2018届一轮复习人教版氮及其化合物学案(1)

2018届一轮复习人教版氮及其化合物学案(1)

考点一　氮气及氮的氧化物 一、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 写出有关反应的化学方程式： ①3Mg＋N2 =====△ Mg3N2； ②N2＋3H2 高温、高压 催化剂 2NH3； ③N2＋O2 =====放电 2NO。 二、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 性质 NO NO2 颜色状态气味 无色无味的气体 红棕色有刺激性气味的气体 溶解性 难溶于水 与水反应 毒性 有毒(跟血红蛋白结合) 有毒 收集方法 只能用排水法收集，不能用排空 气法收集 只能用向上排空气法收集，不 能用排水法收集 与水反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 对人体、环境的影响 ①与血红蛋白结合使人中毒 ②转化成 NOx、形成酸雨、光化 学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 [注意]　(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。 [基点小练] 1．溴蒸气和 NO2 都为红棕色气体，如何区分？用湿润的淀粉­KI 试纸或 NaOH 溶液可 以吗？ 提示：①用 AgNO3 溶液，Br2 可与 AgNO3 溶液反应生成浅黄色沉淀 AgBr；②用水，溶 于水后有颜色的是 Br2，无颜色的是 NO2。不能用湿润的淀粉­KI 试纸或 NaOH 溶液区分， 因为这两种气体都有氧化性，都可以把 KI 中的 I－氧化成 I2，使试纸变蓝色。NaOH 溶液可 以吸收 Br2 蒸气和 NO2 而形成无色溶液。 三、氮的氧化物与 O2、H2O 反应的计算方法 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。 [基点小练] 2．(2017·沈阳模拟)在一定条件下，将 NO 2 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　4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 若剩余的气体是 O2，则 V(NO2)＝4 5×(12－2)＝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)＝1 5×(12－6)＝1.2 mL。 题点(一)　氮气、氮的氧化物的性质及对环境影响 1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(2016·全国乙卷)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的 NO(×) (2)(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(×) (3)(2015·浙江高考)燃料的脱硫脱氮、SO 2 的回收利用和 NOx 的催化转化都是减少酸雨 产生的措施(√) (4)(2014·天津高考)制取 NO2 时，用水或 NaOH 溶液吸收尾气(×) (5)(2013·江苏高考)标准状况下，6.72 L NO2 与水充分反应转移的电子数目为 0.1NA(×) (6)(2012·新课标全国卷)常温常压下，92 g 的 NO 2 和 N2O4 混合气体含有的原子数为 6NA(√) 2．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。汽车尾气装置里， 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＋4CO 催化剂,4CO2＋N2 解析：选 D　反应过程中 NO、O2 为氧化剂，N2 为还原产物；汽车尾气中的 N2 不是污 染物；NO 和 O2 的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写： 2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为 2NO ＋O2＋4CO 催化剂,4CO2＋N2。 3．(2013·北京高考)NOx 是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1)NOx 能 形 成 酸 雨 ， 写 出 NO2 转 化 为 HNO3 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 (2)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低 NOx 的排放，当尾气中空气不足时， NOx 在 催 化 转 化 器 中 被 还 原 成 N2 排 出 。 写 出 NO 被 CO 还 原 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(2)根据题目信息可知 NO 被 CO 还原为 N2，而 CO 被氧化成 CO2，化学方程式 为 2NO＋2CO 催化剂,N2＋2CO2。 答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)2NO＋2CO 催化剂,N2＋2CO2 NOx 尾气的处理方法 (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＋6NO =====催化剂 △ 5N2＋6H2O ②8NH3＋6NO2 =====催化剂 △ 7N2＋12H2O ③2NO＋2CO 催化剂,N2＋2CO2 ④2NO2＋4CO 催化剂,N2＋4CO2 题点(二)　有关氮的氧化物的简单计算 4．将 22.4 L 某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为 11.2 L(体 积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为(　　) A．NO2 B．N2O3 C．N2O D．N2O4 解析：选 A　1 mol 氮的氧化物与足量灼热铜粉反应，完全反应后，生成 CuO 和 N2， 其中生成 0.5 mol N2；依据氮原子守恒可知原氮氧化物分子式中氮原子数为 1，只有 A 项符 合这一要求。 