高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第四讲氮及其化合物学案

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第四讲　氮及其化合物

考点一　氮气及其氧化物(命题指数★★★★★)

1．自然界中氮的存在和氮的固定：

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
2NO＋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

1．判断下列说法是否正确，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，是化学变化。(　　)
提示：√。氮的固定是游离态变为化合态的过程，是化学变化。
(2)在实验室里，NO可用排空气法收集。(　　)
提示：×。常温下，NO与氧气反应，用排水法收集。
(3)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气。(　　)
提示：×。加热条件下，镁与氮气反应。
(4)N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2。(　　)
提示：×。N2与O2在放电条件下直接化合生成NO。
(5)将1 mol NO与0.5 mol O2混合后分子数为NA。(　　)
提示：×。NO与O2反应生成NO2，2NO2N2O4。
(6)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。(　　)
提示：√。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂，个数之比是1∶2。
2．(2021·衡阳模拟)一种新型的合成氨的方法如图所示，下列说法正确的是(　　)

A.反应①属于“氮的固定”
B．反应②属于氧化还原反应
C．反应③可通过电解LiOH水溶液实现
D．上述三步循环的总结果为N2＋3H2===2NH3
【解析】选A。解答本题的关键是结合图示和箭头方向确定反应物和生成物，然后根据图示写出化学方程式进行分析判断。反应①为Li与N2反应生成Li3N，属于氮的固定，A正确；结合图示可知反应②为Li3N＋3H2O===3LiOH＋NH3↑，该反应中没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，B错误；电解LiOH水溶液不能生成单质Li，C错误；结合图示可知，三步循环的总结果为2N2＋6H2O===4NH3＋3O2，D错误。

命题角度1：氮气及其氧化物的性质及应用
【典例1】(2021·葫芦岛模拟)下列说法中正确的是(　　)
A．氮气化学性质不如磷活泼，故氮元素非金属性弱于磷
B.氮气只有氧化性，没有还原性
C．“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐
D．NO与O2反应生成NO2属于氮的固定
【解析】选C。N≡N键能大，N2比磷稳定，A错误；氮气中氮元素的化合价可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有还原性，B错误；氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，D项错误。
　
(1)(宏观辨识与微观探析)哪些性质可以判断氮、磷的非金属性强弱？
提示：酸性：硝酸大于磷酸；稳定性：NH3大于PH3；还原性：PH3大于NH3等可以说明非金属性氮大于磷。
(2)氮的固定有哪些？
提示：①人工固氮：合成氨和仿生固氮；②自然固氮：高能固氮(雷雨天N2→NO)和生物固氮(豆科植物的根瘤菌固氮)。
【备选例题】
下列关于N2性质的叙述中错误的是(　　)
A．氢气在氮气中能燃烧
B．氮气既具有氧化性，又具有还原性
C．将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定
D．氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮
【解析】选A。氢气与氮气在高温、高压、催化剂条件下才能反应，A错误；氮气中氮元素的化合价可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有还原性，B正确；将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定，C正确；氮气与氧气在放电条件下反应生成NO，D正确。
命题角度2：氮的氧化物与水的反应
【典例2】如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　)

A.3∶2　　B．2∶3　　C．8∶3　　D．3∶8
【解析】选C。该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式“合并”为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO。则可知体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应。
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4 3
n
4∶＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。
　
题干剩余气体遇到空气无变化，下列说法正确的是(　　)
A．3∶8　　　B．4∶5　　　C．8∶3　　　D．5∶4
【解析】选B。剩余气体与空气接触无变化，说明剩余气体为O2。则可知m体积的NO气体与(n－)体积的O2恰好完全反应。
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4 3
m (n－)
4∶m＝3∶(n－)，解得m∶n＝4∶5。
【备选例题】
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
【解析】选B。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。
命题角度3：氮的氧化物与环境污染
【典例3】(2021·大连模拟)随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
【以图析题·培养关键能力】

【解析】选D。A项，反应中NO、O2均为氧化剂，N2为还原产物；B项，N2不是污染成分；C项，NO与O2没有催化剂存在下就可以发生反应。
【备选例题】
氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。
(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。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________________________。
(2)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__________。
【解析】(1)NH3和NO2反应生成N2和H2O，氧化产物与还原产物均为N2，其质量之比是4∶3。
(2)①生成两种钠盐，必须是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3，即为NaNO2。
答案：(1)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3
(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2

1．氮的氧化物溶于水的计算方法
(1)NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，其计算如下表：

(2)NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，其计算如下表：

2.氮氧化物对环境的污染及防治
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，产生一种有毒的烟雾。
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。
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。
3.常见的NOx尾气处理方法
(1)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。
(2)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。

命题点1：氮气及其氧化物的性质(基础性考点)
1．下列关于NO、NO2的描述中错误的是(　　)
A．NO2是红棕色气体，易溶于水，但不是酸性氧化物
B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2化合而得到
C．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是大气污染物
D．NO、NO2既具有氧化性又具有还原性
【解析】选B。NO2是红棕色气体，易溶于水，不是酸性氧化物，A正确；NO2 易溶于水，不可用排水法收集，且N2和O2化合只能得到NO，B错误；两者通过2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO而相互转化，且两者都会造成空气污染，C正确；NO、NO2既具有氧化性又具有还原性，D正确。
命题点2：氮的氧化物与水的反应(基础性考点)
2．将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管中，充分反应后试管中剩下20 mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为(　　)
A．2∶1　　　B．1∶3　　　C．3∶1　　　D．1∶1
【解析】选C。
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　ΔV
3 1 2
30 mL 20 mL
V(NO)＝40 mL－30 mL＝10 mL，
V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶10 mL＝3∶1。
3.常温常压下，注射器甲中装有NO2气体，注射器乙中装有相同体积的空气，注射器与U形管连通，固定活塞。如图所示，打开两个止水夹，足够时间后，将会看到U形管中液面(　　)

