2021届高考化学一轮复习氮及其化合物学案

2021届高考化学一轮复习氮及其化合物学案

第四节 氮及其化合物 ‎1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。‎ ‎2．了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。‎ ‎3．掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。‎ ‎4．了解化学与生活、材料、能源、环境、生命、信息技术等的关系。‎ ‎5．了解“绿色化学”的重要性。‎ 考点(一)　氮及其氧化物 【点多面广精细研】‎ ‎1．氮气的结构与性质 ‎(1)氮元素的存在与氮的固定 ‎(2)N2的物理性质 无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。‎ ‎(3)N2的化学性质 ‎①与氧气反应：N2＋O22NO。‎ ‎②与氢气反应：N2＋3H22NH3。‎ ‎③与镁反应：3Mg＋N2Mg3N2。‎ ‎2．氮的氧化物的种类与性质 ‎(1)氮有多种价态的氧化物 如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。其中属于硝酸酸酐的是N2O5。‎ ‎(2)NO与NO2性质的比较 NO NO2‎ 氮的价态 ‎＋2价 ‎＋4价 物理性质 无色、不溶于水的气体 红棕色、有刺激性气味的气体，易液化，易溶于水 化 学 性 与O2‎ 反应 ‎2NO＋O2===2NO2‎ 不反应 质 与H2O反应 不反应 ‎3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与H2O、‎ O2反应 ‎4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3‎ ‎4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3‎ 氧化性 有氧化性，但通常情况下表现出还原性 强氧化性，在溶液中能氧化S2－、I－、Fe2＋等离子 对环境 的影响 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 实验室制取原理及收集方法 ‎3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(排水法收集)‎ Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(向上排空气法收集)‎ ‎(3)氮氧化物对环境的污染 ‎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，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。‎ ‎[小题练微点]‎ 判断下列说法的正误(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，是化学变化(　　)‎ ‎(2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的(　　)‎ ‎(3)氮元素有负化合价、正化合价和零价，因而常温下，N2既能与氧气反应，又能与H2反应(　　)‎ ‎(4)在实验室里，NO和NO2均用排水法收集(　　)‎ ‎(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　)‎ ‎(6)通过灼热的镁粉，可除去N2中的少量氧气(　　)‎ ‎(7)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂(　　)‎ ‎(8)溴蒸气和NO2都是红棕色气体，不能用湿润的淀粉KI试纸和NaOH溶液鉴别，可用AgNO3溶液或蒸馏水或CCl4鉴别(　　)‎ ‎(9)(2016·全国卷Ⅰ)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO(　　)‎ ‎(10)(2015·全国卷Ⅰ)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应，产物的分子数为2NA(　　)‎ 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)× (8)√　(9)×　(10)×‎ ‎[学霸微提醒]‎ ‎(1)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于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。‎ NOx的污染治理 ‎1.(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；NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正确。‎ ‎2．(2018·天津高考)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(填标号)________。‎ 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________。‎ 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，该装置的示意图见答案。(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，所以选用酸式滴定管。(7)滴定过程中发生反应：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)×10－3mol，NO的物质的量为 mol，则v L气样中折合成NO2的含量为 mol×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K2Cr2O7标准溶液体积减小，使测定结果偏高。‎ 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 ‎[方法规律]　NOx尾气的处理 ‎(1)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。‎ ‎(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。反应方程式为 ‎①4NH3＋6NO5N2＋6H2O；‎ ‎②8NH3＋6NO27N2＋12H2O；‎ ‎③2NO＋2CON2＋2CO2；‎ ‎④2NO2＋4CON2＋4CO2。‎ 氮的氧化物与O2、H2O反应的计算 ‎3.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(　　)‎ ‎①1.2 mL　②2.4 mL　③3 mL　④4 mL A．①②　　　　　　　　 B．②③‎ C．③④ D．①④‎ 解析：选D　混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。若12 mL全部为NO2，发生反应②，剩余气体4 mL大于实际剩余气体2 mL，故剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)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)＝×(12－6)mL＝1.2 mL。‎ ‎4．(2019·石家庄二中模拟)将充有m mol NO和n mol NO2‎ 气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mol O2，若已知n＞m，则充分反应后，试管中的气体在同温同压下的体积为(　　)‎ A. B. C. D．