过量NH3可得到固体1
D．1 L气体1、2的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶1
答案 D
解析 由图可知：气体1为NO，气体2为NO2，NO2与水反应生成硝酸，固体1为NaHCO3，NaHCO3受热分解生成的固体2为Na2CO3；1 L NO、NO2的混合气体与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，NO、NO2的体积之比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。
5．如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，回答下列问题：
(1)写出N2的一种用途：________________________________________________________。
(2)从N元素化合价分析，N2具有氧化性和还原性。各举一例说明(用化学方程式表示)
氧化性：________________________________________________________________________。
还原性：________________________________________________________________________。
(3)HNO3与图中的物质C常用于检验Cl－的存在，则C的化学式为______________________。
(4)实验室制取物质B的化学方程式为______________________________________________。
(5)NO2与水反应生成物质A的化学方程式为_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(6)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为__________________________________。
答案 (1)作保护气、保存粮食(或合成氨、制硝酸等)
(2)N2＋3H22NH3(或N2＋3MgMg3N2) N2＋O22NO (3)AgNO3
(4)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(5)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(6)4HNO3(浓)＋CCO2↑＋4NO2↑＋2H2O
考点二 氮氧化物(NOx)、HNO3的相关计算
一、NOx与水、氧气反应的理解及有关计算
1．关系式法
(1)NO和O2的混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=== 4HNO3。
(2)NO2和O2的混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O=== 4HNO3。
(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中
先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
2．电子守恒法
NOx转化为硝酸时失去电子，如果是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，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。
二、金属与硝酸反应的计算
1．金属与硝酸反应计算的思维流程
2．“四法”突破金属与硝酸的计算
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
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
电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)，c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)
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
题组一 NOx与H2O、O2反应的计算
1．有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2的体积之比为(气体体积均在相同状况下测得)( )
A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1
答案 A
解析 二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 气体体积减少
3 1 2
V 20 mL－12 mL＝8 mL
所以V＝＝12 mL，即二氧化氮的体积为12 mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为20 mL－12 mL＝8 mL，则原混合气体中NO和NO2的体积之比为8 mL∶12 mL＝2∶3。
2．(2020·贵阳模拟)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是( )
A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
答案 B
解析 设各种气体的体积都为1。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝1＋。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝1－。③剩余N2的体积V3＝1，即B项符合题意。
3．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。
(1)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
(2)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
答案 (1)O2 8 mL、4 mL (2)NO 10.8 mL、1.2 mL
解析 解题依据的化学方程式：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：
(1)若剩余O2，则V剩＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，
解得x＝4 mL，则NO2体积是8 mL；
(2)若剩余NO，则V剩＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，
解得x＝1.2 mL，则NO2体积是10.8 mL。
题组二 金属与硝酸反应的计算
4．(2020·湖北鄂东南市级示范高中学校联考)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算成标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为( )
A．9.02 g B．8.51 g C．8.26 g D．7.04 g
答案 B