A．a端上升，b端下降
B．a端下降，b端上升
C．U形管中液面无变化
D．无法判断
【解析】选A。打开两个止水夹后，甲中NO2与水反应生成HNO3和NO，U形管中左侧气体压强减小，a端液面上升，b端下降。
命题点3：氮的氧化物与环境污染(应用性考点)
4．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O(i)
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O(ii)
①在反应(i)中，氧化剂是________。在反应(ii)中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________。
②由反应(ii)判断二氧化氮是否为酸性氧化物？解释原因__________________。
(2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应消除污染，试写出该反应的化学方程式_____________。
(3)目前有一种治理方法是在一定条件下，用氨气将氮氧化物转化为无污染的物质，请写出NO2发生该反应的化学方程式___________________________。
【解析】(1)①在反应(ⅰ)中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂；在反应(ⅱ)中氧化剂和还原剂都是NO2，它们的物质的量之比为1∶1。②二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化，二氧化氮不是酸性氧化物。
(2)根据原子守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。
(3)根据原子守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。
答案：(1)①NO2　1∶1
②不是，因为二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化
(2)2NO＋2CON2＋2CO2
(3)6NO2＋8NH37N2＋12H2O
【加固训练—拔高】
(2021·宜昌模拟)光化学烟雾的形成机理如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A.光化学烟雾的分散剂是空气
B．氧原子是产生光化学烟雾的催化剂Ｋ
C.PAN()属于有机物
D．光化学烟雾与氮氧化物和碳氢化合物大量排放有关
【解析】选B。光化学烟雾的二次污染物O3、醛类、PAN及硝酸分散在空气中，分散剂为空气，故A正确；根据示意图，氧原子是中间体，不是产生光化学烟雾的催化剂，故B错误；PAN()中含有碳元素，属于有机物，故C正确；由图示知光化学烟雾的形成与氮氧化合物和碳氢化合物的大量排放有关，故D正确。
考点二　硝酸(命题指数★★★★★)

1．物理性质：
硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。
2．化学性质：
(1)不稳定性。
反应：4HNO3(浓) 2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(2)强氧化性。
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
与金属
反应
稀硝酸与铜反应的化学方程式：
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
浓硝酸与铜反应的化学方程式：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
与非
金属
反应
浓硝酸与C反应的化学方程式：
C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
与还原
性化合
物反应
硝酸可氧化Fe2＋、H2S、SO2、Na2SO3、HI等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。(　　)
提示：√。铁、铝在浓硝酸中的钝化是金属被氧化的过程。
(2)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO。(　　)
提示：√。硝酸变稀，生成NO。
(3)浓硝酸在光照下久置，会变黄。(　　)
提示：√。浓硝酸在光照下部分分解生成二氧化氮，溶于浓硝酸显黄色。
(4)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3＋。(　　)
提示：×。当Fe少量时生成Fe3＋，当Fe过量时生成Fe2＋。
(5)硝酸与Na2CO3反应生成CO2气体，与Na2S反应也生成H2S。(　　)
提示：×。硝酸具有强氧化性，可将H2S氧化。
(6)在1.0 mol·L－1的KNO3溶液中可以存在H＋、Fe2＋、Cl－、SO。(　　)
提示：×。溶液中含NO和H＋，可将Fe2＋氧化为Fe3＋。
2．某同学在实验室取出一瓶浓硝酸，发现溶液显黄色，与教材中关于硝酸的描述出现偏差。
(1)你能帮助该同学解释一下原因吗？ 应该如何避免这种情况的发生？
提示：浓硝酸不稳定见光或受热会分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色；故浓硝酸应该保存在棕色试剂瓶中，并放在阴凉处。
(2)你能帮助该同学去除硝酸的黄色吗？
提示：向浓硝酸中通入氧气(或空气)，发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，消除黄色。
(3)足量的铜投入少量上述浓硝酸，会看到什么现象？
提示：立即有红棕色气体产生，气体颜色逐渐变浅至无色；溶液变为绿色或蓝绿色。

命题角度1：硝酸的性质及应用
【典例1】(2021·秦皇岛模拟)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___________________________________________；
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________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____________________________________________________；
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。
【以图析题·培养关键能力】

【解析】(1)由于装置中含有空气，能把NO氧化生成NO2，从而干扰实验。所以需要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。澄清的石灰水能吸收CO2，产生白色沉淀，据此可以判断。
(2)稀硝酸具有氧化性，能把铜氧化，生成硝酸铜、NO和水，所以现象就是铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上仍为无色，溶液变为蓝色。有关反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
(3)由于NO极易被氧气氧化生成NO2，所以E、F的作用是验证无色气体为NO。具体的操作是将注射器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)NO2极易溶于水，所以还有防止倒吸的作用。
答案：(1)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　白色沉淀
(2)铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上仍为无色，溶液变为蓝色
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证无色气体为NO　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)防止倒吸
　
(1)(科学探究与创新意识)进行完(3)中操作后，还要打开止水夹K和分液漏斗的活塞，通一段时间的CO2再拆卸装置，为什么？
提示：通过通CO2将氮的氧化物都赶到装置D中吸收，防止拆卸装置时污染空气。
(2)在进行(3)中操作时，发现装置C中的沉淀会溶解，原因是什么？
提示：将注射器中的空气注入装置E，产生的NO2进入装置C与水反应生成硝酸，硝酸将沉淀碳酸钙溶解。
【讲台挥洒一刻】
现象描述答题模板
①全面描述现象的程序——“海、陆、空”
“海”——溶液有什么变化；“陆”——固体有什么变化；“空”——气体有什么变化。
②规范描述现象的答题模板
如颜色：……由……(具体颜色)变为……(具体颜色)；气体：溶液中产生……(颜色)的气体，(或)在固体表面产生……(颜色)气体；沉淀：在……(颜色)溶液中产生……(颜色)的沉淀(浑浊)。
命题角度2：金属与硝酸反应的多角度计算
【典例2】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(　　)
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】选D。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。
【讲台挥洒一刻】
金属与硝酸反应的思维模型