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＋6NO =====催化剂 △ 5N2＋6H2O,8NH3＋ 6NO2 =====催化剂 △ 7N2＋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： 2 3V(NO)，处理 NO2 需 NH3：4 3V(NO2)，则 Error! 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 考点二　氨和铵盐 一、氨的性质与实验室制法 1．氨的性质 (1)氨的分子结构与物理性质 电子式 密度 气味 水溶性 比空气小 强烈刺激性气味 极易溶于水 (1∶700) (2)氨的化学性质 ①与水反应： NH3＋H2ONH3·H2ONH＋4 ＋OH－。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有： NH3·H2O、H2O、NH3、NH＋4 、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·H2O =====△ NH3↑＋H2O。 ②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 。 ④氨气的还原性——氨的催化氧化 化学方程式：4NH3＋5O2 催化剂 △ 4NO＋6H2O。 (3)氨的用途： 制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。 [注意]　(1)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。 (2)氨水呈碱性，属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按 NH3 进行计算。 2．喷泉实验 (1)喷泉实验的原理 由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中，容器内压强小于 容器外压强，从而产生喷泉。 (2)下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、 H2S NO2 NO、O2(4∶3) 吸收剂 水、NaOH 溶液 水 NaOH 溶液 水 水 (3)常见的喷泉实验装置 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)捂热烧瓶，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) [基点小练] 1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂(√) (2)向 AgNO3 溶液中滴加过量氨水，溶液澄清，Ag＋与 NH3·H2O 能大量共存(×) (3)浓氨水可检验氯气管道漏气(√) (4)分别充满 HCl、NH3 的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明二者均易溶于水(√) (5)氨水能使酚酞变红，氨气是碱(×) (6)氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟(√) (7)1 L 1 mol·L－1 氨水中，溶液中 NH3·H2O 的物质的量是 1 mol(×) 3．氨气的实验室制法 [经典实验图解] [基点小练] 2.(1)如何判断试管内已收集满氨气？ (2)能否用加热浓氨水的方法制取氨气？若能，写出反应的化学方程 式。 (3)实验室里用如图装置，将浓氨水滴加到生石灰上，能制得氨气原 因是什么？ 答案：(1)方法一：将湿润的红色石蕊试纸沾在玻璃棒的一端，靠近试管口，若试纸由 红色变为蓝色，则证明氨气已收集满。 方法二：将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，若有白烟产生，则证明氨气已收集满。 (2)能；NH3·H2O =====△ NH3↑＋H2O。 (3)①CaO 与水反应，使浓氨水中溶剂(水)减少； ②CaO 与水反应放热，促使氨水分解； ③CaO 与水反应生成 Ca(OH)2，增大溶液中 c(OH－)，NH3＋H2ONH3·H2ONH＋4 ＋OH－使上述平衡逆向移动，有利于 NH3 的逸出。 二、铵盐与铵根离子的检验方法 1．铵盐 (1)物理性质：都是无色或白色晶体，都易溶于水。 (2)化学性质——“三解”。 ①“热解”——不稳定，受热易分解，写出下列反应的化学方程式： a．NH4Cl 受热分解：NH4Cl =====△ NH3↑＋HCl↑。 b．NH4HCO3 受热分解：NH4HCO3 =====△ NH3↑＋H2O＋CO2↑。 ②“碱解”——铵盐都可与碱发生反应生成 NH3 或 NH3·H2O。写出铵盐与碱溶液反应 的离子方程式： a．稀溶液不加热：NH＋4 ＋OH－===NH3·H2O。 b．浓溶液、加热：NH＋4 ＋OH－ =====△ NH3↑＋H2O。 ③“水解”——铵盐溶于水易水解，离子方程式：NH＋4 ＋H2ONH3·H2O＋H＋。 2．NH ＋4 的检验 [基点小练] 3．检验某固体物质中是否含有 NH＋4 ，用到的下列试剂是__________。 ①蒸馏水　②黄色石蕊试纸　③红色石蕊试纸　④NaOH 浓溶液　⑤稀硫酸 答案：①、③、④ 题点(一)　氨和铵盐的性质与应用 1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2016·江苏高考)因为 NH4HCO3 受热易分解，故可用作氮肥(×) (2)(2016·江苏高考)下列物质间的转化能够实现 N2 ― ― →H2 高温、高压、催化剂NH3 ― ― →HCl(aq) NH4Cl(aq)(√) (3)(2016· 海 南 高 考 )NH4Cl 溶 液 与 Ca(OH)2 溶 液 混 合 的 离 子 方 程 式 为 H ＋ ＋ OH － ===H2O(×) (4)(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(√) (5)(2015·安徽高考)检验溶液中是否含有 NH＋4 ：取少量试液于试管中，加入 NaOH 溶液 并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体(√) (6)(2015·山东高考)加热盛有 NH4Cl 的试管，试管底部有固体消失，试管口有晶体凝结， 说明 NH4Cl 固体可以升华(×) (7)(2015·重庆高考)实验室制取氨 (×) (8)(2014·全国卷Ⅰ)施肥时，草木灰(有效成分为 K 2CO3)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)(2013·全国卷Ⅰ)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气(√) (10)(2014·北京高考)加热 NH4Cl 和 Ca(OH)2 混合物，并将产生的气体通入酚酞溶液中， 酚酞溶液变成红色(√) 2．