解析 最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH－的质量。由于金属阳离子结合的OH－的物质的量就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是＋×2＝0.23 mol，所以和金属阳离子结合的OH－的物质的量也是0.23 mol，质量是3.91 g，则沉淀的质量是8.51 g，B项正确。
5．(2020·河南洛阳模拟)有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量增加的变化如图所示，且每一阶段只对应一个反应(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NO的物质的量为0.1 mol
B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生H2
C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D．H2SO4浓度为2.5 mol·L－1
答案 A
解析 铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，题图中，OA段产生的是NO，反应为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；BC段产生的是H2，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。根据OA段发生反应的离子方程式可知第二份溶液中NO的物质的量为＝0.1 mol，则原混合酸中NO的物质的量为0.2 mol。第二份溶液中最终溶质为FeSO4，此时参加反应的铁的质量是14.0 g，物质的量为0.25 mol，FeSO4中n(Fe2＋)∶ n(SO)＝1∶1，故n(H2SO4)＝n(Fe)＝0.25 mol，原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5 mol·
L－1。综上所述，A项符合题意。
1．(2018·全国卷Ⅱ，8)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(如下图所示)。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
答案 C
解析 NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；雾和霾的分散剂都是空气，A项正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B项正确；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正确。
2．(2018·海南，2)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为7∶4，该NOx可表示为( )
A．N2O B．NO C．N2O3 D．NO2
答案 A
解析 ＝＝，故NOx可表示为N2O。
1．(2020·广州高三调研测试)下列关于自然界中氮循环的说法错误的是( )
A．氮肥均含有NH
B．雷电作用固氮中氮元素被氧化
C．碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环
D．合成氨工业的产品可用于侯氏制碱法制备纯碱
答案 A
解析 氮肥是含氮元素的肥料，尿素[CO(NH2)2]和KNO3中不含NH，A项错误；雷电作用固氮发生反应：N2＋O22NO，氮元素被氧化，B项正确；由硝酸盐制造蛋白质、动物摄食蛋白质、由动物排泄物及遗体得到氨或铵盐，这些过程中碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环，C项正确；侯氏制碱法的反应原理：NaCl＋H2O＋CO2＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，氨气作为原料气，D项正确。
2．关于氮的变化关系图如图：
则下列说法不正确的是( )
A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有反应都是氧化还原反应
D．上述反应中只有③属于氮的固定
答案 D
解析 工业上生产硝酸的流程：氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O(路线①)，一氧化氮与氧气反应：2NO＋O2===2NO2(路线②)，二氧化氮被水吸收：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(路线③)，路线①②③是工业生产硝酸的主要途径，故A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应：N2＋O22NO(路线Ⅰ)；NO不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO＋O2===2NO2(路线Ⅱ)，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(路线Ⅲ)，故B正确；从氮的变化关系图可知：N从N2(0价)→NO(＋2价)→NO2(＋4价)→HNO3(＋5价)，都是氧化还原反应，故C正确；上述反应中路线Ⅰ是空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，路线②、③是含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，故D错误。
3．某无色透明的混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是( )
A．肯定有SO2、O2和NO
B．肯定没有Cl2、O2和NO2
C．可能有Cl2和O2
D．肯定只有NO
答案 B
解析 无色气体，说明无Cl2、NO2；使品红褪色，说明有SO2；通入空气变红棕色，说明有NO，无O2。
4．(2020·福建三明高三期末)下图是某元素的价类二维图，其中X是一种强碱，A为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比E小16，各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．A是可与草木灰混合使用的肥料
B．C可用排空气法收集
C．F和B能发生复分解反应生成盐
D．B在一定条件下可直接与Y反应生成D
答案 D
解析 A为正盐，X是一种强碱，二者反应生成氢化物B，则A为铵盐、B为NH3，B连续与Y反应得到氧化物D与氧化物E，且E的相对分子质量比D大16，则Y为O2、C为N2、D为NO、E为NO2，通常条件下Z是无色液体，E与Z反应得到含氧酸F，则Z为H2O、F为HNO3，F与强碱X发生酸碱中和反应得到G为硝酸盐。物质A为铵盐，草木灰的主要成分是K2CO3，水溶液呈碱性，二者混合会发生反应放出氨气，使肥效降低，A错误；C是N2，氮气的密度与空气接近，不宜采取排空气法收集，B错误；B是NH3，F是HNO3，二者发生化合反应生成NH4NO3，C错误；B是NH3，Y为O2，NH3在催化剂存在并加热的条件下，与O2反应生成NO和H2O，D正确。