【备选例题】
某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L－1和
0.1 mol·L－1。向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中
Cu2＋的物质的量浓度(忽略体积变化)为(　　)
A．0.15 mol·L－1　　　 B．0.225 mol·L－1
C．0.35 mol·L－1 D．0.45 mol·L－1
【解析】选B。解答本题要从离子反应的角度来考虑，H2SO4提供的H＋可以和NO构成强氧化性环境，继续氧化铜单质。HNO3、H2SO4混合液中H＋总的物质的量为0.06 mol，NO的物质的量为0.04 mol，Cu的物质的量为0.03 mol。Cu与稀硝酸发生反应：
3Cu　＋　8H＋＋　　2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3 8 2
0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol
H＋不足量，应根据H＋的物质的量来计算。
3Cu　＋　8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
8 3
0.06 mol n(Cu2＋)
n(Cu2＋)＝0.06 mol×＝0.022 5 mol
c(Cu2＋)＝＝0.225 mol·L－1。

1．多角度突破HNO3的强氧化性
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。
②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同。
③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。
(2)硝酸与非金属的反应
非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。
(3)硝酸与还原性化合物的反应
可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。
2．金属与硝酸反应的计算方法
(1)电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数，由此可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应产物。
(2)原子守恒法：硝酸与金属反应时，一部分以NO的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。
(3)电荷守恒法：Mn＋和H＋所带正电荷总数应等于NO所带负电荷总数(因为这种溶液中OH－浓度很小，可被忽略)。
(4)离子方程式法：HNO3与H2SO4混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO借助H＋仍能继续与金属反应。

命题点1：硝酸的性质及应用(基础性考点)
1．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．硝酸浓度越小消耗的硝酸越多，产生的有毒气体也越多
B．反应中转移的电子总数稀硝酸少
C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去最好，因反应速率快
D．两者用排水法收集的气体的体积相同
【解析】选D。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Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，氮原子价态由＋5价降到＋4价，每个氮原子得到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，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故两种情况收集到的气体一样多。
2．(2021年辽宁适应性测试)下列各实验的现象及结论都正确的是(　　)
选项
实验
现象
结论
A
浓硫酸滴入蔗糖中，产生的气体导入澄清石灰水
蔗糖变黑、体积膨胀，澄清石灰水变浑浊
浓硫酸具有脱水性和强氧化性
B
铜粉加入稀硫酸中，加热；再加入少量硝酸钾固体
加热时无明显现象，加入硝酸钾后溶液变蓝
硝酸钾起催化作用
C
过量铁粉加入稀硝酸中，充分反应后，滴加KSCN溶液
有无色气泡产生，溶液呈血红色
稀硝酸能将Fe氧化成Fe3＋
D
将Na粒投入MgCl2溶液
析出银白色固体
固体为Mg
【解析】选A。蔗糖变黑，体积膨胀，说明浓硫酸具有脱水性，澄清石灰水变浑浊，说明生成CO2、SO2，浓硫酸具有强氧化性，A正确；铜粉与稀硫酸不反应，加入KNO3后溶液变蓝，是因为在酸性条件下，NO能与铜反应，B错误；过量的铁粉与硝酸反应，生成的是Fe2＋，C错误；将Na投入MgCl2溶液中，析出白色固体是Mg(OH)2，D错误。
命题点2：金属与硝酸反应的多角度计算(综合性考点)
3．(2021·衡阳模拟)一定量Fe和Fe2O3的混合物投入250 mL 2 mol·L－1的硝酸中，反应共生成1.12 L NO(标准状况下)，再向反应后的溶液中加入1 mol·L－1的NaOH溶液，当沉淀完全时所加NaOH溶液的体积最少是(　　)
A.450 mL　　　　　　　 B．500 mL
C.400 mL D．不能确定
【解析】选A。生成NO的物质的量为0.05 mol，则此时NO的物质的量为
0.5 mol－0.05 mol＝0.45 mol。当沉淀量最大时，溶液中的溶质是硝酸钠，硝酸钠的物质的量是0.45 mol，根据钠原子守恒可知，氢氧化钠的物质的量是
0.45 mol，则氢氧化钠的体积是450 mL。
【加固训练—拔高】
1．3.2 g Cu与30 mL 3 mol·L－1HNO3溶液充分反应，还原产物有NO2和NO，若反应后溶液中H＋为a mol，则此时溶液中所含NO为(　　)
A. mol　　　　　　　B．2a mol
C.0.1a mol D．(a＋0.1) mol
【解析】选D。溶液中某元素的原子个数守恒，溶液中电荷守恒(即溶液显电中性)。根据题意，HNO3有剩余，则Cu反应完全。可据电荷守恒：n(NO)＝
2n(Cu2＋)＋n(H＋)＝2×＋a mol＝(0.1＋a) mol。
2．某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，最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果错误的是(　　)