(2016·上海高考)称取(NH4)2SO4 和 NH4HSO4 混合物样品 7.24 g，加入含 0.1 mol NaOH 的溶液，完全反应，生成 NH3 1 792 mL(标准状况)，则(NH4)2SO4 和 NH4HSO4 的物质的量比 为(　　) A．1∶1　　　　　　　 　B．1∶2 C．1.87∶1 D．3.65∶1 解析：选 C　若 NaOH 完全与 NH＋4 反应，则生成 NH3 0.1 mol，其在标准状况下的体积 为 2 240 mL，题给条件是生成 NH3 1 792 mL，可知 0.1 mol 氢氧化钠不足，故 NaOH 先与 NH4HSO4 反应完全，再与(NH4)2SO4 反应，因共生成 NH3 0.08 mol，故与 H＋反应的氢氧化 钠为 0.02 mol，则可知道 NH4HSO4 为 0.02 mol，则(NH4)2SO4 的质量为 7.24－115×0.02＝ 4.94 g，物质的量为 4.94 g÷132 g·mol－1＝0.037 4 mol。两者物质的量之比为 1.87∶1。 氨气还原性的“4 大体现” (1)催化氧化：4NH3＋5O2 =====催化剂 △ 4NO＋6H2O (2)被 CuO 氧化：2NH3＋3CuO =====△ 3Cu＋N2＋3H2O (3)被氯气氧化：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl 或 8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl (4)被氮氧化物氧化： 6NO＋4NH3===5N2＋6H2O 6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O 题点(二)　氨气的实验室制法及性质实验探究 3.如右图所示装置中，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，然后打开止水夹，下列与实验事实不相符的是(　　) A．Cl2(饱和食盐水)，无色喷泉 B．NH3(H2O 含石蕊)，蓝色喷泉 C．HCl(H2O 含石蕊)，红色喷泉 D．SO2(NaOH 溶液)，无色喷泉 解析：选 A　Cl2 不溶于饱和食盐水，不能形成喷泉。 4．(2015·广东高考节选)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)按下图装置进行 NH3 性质实验探究。 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 5．(2016·全国乙卷)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 Y 管中有少量水珠 生成的气态水凝聚 定，待装置恢复到室温 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)2 =====△ CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；如果选择 B 装置制取氨气，则反应的化学方程式为 NH3·H2O =====△ NH3↑＋H2O。②欲收集一瓶干燥的氨气，首先要除去杂质，制备氨气的杂质只有水蒸气， 由于氨气溶于水显碱性，因此要选用碱石灰作干燥剂，干燥管的进出口方向为粗进细出，因 此先接 d 后接 c；其次要收集氨气，由于氨气的密度小于空气，要从短管进气，因此先接 f 再接 e；最后要进行尾气处理，由于氨气极易溶于水，因此可以选择水吸收尾气，还要注意 防倒吸，所以接 i。 (2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH3 将 NOx 还原生成 N2”，结合 实验条件可知反应为 8NH3＋6NO2 =====催化剂 7N2＋12H2O，NO2 为红棕色气体，发生反应后变 成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y 管中的压强小于 外压，因此产生倒吸现象。 答案：(1)① A　2NH 4Cl＋Ca(OH) 2 =====△ 2NH3↑＋CaCl 2 ＋2H 2O(或 B　NH 3·H2O =====△ NH3↑＋H2O)　②dcfei (2)①红棕色气体慢慢变浅　②8NH3＋6NO2 =====催化剂 7N2＋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 考点三　硝酸的性质及应用 1．硝酸的物理性质 硝酸是无色、易挥发的液体，有刺激性气味，能与水以任意比例混溶。 2．硝酸的化学性质 (1)不稳定性 ①反应：4HNO3 =====△ 或光照 2H2O＋4NO2↑＋O2↑。 ②市售浓硝酸呈黄色的原因是：硝酸分解生成的 NO2 溶解在硝酸里。消除黄色的方法 是：向浓硝酸里通入空气(或 O2)。 ③硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。 (2)强氧化性 不论浓、稀硝酸都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。 ①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。 ②与非金属反应。 如浓硝酸与木炭反应的化学方程式： C＋4HNO3(浓) =====△ CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③与还原性化合物反应。 硝酸可氧化 H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋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－3 ===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 [注意]　(1)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。 (2)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。 (3)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。 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＋5O2 =====催化剂 △ 4NO＋6H2O。 (2)NO 进一步氧化生成 NO2 2NO＋O2===2NO2。 (3)用水吸收 NO2 生成 HNO3 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 [基点小练] 某同学认为 1.0 mol·L－1 的 KNO3 溶液中可大量存在 H＋、Fe2＋、Cl－、SO2－4 ，正确吗？ 请说明理由。 提示：不正确；原因是 NO－3 在 H＋中具有强氧化性，能将 Fe2＋氧化成 Fe3＋而不能共存。 题点(一)　硝酸的强氧化性 1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2016·全国乙卷)1 mol Fe 溶于过量硝酸，电子转移数为 2NA(×) (2)(2016·江苏高考)将铜丝插入稀硝酸中：Cu＋4H＋＋2NO－3 ===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O(×) (3)(2016·海南高考)将铁屑放入稀 HNO3 中证明 Fe 比 H2 活泼(×) (4)(2015·山东高考)向稀 HNO3 中滴加 Na2SO3 溶液：SO2－3 ＋2H＋===SO2↑＋H2O(×) (5)(2015·重庆高考)SO2 和 SO3 混合气体通入 Ba(NO3)2 溶液可得到 BaSO3 和 BaSO4(×) (6)(2014·安徽高考)实验室里用锌粒与稀硝酸反应制取 H2(×) (7)(2014·广东高考)将可调高度的铜丝伸入稀 HNO3 中，溶液变蓝，说明铜与稀 HNO3 发 生置换反应(×) (8)(2015·海南高考)稀硝酸可除去试管内壁的银镜(√) 2．(2015·北京高考)在通风橱中进行下列实验： 步骤 现象 Fe 表面产生大量无色 气泡，液面上方变为红 棕色 Fe 表面产生少量红棕 色气泡后，迅速停止 Fe、Cu 接触后，其表面 均产生红棕色气泡 下列说法不正确的是(　　) A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO＋O2===2NO2 B．Ⅱ中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层，阻止 Fe 进一步反应 C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀 HNO3 的氧化性强于浓 HNO3 D．针对Ⅲ中现象，在 Fe、Cu 之间连接电流计，可判断 Fe 是否被氧化 解析：选 C　A．铁放入稀 HNO3 中发生反应 Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O， NO 逸出，遇到 O2 生成 NO2，气体由无色变为红棕色。B.铁放入浓 HNO3 中，在常温下会钝 化，即在 Fe 表面形成致密的氧化膜，阻止 Fe 进一步反应。C.浓 HNO3 的氧化性强于稀 HNO3。 D.在铁、铜之间加一个电流计，根据电子的流向，可判断铁是否被氧化。若电子由铁移动到 铜，则铁被氧化。 硝酸与金属反应的规律 (1)与金属反应时，盐酸或稀硫酸中起氧化作用的是 H＋，所以能放出 H2，而硝酸中＋5 价氮氧化性远大于 H＋，所以硝酸与金属反应不放出 H2。 (2)金属与硝酸反应，金属一般被氧化为高价金属硝酸盐。若金属过量且有变价时，将 生成低价金属硝酸盐。如： Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (3)金属与浓硝酸反应时，先放出 NO2 气体，随着硝酸的浓度变小，会放出 NO 气体， 因此过量的 Cu 与浓硝酸反应时，放出的气体是 NO2 与 NO 的混合气体。 题点(二)　硝酸与金属反应的计算 3．将 Mg、Cu 组成的 m g 混合物投入适量稀 HNO3 中恰好完全反应，固体完全溶解时 收集到的还原产物 NO 气体为 0.896 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入 2 mol·L－1 NaOH 溶液 60 mL 时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀质量为(　　) A．(m＋2.28) g　　　　　 　B．(m＋2.04) g C．(m＋3.32) g D．(m＋4.34) g 解析：选 B　利用守恒法解答当金属离子恰好沉淀时，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH －)， 守恒的巧妙之处在于，n(OH－)＝n(金属失电子)＝n(NO 得到的电子)＝3×0.896/22.4＝0.12 mol，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)＝m g＋0.12×17 g＝(m＋2.04)g，B 正确。 4．(2016·天津高考)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应，生成的盐只有硫酸铜， 同时生成的两种气体均由 N、O 两种元素组成，气体的相对分子质量都小于 50。为防止污 染，将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐，消耗 1 L 2.2 mol·L －1 NaOH 溶液和 1 mol O2，则两种气体的分子式及物质的量分别为__________，生成硫酸铜物质的量为________。 解析：该反应过程的原理为(ⅰ)Cu＋HNO 3＋H2SO4―→CuSO4＋NO＋NO 2＋H2O； (ⅱ)NO＋NO2＋NaOH＋O2―→NaNO3＋H2O。设 NO、NO2 的物质的量分别为 x、y，根据 N 原子守恒和转移电子数相等可得： Error! 解得 x＝0.9 mol，y＝1.3 mol。反应(ⅰ)中 Cu 转化为 CuSO4 且与反应(ⅱ)中 O2 转移的电 子数相等，即 n(CuSO4)×2＝n(O2)×4＝4 mol，故 n(CuSO4)＝2 mol。 