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高考化学一轮复习讲练 第4章 第16讲 氮及其化合物 (含解析)
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这是一份高考化学一轮复习讲练 第4章 第16讲 氮及其化合物 (含解析)，共31页。试卷主要包含了4 mL一氧化氮，02 g B．8，26 g D．7，75 ml，n＝0等内容，欢迎下载使用。
第16讲 氮及其化合物
考纲要求 1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解氮的化合物对环境的影响。
1．氮的固定
2．氮气
(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)化学性质
写出有关化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
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。
(2)NO和NO2的比较
性质
NO
NO2
色、态、味
无色、无味气体
红棕色、有刺激性气味气体
溶解性
难溶于水
毒性
有毒，大气污染物之一
有毒，大气污染物之一
与水反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
与氧气反应
NO＋O2===2NO2
不反应
对环境的影响
NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层
深度思考
(1)结合N2、NO、NO2的化学性质，用方程式解释“雷雨发庄稼”的科学道理。
答案 ①N2＋O22NO
②2NO＋O2===2NO2
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者，写出所用试剂和区别的现象。
方案一：试剂 ，现象 。
方案二：试剂 ，现象 。
方案三：试剂 ，现象 。
答案 方案一：AgNO3溶液 NO2中AgNO3溶液无明显变化，溴蒸气中产生浅黄色沉淀
方案二：CCl4(或汽油) NO2中CCl4(或汽油)仍为无色，溴蒸气中CCl4(或汽油)的颜色加深
方案三：蒸馏水 NO2中蒸馏水不变色，溴蒸气中水的颜色加深(其他合理的答案均正确)
解析 NO2和Br2在性质上有不少相似性，例如：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。因此不能用淀粉-KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法或试剂鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③水洗法。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(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，产生了一种有毒的烟雾。
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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，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)。
②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。
问题思考
(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：
。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如，4NH3＋6NO5N2＋6H2O，
写出氨气转化NO2的化学方程式：
，
氧化产物与还原产物的质量之比为 。
(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：
。
②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是 。
答案 (1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O 4∶3
(3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应( )
(2)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气( )
(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去( )
(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在( )
(5)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2( )
(6)NO既可以用排水法收集，又可以用排空气法收集( )
(7)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂( )
(8)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
题组一 氮及其氧化物的性质和应用
1．(2020·通化高三月考)下列有关氮气的说法正确的是( )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2
D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
答案 D
解析 A项，氮原子最外层5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气能反应生成NO2；NO2和水反应生成NO。
2．下图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内物质的密度为( )
A．等于1.369 g·L－1
B．等于2.054 g·L－1
C．在1.369 g·L－1和2.054 g·L－1之间
D．大于2.054 g·L－1
答案 D
解析 一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮，
2NO ＋ O2 === 2NO2
2 1 2
22．4 mL 11.2 mL 22.4 mL
反应后生成了22.4 mL二氧化氮，假设二氧化氮的体积不变，则容器中气体的密度为
ρ(NO2)＝≈2.054 g·L－1，因存在转化平衡：2NO2N2O4，则混合气体的体积小于22.4 mL，所以容器中气体的密度应大于2.054 g·L－1。
题组二 NOx与水或碱反应的理解应用
3．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，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．5∶7
C．7∶5 D．4∶3
答案 A
解析 NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
4．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O,8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是( )
A．NaNO2、N2 B．HNO2、N2
C．NO、HNO3 D．N2、N2
答案 A
5．(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体积。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝(1＋)体积。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝(1－)体积。③剩余N2的体积V3＝1体积，即B项符合题意。
氮氧化物溶于水的问题分析
无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。
(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。
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)硝酸浓度不同，其还原产物不同，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，故浓硝酸可以用铁桶盛放。
理解应用
(1)将浓硝酸存放在无色试剂瓶中，一段时间后观察到溶液变黄，用方程式解释变黄的原因，由此得到启示，如何保存浓硝酸？
答案 4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑，浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。
(2)用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应
向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
①反应开始阶段产生 色气体，化学方程式为
。
②反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为
。
③待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是
。
答案 ①红棕 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
③加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应
(3)将FeO溶于足量稀硝酸中，固体完全溶解，写出该反应的离子方程式，指出HNO3表现的性质。
答案 3FeO＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O，酸性和强氧化性。
(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气( )
(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( )
(3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S( )
(4)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO( )
(5)浓硝酸在光照下久置，会变黄( )
(6)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性( )
(7)炽热的炭在浓硝酸中反应的化学方程式为：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O( )
(8)将石蕊溶液滴入浓硝酸中，溶液先变红后褪色( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)√
(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
(2)硝酸的还原产物不只有NO2和NO，很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。