A.原混合酸中NO物质的量浓度为2 mol·L－1
B.OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气
C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D.H2SO4浓度为2.5 mol·L－1
【解析】选D。第一份中发生3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，由于铜溶解0.3 mol，故反应的NO为0.2 mol，原混合酸中NO的浓度为＝2 mol·L－1，故A项正确；B项由图可知OA为Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，BC段为Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，故B、C项正确；反应消耗22.4 g Fe，则n(Fe)＝＝0.4 mol，则n(FeSO4)＝0.4 mol，据原子守恒可知，每份溶液中含有0.4 mol H2SO4，原混合溶液中c(H2SO4)＝＝4 mol·L－1，故D项错误，符合题意。
3．(2021·滁州模拟)某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O)。

请回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为____________，产生该气体的化学反应方程式是______________________。
(2)装置C中盛有足量Ba(OH) 2溶液，反应一段时间后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为______________________________________________
(写化学式)。其中的Ba(OH)2溶液__________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是____________________________________________________。
(3)装置B的作用是______________。
(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。
①下列对该气体的检验方法合适的是________(填序号)。
A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B.将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红
C.将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是________________。
【解析】(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体为红棕色。(2)将NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因为Ca(OH)2微溶于水，溶液中Ca(OH)2含量太少，浓度太低，不足以完全吸收生成的酸性气体，导致溶液呈酸性，从而不能生成CaCO3沉淀。(3)装置B可以防止装置C中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。(4)①NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。②装置A中除发生木炭与浓硝酸的反应外，还发生浓硝酸的分解反应。
答案：(1)红棕色
C＋4HNO3(浓) 4NO2↑＋CO2↑＋2H2O
(2)BaCO3　不能　Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2浓度较低，不能形成CaCO3沉淀
(3)防倒吸　(4)①A、C　②浓硝酸的分解
考点三　氨和铵盐(命题指数★★★★★)

1．氨的分子结构与物理性质：

2.氨的化学性质：

(1)与水反应。
①氨水呈现碱性的原因：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。
②氨水中存在的粒子：NH3·H2O、H2O、NH3、NH、OH－、H＋。
③NH3·H2O的性质：NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)与酸的反应。
蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成。化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl、HNO3＋NH3===NH4NO3。
(3)与盐溶液的反应。
如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)氨气的还原性。
性质
方程式
催化氧化
4NH3＋5O24NO＋6H2O
被CuO氧化
2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O
被氯气氧化
2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl
或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
被氮氧化
物氧化
6NO＋4NH3===5N2＋6H2O
6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O
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。
②氨水呈弱碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3计算。
3．喷泉实验：
(1)原理。
使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。
(2)形成喷泉的常见组合。
①HCl、NH3、NO2、NO与O2(4∶3)、NO2与O2(4∶1)溶于水。
②HCl、CO2、Cl2、SO2溶于NaOH溶液。
4．铵盐及NH的检验：
(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。
未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。
5．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。

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氨遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟。(　　)
提示：×。硫酸难挥发，与氨反应不产生白烟。
(2)加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结。(　　)
提示：√。氯化铵分解生成的氨气与氯化氢反应生成NH4Cl，冷凝重新凝结。
(3)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH。(　　)
提示：×。氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH3·H2O。
(4)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。(　　)
提示：×。NH4HCO3、(NH4)2S溶液呈碱性。
(5)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1。(　　)
提示：×。氨水中存在NH3、NH和NH3·H2O，NH3·H2O的浓度小于1 mol·L－1。
(6)NH4Cl与NaCl的固体混合物可用升华法分离。(　　)
提示：×。NH4Cl与NaCl的固体混合物可用加热氯化铵分解法分离。
(7)向某无色溶液中加入稀NaOH溶液，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，不变蓝，则原溶液中不含NH。(　　)
提示：×。检验时应该使用浓的氢氧化钠溶液并加热，便于产生NH3。
2．(1)管道工人用浓氨水检验氯气管道是否漏气，如果管道某处漏气，会产生白烟，原理是什么？
提示：若氯气管道漏气，发生反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl、NH3＋HCl===NH4Cl，产生的白烟是固体NH4Cl。
(2)“有一位农民看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受潮了，就放在太阳下面晒，下午取的时候发现少了许多。请解释相关原因？
提示：在太阳光的照射下，碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2、水蒸气，故固体减少。

命题角度1：氨、铵盐的性质及实验
【典例1】(2021·滨州模拟)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．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水
B．将pH＝11的氨水稀释1 000倍，测得pH>8，说明NH3·H2O为弱碱
C．加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定
D．将红热的铂丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2
【解析】选D。氨气极易溶于水生成氨水，所以将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，故A正确；常温下，pH＝11的氨水中c(OH－)＝
10－3 mol·L－1，稀释1 000倍，测得pH>8，c(OH－)>10－6 mol·L－1，说明稀释时电离平衡正向移动，所以NH3·H2O为弱碱，故B正确；碳酸氢铵加热分解为氨气、二氧化碳和水，故C正确；氨气的氧化产物为NO，NO在锥形瓶口与氧气反应生成NO2，所以瓶口出现少量红棕色气体，故D错误。
　
(1)上题A项试管中液体的物质的量浓度为多少？(设实验条件下的气体摩尔体积为Vm)
提示：1/Vm mol·L－1。设试管的体积为V L，则氨气的物质的量为V/Vm mol，溶液的体积为V L，则溶液的物质的量浓度为1/Vm mol·L－1。
(2)上题D项锥形瓶中会有白烟产生，产生该现象的原因是什么？
提示：氨催化氧化生成NO，NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，HNO3与挥发出的NH3反应生成NH4NO3，产生白烟。
命题角度2：喷泉实验问题分析
【典例2】喷泉是一种常见的现象，其产生的原因是存在压强差。