5．“封管试验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。观察下列四个“封管试验”(夹持装置已略去)，判断下列说法正确的是( )
A．加热时，a上部聚集了固体NH4Cl，说明NH4Cl的热稳定性比较好
B．加热时，发现b中I2变为紫色蒸气，在上部又聚集为紫黑色的固体
C．加热时，c中溶液红色变深，冷却后又变浅
D．水浴时，d内气体颜色变浅，e内气体颜色加深
答案 B
解析 A项，NH4Cl受热易分解，遇冷又生成NH4Cl；B项，I2易升华；C项，加热含NH3的酚酞溶液，NH3逸出，红色变浅；D项，NO2存在：2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0，加热，上述平衡左移，d内颜色加深。
6．(2020·辽宁铁岭协作体联考)已知Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑，将少量的Cu(NO3)2固体放入试管中加热，然后用带火星的木条放入试管中，木条复燃，则下列说法正确的是( )
A．NO2能支持燃烧
B．NO2不能支持燃烧
C．木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故
D．木条复燃是因为硝酸铜分解产生的CuO催化作用的结果
答案 A
解析 氧气具有助燃性，纯氧气能使带火星的木条复燃，但空气中由于含有大量不能助燃的N2，而氧气量较少，所以空气不能使带火星的木条复燃，反应2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑中，产物中NO2、O2的体积比与空气中N2、O2体积比近似相同，即为4∶1，带火星的木条放入Cu(NO3)2受热分解得到的混合气体的试管中，木条复燃，说明NO2能支持燃烧，A项正确。
7．科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出化学式为N4H4(SO4)2的物质，该物质的晶体中含有SO和N4H两种离子，当N4H遇到碱性溶液时，会生成N4分子。下列说法正确的是( )
A．14N、N4与N2互为同位素
B．N4H4(SO4)2的电离方程式为N4H4(SO4)2N4H＋2SO
C．N4H4(SO4)2不能与草木灰、K3PO4等化肥混合施用
D．N4H4(SO4)2中只含共价键，不含离子键
答案 C
解析 同位素是指同种元素的不同原子的互称，N4与N2为两种单质，故A错误；N4H4(SO4)2的晶体中含有SO和N4H，可知该物质为离子化合物，完全电离，电离方程式为N4H4(SO4)2===N4H＋2SO，故B错误；草木灰、K3PO4等化肥显碱性，根据题给信息N4H遇到碱性溶液时，会生成N4分子判断会使肥效降低，不能混用，故C正确；根据晶体中含有SO和N4H两种离子可知该晶体中还含离子键，故D错误。
8．亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品探究亚硝酸钠与硫酸的反应及气体产物的成分。
已知气体的沸点为NO2：21 ℃，NO：－152 ℃。
下列说法错误的是( )
A．用装置b代替装置a的好处是便于控制反应的发生与停止
B．反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，除去装置中的空气
C．装置中冰水浴的作用是冷凝，使NO2液化
D．装置中热水浴有利于促进NO2生成，便于检验是否有NO生成
答案 A
解析 b代替a利于液体流下，不能控制反应的发生与停止。
9．将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若m
C．(m－n) mL D. mL
答案 D
解析 发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故NO与NO2按1∶1混合的总反应为：NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3，
充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，由于m
A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C．图中a＝1.5、b＝1.5
D．当加入铁粉n mol时(0.1
解析 硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水，不生成氢气，A错误；c点处溶液的溶质是硝酸亚铁，若加入盐酸，H＋、NO和Fe2＋发生氧化还原反应生成Fe3＋，溶液变为棕黄色，B错误；向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，硝酸的物质的量为0.4 mol，则消耗铁的物质的量为0.1 mol，b＝0.1，生成硝酸铁0.1 mol，随后发生反应2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2，生成硝酸亚铁为0.15 mol，则a＝0.15，C错误；根据上述分析，当加入铁粉n mol时(0.1
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－1 HNO3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
答案 B
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(转化为硝酸铁)，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。
12．某小组的同学欲探究NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程。NH3的转化过程如图所示。
甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。
用于A、B装置中的可选药品：浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。
(1)装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________________
______________________________________________________________________________。
装置E有多种作用，下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法中，不正确的是________(填字母)。
a．使氨气和氧气充分混合
b．控制通入氨气和氧气的体积比
c．平衡装置内的压强
d．锥形瓶内液体是饱和食盐水
(2)甲同学先点燃酒精灯，再打开K1、K2、K3、K4，反应一段时间后，成功模拟了反应过程，并将实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后，H中的溶液变成蓝色，则其中铜片所参与反应的离子方程式为_________________________________________________________，