3(n－m)‎ 解析：选B　根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，n mol NO2气体反应后生成 mol NO气体，再根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3得∶m＞4∶3，则知NO过量，故剩余的体积为－＝。‎ ‎5．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。已知：4NH3＋6NO5N2＋6H2O,8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是__________。‎ ‎(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)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：V(NO)，处理NO2需NH3：V(NO2)，则，解得V(NO)＝0.75 L，V(NO2)＝2.25 L，V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(2)①生成两种钠盐，必然是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)1∶3　(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O　②NaNO2‎ ‎[方法规律]‎ 氮的氧化物与O2、H2O反应的3种计算方法 ‎1．关系式法 ‎(1)NO和O2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计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按①计算。‎ ‎2．电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。‎ ‎3．原子守恒法 ‎4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，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。‎ ‎1.我国“神舟 11 号”宇宙飞船的运载火箭的推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体成分有 CO2、H2O、N2、NO 等，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量“红烟”，产生“红烟”的原因是(　　)‎ A．“红烟”是 Fe2O3‎ B．NO 与 H2O 反应生成 C．CO2 与 NO 反应生成 NO2‎ D．NO 遇空气生成 NO2‎ 巧用平衡思想理解NO2气体存在形式 ‎2NO2N2O4　ΔH<0‎ ‎①NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。‎ ‎②1 mol NO2在标准状况下的体积应小于22.4 L。‎ ‎③标准状况下，22.4 L NO2的质量大于46 g。　　　　‎ 解析：选D　引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等无色气体中，NO容易被O2氧化为NO2，NO2是红棕色气体。‎ ‎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中且盛满水的试管内，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 掌握氮的氧化物的相关计算 ‎①计算剩余气体体积。‎ ‎②溶液的浓度，在计算时一般设容器的体积为V L，通过反应方程式计算剩余气体体积、溶液的浓度。　　　　 ‎ 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。‎ 考点(二)　氨和铵盐 【点多面广精细研】‎ ‎1．氨的物理性质与喷泉实验 ‎(1)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。‎ ‎(2)喷泉实验 ‎①喷泉实验的原理 因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。‎ ‎②常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表：‎ 气体 HCl NH3‎ CO2、SO2、Cl2、H2S NO2＋O2‎ 吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 浓NaOH溶液 水 ‎2.氨的化学性质 ‎(1)与水反应 反应原理为NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH、OH－、H＋。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)氨气与酸的反应 蘸有浓盐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，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。‎ ‎(3)与盐溶液的反应 过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：‎ Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。‎ ‎(4)氨气的还原性 ‎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。‎ ‎(5)氨的用途 ‎①液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。‎ ‎②制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。‎ ‎3．氨气的实验室制法 ‎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 未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NH。‎ ‎[小题练微点]‎ 判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)氨易液化，因此可用来作制冷剂(　　)‎ ‎(2)氨溶解于水显弱碱性，因此可使酚酞溶液变为红色(　　)‎ ‎(3)氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟(　　)‎ ‎(4)实验室可用浓氨水与生石灰制取氨气(　　)‎ ‎(5)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，说明NH4Cl固体可以升华(　　)‎ ‎(6)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH(　　)‎ ‎(7)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性(　　)‎ ‎(8)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(　　)‎ ‎(9)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(　　)‎ ‎(10)NH4H的结构与NH4Cl相似，NH4H固体与少量H2O反应可有两种气体生成(　　)‎ ‎(11)用浓NH4Cl溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为NH4Cl隔绝了空气(　　)‎ ‎(12)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1(　　)‎ 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×‎ ‎(8)√　(9)×　(10)√　(11)×　(12)×‎ ‎[学霸微提醒]‎ ‎(1)极易溶于水的气体有NH3(1∶700)、HCl(1∶500)。