②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应，如正误判断中的(3)。
题组一 硝酸的性质及应用
1．(2019·潍坊期末)硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是( )
A．浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同
B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成
C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同
D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄
答案 C
解析 A项，HNO3和氯水中的HClO见光都易分解，都应避光保存，正确；B项，浓HNO3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3，正确；C项，铁在浓硝酸中钝化，而Pt与浓硝酸不反应，原理不同，错误；D项，浓HNO3能使蛋白质显黄色，正确。
2．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )
A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少
B．反应中转移的电子总数：稀硝酸少于浓硝酸
C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去比用稀硝酸好，因为反应速率快
D．两者用排水法收集的气体的体积相同
答案 D
解析 铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，化合价由＋5价降到＋4价，每个氮原子只得到1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集气体时，由于会发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故两种情况收集到的气体一样多。
3．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2
B．③中反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强
D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应
答案 B
解析 Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A错误；③中溶液含有NO，滴加稀硫酸后，Cu、NO、H＋继续反应生成NO，B正确；③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋，与NO形成HNO3，HNO3继续与Cu反应，C错误；Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。
题组二 金属与硝酸反应的计算
4．(2019·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．某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)。
下列说法正确的是( )
A．反应后生成NO的体积为28 L
B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1
C．所得溶液中c(NO)＝2.75 mol·L－1
D．所得溶液中的溶质只有FeSO4
答案 B
解析 铁若生成Fe3＋，应消耗6 mol H＋，若生成Fe2＋消耗4 mol H＋，根据题给物质的量关系可知应同时生成Fe2＋、Fe3＋，则有：
解得n(Fe2＋)＝0.75 mol，n(Fe3＋)＝0.75 mol，
则生成NO的物质的量为0.75 mol＋×0.75 mol＝1.25 mol。A项中未给出是在标准状况下，无法计算NO气体的体积；C项中不知道溶液的体积，无法计算NO的浓度；D项中根据原子守恒，溶液中的溶质肯定还有K2SO4，所以A、C、D均不正确。
6．向200 mL 2 mol·L－1HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种)，在此过程中，n(Fe2＋)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
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点处的溶液是硝酸亚铁，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
金属与硝酸反应的思维模型
题组三 硝酸反应产物综合实验探究题
7．(2020·桂林高三测试)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
。
(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
；
B中反应的离子方程式为 。
(3)装置E和F的作用是 ；
为实现此作用，其操作方法是 。
(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 的功能。
答案 (1)产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证NO的生成 将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO
(4)防止倒吸
1．氨的分子结构和物理性质
电子式
密度
气味
水溶性
比空气小
刺激性气味
极易溶于水(1∶700)
2.氨的化学性质
深度思考
(1)氨水含有哪些微粒？
答案 H2O、NH3·H2O、NH3、NH、OH－、H＋。
(2)蘸有浓硝酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，能产生白烟现象吗？简述原因。若将浓硝酸改为浓硫酸也会出现相同的现象吗？
答案 能，浓硝酸、浓氨水均有挥发性，挥发的HNO3与NH3相遇生成白色固体小颗粒NH4NO3。
不会。
(3)将氨与氯气混合也会产生白烟，用化学方程式解释产生白烟的过程。
答案 2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl，NH3＋HCl===NH4Cl(白烟)。
3．铵盐及NH检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(3)NH的检验步骤
未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。
深度思考
(1)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是① ；
② 。
答案 氯化铵分解吸收热量，降低了温度 氯化铵分解产生的气体隔绝了空气
(2)完成下列方程式，思考NH的性质
①在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀： ，体现 。
②实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)加热来制取氮气： ，体现 。
答案 ①NH＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋NH3↑
NH水解呈酸性
②NH4Cl＋NaNO2NaCl＋N2↑＋2H2O NH的还原性
4．氨的实验室制法——加热固态铵盐和碱的混合物
→
↓
→用碱石灰干燥
↓
→用向下排空气法。收集时，一般在管口塞一团棉花球，可减小NH3与空气的对流速率，收集到纯净的NH3
↓
→①将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝；
②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生
实验室制取氨的其他方法
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NaOH
NaOH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
(1)液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂( )
(2)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化( )
(3)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐( )
(4)氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质( )
(5)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性( )
(6)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1( )
(7)浓氨水可检验氯气管道是否漏气( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
题组一 氨、铵盐的性质实验
1．(2019·重庆高三模拟)探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A．将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨极易溶于水
B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NH
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具有热不稳定性
D．将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨催化氧化的产物中有NO
答案 B
解析 B项，因为氨水中存在氨分子，加热氨逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨，错误；D项，4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化产物应为NO，正确。
2．如下图，利用培养皿探究氨的性质。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。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与浓盐酸挥发出的HCl气体反应产生了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
干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
答案 A
解析 NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体，NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4；NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O属于碱，NH3不属于碱。