若制得的氨气仅按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的顺序完全转化为硝酸，欲使装置H中所得溶液为纯净的CuSO4溶液(忽略Cu2＋的水解)，理论上所需氨气在标准状况下的体积为________ L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)。
(3)乙同学为模拟过程Ⅳ的反应，在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作，使G处圆底烧瓶中产生大量白烟，你认为这项操作是__________(填字母)。
a．关闭K3并熄灭酒精灯
b．关闭K4并熄灭酒精灯
c．关闭K3、K4并熄灭酒精灯
(4)丙同学认为该系统实验装置存在一处明显的设计缺陷，你认为该设计缺陷是______________________________________________________________________________。
答案 (1)2H2O22H2O＋O2↑ d
(2)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
2．24
(3)a
(4)缺少尾气处理装置
解析 (1)由题给条件和实验装置图可知，装置A是制备氧气的装置，装置B是制备氨气的装置，装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑；装置E可以使氨气和氧气充分混合，观察装置E中气泡的速率可以控制通入氨气和氧气的体积比，装置E还可以平衡装置内的压强。因为氨气极易溶于水，所以锥形瓶中液体不能是饱和食盐水，选d。(2)铜与稀硫酸不反应，溶液呈蓝色，说明铜与硝酸发生了反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。n(H2SO4)＝0.15 L×1 mol·L－1＝0.15 mol，n(H＋)＝0.15 mol×2＝0.3 mol，n(SO)＝0.15 mol，根据上述反应和题目要求，可知SO～Cu2＋～HNO3，故需要HNO3的物质的量为0.1 mol，根据NH3～NO～NO2～HNO3，可知需要NH3的物质的量为
0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L。(3)过程Ⅳ的反应是NH3与HNO3的反应，则应停止供O2，关闭K3，熄灭酒精灯，使氨气进入G发生反应，选a。(4)整套装置没有尾气处理装置。
13．(2020·烟台模拟)某课题组同学查阅文献知，3(NH4)2SO4(s)4NH3↑＋3SO2↑＋N2↑＋6H2O。他们拟选择下列装置检验硫酸铵分解的产物(各装置中药品足量)：
回答下列问题：
(1)仪器A的名称是________。
(2)甲组同学设计方案：C→G→B→D→E。
①能证明有水生成的实验现象是__________________________________________________
_____________________________________________________________________________；
B装置的作用是________________________________________________________________。
②实验中，观察到D装置产生白色沉淀。实验完毕后，过滤D装置中混合物得白色沉淀。欲验证白色沉淀是BaSO4还是BaSO3，请你设计简单的实验方案：_______________________
______________________________________________________________________________。
③D装置中发生的反应与硝酸钡的量有关，若硝酸钡足量，则D中反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。
④该实验方案能证明硫酸铵的分解产物中有________________(填化学式)。
(3)乙组同学选择上述装置证明产物中是否有NH3。
①气体从左至右，装置的连接顺序为C→________→F。
②F装置的作用是______________________________________________________________。
答案 (1)球形干燥管
(2)①G中白色粉末变蓝色 吸收氨气 ②取少量白色沉淀于洁净的试管中，向其中滴加足量盐酸，若白色沉淀溶解，则是BaSO3，否则是BaSO4 ③3Ba2＋＋2NO＋3SO2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋ ④H2O、SO2
(3)①A ②检验NH3
解析 硫酸铵分解的产物有NH3和SO2，NH3和SO2在水溶液中会发生反应。检验NH3之前必须除去SO2，检验SO2之前必须除去NH3。(1)仪器A为球形干燥管。(2)①白色的无水硫酸铜遇水变为蓝色；浓硫酸只吸收NH3，不吸收SO2。②亚硫酸钡能溶于盐酸，而硫酸钡不溶于盐酸，故取少量白色沉淀于洁净的试管中，向其中滴加足量盐酸，若白色沉淀溶解，则是BaSO3，否则是BaSO4。③若硝酸钡过量，SO2完全转化成BaSO4沉淀，化学方程式为3Ba(NO3)2＋3SO2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4HNO3；若SO2过量，则硝酸钡完全反应，化学方程式为Ba(NO3)2＋3SO2＋2H2O===BaSO4↓＋2NO＋2H2SO4。④G装置可检验H2O，D装置可检验SO2(同时生成NO)，E装置可收集N2或NO或NO和N2。故该方案只能证明硫酸铵分解的产物中是否有H2O和SO2，不能证明是否有NH3和N2。(3)选择A装置吸收SO2和H2O，用F装置来检验NH3。
第24讲 氮及其化合物的转化
复习目标 1.了解氮及其化合物的转化关系。2.了解NOx与H2O、金属与HNO3的相关计算。3.了解其他含氮化合物的性质。
考点一 氮及其化合物的相互转化
1．氮在自然界中的循环
2．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
3．氮元素的“价类二维图”
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。
题组一 氮在自然界中的循环
1．氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋中排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量
答案 D
解析 A项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N，不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循环过程可知，硝酸根离子增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH的含量，正确。
2．(2020·河南联考)一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题：
(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是________。
(3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