‎ ‎(2)NH3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。‎ ‎(3)氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。‎ 氨气的制备和性质 ‎1.判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2018·江苏高考)NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3(　　)‎ ‎(2)(2017·全国卷Ⅱ)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(　　)‎ ‎(3)(2017·天津高考)用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨(　　)‎ ‎(4)(2017·北京高考)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀，氨气发生还原反应(　　)‎ ‎(5)(2017·江苏高考)利用NH3易溶于水的性质，可用作制冷剂(　　)‎ ‎(6)(2016·江苏高考)下列物质间的转化能够实现N2NH3NH4Cl(aq)(　　)‎ ‎(7)(2016·上海高考)用生石灰与浓氨水制得的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明NH3为碱性气体(　　)‎ ‎(8)(2015·重庆高考)实验室用如图所示装置制取氨(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√ (7)√　(8)×‎ ‎2．(2016·全国卷Ⅰ)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________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎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→________(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中的气体缓慢通入Y管中 ‎①Y管中_______________________________________________‎ ‎②反应的化学方程式_______________________________________________‎ 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________________________________________________‎ ‎④________________________________________________‎ 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＋6NO27N2＋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管中的压强小于外压，因此产生倒吸现象。‎ 答案：(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或B　NH3·H2ONH3↑＋H2O)　②dcfei ‎(2)①红棕色气体慢慢变浅　②8NH3＋6NO27N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ‎④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压 ‎[易错提醒]　实验室制氨气的注意事项 ‎(1)制氨时铵盐不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因为它们受热易分解，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，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，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)实验室制取NH3的简易方法 方法 化学方程式(或原理)‎ 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NH3·H2O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NH3·H2O分解。化学方程式：NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2‎ 喷泉实验的原理 ‎3.(2019·南京师大附中检测)‎ 利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。‎ ‎(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是___________________________________________。‎ 若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，由于NH3极易溶于水，使烧瓶内气体压强迅速减小，烧杯中的水迅速进入烧瓶Ⅱ中，形成喷泉。(2)先打开a、c活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，烧瓶Ⅱ中的气压迅速减小，烧瓶Ⅰ中的HCl气体会流向烧瓶Ⅱ中，且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。(3)在(2)基础上，若关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中，形成喷泉；若打开b活塞，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中，形成双喷泉。‎ 答案：(1)先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞)‎ ‎(2)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟 ‎(3)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，关闭a活塞，然后打开b活塞　先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，打开b活塞 ‎4．(2017·全国卷Ⅰ节选)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：NH3＋H3BO3===NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl===NH4Cl＋H3BO3。