题组二 氨气制备与性质实验综合
3．(2020·西安模拟)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)某同学想用下列装置及试剂方便快速地制取少量氨气。
化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体。
应选择的装置是 (填字母)，选用的试剂是 (填序号)。
选用上述试剂制氨气的理由是
。
实验过程中，制气时的实验操作是
。
(2)乙装置的作用是 ；写出受热时丙装置中发生反应的化学方程式：
。
(3)当戊中观察到 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： ，
如何改进装置： 。
(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
。
答案 (1)B ②③ NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中c(OH－)增大，促使NH＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出 将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上
(2)干燥氧气和氨的混合气体 4NH3＋5O24NO＋6H2O
(3)紫色石蕊溶液变红 过量的氨致使戊中溶液不一定呈酸性 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)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)不加热制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到NaOH固体上。(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能使紫色石蕊溶液变红；由于NH3过量，可能会与HNO3反应，致使观察不到溶液变红的现象；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和O2的混合气体，NO2会与H2O反应生成无色的NO。
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．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是( )
A．人工固氮可以得到硝酸盐
B．雷电作用可将氮气直接转化为铵盐
C．细菌对氮元素的循环有重要作用
D．亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程中，氮元素被氧化
答案 B
解析 A项，人工固氮是把氮气合成氨，氨和硝酸反应得到硝酸盐，人工固氮可以得到硝酸盐，正确；B项，放电条件下氮气和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，不能直接得到铵盐，错误；C项，豆科类植物的根瘤菌能将空气中氮气转化为植物需要的铵盐，实现生物固氮，细菌对氮元素的循环有重要作用，正确；D项，亚硝酸盐中氮元素的化合价为＋3价，生成硝酸盐中氮元素的化合价为＋5价，氮元素化合价升高，发生氧化反应，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．(2019·济宁一模)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是( )
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．为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B．X可以是空气，且需过量
C．捕获剂所捕获的气体主要是CO
D．处理含NH废水时，发生反应的离子方程式为：NH＋NO===N2↑＋2H2O
答案 B
解析 SO2、CO2与过量石灰乳反应生成CaSO3、CaCO3，故固体1中主要含有CaSO3、CaCO3、Ca(OH)2，A项正确；X可以是空气，但不能过量，若空气过量，通过NaOH溶液后得不到NaNO2溶液，而是得到NaNO3溶液，B项不正确；N2无污染，CO无法被NaOH溶液吸收，捕获剂主要捕获CO，C项正确；NH与NO在溶液中发生氧化还原反应生成N2和H2O，D项正确。
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与下图中的物质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
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。
3．下列有关说法正确的是( )
A．加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝，说明NH4HCO3显碱性(2017·全国卷Ⅱ，13C)
B．用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨(2017·天津，1D)
C．NH4HCO3受热易分解，因而可用作化肥(2019·江苏，3A)
D．氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀，反应中氨气被还原(2017·北京，8D)
答案 B
解析 碳酸氢铵受热分解产生的氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明氨气是碱性气体，而不是NH4HCO3显碱性，A项错误；烧碱可以与NH反应产生氨气，B项正确；NH4HCO3受热易分解和用作化肥无关，C项错误；D项为复分解反应。
4．(2017·北京，12)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是( )
①
②
③
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
答案 D
解析 ①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故选项B正确；根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。
5．(2019·海南，17)干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体，化学方程式为：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH<0，在四氯化碳中通入二氧化碳和氨制备氨基甲酸铵的实验装置如下图所示，回答下列问题：
(1)装置1用来制备二氧化碳气体：将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上，漏斗中所加试剂为 ；
装置2中所加试剂为 。
(2)装置4中试剂为固体NH4Cl和Ca(OH)2，发生反应的化学方程式为
；
试管口不能向上倾斜的原因是
。
装置3中试剂为KOH，其作用为
。
(3)反应时三颈烧瓶需用冷水浴冷却，其目的是
。
答案 (1)稀盐酸 浓H2SO4
(2)2NH4Cl＋Ca(OH)2 2NH3↑＋2H2O＋CaCl2
防止冷凝水倒流到试管底部使试管破裂 干燥剂(干燥氨气)
(3)降低温度，使平衡正向移动提高产量
6．(2019·江苏，16)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。
(1)N2O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
。
(2)NO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
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液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
②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 (填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO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)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是 。
答案 (1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋
②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
解析 (1)NH3被O2氧化生成N2O，N元素从－3价升至＋1价，1 mol NH3失去4 mol e－，O元素从0价降至－2价，1 mol O2得到4 mol e－，根据N和O元素得失电子守恒及原子守恒配平方程式。(2)①A项，通入尾气速率过快时，尾气吸收不充分，错误；B项，采用气、液逆流方式吸收尾气时，尾气吸收会更充分，正确；C项，补充NaOH溶液，c(OH－)增大，能更充分的吸收尾气，正确。②NO2与NaOH反应可生成NaNO2、NaNO3和水，所以NaNO2晶体中会混有NaNO3杂质。由吸收尾气的主要反应可知，NO2吸收更充分，故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。(3)①HClO氧化NO生成NO，自身被还原为Cl－，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平方程式。②氧化NO的是HClO，NaClO在酸性条件下会生成HClO，所以pH越小，溶液中HClO的浓度越大，NO转化率越高。
基础知识训练
1．(2019·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为：NaCl＋H2O＋CO2＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，氨气作为原料气，D项正确。
2．下列关于N2的说法错误的是( )
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气
B．反应N2＋O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2的质量约占空气总质量的
D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂
答案 C
解析 N2可在电焊时作保护气，是利用氮气的稳定性，故A正确；汽车尾气造成污染的主要原因之一是N2＋O22NO，故B正确；氮气的体积约占空气总体积的，故C错误；在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N元素的化合价降低，得电子，即N2作氧化剂，故D正确。
3．下列关于氨水的说法中，不正确的是( )
A．氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是纯净物
B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(水除外)
C．氨水显弱碱性，是弱电解质