答案：NO：0.9 mol，NO2：1.3 mol　2 mol 金属与硝酸反应计算题的一般方法 (1)思维模型 (2)计算技巧 原子守恒法 HNO3 与金属反应时，一部分 HNO3 起酸的作用，以 NO －3 的形式存在于溶液 中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等 于反应消耗的 HNO3 中氮原子的物质的量 得失电子守 恒法 HNO3 与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3 中氮原子得电子的物质的量等 于金属失电子的物质的量 电荷守恒法 HNO3 过量时反应后溶液中(不考虑 OH－)，c(NO－3 )＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代 表金属离子) 离子方程式 计算法 金属与 H2SO4、HNO3 的混合酸反应时，由于硝酸盐中 NO －3 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 －3 进行相关计算，且溶液中 要符合电荷守恒 [课堂巩固练] 1．为了在实验室更简便地制取干燥的 NH3，下列方法中适合的是(　　) A．NH4Cl 与浓硫酸混合共热，生成的气体用碱石灰进行干燥 B．N2＋3H2 高温、高压 催化剂 2NH3，用烧碱进行干燥 C．加热浓氨水，气体用碱石灰干燥 D．加热 NH4HCO3，气体用 P2O5 干燥 解析：选 C　A 项，NH 4Cl 与浓硫酸反应的化学方程式为 2NH4Cl＋H2SO4(浓) =====△ (NH4)2SO4＋2HCl↑；B 项，属于 NH3 的工业制法，不是实验室简便制取 NH3 的方法；C 项， NH3·H2O =====△ NH3↑＋H2O，NH3 能用碱石灰干燥；D 项，NH4HCO3 =====△ NH3↑＋CO2↑ ＋H2O↑，制得的 NH3 不纯，且不能用 P2O5 干燥 NH3。 2．氮的多样性主要体现在含氮化合物及其性质的多样性上，下列说法正确的是(　　) A．Fe2＋、Mg2＋、Cl－、NO －3 能大量共存于 pH＝0 的溶液中 B．1 L 浓度为 1 mol·L－1 的 NH4Cl 溶液中含有 NA 个 NH＋4 C．除去 NO 中混有的少量 NO2，可将混合气体通过盛有水的洗气瓶，再用排空气法收 集 NO D．不论是浓硝酸还是稀硝酸，与铜反应均体现出硝酸的酸性和强氧化性 解析：选 D　A 项，酸性条件下，HNO3 氧化 Fe2＋，错；B 项，NH ＋4 水解，错；C 项， NO 不能用排空气法收集，错。 3．发射卫星的运载火箭，其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。引燃后产生的高温气体主要是 CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫 星发射现场看到火箭喷出大量“红烟”，产生“红烟”的原因是(　　) A．高温下 N2 遇空气生成 NO2 B．NO 遇空气生成 NO2 C．CO2 与 NO 反应生成 CO 和 NO2 D．NO 和 H2O 反应生成 H2 和 NO2 解析：选 B　引燃后的高温气体主要是 CO2、H2O、N2、NO 等无色气体，一氧化氮容 易被氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮是红棕色气体。 4.(2017·山师附中模拟)用图中装置进行实验，一段时间后，现象与预测不 一致的是(　　) 选项 ①中物质 ②中物质 实验预测 A 浓氨水 酚酞溶液 ②中溶液变为红色 B 浓硝酸 淀粉 KI 溶液 ②中溶液变为蓝色 C 浓盐酸 浓氨水 大烧杯中有白烟 D 饱和亚硫酸溶液 稀溴水 ②中无明显变化 解析：选 D　A 项，浓氨水具有挥发性，挥发出的 NH3 溶于水呈碱性，酚酞遇碱变红， 正确；B 项，浓硝酸具有挥发性，硝酸蒸气溶于水得稀硝酸溶液，具有强氧化性，与 KI 反 应生成 I2，淀粉遇 I2 变蓝，正确；C 项，浓盐酸和浓氨水都具有挥发性，挥发出的 HCl 和 NH3 相遇生成氯化铵固体小颗粒，装置内有白烟，正确；D 项，亚硫酸不稳定，分解产生 SO2， SO2 具有还原性，能使溴水褪色，错误。 5．在如图所示的装置中，烧瓶中充满干燥气体 a，将滴管中的液体 b 挤入烧瓶内，轻 轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹 f，烧杯中的液体 d 呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则 a 和 b 分别是(　　) 选项 a(干燥气体) b(液体) A NO 水 B CO2 饱和 NaHCO3 溶液 C Cl2 饱和 NaCl 溶液 D NH3 1 mol·L－1 盐酸 解析：选 D　一氧化氮和水不反应，所以不能形成喷泉实验，A 错误；CO 2 与饱和 NaHCO3 溶液不反应，不能形成喷泉实验，B 错误；Cl2 不溶于饱和 NaCl 溶液，也不与其反 应，锥形瓶与烧瓶内压强相等，不能形成喷泉，C 错误；NH3 与盐酸能发生反应，生成物为 NH4Cl 固体，气体被吸收进入溶液中，烧瓶内压强减小为零，同外界大气压产生压强差，所 以形成喷泉，并充满烧瓶，D 正确。 6．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__________________________________________________。 解析：(1)因烧瓶中有空气，则生成的 NO 能与氧气反应生成二氧化氮，利用 A 装置反 应生成的二氧化碳气体赶走装置中的空气避免对一氧化氮气体检验的干扰。 (2)因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO 和水，现象是 Cu 丝表面产生气泡，稀硝酸液面 上方仍为无色，溶液变蓝，其离子反应为 3Cu＋2NO－3 ＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 (3)NO 与氧气能迅速反应生成二氧化氮，故用空气验证 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)NO、NO2 都有毒，能污染环境，氮的氧化物能用 NaOH 溶液吸收。 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－3 ===3Cu＋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)吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，防止倒吸 [课下提能练] 1．