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)a的作用是________________。‎ ‎(2)b中放入少量碎瓷片的目的是_____________________________________________。‎ f的名称是________。‎ ‎(3)清洗仪器：g中加蒸馏水；打开k1，关闭k2、k3，加热b，蒸气充满管路；停止加热，关闭k1，g中蒸馏水倒吸进入c，原因是___________________________________________；‎ 打开k2放掉水。重复操作2～3次。‎ 解析：‎ ‎(1)导管a与大气相通，其作用是避免烧瓶内气压过大，发生危险。(2)加热液体时加入碎瓷片，其作用是防止液体暴沸。冷凝管有直形冷凝管和球形冷凝管、蛇形冷凝管，要指明。(3)停止加热，瓶内水蒸气冷凝，气体压强减小，会引起g中液体倒吸入c中，利用蒸馏水倒吸来洗涤仪器e、f。‎ 答案：(1)避免b中压强过大　(2)防止暴沸　直形冷凝管 ‎(3)c中温度下降，管路中形成负压 归纳拓展 ‎1．喷泉实验的原理分析 ‎(1)形成喷泉的原因 形成喷泉最根本的原因是烧瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。‎ ‎(2)影响喷泉实验成功的因素 ‎①盛气体的烧瓶必须干燥。②气体要充满烧瓶。③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)。④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体可以快速反应。‎ ‎2．喷泉实验的发散装置及操作方法 喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等)来形成喷泉。‎ 设计说明：装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于试剂瓶中，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。装置(Ⅱ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。装置(Ⅲ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。装置(Ⅳ)挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。‎ ‎1．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。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·H2O是碱，NH3不属于碱。‎ ‎2．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现象的是(　　)‎ 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．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 理清喷泉实验原理 烧瓶中气压减小，形成喷泉，类型是极易溶于水的气体，如NO2、NH3，或者气体与溶液极易反应，如Cl2～NaOH溶液，CO2～NaOH溶液。　　　　‎ 解析：选B　H2难溶于NaOH溶液，不能形成较大压强差，不能引发“喷泉”现象。‎ ‎3．NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列说法正确的是(　　)‎ A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥 B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解 C.在一定条件下可发生氧化还原反应 D．图中所涉及的盐类物质都属于正盐 点拨：NH3中N的化合价为－3价，NO2中N的化合价为＋4 价。　　　　‎ 解析：选C　NaHCO3不是化肥，故A错误；NH4Cl、HNO3受热时都易分解，Na2CO3性质稳定，受热不分解，故B错误；NH3和NO2中氮元素存在中间价态，一定条件下可发生氧化还原反应，故C正确；NaHCO3为酸式盐，故D错误。‎ ‎4．下列说法中正确的是(　　)‎ A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3‎ B．硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气 C．在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝 D．铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性 解析：选B　铵盐分解不一定产生NH3，如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2和H2O，A项错；Fe2＋比NH更易结合OH－，因而加入少量NaOH，不会产生NH3，C项错；NH4HCO3、(NH4)2S溶液等均呈碱性，D项错。‎ ‎5．NH3及其盐都是重要的化工原料。‎ ‎(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为________。‎ ‎(2)按如图装置进行NH3性质实验。‎ ‎①先打开旋塞1，B瓶中的现象是____________________，原因是_____________________‎ ‎_____________________________________________，稳定后，关闭旋塞1。‎ ‎②再打开旋塞2，B瓶中的现象是______________________________________________。‎ 解析：(1)制备氨气时，加热固体的试管口应略向下倾斜，所以制备装置应选取装置A；氨气的密度比空气的小，因此应用向下排空气法收集，所以收集装置应选取装置C；氨气极易溶于水，应防止发生倒吸，因此尾气处理装置应选取装置G。(2)A瓶的压强大于B瓶的，因此A瓶中的氯化氢进入B瓶中，与氨气反应生成氯化铵，可以看到B瓶中有白烟生成。由于氯化氢和氨气反应导致B瓶中的压强降低，且B瓶中的氯化氢相对过量，因此当打开旋塞2时，石蕊水溶液会被倒吸入B瓶中，遇氯化氢溶液变红色。‎ 答案：(1)A、C、G ‎(2)①有白烟生成　A瓶中的氯化氢移动到B瓶中，与B瓶中的氨气反应生成氯化铵，能看到白烟 ‎②液体进入B瓶中，溶液的颜色变红 考点(三)　硝酸 【精讲精练快冲关】‎ ‎[知能学通]‎ ‎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 反应的化学方程式：‎ ‎4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。‎ ‎(2)强氧化性 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。‎ 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 ‎(3)与有机物反应 ‎①硝化反应(与苯反应)：‎ ‎。‎ ‎②颜色反应：含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。‎ ‎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。