D．在1 mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1
答案 C
解析 氨极易溶于水，发生如下反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－；生成的氨水是混合物，其中的NH3·H2O是弱电解质，电离程度小，且NH3分子极易与H2O结合，故其中浓度最大的粒子是NH3·H2O(H2O除外)。
4．发射“神六”的运输火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温无色气体(CO2、H2O、N2、NO)从火箭尾部喷出。但在发射现场看到火箭尾部喷出大量红棕色的气体，产生红棕色的气体的原因是( )
A．NO遇空气生成NO2
B．高温下N2遇空气生成NO2
C．CO2与N2反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
答案 A
解析 NO遇空气生成红棕色的NO2，A正确；放电或高温下N2与氧气反应生成NO，B错误；CO2与N2不反应，C错误；NO和H2O不反应，D错误。
5．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的性质不相对应的一组是( )
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——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的红色褪去——强氧化性
答案 D
6．下列与碳、氮、氧、硫、硅等非金属元素及其化合物有关的说法不正确的是( )
A．工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅可得到含杂质的粗硅
B．氮的氧化物是形成光化学烟雾的主要物质，硫的氧化物是形成酸雨的主要物质
C．NO2、CO2和SO2溶于水均可导电，它们都是电解质
D．将SO2通入酸化的Ba(NO3)2溶液中会出现白色沉淀
答案 C
解析 NO2、CO2和SO2溶于水均可导电，但都不是它们自身发生电离，故它们都不是电解质，C项错误。
7.为验证铜与稀硝酸反应的还原产物是NO而不是NO2，设计了如图所示装置，以下叙述错误的是( )
A．应先打开活塞再从右侧加入稀硝酸
B．左侧稀硝酸须注满
C．关闭活塞后铜丝会全部溶解
D．反应停止后打开活塞，气体变成红棕色
答案 C
解析 U形管中含有空气，能将NO氧化为NO2，从而干扰实验，因此应先打开活塞，再从右侧加稀硝酸，排尽装置内的空气，A项正确；左侧Cu与稀硝酸反应生成NO，为防止NO与氧气反应生成NO2，左侧须注满稀硝酸，B项正确；稀硝酸与Cu反应生成NO，NO不溶于水，导致左侧压强增大，Cu与稀硝酸分离，Cu不能完全反应，C项错误；反应停止后打开活塞，生成的NO与空气接触，生成红棕色的NO2，D项正确。
8．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
答案 C
解析 实验一是氨的喷泉实验，证明氨极易溶于水，形成一水合氨弱碱溶液，滴加酚酞溶液变红色，证明氨是碱性气体。实验二中浓氨水挥发出的氨分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水易挥发，氨遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨是碱性气体。
9．(2018·河南安阳模拟)下列是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( )
答案 A
解析 NH4Cl加热生成的NH3和HCl，冷却后又生成NH4Cl，不能得到NH3。
10．(2019·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。
11．(2019·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的体积比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。
12．(2020·安徽皖江名校联考)某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是( )
已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。
A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d
B．装置E中发生反应的化学方程式为
2NO＋2Fe2FeO＋N2
C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2
D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入E中干扰反应
答案 D
解析 根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先应制备纯净干燥的NO。利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，然后再通过F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过B氧化NO，再通过C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A项正确；装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2，B项正确；装置D盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3和产生的NO2，C项正确；装置B盛放的是浓硝酸，可以将NO氧化为NO2，便于氢氧化钠溶液充分吸收，D项错误。
13．某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。
探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是
。
(2)甲、乙分别是 (填字母)。
a．浓硫酸、碱石灰 b．碱石灰、碱石灰
c．碱石灰、无水氯化钙 d．五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是 。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是
。
探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。
(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2； 。
(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为 mol·L－1(保留两位有效数字)。
答案 (1)NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
(2)c
(3)C装置中混合气体颜色变浅
(4)缺少尾气吸收装置
(5)(进气管短，出气管长)
(6)观察气泡的速率，控制混合气体的比例
(7)0.036
解析 (1)将浓氨水滴入生石灰中，由于CaO＋H2O===Ca(OH)2，放热且消耗了水，故促使浓氨水放出氨。
(2)干燥氨只能用碱石灰，干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。
(3)如果能反应，消耗NO2使装置中混合气体颜色变浅。
(4)由于NH3、NO2均能污染空气，所以与它们相关的实验均应有尾气吸收装置。
(5)O2、NO2密度比空气大，故应进气管短，出气管长。
(7)烧瓶中充满溶液，由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3恰好发生，HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的，溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积，设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V，则溶液浓度为＝× mol·L－1，即c(HNO3)≈0.036 mol·L－1。
14．(2018·天津，9)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：
Ⅰ.采样
采样步骤：
①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140 ℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为 。
(2)C中填充的干燥剂是 (填序号)。
a．碱石灰 b．无水CuSO4 c．P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是 。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入V1 mL c1 mol·L－1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO的离子方程式为 。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有 。
(7)滴定过程中发生下列反应：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为 mg·m－3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
若缺少采样步骤③，会使测定结果 。
若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果 。
答案 (1)除尘 (2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O
(6)锥形瓶、酸式滴定管
(7)×104
(8)偏低 偏高
解析 (1)装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤，除去粉尘。
(2)C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P2O5。
(3)D装置中装有碱液，用于除去NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图为
。
(4)烟道气中有水，采样步骤②加热器将烟道气加热至140 ℃的目的是防止NOx溶于冷凝水。
(5)NO被H2O2氧化为NO，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性、强氧化性，所以选用酸式滴定管。
(7)滴定过程中发生下列反应：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
与Cr2O反应的Fe2＋的物质的量为6c2V2×10－3 mol，标准液中Fe2＋的物质的量为c1V1×10－3 mol，则与NO反应的Fe2＋的物质的量为(c1V1－6c2V2)×10－3 mol，NO的物质的量为mol，则V L气样中折合成NO2的含量为×46 g·mol－1××1 000 mg·g－1×1 000 L·m－3＝×104 mg·m－3。