(4)若“反应i”是在酸性条件下由NO与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。
答案 (1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O
解析 (3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
题组二 氮及其化合物转化关系的综合应用
3．(2020·济宁模拟)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法不正确的是( )
A．X是N2O5
B．可用排空气法收集NO气体
C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
答案 B
解析 NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。
4．(2020·哈尔滨三中高三开学考试)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法正确的是( )
A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉-KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气
C．在饱和NaCl溶液中先通入过量CO2再通入过量NH3可得到固体1
D．1 L气体1、2的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶1
答案 D
解析 由图可知：气体1为NO，气体2为NO2，NO2与水反应生成硝酸，固体1为NaHCO3，NaHCO3受热分解生成的固体2为Na2CO3；1 L NO、NO2的混合气体与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，NO、NO2的体积之比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。
5．如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，回答下列问题：
(1)写出N2的一种用途：________________________________________________________。
(2)从N元素化合价分析，N2具有氧化性和还原性。各举一例说明(用化学方程式表示)
氧化性：________________________________________________________________________。
还原性：________________________________________________________________________。
(3)HNO3与图中的物质C常用于检验Cl－的存在，则C的化学式为______________________。
(4)实验室制取物质B的化学方程式为______________________________________________。
(5)NO2与水反应生成物质A的化学方程式为_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(6)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为__________________________________。
答案 (1)作保护气、保存粮食(或合成氨、制硝酸等)
(2)N2＋3H22NH3(或N2＋3MgMg3N2) N2＋O22NO (3)AgNO3
(4)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(5)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(6)4HNO3(浓)＋CCO2↑＋4NO2↑＋2H2O
考点二 氮氧化物(NOx)、HNO3的相关计算
一、NOx与水、氧气反应的理解及有关计算
1．关系式法
(1)NO和O2的混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=== 4HNO3。
(2)NO2和O2的混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O=== 4HNO3。
(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中
先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
2．电子守恒法
NOx转化为硝酸时失去电子，如果是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，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。
二、金属与硝酸反应的计算
1．金属与硝酸反应计算的思维流程
2．“四法”突破金属与硝酸的计算
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
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
电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)，c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)
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
题组一 NOx与H2O、O2反应的计算
1．有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2的体积之比为(气体体积均在相同状况下测得)( )
A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1
答案 A
解析 二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 气体体积减少
3 1 2
V 20 mL－12 mL＝8 mL
所以V＝＝12 mL，即二氧化氮的体积为12 mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为20 mL－12 mL＝8 mL，则原混合气体中NO和NO2的体积之比为8 mL∶12 mL＝2∶3。
2．(2020·贵阳模拟)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是( )
A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
答案 B
解析 设各种气体的体积都为1。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝1＋。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝1－。③剩余N2的体积V3＝1，即B项符合题意。