‎ ‎[注意]　①硝酸与变价金属反应，金属被氧化为高价态。‎ ‎②硝酸浓度越大，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→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，体现硝酸的强氧化性和酸性，浓硝酸与非金属反应只体现氧化性。‎ ‎④浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。‎ ‎⑤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。‎ ‎⑥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或铝桶盛放。‎ ‎[题点练通]‎ 硝酸的性质 ‎1.判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2018·北京高考)‎ 热铜丝插入稀硝酸中，产生无色气体，随后变为红棕色，颜色变化与氧化还原反应无关(　　)‎ ‎(2)(2016·全国卷Ⅰ)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO(　　)‎ ‎(3)(2016·全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA(　　)‎ ‎(4)(2016·江苏高考)将铜丝插入稀硝酸中：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O(　　)‎ ‎(5)(2016·海南高考)将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼(　　)‎ ‎(6)(2015·全国卷Ⅱ)常温下，将浓硝酸滴加到用砂纸打磨过的铝条上，会产生红棕色气体(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×‎ ‎2．(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(　　)‎ ‎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中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。‎ ‎3．(2019·门头沟区模拟)室温下，某兴趣小组用如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(　　)‎ A．试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO2，由硝酸还原生成 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：选D　试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO2，是由硝酸还原生成的NO与空气中O2反应生成，故A错误；依据Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O可知，等质量的 Cu 完全溶解时，Ⅰ中消耗的HNO3更少，故B错误；换成Fe之后重复实验，铁与浓硝酸发生钝化生成致密氧化膜，阻止反应进行，故C错误；铜与浓硝酸反应生成红棕色NO2，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，持续通入N2后，溶液变为蓝色，是因为N2把NO2从溶液中带出，故D正确。‎ ‎4.某化学兴趣小组设计了如图所示的浓HNO3 与Cu反应的微型实验。下列说法中错误的是(　　)‎ A．挤压塑料瓶使浓HNO3进入干燥管就可引发反应 B．将装置口向上竖起就可停止反应 C．蘸碱液的棉花可起到吸收NO2的作用 D．该装置适用于木炭与浓硝酸或浓硫酸的反应实验 解析：选D　挤压塑料瓶能使浓硝酸进入干燥管与铜接触，引发反应，故A正确；只需将装置口向上竖起，浓硝酸回流到塑料瓶，而铜片不能进入塑料瓶，可以停止反应，故B正确；二氧化氮与碱反应生成亚硝酸盐和硝酸盐，所以蘸碱液的棉花可起到吸收NO2的作用，故C正确；该装置适用于块状固体和液体反应，且不需要加热的气体的制备，而木炭与浓硫酸和浓硝酸都要加热才反应，故D错误。‎ ‎5．(2019·尖山区模拟)在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质：①FeCl3　②Fe2O3　③Cu(NO3)2　④KNO3。铜粉溶解的是(　　)‎ A．只有①或②　　　　　　　 B．只有②或④‎ C．只有①或②或③ D．①②③④中任意一种 解析：选D　①Cu能和FeCl3反应生成FeCl2和CuCl2，所以Cu能在FeCl3溶液中溶解，正确； ②Fe2O3能与稀H2SO4反应：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，Fe2(SO4)3能与铜粉反应：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4，所以铜粉溶解，正确；③加入Cu(NO3)2后，溶液中含有H＋和NO，所以相当于溶液中含有HNO3，HNO3能和Cu反应，3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，所以铜粉溶解，正确；④依据③的分析可知，加入KNO3，相当于加入NO，也与硫酸中的H＋构成HNO3致使Cu溶解，正确。‎ 硝酸与金属的反应 ‎6.(2019·福州模拟)将19.2 g的铜和某浓度的硝酸反应，生成8.96 L(标准状况)的气体，则参加反应的硝酸为______mol，将这8.96 L的气体和标准状况下________L的氧气混合，再通入水中没有气体剩余。‎ 解析：因N原子守恒，所以参加反应的硝酸n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)＋n(NO2‎ ‎)＝2n(Cu)＋n(NO)＋n(NO2)＝×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。‎ 答案：1　3.36‎ ‎7．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：‎ ‎(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。‎ ‎(2)参加反应的HNO3的物质的量是______________。‎ ‎(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为____________mol·L－1。‎ ‎(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水____________g。‎ 解析：(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体的总体积为11.2 L，有：x＋y＝0.5 mol。根据得失电子守恒，有：3x＋y＝(0.51×2)mol。解方程组得：x＝0.26 mol，y＝0.24 mol。则：V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L, V(NO2)＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。(2)参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。