(8)若缺少采样步骤③，系统内存在空气，会使收集的气样中NOx偏少，测定结果偏低。若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的FeSO4标准溶液体积增大，会使测定结果偏高。
第16讲 氮及其化合物
考纲要求 1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解氮的化合物对环境的影响。
1．氮的固定
2．氮气
(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)化学性质
写出有关化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
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。
(2)NO和NO2的比较
性质
NO
NO2
色、态、味
无色、无味气体
红棕色、有刺激性气味气体
溶解性
难溶于水
毒性
有毒，大气污染物之一
有毒，大气污染物之一
与水反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
与氧气反应
NO＋O2===2NO2
不反应
对环境的影响
NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层
深度思考
(1)结合N2、NO、NO2的化学性质，用方程式解释“雷雨发庄稼”的科学道理。
答案 ①N2＋O22NO
②2NO＋O2===2NO2
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者，写出所用试剂和区别的现象。
方案一：试剂 ，现象 。
方案二：试剂 ，现象 。
方案三：试剂 ，现象 。
答案 方案一：AgNO3溶液 NO2中AgNO3溶液无明显变化，溴蒸气中产生浅黄色沉淀
方案二：CCl4(或汽油) NO2中CCl4(或汽油)仍为无色，溴蒸气中CCl4(或汽油)的颜色加深
方案三：蒸馏水 NO2中蒸馏水不变色，溴蒸气中水的颜色加深(其他合理的答案均正确)
解析 NO2和Br2在性质上有不少相似性，例如：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。因此不能用淀粉-KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法或试剂鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③水洗法。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(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，产生了一种有毒的烟雾。
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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，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)。
②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。
问题思考
(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：
。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如，4NH3＋6NO5N2＋6H2O，
写出氨气转化NO2的化学方程式：
，
氧化产物与还原产物的质量之比为 。
(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：
。
②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是 。
答案 (1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O 4∶3
(3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应( )
(2)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气( )
(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去( )
(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在( )
(5)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2( )
(6)NO既可以用排水法收集，又可以用排空气法收集( )
(7)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂( )
(8)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
题组一 氮及其氧化物的性质和应用
1．(2020·通化高三月考)下列有关氮气的说法正确的是( )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2
D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
答案 D
解析 A项，氮原子最外层5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气能反应生成NO2；NO2和水反应生成NO。
2．下图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内物质的密度为( )
A．等于1.369 g·L－1
B．等于2.054 g·L－1
C．在1.369 g·L－1和2.054 g·L－1之间
D．大于2.054 g·L－1
答案 D
解析 一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮，
2NO ＋ O2 === 2NO2
2 1 2
22．4 mL 11.2 mL 22.4 mL
反应后生成了22.4 mL二氧化氮，假设二氧化氮的体积不变，则容器中气体的密度为
ρ(NO2)＝≈2.054 g·L－1，因存在转化平衡：2NO2N2O4，则混合气体的体积小于22.4 mL，所以容器中气体的密度应大于2.054 g·L－1。
题组二 NOx与水或碱反应的理解应用
3．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，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．5∶7
C．7∶5 D．4∶3
答案 A
解析 NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
4．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O,8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是( )
A．NaNO2、N2 B．HNO2、N2
C．NO、HNO3 D．N2、N2
答案 A
5．(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体积。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝(1＋)体积。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝(1－)体积。③剩余N2的体积V3＝1体积，即B项符合题意。
氮氧化物溶于水的问题分析
无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。
(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。
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)硝酸浓度不同，其还原产物不同，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，故浓硝酸可以用铁桶盛放。
理解应用
(1)将浓硝酸存放在无色试剂瓶中，一段时间后观察到溶液变黄，用方程式解释变黄的原因，由此得到启示，如何保存浓硝酸？
答案 4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑，浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。
(2)用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应
向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
①反应开始阶段产生 色气体，化学方程式为
。
②反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为
。
③待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是
。
答案 ①红棕 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
③加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应
(3)将FeO溶于足量稀硝酸中，固体完全溶解，写出该反应的离子方程式，指出HNO3表现的性质。
答案 3FeO＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O，酸性和强氧化性。
(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气( )
(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( )
(3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S( )
(4)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO( )
(5)浓硝酸在光照下久置，会变黄( )
(6)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性( )
(7)炽热的炭在浓硝酸中反应的化学方程式为：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O( )
(8)将石蕊溶液滴入浓硝酸中，溶液先变红后褪色( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)√
(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
(2)硝酸的还原产物不只有NO2和NO，很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。
②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应，如正误判断中的(3)。
题组一 硝酸的性质及应用
1．(2019·潍坊期末)硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是( )