(1)图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是____________。
A．SO2和H2O　　　 B．CO2和NaOH溶液
C．NH3和H2O D．NO和H2O
(2)比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图Ⅰ是____________上部烧瓶内气体压强；图Ⅱ是____________下部锥形瓶内气体压强(填“增大”或“减小”)。
(3)某学生积极思考喷泉原理的应用，设计了如图Ⅲ所示的装置。
①如果关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管．则可能出现的现象为___________________________________________________________________。
②在①操作的基础上，打开活塞c，产生的现象是____________。
【以图析题·培养关键能力】

【解析】(1)极易溶于水或气体与溶液易发生化学反应可形成图Ⅰ中喷泉，A、C利用气体的溶解性形成喷泉，B中发生化学反应形成喷泉，而D中NO不溶于水，不能形成喷泉；
(2)图Ⅰ和图Ⅱ两套装置，均产生压强差，形成喷泉，图Ⅰ是减小上部烧瓶内气体压强，而图Ⅱ是增大下部锥形瓶内气体压强；
(3)①如果关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，有氨气的瓶内气压减小，HCl与氨气结合生成氯化铵，则观察到HCl气体进入盛有NH3的烧瓶，产生大量的白烟；
②在①操作的基础上，打开活塞c，瓶内气体减少，外压大于内压，形成喷泉，则现象为两烧瓶同时产生喷泉。
答案：(1)D　(2)减小　增大
(3)①HCl气体进入盛有NH3的烧瓶，产生大量的白烟
②两烧瓶同时产生喷泉
　
(1)某同学组装上题图Ⅰ装置时忘记了胶头滴管，如何操作可以产生喷泉？
提示：用热毛巾捂烧瓶或冰敷烧瓶。
(2)若上题装置Ⅱ中锥形瓶装有乙醇，如何操作可以产生喷泉？
提示：加热锥形瓶使乙醇挥发，使锥形瓶中压强增大，产生喷泉。
命题角度3：氮及其化合物的转化
【典例3】(2021年广东适应性测试)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
C．密闭体系中，c存在2NO2N2O4
D．d的溶液与Cu反应可生成b或c
【解析】选B。a是NH3，NH3高温下催化氧化可以生成NO(b物质)，故A对；NO(b物质)常温下是无色气体，故B错；密闭系统中存在2NO2N2O4，故C对；d为HNO3，Cu跟稀HNO3反应生成物之一为NO(b物质)，Cu跟浓HNO3反应生成物之一为NO2(c物质)，故D对。

1．氨的催化氧化深度思考

(1)空气通入氨水的目的：让氨气挥发，使氧气和氨充分混合。
(2)锥形瓶中气体呈红棕色的原因：NH3被氧化为NO，NO遇到空气中的O2又迅速被氧化为红棕色的NO2。
(3)瓶内有白烟出现的原因：由于锥形瓶里有水蒸气存在，水蒸气和NO2反应生成了HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反应生成微小的白色NH4NO3晶体：NH3＋HNO3===NH4NO3。
(4)悬空铂丝总是呈红色的原因：NH3与O2在铂丝的表面上进行的反应是放热反应，反应放出的热量足以使铂丝继续保持红热状态。
2．常见的喷泉实验装置及引发方法

装置Ⅰ：打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，导致大量的NH3溶解。烧瓶内形成负压而产生喷泉。
装置Ⅱ：挤压气球，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。
装置Ⅲ：去掉了胶头滴管。打开止水夹，用手(或热毛巾等)焐热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水)

命题点1：氨、铵盐的性质及实验(基础性考点)
1．关于铵盐的叙述：①铵盐易溶于水；②铵盐中氮元素均为－3价；③铵盐受热易分解；④铵盐只能跟碱反应，不能跟酸反应；⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合使用。其中正确的是(　　)
A．①②③④⑤　　　　　　　 B．①③⑤
C．③④⑤ D．①②④
【解析】选B。铵盐都是易溶于水的晶体，受热易分解，且都能与碱反应生成NH3或NH3·H2O，①、③、⑤正确；NH4NO3中氮元素为－3价、＋5价，②错误；NH4HCO3或(NH4)2CO3既可与碱反应，也可与酸反应，④错误。
2．如图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。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
【解析】选A。B项，NH3与浓硫酸反应；C项，AlCl3、MgCl2等氯化物溶液均可与NH3反应使溶液变浑浊；D项，NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，氨水呈碱性，NH3·H2O是碱，NH3不属于碱。
命题点2：喷泉实验问题分析(综合性考点)
3．如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　)

A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
【解析】选B。H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。
命题点3：氮及其化合物的转化(应用性考点)
4．(2021·日照模拟)氮及其化合物的转化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
B．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
C．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是自然固氮的一种途径
D．上述所有转化都属于氧化还原反应
【解析】选A。A.氮气与氧气反应生成NO，NO与氧气反应生成二氧化氮，氮气与足量的氧气不能通过一步反应生成NO2，故A错误；B.根据工业上生产硝酸的路径：合成氨→氨的催化氧化→一氧化氮转化为二氧化氮→二氧化氮和水反应获得硝酸，所以路线①②③是工业生产硝酸的主要途径，故B正确；C.氮气和氧气在雷电作用下生成一氧化氮，一氧化氮会迅速被氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮和水反应获得硝酸，即路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径，自然固氮的一种途径，故C正确；D.上述过程的反应合成氨、氨的催化氧化、一氧化氮转化为二氧化氮、二氧化氮和水反应中都有元素化合价变化，都属于氧化还原反应，故D正确。
【加固训练—拔高】
1．(2021·聊城模拟)如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，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(　　)