(3)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aV mol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aV mol。所以，c(HNO3)＝ mol·L－1。(4)由得失电子守恒得：2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，×2＝n(H2O2)×2，n(H2O2)＝0.51 mol，则m(H2O2)＝17.34 g。需30%的双氧水：17.34 g÷30%＝57.8 g。‎ 答案：(1)5.824　5.376　(2)1.52 mol　‎ ‎(3)　(4)57.8‎ 硝酸与金属反应的计算方法 ‎(1)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。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：‎ c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。‎ ‎(4)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。　　　　 ‎ 考点(四)　磷及其化合物 【精讲精练快冲关】‎ ‎[知能学通]‎ ‎1．磷单质 ‎(1)磷的同素异形体 白磷不溶于水，易溶于CS2，分子式为P4，为正四面体结构()，与红磷(赤磷)是同素异形体。‎ ‎(2)单质磷的化学性质 ‎①与氧气反应：P4＋5O22P2O5(五氧化二磷)。‎ ‎②与卤素单质反应：‎ P4＋6Cl24PCl3(白雾)，P4＋10Cl24PCl5(白烟)。‎ ‎③与稀硝酸反应：‎ ‎3P＋5HNO3＋2H2O3H3PO4＋5NO↑。‎ ‎2．五氧化二磷和磷化氢 五氧化二磷是磷酸的酸酐，有很强的吸水性，是一种干燥剂。磷化氢的化学式为PH3，碱性比氨气弱得多，强还原剂。‎ ‎3．磷酸 磷酸易溶于水、难挥发，属于三元非氧化性中强酸(可当作弱酸对待)，具有酸的通性。‎ ‎(1)电离方程式 H3PO4H＋＋H2PO，H2POH＋＋HPO，HPOH＋＋PO。‎ ‎(2)与碱反应 NaOH＋H3PO4===NaH2PO4＋H2O(生成磷酸二氢盐)，‎ ‎2NaOH＋H3PO4===Na2HPO4＋2H2O(生成磷酸氢盐)，‎ ‎3NaOH＋H3PO4===Na3PO4＋3H2O(生成正盐)。‎ ‎[题点练通]‎ ‎1．(2019·黄冈模拟)砷是氮族元素，黄砷(As4)是其一种单质，其分子结构与白磷(P4)相似，以下关于黄砷与白磷的比较叙述正确的是(　　)‎ A．黄砷中共价键键能大于白磷 B．黄砷的熔点高于白磷 C．黄砷易溶于水 D．分子中共价键键角均为109.5°‎ 解析：选B　原子半径：As＞P，键长越大键能越小，则黄砷中共价键键能小于白磷，故A错误；相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高，则黄砷的熔点高于白磷，故B正确；黄砷为非极性分子，水为极性溶剂，根据相似相溶原理，黄砷不易溶于水，故C错误；P4、As4都为正四面体结构，As、P原子位于正四面体的顶点上，分子中共价键键角均为60°，故D错误。‎ ‎2．PH3是一种无色剧毒气体。下列判断错误的是(　　)‎ A．PH3分子是非极性分子 B．PH3分子中有一对孤电子对 C．PH3分子形状为三角锥形 D．PH3分子稳定性低于 NH3分子 解析：选A　PH3分子结构是三角锥形，正负电荷重心不重合，为极性分子，故A错误，C正确；PH3分子结构和 NH3相似，中心原子都含有一个孤电子对，故B正确；共价键键长越短，键能越大，分子越稳定，P的原子半径比N大，则N—H键键长更短、键能更高，所以PH3分子稳定性低于NH3分子，故D正确。‎ ‎3．磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。‎ ‎(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在电炉中高温(1 550 ℃)下通过下面三个反应共熔得到。‎ a．4Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===12CaO(s)＋2P4(s)＋10CO2(g)‎ b．CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)‎ c．CO2(g)＋C(s)===2CO(g)‎ 已知：CaSiO3的熔点(1 546 ℃)比SiO2低。‎ ‎①写出由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在电炉中高温(1 550 ℃)制取白磷总的化学反应方程式________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②白磷(P4)是正四面体结构，请画出白磷(P4)的结构式_____________，并指出1 mol白磷(P4)含有P—P键的数目_____________。‎ ‎(2)白磷在热的浓氢氧化钾溶液中歧化得到一种次磷酸盐(KH2PO2)和一种气体____________(写化学式)。‎ ‎(3)磷的重要化合物NaH2PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得。工业上为了使反应的主要产物是NaH2PO4，通常将pH控制在_________之间 (已知磷酸的各级电离常数为K1＝7.1×10－3　K2＝6.3×10－8　K3＝4.2×10－13 ，lg 7.1≈0.9　lg 6.3≈0.8　lg 4.2≈0.6)。Na2HPO4 溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2 溶液，溶液则显酸性，其原因是__________________________________________________(用离子方程式表示)。‎ 解析：(1)①根据已知反应，结合热化学方程式和盖斯定律得到总反应的化学方程式为2Ca3(PO4)2＋6SiO2＋10C6CaSiO3＋P4＋10CO。②白磷(P4)是正四面体结构，P—P间形成共价键，白磷(P4)的结构式为，1 mol白磷(P4)含有P—P键的数目为6NA。(2)白磷在热的浓氢氧化钾溶液中歧化得到一种次磷酸盐(KH2PO2)和一种气体，磷元素升高为次磷酸盐，磷元素化合价为＋1价，降低的只能为负价，则为氢化物PH3。(3)为获得尽可能纯的NaH2PO4，需配制磷酸、磷酸二氢钠的缓冲溶液，当溶液全部为磷酸溶液时，磷酸以第一步电离为主，所以H3PO4H＋＋H2PO　K1＝7.1×10－3；pH＝－lg c(H＋)＝3－lg 7.1≈2.1，当溶液全部为NaH2PO4溶液时，H2POH＋＋HPO　K2＝6.3×10－8，所以pH＝－lg c(H＋)＝8－lg 6.3≈7.2，所以pH应控制介于2.1～7.2之间；HPO既能发生电离又能发生水解，电离反应式为HPOPO＋H＋，水解反应式为HPO＋H2OH2PO＋OH－，溶液呈碱性，说明水解程度大于电离程度；由于HPO和Ca2＋反应生成沉淀：3Ca2＋＋2HPO===Ca3(PO4)2↓＋2H＋，促进HPO的电离，溶液则显酸性。‎ 答案：(1)①2Ca3(PO4)2＋6SiO2＋10C6CaSiO3＋P4＋10CO ‎②　6NA ‎(2)PH3‎ ‎(3)2.1～7.2　3Ca2＋＋2HPO===Ca3(PO4 )2↓＋2H＋‎ 考点(五)　常见无机物的转化关系 【多角探明无盲点】‎ 无机推断题作为一种传统的高考题型，重点考查学生对元素及其化合物主干知识的掌握情况，题目结构紧凑，文字表述少，但转化关系中包含信息多，综合性强，难度较大。解题的关键是仔细审题，依物质的特性或特征转化来确定“突破口”，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。