A．浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同
B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成
C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同
D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄
答案 C
解析 A项，HNO3和氯水中的HClO见光都易分解，都应避光保存，正确；B项，浓HNO3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3，正确；C项，铁在浓硝酸中钝化，而Pt与浓硝酸不反应，原理不同，错误；D项，浓HNO3能使蛋白质显黄色，正确。
2．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )
A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少
B．反应中转移的电子总数：稀硝酸少于浓硝酸
C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去比用稀硝酸好，因为反应速率快
D．两者用排水法收集的气体的体积相同
答案 D
解析 铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，化合价由＋5价降到＋4价，每个氮原子只得到1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集气体时，由于会发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故两种情况收集到的气体一样多。
3．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2
B．③中反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强
D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应
答案 B
解析 Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A错误；③中溶液含有NO，滴加稀硫酸后，Cu、NO、H＋继续反应生成NO，B正确；③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋，与NO形成HNO3，HNO3继续与Cu反应，C错误；Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。
题组二 金属与硝酸反应的计算
4．(2019·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．某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)。
下列说法正确的是( )
A．反应后生成NO的体积为28 L
B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1
C．所得溶液中c(NO)＝2.75 mol·L－1
D．所得溶液中的溶质只有FeSO4
答案 B
解析 铁若生成Fe3＋，应消耗6 mol H＋，若生成Fe2＋消耗4 mol H＋，根据题给物质的量关系可知应同时生成Fe2＋、Fe3＋，则有：
解得n(Fe2＋)＝0.75 mol，n(Fe3＋)＝0.75 mol，
则生成NO的物质的量为0.75 mol＋×0.75 mol＝1.25 mol。A项中未给出是在标准状况下，无法计算NO气体的体积；C项中不知道溶液的体积，无法计算NO的浓度；D项中根据原子守恒，溶液中的溶质肯定还有K2SO4，所以A、C、D均不正确。
6．向200 mL 2 mol·L－1HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种)，在此过程中，n(Fe2＋)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
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点处的溶液是硝酸亚铁，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
金属与硝酸反应的思维模型
题组三 硝酸反应产物综合实验探究题
7．(2020·桂林高三测试)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
。
(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
；
B中反应的离子方程式为 。
(3)装置E和F的作用是 ；
为实现此作用，其操作方法是 。
(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 的功能。
答案 (1)产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证NO的生成 将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO
(4)防止倒吸
1．氨的分子结构和物理性质
电子式
密度
气味
水溶性
比空气小
刺激性气味
极易溶于水(1∶700)
2.氨的化学性质
深度思考
(1)氨水含有哪些微粒？
答案 H2O、NH3·H2O、NH3、NH、OH－、H＋。
(2)蘸有浓硝酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，能产生白烟现象吗？简述原因。若将浓硝酸改为浓硫酸也会出现相同的现象吗？
答案 能，浓硝酸、浓氨水均有挥发性，挥发的HNO3与NH3相遇生成白色固体小颗粒NH4NO3。
不会。
(3)将氨与氯气混合也会产生白烟，用化学方程式解释产生白烟的过程。
答案 2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl，NH3＋HCl===NH4Cl(白烟)。
3．铵盐及NH检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(3)NH的检验步骤
未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。
深度思考
(1)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是① ；
② 。
答案 氯化铵分解吸收热量，降低了温度 氯化铵分解产生的气体隔绝了空气
(2)完成下列方程式，思考NH的性质
①在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀： ，体现 。
②实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)加热来制取氮气： ，体现 。
答案 ①NH＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋NH3↑
NH水解呈酸性
②NH4Cl＋NaNO2NaCl＋N2↑＋2H2O NH的还原性
4．氨的实验室制法——加热固态铵盐和碱的混合物
→
↓
→用碱石灰干燥
↓
→用向下排空气法。收集时，一般在管口塞一团棉花球，可减小NH3与空气的对流速率，收集到纯净的NH3
↓
→①将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝；
②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生
实验室制取氨的其他方法
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NaOH
NaOH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
(1)液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂( )
(2)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化( )
(3)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐( )
(4)氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质( )
(5)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性( )
(6)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1( )
(7)浓氨水可检验氯气管道是否漏气( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
题组一 氨、铵盐的性质实验
1．(2019·重庆高三模拟)探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A．将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨极易溶于水
B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NH
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具有热不稳定性
D．将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨催化氧化的产物中有NO
答案 B
解析 B项，因为氨水中存在氨分子，加热氨逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨，错误；D项，4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化产物应为NO，正确。
2．如下图，利用培养皿探究氨的性质。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。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与浓盐酸挥发出的HCl气体反应产生了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
干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
答案 A
解析 NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体，NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4；NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O属于碱，NH3不属于碱。
题组二 氨气制备与性质实验综合
3．(2020·西安模拟)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)某同学想用下列装置及试剂方便快速地制取少量氨气。