A．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉
B．NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉
C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉
D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉
【解析】选A。二氧化碳难溶于碳酸氢钠溶液，不能产生压强差，无法形成喷泉，A项与实验事实不相符。NH3·H2O是碱，遇酚酞变红色，能形成红色喷泉，B项与实验事实相符。H2S与CuSO4生成黑色固体CuS，C相符，HCl与AgNO3生成白色固体AgCl，D相符。
2．现用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是(　　)　

A．制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2
B．将湿润的蓝色石蕊试纸置于三颈瓶口，试纸变红，说明NH3已经集满
C.关闭a,将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c,打开b,完成喷泉实验,电脑绘制三颈瓶内压强变化曲线如图2,则E点时喷泉最剧烈
D.工业上,若出现液氨泄漏,喷洒稀盐酸比喷洒NaHCO3溶液处理效果好
【解析】选D。A项,CaO能与水反应,使c(OH-)增大,同时放出大量的热,有利于氨气的逸出,而CaCl2为中性的盐,能够溶于水,热量的变化很小,与水不反应,对氨气的逸出没有作用,故A项错误;B项,氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出氢氧根离子而导致氨水溶液呈碱性,红色石蕊试液遇碱显蓝色,所以检验三颈瓶集满NH3的方法是将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c,试纸变蓝色,证明NH3已收集满,而蓝色石蕊试纸遇碱仍然是蓝色,故B项错误;C项,三颈瓶内气体与外界大气压压强之差越大,其反应速率越快,C点压强最小、大气压不变,所以大气压和C点压强差最大,则喷泉最剧烈,故C项错误;D项,盐酸显酸性,碳酸氢钠溶液显碱性,氨水溶液显碱性,因此氨气在酸性溶液中的吸收效率高于在碱性溶液中的吸收效率,故D项正确。
3.生物脱氮工艺是目前广泛采用的污水处理工艺,可将废液中的N转化为N2和水,该工艺流程如图:

已知反应Ⅰ的离子方程式为N+2O2N+2H++H2O。下列说法正确的是 (　　)
A.反应Ⅱ中N转化为N2和水的离子方程式为5N+3N4N2↑+9H2O+2H+
B.两池中投放的废液体积相等时,N能完全转化为N2
C.常温常压下,反应Ⅱ中生成22.4 L N2转移的电子为3.75 mol
D.两池发生的反应中,氮元素只被氧化
【解析】选A。反应Ⅱ的离子方程式为5N+3N4N2↑+9H2O+2H+,故A正确;反应Ⅰ中1 mol N转化为1 mol N,反应Ⅱ中1 mol N完全反应转化为N2消耗 mol N,两个反应中消耗的废液体积不同,故B错误;标准状况下,反应Ⅱ中生成22.4 L N2转移的电子数为3.75 NA,故C错误;反应Ⅱ中N元素既被氧化又被还原,故D错误。
考点四　氨气的制法(命题指数★★★★★)

1．氨气的实验室制法：
(1)制备装置。
　　
(2)制备原理及流程分析。

2．氨气的工业制法：
合成氨工业的简要流程可用方框图表示为

(1)原料气的制取。
①N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
②H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为
C＋H2O(g) CO＋H2，CO＋H2O(g) CO2＋H2。
(2)原料气的净化。
制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
(3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。
(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用。

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)虽然氨水受热分解可产生氨气，但在实验室也不能用加热浓氨水的方法制取氨气。(　　)
提示：×。实验室可以用加热浓氨水的方法制取氨气。
(2)实验室可用NaOH和NH4Cl加热制取NH3。(　　)
提示：×。NaOH碱性强，腐蚀试管。
(3)实验室可用Ca(OH)2和NH4NO3加热制取NH3。(　　)
提示：×。NH4NO3受热易发生爆炸。
(4)通常可选择浓硫酸为干燥剂，除去氨气中的水蒸气。(　　)
提示：×。氨气是碱性气体，不能用浓硫酸干燥。
(5)既可用向下排空气法收集NH3，又可用排水法收集NH3。(　　)
提示：×。NH3极易溶于水，不能用排水法收集。
(6)氯水显酸性，可用pH试纸测定氯水的pH。(　　)
提示：×。氯水中含有次氯酸，具有漂白性，可将pH试纸漂白，无法根据颜色测定pH。
2．(1)实验室制取氨气时，碱不选用NaOH、KOH，其原因是什么？
提示：消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨气，在加热条件下还会腐蚀试管。
(2)某同学根据铵盐受热分解的性质，认为可以采用加热NH4Cl来制备氨气，你怎么看？
提示：不行。NH4Cl分解得到NH3和HCl，两种气体在试管口反应又生成NH4Cl，得不到氨气。
3．下列制备NH3并制取氨水的装置正确且能达到实验目的的是(　　)

【解析】选D。A项，加热固体时试管口应略向下倾斜，错误；B项，用碱石灰干燥NH3，但气体应大口进，小口出，错误；C项，氨气密度小于空气，应用向下排空气法收集，错误；D项，氨气极易溶于水但不溶于四氯化碳，可通过四氯化碳层再进入水层吸收氨气防止倒吸，正确。

命题角度：氨气的实验室制法
【典例】(2021·咸阳模拟)某学习兴趣小组探究氨气的制取实验：
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气，其中合理的是________。
A．将氯化铵固体加热分解
B．将浓氨水滴入氢氧化钠固体中
C．将氢氧化钠固体加入浓氨水中
D．将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中
(2)根据上述正确的原理，该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气，适宜的装置是_________________________________________。