3．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。
(1)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
(2)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
答案 (1)O2 8 mL、4 mL (2)NO 10.8 mL、1.2 mL
解析 解题依据的化学方程式：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：
(1)若剩余O2，则V剩＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，
解得x＝4 mL，则NO2体积是8 mL；
(2)若剩余NO，则V剩＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，
解得x＝1.2 mL，则NO2体积是10.8 mL。
题组二 金属与硝酸反应的计算
4．(2020·湖北鄂东南市级示范高中学校联考)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算成标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为( )
A．9.02 g B．8.51 g C．8.26 g D．7.04 g
答案 B
解析 最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的OH－的质量。由于金属阳离子结合的OH－的物质的量就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是＋×2＝0.23 mol，所以和金属阳离子结合的OH－的物质的量也是0.23 mol，质量是3.91 g，则沉淀的质量是8.51 g，B项正确。
5．(2020·河南洛阳模拟)有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量增加的变化如图所示，且每一阶段只对应一个反应(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NO的物质的量为0.1 mol
B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生H2
C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D．H2SO4浓度为2.5 mol·L－1
答案 A
解析 铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，题图中，OA段产生的是NO，反应为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；BC段产生的是H2，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。根据OA段发生反应的离子方程式可知第二份溶液中NO的物质的量为＝0.1 mol，则原混合酸中NO的物质的量为0.2 mol。第二份溶液中最终溶质为FeSO4，此时参加反应的铁的质量是14.0 g，物质的量为0.25 mol，FeSO4中n(Fe2＋)∶ n(SO)＝1∶1，故n(H2SO4)＝n(Fe)＝0.25 mol，原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5 mol·
L－1。综上所述，A项符合题意。
1．(2018·全国卷Ⅱ，8)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(如下图所示)。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
答案 C
解析 NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；雾和霾的分散剂都是空气，A项正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B项正确；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正确。
2．(2018·海南，2)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为7∶4，该NOx可表示为( )
A．N2O B．NO C．N2O3 D．NO2
答案 A
解析 ＝＝，故NOx可表示为N2O。
1．(2020·广州高三调研测试)下列关于自然界中氮循环的说法错误的是( )
A．氮肥均含有NH
B．雷电作用固氮中氮元素被氧化
C．碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环
D．合成氨工业的产品可用于侯氏制碱法制备纯碱
答案 A
解析 氮肥是含氮元素的肥料，尿素[CO(NH2)2]和KNO3中不含NH，A项错误；雷电作用固氮发生反应：N2＋O22NO，氮元素被氧化，B项正确；由硝酸盐制造蛋白质、动物摄食蛋白质、由动物排泄物及遗体得到氨或铵盐，这些过程中碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环，C项正确；侯氏制碱法的反应原理：NaCl＋H2O＋CO2＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，氨气作为原料气，D项正确。
2．关于氮的变化关系图如图：
则下列说法不正确的是( )
A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有反应都是氧化还原反应
D．上述反应中只有③属于氮的固定
答案 D
解析 工业上生产硝酸的流程：氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O(路线①)，一氧化氮与氧气反应：2NO＋O2===2NO2(路线②)，二氧化氮被水吸收：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(路线③)，路线①②③是工业生产硝酸的主要途径，故A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应：N2＋O22NO(路线Ⅰ)；NO不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO＋O2===2NO2(路线Ⅱ)，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(路线Ⅲ)，故B正确；从氮的变化关系图可知：N从N2(0价)→NO(＋2价)→NO2(＋4价)→HNO3(＋5价)，都是氧化还原反应，故C正确；上述反应中路线Ⅰ是空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，路线②、③是含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，故D错误。
3．某无色透明的混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是( )