‎ 抓住“物质颜色”作为突破口 有色固体 ‎①红色：Cu、Cu2O、Fe2O3；‎ ‎②红褐色：Fe(OH)3；‎ ‎③黄色：AgI；‎ ‎④淡黄色：S、Na2O2、AgBr；‎ ‎⑤蓝色：Cu(OH)2；‎ ‎⑥黑色：炭粉、CuO、MnO2、FeS、CuS；‎ ‎⑦紫黑色：KMnO4、I2；‎ ‎⑧白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3‎ 有色溶液 Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、Cu2＋(蓝色)、MnO(紫红色)、Fe3＋遇 SCN－(血红色)、I2遇淀粉(蓝色)、Fe3＋遇苯酚(紫色)等 有色气体 Cl2(黄绿色)、Br2(g)、NO2(红棕色)、I2(g)(紫色)、O3(淡蓝色)等 火焰颜色 ‎①焰色反应：Na＋(黄色)、K＋(紫色，透过蓝色钴玻璃)等；‎ ‎②蓝色：CO在空气中燃烧；‎ ‎③淡蓝色：S、H2、CH4等在空气中燃烧；‎ ‎④苍白色：H2在Cl2中燃烧 ‎[对点练]‎ ‎1．有一化合物X，其水溶液为浅绿色，可发生如图的转化关系(部分反应物、生成物已略)。其中B、D、E、F均为无色气体，M、L为常见的金属单质，C为难溶于水的红褐色固体。在混合液中加入BaCl2溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，H和M反应可放出大量的热。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)B的电子式为____________。‎ ‎(2)画出元素M的原子结构示意图____________________________________________。‎ ‎(3)物质X的化学式为____________。‎ ‎(4)电解混合液时阳极反应式为________________________________________________。‎ ‎(5)按要求写出上述转化关系中有关反应的化学方程式：‎ ‎①含有L元素的化合反应：___________________________________________________；‎ ‎②含有L元素的置换反应：___________________________________________________。‎ 解析：由颜色可知C为Fe(OH)3，则A为Fe(OH)2、H为Fe2O3，由M、L为常见的金属单质，可知M、L分别为Al、Fe；X与NaOH反应生成气体B，B一定是NH3；在混合液中加入BaCl2溶液有不溶于盐酸的沉淀生成，可知含有SO，所以X为(NH4)2Fe(SO4)2，混合液为NaOH和Na2SO4溶液，电解生成H2、O2，D、E分别为O2、H2，F为NO，G为HNO3。‎ 答案：(1) 　(2)‎ ‎(3)(NH4)2Fe(SO4)2‎ ‎(4)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎(5)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎②Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3‎ 抓住“物质特性”作为突破口 ‎(1)能使品红溶液褪色的气体 SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。‎ ‎(2)沉淀发生特殊的颜色变化 Fe(OH)2Fe(OH)3(白色沉淀先变灰绿色，再变红褐色)。‎ ‎(3)在空气中变为红棕色 NO(无色)NO2(红棕色)。‎ ‎(4)能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2。‎ ‎(5)通入CO2气体变浑浊的溶液：澄清石灰水(过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3溶液。‎ ‎(6)使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。‎ ‎(7)使湿润的淀粉KI试纸变蓝的物质：NO2、Cl2、Br2、FeCl3等。‎ ‎(8)常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。‎ ‎(9)烟雾现象 棕(黄)色的烟 Cu或Fe在Cl2中燃烧 白烟 Na在Cl2中燃烧；NH3遇到浓盐酸或浓硝酸 白雾 由HX等极易溶于水的气体产生 ‎(10)钝化现象：常温下Fe、Al遇到浓硫酸或浓硝酸会生成一层致密的氧化膜，从而保护金属不再发生反应。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成了如图实验：‎ 另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：‎ ‎(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图______，写出气体甲的电子式____________。‎ ‎(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是________________(用化学反应方程式表示)。‎ ‎(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式：_______________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 并设计实验方案验证该反应的产物___________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：从框图可知，气体甲为CO2‎ ‎；由溶液1转变为白色沉淀1，白色沉淀1又能溶解在CO2水溶液中，可推断白色沉淀1为CaCO3；从固体2的转化过程可知，白色沉淀2为Fe(OH)2，最终的红褐色沉淀为Fe(OH)3；由上述推断可初步确定X为含有Ca、Fe元素的碳酸盐，且其中铁元素的化合价为＋2，故可推断其为CaFe(CO3)2，分解得到的固体1为CaO与FeO的混合物，应用题给数据可以进一步确认上述判断的正确性。(1)白色沉淀1中的金属元素为钙，其原子结构示意图为，气体甲为CO2，其电子式为。(2)X的化学式为CaFe(CO3)2；在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑。(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀是因为Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(4)CO2气体与固体1中的FeO可能发生氧化还原反应，反应方程式为2FeO＋CO2Fe2O3＋CO；检验产物的方法：取反应所得固体物质，加稀盐酸溶解，然后加入KSCN溶液，若溶液呈红色，说明反应产物中有Fe(Ⅲ)。将生成的气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，证明生成的气体中含有CO。