化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体。
应选择的装置是 (填字母)，选用的试剂是 (填序号)。
选用上述试剂制氨气的理由是
。
实验过程中，制气时的实验操作是
。
(2)乙装置的作用是 ；写出受热时丙装置中发生反应的化学方程式：
。
(3)当戊中观察到 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： ，
如何改进装置： 。
(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
。
答案 (1)B ②③ NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中c(OH－)增大，促使NH＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出 将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上
(2)干燥氧气和氨的混合气体 4NH3＋5O24NO＋6H2O
(3)紫色石蕊溶液变红 过量的氨致使戊中溶液不一定呈酸性 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)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)不加热制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到NaOH固体上。(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能使紫色石蕊溶液变红；由于NH3过量，可能会与HNO3反应，致使观察不到溶液变红的现象；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和O2的混合气体，NO2会与H2O反应生成无色的NO。
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．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是( )
A．人工固氮可以得到硝酸盐
B．雷电作用可将氮气直接转化为铵盐
C．细菌对氮元素的循环有重要作用
D．亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程中，氮元素被氧化
答案 B
解析 A项，人工固氮是把氮气合成氨，氨和硝酸反应得到硝酸盐，人工固氮可以得到硝酸盐，正确；B项，放电条件下氮气和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，不能直接得到铵盐，错误；C项，豆科类植物的根瘤菌能将空气中氮气转化为植物需要的铵盐，实现生物固氮，细菌对氮元素的循环有重要作用，正确；D项，亚硝酸盐中氮元素的化合价为＋3价，生成硝酸盐中氮元素的化合价为＋5价，氮元素化合价升高，发生氧化反应，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．(2019·济宁一模)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是( )
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．为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B．X可以是空气，且需过量
C．捕获剂所捕获的气体主要是CO
D．处理含NH废水时，发生反应的离子方程式为：NH＋NO===N2↑＋2H2O
答案 B
解析 SO2、CO2与过量石灰乳反应生成CaSO3、CaCO3，故固体1中主要含有CaSO3、CaCO3、Ca(OH)2，A项正确；X可以是空气，但不能过量，若空气过量，通过NaOH溶液后得不到NaNO2溶液，而是得到NaNO3溶液，B项不正确；N2无污染，CO无法被NaOH溶液吸收，捕获剂主要捕获CO，C项正确；NH与NO在溶液中发生氧化还原反应生成N2和H2O，D项正确。
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与下图中的物质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
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。
3．下列有关说法正确的是( )
A．加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝，说明NH4HCO3显碱性(2017·全国卷Ⅱ，13C)
B．用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨(2017·天津，1D)
C．NH4HCO3受热易分解，因而可用作化肥(2019·江苏，3A)
D．氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀，反应中氨气被还原(2017·北京，8D)
答案 B
解析 碳酸氢铵受热分解产生的氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明氨气是碱性气体，而不是NH4HCO3显碱性，A项错误；烧碱可以与NH反应产生氨气，B项正确；NH4HCO3受热易分解和用作化肥无关，C项错误；D项为复分解反应。
4．(2017·北京，12)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是( )
①
②
③
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
答案 D
解析 ①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故选项B正确；根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。
5．(2019·海南，17)干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体，化学方程式为：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH<0，在四氯化碳中通入二氧化碳和氨制备氨基甲酸铵的实验装置如下图所示，回答下列问题：
(1)装置1用来制备二氧化碳气体：将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上，漏斗中所加试剂为 ；
装置2中所加试剂为 。
(2)装置4中试剂为固体NH4Cl和Ca(OH)2，发生反应的化学方程式为
；
试管口不能向上倾斜的原因是
。
装置3中试剂为KOH，其作用为
。
(3)反应时三颈烧瓶需用冷水浴冷却，其目的是
。
答案 (1)稀盐酸 浓H2SO4
(2)2NH4Cl＋Ca(OH)2 2NH3↑＋2H2O＋CaCl2
防止冷凝水倒流到试管底部使试管破裂 干燥剂(干燥氨气)
(3)降低温度，使平衡正向移动提高产量
6．(2019·江苏，16)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。
(1)N2O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
。
(2)NO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
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液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
②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 (填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO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)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是 。
答案 (1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋
②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
解析 (1)NH3被O2氧化生成N2O，N元素从－3价升至＋1价，1 mol NH3失去4 mol e－，O元素从0价降至－2价，1 mol O2得到4 mol e－，根据N和O元素得失电子守恒及原子守恒配平方程式。(2)①A项，通入尾气速率过快时，尾气吸收不充分，错误；B项，采用气、液逆流方式吸收尾气时，尾气吸收会更充分，正确；C项，补充NaOH溶液，c(OH－)增大，能更充分的吸收尾气，正确。②NO2与NaOH反应可生成NaNO2、NaNO3和水，所以NaNO2晶体中会混有NaNO3杂质。由吸收尾气的主要反应可知，NO2吸收更充分，故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。(3)①HClO氧化NO生成NO，自身被还原为Cl－，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平方程式。②氧化NO的是HClO，NaClO在酸性条件下会生成HClO，所以pH越小，溶液中HClO的浓度越大，NO转化率越高。
基础知识训练
1．(2019·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为：NaCl＋H2O＋CO2＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，氨气作为原料气，D项正确。
2．下列关于N2的说法错误的是( )
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气
B．反应N2＋O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2的质量约占空气总质量的
D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂
答案 C
解析 N2可在电焊时作保护气，是利用氮气的稳定性，故A正确；汽车尾气造成污染的主要原因之一是N2＋O22NO，故B正确；氮气的体积约占空气总体积的，故C错误；在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N元素的化合价降低，得电子，即N2作氧化剂，故D正确。
3．下列关于氨水的说法中，不正确的是( )
A．氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是纯净物
B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(水除外)
C．氨水显弱碱性，是弱电解质
D．在1 mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1
答案 C
解析 氨极易溶于水，发生如下反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－；生成的氨水是混合物，其中的NH3·H2O是弱电解质，电离程度小，且NH3分子极易与H2O结合，故其中浓度最大的粒子是NH3·H2O(H2O除外)。