下列有关氮元素的单质及其化合物的说法错误的是(　　) ①氮气与氧气在放电条件下可直接生成 NO2 ②铵盐都不稳定，受热分解都生成氨气 ③向 Fe(NO3)2 溶液中滴加稀盐酸，无明显变化 ④实验室采用加热氯化铵固体，用碱石灰除去氯化氢的方法制备氨气 A．①③④　　　　　　　　 　B．①③ C．①④ D．①②③④ 解析：选 D　在放电条件下，氮气和氧气反应生成的是一氧化氮而不是二氧化氮，一氧 化氮不稳定，易被氧气氧化生成二氧化氮，①错误；硝酸铵加强热时剧烈分解发生爆炸生成 氮气、二氧化氮和水，②错误；向硝酸亚铁溶液中加入稀盐酸，酸性条件下，硝酸根离子具 有强氧化性，能把亚铁离子氧化成铁离子，同时自身被还原成一氧化氮，③错误；氯化铵受 热易分解，冷却时又生成氯化铵，所以得不到氨气，④错误。 2．(2017·南通调研)下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质，其中能达 到实验目的的是(　　) A．用装置甲制取氨气 B．用装置乙除去氨气中的水蒸气 C．用装置丙验证氨气具有还原性 D．用装置丁吸收尾气 解析：选 C　A 项，用装置甲制取氨气需要加热，错误。B 项，氨气与浓硫酸反应生成 硫酸铵，错误。C 项，氨气与氧化铜在加热条件下反应生成 NO、水和铜，可以验证氨气具 有还原性，正确。D 项，用装置丁吸收尾气容易引起倒吸，错误。 3．下列说法不正确的是(　　) A．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入 Cu(NO3)2 固体，铜粉仍不溶解 B．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性 C．铜与稀硝酸反应的离子方程式为 3Cu＋8H＋＋2NO－3 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．HNO3―→NO―→NO2，以上各步变化均能通过一步实验完成 解析：选 A　A 项中加入 Cu(NO3)2 固体后，Cu 和 H＋、NO－3 发生反应：3Cu＋8H＋＋2NO －3 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，该项不正确。 4．(2017·松江模拟)某同学探究氨和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是 (　　) A．室温下测定等浓度氨水和 NaOH 溶液的 pH，比较氨水和 NaOH 碱性强弱 B．将氨水缓慢滴入 AlCl3 溶液中，研究 Al(OH)3 的两性 C．将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，观察到白烟 D．加热除去 NH4Cl 中的少量 NaHCO3 解析：选 A　氨水的主要成分 NH3·H2O 是弱电解质，氢氧化钠是强电解质，前者部分 电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度氨水和 NaOH 溶液的 pH，可比较氨水和 NaOH 碱性强弱，A 正确。由于 NH3·H2O 是弱碱，Al(OH)3 不能溶于氨水中，故无法验证 Al(OH)3 的酸性，B 错误。浓硫酸无挥发性，无法观察到白烟，C 错误。NH4Cl 受热也会分 解，故不可采用加热法除杂，D 错误。 5.用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口 瓶中(如图所示)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依 次观察到如下现象：①滴管内产生红棕色气体，液面下降；②随后滴管内的液面 上升，气体变成无色；③滴管内的液面再次下降。下列说法中不正确的是(　　) A．现象①中产生的红棕色气体为 NO2 B．产生现象②的原因是 NO2 与水反应 C．产生现象③的原因是铜与稀硝酸反应 D．最终瓶内溶液中的溶质一定只有 Cu(NO3)2 解析：选 D　铜和浓硝酸发生反应 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，生 成的二氧化氮为红棕色气体，A 项正确；现象①中产生的二氧化氮能和水发生反应 3NO2＋ H2O===2HNO3＋NO，从方程式可知，3 mol 红棕色的二氧化氮与水反应，生成 1 mol 无色 一氧化氮气体，气体的体积减小，滴管内的压强减小，所以滴管内的液面上升，气体变成无 色 ， B 项 正 确 ； 现 象 ② 中 生 成 的 稀 硝 酸 与 内 置 的 螺 旋 状 铜 丝 发 生 反 应 3Cu ＋ 8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因滴管内有气体生成，压强增大，所以滴管内的液 面再次下降，C 项正确；滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，生成的 一氧化氮气体与氧气、水反应生成硝酸，硝酸继续与铜反应，最终可能有硝酸剩余，所以最 终瓶内溶液中的溶质有 Cu(NO3)2，也可能有硝酸，D 项错误。 6．通过一步反应不能直接完成的是(　　) ①N2→NO2 　 ②NO2→NO 　 ③NH3→NO 　 ④NH3→N2 　 ⑤Cu→Cu(NO3)2　 ⑥HNO3→NO2 A．①④ B．②⑤ C．③④⑥ D．① 解析：选 D　①N2 与氧气反应生成 NO 再与氧气反应生成 NO2 需二步完成；②NO2 与 水反应生成 NO，一步完成；③NH3 与氧气反应生成 NO，一步完成；④NH3 与氯气反应生 成 N2，一步完成；⑤Cu 与硝酸反应生成 Cu(NO3)2，一步完成；⑥浓 HNO3 与铜反应生成 NO2，一步完成。 7.某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润)，挂在铁架台上。另 取一只盛某种溶液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方(如右图)。过一会儿，发现纸蝴蝶变为 红色。下表的组合中，能够实现上述变化的是(　　) ① ② ③ ④ 纸蝴蝶上的喷洒液 石蕊 酚酞 酚酞 石蕊 小烧杯中的溶液 浓盐酸 浓氨水 NaOH 溶液 浓硫酸 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 解析：选 A　浓盐酸易挥发，酸性气体 HCl 遇石蕊变红；浓氨水易挥发，碱性气体 NH3 遇酚酞变红。 