(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据，下列性质与收集方法无关的是________。
①密度　②颜色　③溶解性　④热稳定性　⑤与氧气反应
(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置，其中可行的是________，集气的原理是______________________________________________________________。

【解析】(1)A.加热氯化铵产生氯化氢和氨气，遇冷又转化为氯化铵固体，得不到氨气，故A错误；B.氢氧化钠固体具有吸水性，溶于水放出大量的热量，而氨气易挥发，则浓氨水滴入氢氧化钠固体中可制得氨气，并且能够节约氨水的用量，可以制取氨气，故B正确；C.浓氨水中存在平衡NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入氢氧化钠固体时，平衡会逆向移动，能够制得氨气，但是因为氨气极易溶于水，这样操作消耗的氢氧化钠和浓氨水更多，故C错误；D.氨气极易溶于水，氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中生成一水合氨得不到氨气，故D错误；(2)浓氨水滴入氢氧化钠固体中，反应物的状态为液体＋固体，反应条件不需要加热，所以应选择C；(3)收集气体可采用排空气法(密度、气体不能被氧气氧化等)，也可采用排水法(不易溶于水)，与其他性质无关，故选：②④；(4)氨气极易溶于水，不能用排水法收集，氨气密度小于空气，应选择向下排空气法，选用d收集，采用短管进氨气，长管出空气。
答案：(1)B　(2)C　(3)②④　(4)d　利用氨气密度小于空气，采用短管进氨气，长管出空气，即可收集氨气

(1)干燥氨气时可以使用什么装置？
提示：干燥氨气时使用固体干燥剂，如碱石灰、氢氧化钠固体等，故仪器为干燥管或U形管。
(2)NH3是一种污染性气体，为避免污染空气，实验中多余的NH3应如何进行吸收处理？试画出相应装置图。
提示：NH3是有刺激性气味的气体，多余的NH3要吸收掉以避免污染空气。可采用在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球吸收等方法，但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有

【备选例题】
(2021·邢台模拟)氨广泛用于生产化肥、制冷剂等方面。回答下列问题：
(1)实验室可用如图所示装置合成氨。

①亚硝酸钠与氯化铵反应的离子方程式为____________________________。
②锥形瓶中盛有一定量水并滴有几滴酚酞试剂。反应一段时间后，锥形瓶中溶液变红，则气体X的成分为N2、水蒸气、________________和_________________________________________________________(填化学式)。
(2)斯坦福大学研究人员发明了一种锂循环系统，可持续合成氨，其原理如图所示。

①图中反应Ⅱ属于____________________(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
②反应Ⅲ中能量转化的方式是________________________________(填“电能转化为化学能”或“化学能转化为电能”)。
【解析】(1)①亚硝酸钠具有强氧化性，与氯化铵发生氧化还原反应，生成氮气，反应的离子方程式为NO＋NHN2↑＋2H2O。②锌与稀硫酸反应生成的氢气与亚硝酸钠和氯化铵反应生成的氮气在催化剂作用下反应生成了氨，因此锥形瓶中含酚酞的水变红，则气体X的成分为N2、水蒸气、H2、NH3。
(2)①反应Ⅱ是Li3N与水反应生成氨和LiOH的过程，反应中没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应。
②反应Ⅲ中氢氧化锂转变为锂、氧气和水，发生了氧化还原反应，属于非自发的氧化还原反应，属于电解池反应，能量转化的方式是电能转化为化学能。
答案：(1)①NO＋NHN2↑＋2H2O
②H2　NH3　(2)①非氧化还原反应
②电能转化为化学能

氨气制备的简易方法


命题点1：氨气的实验室制法(基础性考点)
1．(2021年江苏适应性测试)氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。实验室制取NH3时，下列装置能达到相应实验目的的是(　　)

【解析】选B。A.实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气，制取装置中试管口应该略向下倾斜，防止水倒流引起试管炸裂，故A错误；B.碱性气体选用碱性干燥剂，故可用碱石灰干燥氨气，故B正确；C.氨气的密度比空气小，应该用向下排空气法，故C错误；D.氨气极易溶于水，装置图中导管不能直接插入水中，否则会引起倒吸，故D错误。
命题点2：氨气制备、性质、检验的综合实验(综合性考点)
2．实验室制取氨气的常见方法如下：
序号
方法
装置
①
氯化铵与熟石灰固体混合加热

②
浓氨水加热

③
浓氨水滴加到固体烧碱上

(1)方法①的化学方程式为___________________________________________。
(2)依据表中所列方法，从下列图中选择合适的发生装置并将其序号填入表中装置栏中。

【解析】(1)氯化铵与熟石灰固体混合加热生成氨气、氯化钙和水，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)氯化铵与熟石灰固体混合加热制备气体是固体＋固体气体的反应，选择b装置；浓氨水加热是液体直接加热得到氨气，选择a装置；浓氨水滴加到固体烧碱上不需要加热，利用固体烧碱溶解放热使一水合氨分解生成氨气，选择c装置。
答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)①b　②a　③c
【加固训练—拔高】
1．某研究性学习小组设计用如图所示实验装置(夹持仪器省略)制取干燥的氨气并验证NH3具有还原性，请回答下列问题：