‎ 答案：(1)　 ‎(2)CaFe(CO3)2　CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑‎ ‎(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎(4)2FeO＋CO2Fe2O3＋CO　检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色，表明产物中有Fe(Ⅲ)；检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色 抓住“特殊反应条件”作为突破口 反应条件 反应方程式 高温 ‎①CaCO3CaO＋CO2↑；‎ ‎②SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑；‎ ‎③SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；‎ ‎④SiO2＋CaOCaSiO3；‎ ‎⑤SiO2＋2CSi＋2CO↑；‎ ‎⑥C＋H2O(g)CO＋H2；‎ ‎⑦CO＋H2O(g)CO2＋H2；‎ ‎⑧3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；‎ ‎⑨2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3‎ 高温、高压 和催化剂 N2＋3H22NH3‎ 加热、‎ 催化剂 ‎①4NH3＋5O24NO＋6H2O；‎ ‎②2SO2＋O22SO3‎ 电解 ‎①2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；‎ ‎②2H2O2H2↑＋O2↑；‎ ‎③2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ ‎[对点练]‎ ‎3.如图所示为A、B、C、D、E五种含氮物质之间的相互转化关系。‎ ‎(1)写出各物质的化学式：‎ B_________，C_________，D_________，E_________。‎ ‎(2)写出各步反应的化学方程式。‎ ‎①D→C：____________________________________________________________。‎ ‎②B→E：_____________________________________________________________。‎ ‎③E→C：(写离子方程式)________________________________________。‎ 解析：(1)A与氢气在高温、高压、催化剂作用下发生反应合成氨气，A为氮气，氮气在放电的条件下可以和氧气发生反应生成一氧化氮，一氧化氮能和氧气化合为红棕色的二氧化氮气体，氨气的催化氧化产物是一氧化氮和水，二氧化氮可以和水发生反应生成硝酸和一氧化氮，金属铜可以和稀硝酸发生反应生成硝酸铜、一氧化氮和水。所以A、B、C、D、E分别是N2、NO2、NO、NH3、HNO3。(2)①D→C是氨气的催化氧化，产物是一氧化氮和水，即4NH3＋5O24NO＋6H2O。②B→E是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，即3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。③E→C是铜和稀硝酸反应生成一氧化氮、硝酸铜和水，反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。‎ 答案：(1)NO2　NO　NH3　HNO3‎ ‎(2)①4NH3＋5O24NO＋6H2O ‎②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ‎③3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 抓住“特殊数据”作为突破口 ‎(1)常见10电子微粒及相互转化关系 分子 Ne、HF、H2O、NH3、CH4‎ 阳离子 Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋‎ 阴离子 F－、O2－、N3－、OH－、NH 其相互转化关系为NH＋OH－NH3↑＋H2O；H3O＋＋OH－===2H2O ‎(2)常见18电子微粒 分子 Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4、F2‎ 阳离子 K＋、Ca2＋‎ 阴离子 Cl－、S2－、P3－、O 有机物 CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3‎ ‎(3)常见物质的相对分子质量 相对分子质量 物质 ‎28‎ CO、N2、C2H4‎ ‎26‎ C2H2‎ ‎32‎ S、O2‎ ‎78‎ Na2S、Na2O2、Al(OH)3‎ ‎100‎ CaCO3、KHCO3、Mg3N2‎ ‎[对点练]‎ ‎4.如图所示，a、b、c均为非金属单质，d、e均为含有10个电子的共价化合物，且分子中所含原子个数：d＞e，f为离子化合物。则下列说法错误的是(　　)‎ A．常温下，单质a呈气态 B．单质c具有强氧化性 C．稳定性：d＞e D．f受热易分解为d和e 解析：选C　a、b、c均为非金属单质，d、e均为含有10个电子的共价化合物，则b一定是H2。分子中所含原子个数：d＞e，f为离子化合物，因此f一定是铵盐，则a是N2，c是F2，d是NH3，e是HF，f是NH4F。常温下N2‎ 是气体，A正确；F是最活泼的非金属元素，因此单质氟具有强氧化性，B正确；非金属性是F强于N元素，故氢化物稳定性是HF强于NH3，C不正确；铵盐受热易分解，因此NH4F受热分解生成NH3和HF，D正确。‎ 抓住“特殊转化关系”作为突破口 ‎(1)直线型转化关系 ‎①金属碱性氧化物碱盐型，‎ 满足此关系的有 K、Na、Ca、Ba等。‎ ‎②非金属酸性氧化物酸盐型，‎ 满足此关系的有C、N、S等。‎ ‎③ABC(酸或碱)型，‎ 满足此关系的有NH3、N2、S、H2S、C、Na等。‎ ‎(2)交叉型转化关系 ‎(3)三角型转化关系 ‎(4)置换反应型反应关系 化合物A＋单质B―→化合物C＋单质D 这类反应主要有：‎ CO2＋2Mg2MgO＋C；‎ Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O；‎ Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；‎ C＋H2O(g)CO＋H2；‎ ‎3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。‎ ‎[对点练]‎ ‎5．表中各组物质之间不可以通过一步反应实现如图所示转化关系的是(　　)‎ 选项 X Y Z 箭头旁所标数字代表的反应条件 A Na2O2‎ NaOH NaCl ‎①常温遇水 B Al2O3‎ NaAlO2‎ Al(OH)3‎ ‎②通入CO2‎ C NO NO2‎ HNO3‎ ‎④加入铜粉 D Cl2‎ NaClO HClO ‎③加浓盐酸 解析：选A　氯化钠不能通过一步反应得到过氧化钠，故A符合题意；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，二者反应生成氢氧化铝，氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，氢氧化铝受热分解生成氧化铝，各物质之间通过一步反应可以实现转化，故B不符合题意；一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，稀硝酸与铜反应生成一氧化氮，浓硝酸与铜反应生成二氧化氮，各物质之间通过一步反应可以实现转化，故C不符合题意；氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠，次氯酸钠与碳酸反应生成次氯酸，次氯酸与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠，次氯酸与浓盐酸反应生成氯气，各物质之间通过一步反应可以实现转化，故D不符合题意。‎