8．NH3 是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，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．NH3 和 NO2 在一定条件下可发生氧化还原反应 D．图中所涉及的 O2 都要用纯氧 解析：选 C　化肥是主要含氮、磷、钾的一些物质，NaHCO3 不是常用的化肥，A 项不 正确；Na2CO3 受热不易分解，B 项不正确；NH3 和 NO2 在一定条件下可以发生氧化还原反 应，如生成氮气，C 项正确；氨的催化氧化用空气就可以，不一定要用纯氧，D 项不正确。 9．下图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关 系，则下列说法不正确的是(　　) A．一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 B．用一定量的铁粉与大量的 9.75 mol·L －1 HNO3 溶液反应得到标况下气体 2.24 L，则 参加反应的硝酸的物质的量为 0.1 mol C．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多 D．当硝酸浓度为 9.75 mol·L －1 时还原产物是 NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为 5∶3∶1 解析：选 B　根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还 原产物不是单一的，A 正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝 酸铁)，因此参加反应的硝酸的物质的量大于 0.1 mol，B 错误；根据图像可知随着硝酸浓度 的升高，NO2 的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C 正确；根据图像可知当硝酸浓度为 9.75 mol·L－1 时还原产物是 NO、NO2、N2O，且其物质 的量之比为 10∶6∶2＝5∶3∶1，D 正确。 10．Cu 与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在 NaOH 溶液中得到 NaNO3 和 NaNO2 的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示： 下列有关判断正确的是(　　) A．若铜片为 51.2 g，则生成 0.2 mol NaNO3 B．常温下，Cu 遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应 C．标准状况下收集的氮氧化物为 20.16 L D．反应过程中生成的 Cu(NO3)2 既是氧化产物，也是还原产物 解析：选 A　分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即 Cu→Cu2＋， HNO3→NaNO2,51.2 g Cu 的物质的量为 0.8 mol，共失电子 0.8 mol×2＝1.6 mol，由得失电子 守恒可知 HNO3→NaNO2 得 1.6 mol 电子，故产物中 NaNO2 的物质的量为 0.8 mol，由 Na 原 子守恒可知另一种产物 NaNO3 为 0.2 mol，A 正确；常温下，Cu 能与浓硝酸反应，B 错误； 部分 NO2 会转化为 N2O4，而 N2O4 在标准状况下不是气体，C 错误；反应过程中生成的 Cu(NO3)2 是氧化产物，不是还原产物，D 错误。 11．(2017·北京海淀模拟)氨气在工农业生产中有重要应用。 (1)① 氮 气 用 于 工 业 合 成 氨 ， 写 出 氮 气 的 电 子 式 ： ________________________________________________________________________； ②NH3 的稳定性比 PH3________(填写“强”或“弱”)。 (2)如下图所示，向 NaOH 固体上滴几滴浓氨水，迅速盖上盖，观察现象。 ①浓盐酸液滴附近会出现白烟，发生反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 ②浓硫酸液滴上方没有明显现象，一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体，该固体可能 是________(写化学式，一种即可)。 ③FeSO4 液滴中先出现灰绿色沉淀，过一段时间后变成红褐色，发生的反应包括 Fe2＋＋ 2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH ＋4 和____________________________________________。 (3)空气吹脱法是目前消除 NH3 对水体污染的重要方法。在一定条件下，向水体中加入 适 量 NaOH 可 使 NH3 的 脱 除 率 增 大 ， 用 平 衡 移 动 原 理 解 释 其 原 因 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2)， 反应的化学方程式为________________________，若反应中有 0.3 mol 电子发生转移，生成 亚硝酸的质量为________g(小数点后保留两位有效数字)。 解析：(1)①氮气电子式中存在三键；②根据非金属性的判断依据“非金属性越强，气 态氢化物越稳定”，很容易判断出 NH3 的稳定性强于 PH3。(2)①根据现象写方程式；②氨气 溶于浓硫酸，能生成(NH4)2SO4 或 NH4HSO4；③根据现象写方程式，氢氧化亚铁被氧气氧化 为 氢 氧 化 铁 ： 4Fe(OH)2 ＋ O2 ＋ 2H2O===4Fe(OH)3 。 (3) 氨 在 水 中 存 在 平 衡 ： NH3 ＋ H2ONH3·H2ONH＋4 ＋OH－，加入 NaOH 后 OH－浓度增大，平衡逆向移动，故有利于 氨的逸出。(4)由方程式可看出，每当生成 1 mol HNO2，转移电子数为 6 mol，当有 0.3 mol 电子发生转移时，生成亚硝酸 0.05 mol，即 2.35 g。 