(1)实验室制备氨气有多种方法，现欲用NH4Cl与Ca(OH)2反应制取NH3，则甲中的气体发生装置为____________(从Ⅱ中选用)；用浓氨水与生石灰反应也可制取NH3，反应的化学方程式为________________________________________。
(2)装置丙用于收集NH3，应将导管____________(填“a”或“b”)延长至集气瓶底部，装置乙中盛放的试剂为____________，装置己的作用为__________(答两点)。
(3)若装置丁中黑色固体变红，则装置戊中现象为________________________。
【解析】(1)铵盐与氢氧化钙反应需要加热，且有水生成，应选装置B；氧化钙与一水合氨反应生成氢氧化钙和氨气。(2)氨气密度比空气小，应用向下排空气法收集，所以将b管延伸至集气瓶底部；氨气是碱性气体，可用碱石灰干燥；氨气与氧化铜反应时，氨气不能消耗完，装置己的作用是吸收未反应完的NH3，防止空气中水蒸气进入装置戊中。(3)氨气与氧化铜反应生成铜和水，装置戊中的现象为白色固体变为蓝色。
答案：(1)B
CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑
(2)b　碱石灰　吸收未反应完的NH3；防止空气中水蒸气进入装置戊中(合理即可)　(3)白色固体变为蓝色
2．某化学兴趣小组进行Cl2、NH3的制备、性质探究等实验的流程和部分装置如下：

(1)请利用A、G装置设计一个简单的实验验证Cl2、Fe3＋、I2的氧化性强弱关系为Cl2>Fe3＋>I2(实验中不断小心振荡G装置中的试管)。则A中发生反应的离子方程式为________________________________________，试剂M为________________溶液，证明氧化性强弱关系为Cl2>Fe3＋>I2的实验现象是___________________________________________________________________。
(2)已知：3Cl2＋2NH3===6HCl＋N2，当D的烧瓶中充满黄绿色气体后，关闭a、c，打开b，D中的现象为________________________________，反应一段时间后，关闭b，打开c，观察到的现象为________________________________。
(3)为使实验顺利进行，请简述F中的分液漏斗的正确操作方法______________。
【解析】(1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下能发生反应生成氯化锰、氯气和水。离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O。根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，可知试剂M为碘化亚铁溶液，通入氯气，Cl2先把I－氧化成I2，再把Fe2＋氧化成Fe3＋，所以现象是先观察到下层CCl4由无色变为紫红色，后看到上层溶液由浅绿色变为棕黄色。(2)氯气是黄绿色的气体，氯气和氨气能生成氯化氢气体，氯化氢和氨气相遇立即生成白烟(氯化铵)，所以看到的现象是黄绿色气体消失，产生白烟；烧瓶内气体反应后压强减小，导致烧瓶内外产生压强差，所以关闭b，打开c后烧杯中的液体进入烧瓶产生喷泉。(3)要使分液漏斗中的液体顺利流下，应使分液漏斗内外压强相等，所以正确操作是先将F装置中分液漏斗顶端的塞子打开，再打开分液漏斗的旋塞，使分液漏斗中的液体流下。
答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O　FeI2　先观察到下层CCl4由无色变为紫红色，后看到上层溶液由浅绿色变为棕黄色　(2)黄绿色气体消失，产生白烟　烧杯中的液体进入烧瓶中，形成喷泉　(3)将F装置中分液漏斗顶端的塞子打开，再打开分液漏斗的旋塞

1．(2020·全国Ⅲ卷)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液，能出现喷泉现象的是(　　)


气体
溶液
A
H2S
稀盐酸
B
HCl
稀氨水
C
NO
稀H2SO4
D
CO2
饱和NaHCO3溶液
【解析】选B。由于H2S不与稀盐酸反应且在稀盐酸中溶解度较小，所以不能使烧瓶中气体压强显著减小，因此不能形成喷泉现象，A错误；由于HCl气体极易溶于水且能与稀氨水反应，所以二者相遇会使烧瓶中气体压强显著减小，从而形成喷泉现象，B正确；NO既不溶于水也不能与稀H2SO4反应，所以二者无法形成喷泉现象，C错误；CO2不与饱和NaHCO3溶液反应且在饱和NaHCO3溶液中溶解度较小，所以不能形成喷泉现象，D错误。
2．(2018·全国卷Ⅱ)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
【解析】选C。雾和霾的分散剂均是空气，故A项正确；根据题目给出的流程图示可以得出雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，故B项正确；由图示可以得出硝酸铵和硫酸铵的形成是NH3与硝酸和硫酸反应生成的，不是催化剂而是反应物，故C项错误；过度施用氮肥会导致空
气中的NOx和NH3的含量增多，而NOx和NH3均与雾霾的形成有关，故D项正确。
3．(2017·北京高考)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(　　)

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中木炭与浓硝酸发生了反应
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
【解析】选D。①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气，A正确；②中红热的木炭可能与浓硝酸发生反应生成了二氧化氮，也可能浓硝酸受热分解产生二氧化氮，B正确；③中红热木炭未与浓硝酸接触，但产生了二氧化氮，说明浓硝酸具有挥发性，C正确；③的气体产物中检测出CO2，有可能是C与O2反应产生的，D错误。




1．把握两种大气污染物：
SO2导致酸雨；NOx导致酸雨或光化学烟雾。
2．熟记氨的三种性质：氨极易溶于水，氨水的碱性和氨的还原性。
3．把握NH3三种检验方法：湿润的红色石蕊试纸变蓝、蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口冒白烟、蘸有酚酞的玻璃棒变红色。
4．辨析铵盐两个“特例”：盐类不一定含有金属离子，如铵盐。铵盐受热都易分解，但不一定产生氨气。
5．熟记硝酸三点注意事项：硝酸与活泼金属反应不生成H2；浓硝酸氧化性强于稀HNO3；NO在酸性条件下具有强氧化性。
6．熟练运用四种计算方法：原子守恒、电子守恒、电荷守恒、离子方程式法。
7．熟记重要的化学方程式：
2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O