A．肯定有SO2、O2和NO
B．肯定没有Cl2、O2和NO2
C．可能有Cl2和O2
D．肯定只有NO
答案 B
解析 无色气体，说明无Cl2、NO2；使品红褪色，说明有SO2；通入空气变红棕色，说明有NO，无O2。
4．(2020·福建三明高三期末)下图是某元素的价类二维图，其中X是一种强碱，A为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比E小16，各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．A是可与草木灰混合使用的肥料
B．C可用排空气法收集
C．F和B能发生复分解反应生成盐
D．B在一定条件下可直接与Y反应生成D
答案 D
解析 A为正盐，X是一种强碱，二者反应生成氢化物B，则A为铵盐、B为NH3，B连续与Y反应得到氧化物D与氧化物E，且E的相对分子质量比D大16，则Y为O2、C为N2、D为NO、E为NO2，通常条件下Z是无色液体，E与Z反应得到含氧酸F，则Z为H2O、F为HNO3，F与强碱X发生酸碱中和反应得到G为硝酸盐。物质A为铵盐，草木灰的主要成分是K2CO3，水溶液呈碱性，二者混合会发生反应放出氨气，使肥效降低，A错误；C是N2，氮气的密度与空气接近，不宜采取排空气法收集，B错误；B是NH3，F是HNO3，二者发生化合反应生成NH4NO3，C错误；B是NH3，Y为O2，NH3在催化剂存在并加热的条件下，与O2反应生成NO和H2O，D正确。
5．“封管试验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。观察下列四个“封管试验”(夹持装置已略去)，判断下列说法正确的是( )
A．加热时，a上部聚集了固体NH4Cl，说明NH4Cl的热稳定性比较好
B．加热时，发现b中I2变为紫色蒸气，在上部又聚集为紫黑色的固体
C．加热时，c中溶液红色变深，冷却后又变浅
D．水浴时，d内气体颜色变浅，e内气体颜色加深
答案 B
解析 A项，NH4Cl受热易分解，遇冷又生成NH4Cl；B项，I2易升华；C项，加热含NH3的酚酞溶液，NH3逸出，红色变浅；D项，NO2存在：2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0，加热，上述平衡左移，d内颜色加深。
6．(2020·辽宁铁岭协作体联考)已知Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑，将少量的Cu(NO3)2固体放入试管中加热，然后用带火星的木条放入试管中，木条复燃，则下列说法正确的是( )
A．NO2能支持燃烧
B．NO2不能支持燃烧
C．木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故
D．木条复燃是因为硝酸铜分解产生的CuO催化作用的结果
答案 A
解析 氧气具有助燃性，纯氧气能使带火星的木条复燃，但空气中由于含有大量不能助燃的N2，而氧气量较少，所以空气不能使带火星的木条复燃，反应2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑中，产物中NO2、O2的体积比与空气中N2、O2体积比近似相同，即为4∶1，带火星的木条放入Cu(NO3)2受热分解得到的混合气体的试管中，木条复燃，说明NO2能支持燃烧，A项正确。
7．科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出化学式为N4H4(SO4)2的物质，该物质的晶体中含有SO和N4H两种离子，当N4H遇到碱性溶液时，会生成N4分子。下列说法正确的是( )
A．14N、N4与N2互为同位素
B．N4H4(SO4)2的电离方程式为N4H4(SO4)2N4H＋2SO
C．N4H4(SO4)2不能与草木灰、K3PO4等化肥混合施用
D．N4H4(SO4)2中只含共价键，不含离子键
答案 C
解析 同位素是指同种元素的不同原子的互称，N4与N2为两种单质，故A错误；N4H4(SO4)2的晶体中含有SO和N4H，可知该物质为离子化合物，完全电离，电离方程式为N4H4(SO4)2===N4H＋2SO，故B错误；草木灰、K3PO4等化肥显碱性，根据题给信息N4H遇到碱性溶液时，会生成N4分子判断会使肥效降低，不能混用，故C正确；根据晶体中含有SO和N4H两种离子可知该晶体中还含离子键，故D错误。
8．亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品探究亚硝酸钠与硫酸的反应及气体产物的成分。
已知气体的沸点为NO2：21 ℃，NO：－152 ℃。
下列说法错误的是( )
A．用装置b代替装置a的好处是便于控制反应的发生与停止
B．反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，除去装置中的空气
C．装置中冰水浴的作用是冷凝，使NO2液化
D．装置中热水浴有利于促进NO2生成，便于检验是否有NO生成
答案 A
解析 b代替a利于液体流下，不能控制反应的发生与停止。
9．将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若m
C．(m－n) mL D. mL
答案 D
解析 发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故NO与NO2按1∶1混合的总反应为：NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3，
充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，由于m
A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C．图中a＝1.5、b＝1.5
D．当加入铁粉n mol时(0.1
解析 硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水，不生成氢气，A错误；c点处溶液的溶质是硝酸亚铁，若加入盐酸，H＋、NO和Fe2＋发生氧化还原反应生成Fe3＋，溶液变为棕黄色，B错误；向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，硝酸的物质的量为0.4 mol，则消耗铁的物质的量为0.1 mol，b＝0.1，生成硝酸铁0.1 mol，随后发生反应2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2，生成硝酸亚铁为0.15 mol，则a＝0.15，C错误；根据上述分析，当加入铁粉n mol时(0.1
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－1 HNO3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
答案 B
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(转化为硝酸铁)，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。
12．某小组的同学欲探究NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程。NH3的转化过程如图所示。
甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。
用于A、B装置中的可选药品：浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。
(1)装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________________
______________________________________________________________________________。
装置E有多种作用，下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法中，不正确的是________(填字母)。
a．使氨气和氧气充分混合
b．控制通入氨气和氧气的体积比
c．平衡装置内的压强
d．锥形瓶内液体是饱和食盐水
(2)甲同学先点燃酒精灯，再打开K1、K2、K3、K4，反应一段时间后，成功模拟了反应过程，并将实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后，H中的溶液变成蓝色，则其中铜片所参与反应的离子方程式为_________________________________________________________，
若制得的氨气仅按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的顺序完全转化为硝酸，欲使装置H中所得溶液为纯净的CuSO4溶液(忽略Cu2＋的水解)，理论上所需氨气在标准状况下的体积为________ L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)。
(3)乙同学为模拟过程Ⅳ的反应，在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作，使G处圆底烧瓶中产生大量白烟，你认为这项操作是__________(填字母)。
a．关闭K3并熄灭酒精灯
b．关闭K4并熄灭酒精灯
c．关闭K3、K4并熄灭酒精灯
(4)丙同学认为该系统实验装置存在一处明显的设计缺陷，你认为该设计缺陷是______________________________________________________________________________。
答案 (1)2H2O22H2O＋O2↑ d
(2)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
2．24
(3)a
(4)缺少尾气处理装置
解析 (1)由题给条件和实验装置图可知，装置A是制备氧气的装置，装置B是制备氨气的装置，装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑；装置E可以使氨气和氧气充分混合，观察装置E中气泡的速率可以控制通入氨气和氧气的体积比，装置E还可以平衡装置内的压强。因为氨气极易溶于水，所以锥形瓶中液体不能是饱和食盐水，选d。(2)铜与稀硫酸不反应，溶液呈蓝色，说明铜与硝酸发生了反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。n(H2SO4)＝0.15 L×1 mol·L－1＝0.15 mol，n(H＋)＝0.15 mol×2＝0.3 mol，n(SO)＝0.15 mol，根据上述反应和题目要求，可知SO～Cu2＋～HNO3，故需要HNO3的物质的量为0.1 mol，根据NH3～NO～NO2～HNO3，可知需要NH3的物质的量为
0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L。(3)过程Ⅳ的反应是NH3与HNO3的反应，则应停止供O2，关闭K3，熄灭酒精灯，使氨气进入G发生反应，选a。(4)整套装置没有尾气处理装置。
13．(2020·烟台模拟)某课题组同学查阅文献知，3(NH4)2SO4(s)4NH3↑＋3SO2↑＋N2↑＋6H2O。他们拟选择下列装置检验硫酸铵分解的产物(各装置中药品足量)：
回答下列问题：
(1)仪器A的名称是________。
(2)甲组同学设计方案：C→G→B→D→E。
①能证明有水生成的实验现象是__________________________________________________
_____________________________________________________________________________；
B装置的作用是________________________________________________________________。
②实验中，观察到D装置产生白色沉淀。实验完毕后，过滤D装置中混合物得白色沉淀。欲验证白色沉淀是BaSO4还是BaSO3，请你设计简单的实验方案：_______________________
______________________________________________________________________________。
③D装置中发生的反应与硝酸钡的量有关，若硝酸钡足量，则D中反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。
④该实验方案能证明硫酸铵的分解产物中有________________(填化学式)。
(3)乙组同学选择上述装置证明产物中是否有NH3。
①气体从左至右，装置的连接顺序为C→________→F。
②F装置的作用是______________________________________________________________。
答案 (1)球形干燥管
(2)①G中白色粉末变蓝色 吸收氨气 ②取少量白色沉淀于洁净的试管中，向其中滴加足量盐酸，若白色沉淀溶解，则是BaSO3，否则是BaSO4 ③3Ba2＋＋2NO＋3SO2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋ ④H2O、SO2
(3)①A ②检验NH3
解析 硫酸铵分解的产物有NH3和SO2，NH3和SO2在水溶液中会发生反应。检验NH3之前必须除去SO2，检验SO2之前必须除去NH3。(1)仪器A为球形干燥管。(2)①白色的无水硫酸铜遇水变为蓝色；浓硫酸只吸收NH3，不吸收SO2。②亚硫酸钡能溶于盐酸，而硫酸钡不溶于盐酸，故取少量白色沉淀于洁净的试管中，向其中滴加足量盐酸，若白色沉淀溶解，则是BaSO3，否则是BaSO4。③若硝酸钡过量，SO2完全转化成BaSO4沉淀，化学方程式为3Ba(NO3)2＋3SO2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4HNO3；若SO2过量，则硝酸钡完全反应，化学方程式为Ba(NO3)2＋3SO2＋2H2O===BaSO4↓＋2NO＋2H2SO4。④G装置可检验H2O，D装置可检验SO2(同时生成NO)，E装置可收集N2或NO或NO和N2。故该方案只能证明硫酸铵分解的产物中是否有H2O和SO2，不能证明是否有NH3和N2。(3)选择A装置吸收SO2和H2O，用F装置来检验NH3。
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