4．发射“神六”的运输火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温无色气体(CO2、H2O、N2、NO)从火箭尾部喷出。但在发射现场看到火箭尾部喷出大量红棕色的气体，产生红棕色的气体的原因是( )
A．NO遇空气生成NO2
B．高温下N2遇空气生成NO2
C．CO2与N2反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
答案 A
解析 NO遇空气生成红棕色的NO2，A正确；放电或高温下N2与氧气反应生成NO，B错误；CO2与N2不反应，C错误；NO和H2O不反应，D错误。
5．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的性质不相对应的一组是( )
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——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的红色褪去——强氧化性
答案 D
6．下列与碳、氮、氧、硫、硅等非金属元素及其化合物有关的说法不正确的是( )
A．工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅可得到含杂质的粗硅
B．氮的氧化物是形成光化学烟雾的主要物质，硫的氧化物是形成酸雨的主要物质
C．NO2、CO2和SO2溶于水均可导电，它们都是电解质
D．将SO2通入酸化的Ba(NO3)2溶液中会出现白色沉淀
答案 C
解析 NO2、CO2和SO2溶于水均可导电，但都不是它们自身发生电离，故它们都不是电解质，C项错误。
7.为验证铜与稀硝酸反应的还原产物是NO而不是NO2，设计了如图所示装置，以下叙述错误的是( )
A．应先打开活塞再从右侧加入稀硝酸
B．左侧稀硝酸须注满
C．关闭活塞后铜丝会全部溶解
D．反应停止后打开活塞，气体变成红棕色
答案 C
解析 U形管中含有空气，能将NO氧化为NO2，从而干扰实验，因此应先打开活塞，再从右侧加稀硝酸，排尽装置内的空气，A项正确；左侧Cu与稀硝酸反应生成NO，为防止NO与氧气反应生成NO2，左侧须注满稀硝酸，B项正确；稀硝酸与Cu反应生成NO，NO不溶于水，导致左侧压强增大，Cu与稀硝酸分离，Cu不能完全反应，C项错误；反应停止后打开活塞，生成的NO与空气接触，生成红棕色的NO2，D项正确。
8．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
答案 C
解析 实验一是氨的喷泉实验，证明氨极易溶于水，形成一水合氨弱碱溶液，滴加酚酞溶液变红色，证明氨是碱性气体。实验二中浓氨水挥发出的氨分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水易挥发，氨遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨是碱性气体。
9．(2018·河南安阳模拟)下列是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( )
答案 A
解析 NH4Cl加热生成的NH3和HCl，冷却后又生成NH4Cl，不能得到NH3。
10．(2019·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。
11．(2019·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的体积比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。
12．(2020·安徽皖江名校联考)某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是( )
已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。
A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d
B．装置E中发生反应的化学方程式为
2NO＋2Fe2FeO＋N2
C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2
D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入E中干扰反应
答案 D
解析 根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先应制备纯净干燥的NO。利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，然后再通过F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过B氧化NO，再通过C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A项正确；装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2，B项正确；装置D盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3和产生的NO2，C项正确；装置B盛放的是浓硝酸，可以将NO氧化为NO2，便于氢氧化钠溶液充分吸收，D项错误。
13．某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。
探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是
。
(2)甲、乙分别是 (填字母)。
a．浓硫酸、碱石灰 b．碱石灰、碱石灰
c．碱石灰、无水氯化钙 d．五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是 。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是
。
探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。
(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2； 。
(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为 mol·L－1(保留两位有效数字)。
答案 (1)NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
(2)c
(3)C装置中混合气体颜色变浅
(4)缺少尾气吸收装置
(5)(进气管短，出气管长)
(6)观察气泡的速率，控制混合气体的比例
(7)0.036
解析 (1)将浓氨水滴入生石灰中，由于CaO＋H2O===Ca(OH)2，放热且消耗了水，故促使浓氨水放出氨。
(2)干燥氨只能用碱石灰，干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。
(3)如果能反应，消耗NO2使装置中混合气体颜色变浅。
(4)由于NH3、NO2均能污染空气，所以与它们相关的实验均应有尾气吸收装置。
(5)O2、NO2密度比空气大，故应进气管短，出气管长。
(7)烧瓶中充满溶液，由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3恰好发生，HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的，溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积，设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V，则溶液浓度为＝× mol·L－1，即c(HNO3)≈0.036 mol·L－1。
14．(2018·天津，9)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：
Ⅰ.采样
采样步骤：
①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140 ℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为 。
(2)C中填充的干燥剂是 (填序号)。
a．碱石灰 b．无水CuSO4 c．P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是 。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入V1 mL c1 mol·L－1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO的离子方程式为 。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有 。
(7)滴定过程中发生下列反应：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为 mg·m－3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
若缺少采样步骤③，会使测定结果 。
若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果 。
答案 (1)除尘 (2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O
(6)锥形瓶、酸式滴定管
(7)×104
(8)偏低 偏高
解析 (1)装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤，除去粉尘。
(2)C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P2O5。
(3)D装置中装有碱液，用于除去NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图为
。
(4)烟道气中有水，采样步骤②加热器将烟道气加热至140 ℃的目的是防止NOx溶于冷凝水。
(5)NO被H2O2氧化为NO，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性、强氧化性，所以选用酸式滴定管。
(7)滴定过程中发生下列反应：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
与Cr2O反应的Fe2＋的物质的量为6c2V2×10－3 mol，标准液中Fe2＋的物质的量为c1V1×10－3 mol，则与NO反应的Fe2＋的物质的量为(c1V1－6c2V2)×10－3 mol，NO的物质的量为mol，则V L气样中折合成NO2的含量为×46 g·mol－1××1 000 mg·g－1×1 000 L·m－3＝×104 mg·m－3。
(8)若缺少采样步骤③，系统内存在空气，会使收集的气样中NOx偏少，测定结果偏低。若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的FeSO4标准溶液体积增大，会使测定结果偏高。
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