答案：(1)①N⋮⋮N　②强 (2)①NH3＋HCl===NH4Cl ②NH4HSO4 或[(NH4)2SO4] ③4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)氨在水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋4 ＋OH－，加入 NaOH 后 OH－浓 度增大平衡逆向移动，故有利于氨的脱除 (4)2NH3＋3O2 微生物,2HNO2＋2H2O　2.35 12．某小组的同学欲探究 NH3 经一系列反应得到 HNO3 和 NH4NO3 的过程。NH3 的转化 过程如图所示。 甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。 用于 A、B 装置中的可选药品：浓氨水、30% H 2O2 溶液、蒸馏水、NaOH 固体、 MnO2。 (1) 装 置 A 的 圆 底 烧 瓶 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 __________________________________。装置 E 有多种作用，下列关于装置 E 的作用或其 中所盛液体的说法中，不正确的是________(填字母)。 a．使氨气和氧气充分混合 b．控制通入氨气和氧气的体积比 c．平衡装置内的压强 d．锥形瓶内液体是饱和食盐水 (2)甲同学先点燃酒精灯，再打开 K1、K2、K3、K4，反应一段时间后，成功模拟了反应 过程，并将实验中产生的气体持续通入装置 H 一段时间后，H 中的溶液变成蓝色，则其中 铜片所参与反应的离子方程式为____________________________________________， 若制得的氨气仅按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的顺序完全转化为硝酸，欲使装置 H 中所得溶液为纯净 的 CuSO4 溶液(忽略 Cu2＋的水解)，理论上所需氨气在标准状况下的体积为________L(假设 硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)。 (3)乙同学为模拟过程Ⅳ的反应，在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的 一项操作，使 G 处圆底烧瓶中产生大量白烟，你认为这项操作是________(填字母)。 a．关闭 K3 并熄灭酒精灯 b．关闭 K4 并熄灭酒精灯 c．关闭 K3、K4 并熄灭酒精灯 (4)丙同学认为该系列实验装置存在一处明显的设计缺陷，你认为该设计缺陷是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由题给条件和实验装置图可知，装置 A 是制备氧气的装置，装置 B 是制备氨 气的装置，装置 A 的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为 2H2O2 =====MnO2 2H2O＋O2↑；装置 E 可以使氨气和氧气充分混合，观察装置 E 中气泡的速度可以控制通入氨气和氧气的体积比， 装置 E 还可以平衡装置内的压强。因为氨气极易溶于水，所以锥形瓶中液体不能用饱和食 盐水，选 d。(2)铜与稀硫酸不反应，溶液呈蓝色，说明铜与硝酸发生了反应：3Cu＋8H＋＋2NO －3 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。n(H2SO4)＝0.15 L×1 mol·L－1＝0.15 mol，n(H＋)＝0.15 mol×2 ＝0.3 mol，n(SO2－4 )＝0.15 mol，根据上述反应和题目要求，可知 SO2－4 ～Cu2＋～2 3HNO3，故 需要 HNO3 的物质的量为 0.1 mol，根据 NH3～NO～NO2～HNO3，可知需要 NH3 的物质的 量为 0.1 mol，在标准状况下的体积为 2.24 L。(3)过程Ⅳ的反应是 NH3 与 HNO3 的反应，则 应停止供 O2，关闭 K3，熄灭酒精灯，使氨气进入 G 发生反应，选 a。(4)整套装置没有尾气 处理装置。 答案：(1)2H2O2 =====MnO2 2H2O＋O2↑　d (2)3Cu＋8H＋＋2NO－3 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　2.24 (3)a　(4)缺少尾气处理装置 13．图中是在实验室进行氨气快速制备与性质探究实验的组合装置，部分固定装置未画 出。 (1) 在 组 装 好 装 置 后 ， 若 要 检 验 A ～ E 装 置 的 气 密 性 ， 其 操 作 是 首 先 ______________________，打开弹簧夹 1，在 E 中装入水，然后微热 A，观察到 E 中有气泡 冒出，移开酒精灯，E 中导管有水柱形成，说明装置气密性良好。 (2)装置 B 中盛放的试剂是_____________________________________________。 (3)点燃 C 处酒精灯，关闭弹簧夹 2，打开弹簧夹 1，从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶 中固体后关闭分液漏斗活塞，稍等片刻，装置 C 中黑色固体逐渐变红，装置 E 中溶液里出 现大量气泡，同时产生__________________(答现象)；从 E 中逸出液面的气体可以直接排入 空气，请写出在 C 中发生反应的化学方程式：_________________________________。 (4)当 C 中固体全部变红色后，关闭弹簧夹 1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量 C 中 固体质量，若反应前固体质量为 16 g，反应后固体质量减少 2.4 g，通过计算确定该固体产 物的成分________________________(用化学式表示)。 (5)在关闭弹簧夹 1 后，打开弹簧夹 2，残余气体进入 1 中，很快发现装置 F 中产生白烟， 同 时 发 现 G 中 溶 液 迅 速 倒 吸 流 入 F 中 ， 写 出 产 生 白 烟 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 迅速产生倒吸的原因是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)A 是制备 NH3 的装置，B 是干燥 NH3 的装置，C 是 NH3 与 CuO 的反应装置， E 是处理氨气尾气的装置，F 是 NH3 与 Cl2 的反应装置，G 是处理 Cl2 尾气的装置。(2)干燥 NH3 需使用碱性干燥剂。(3)C 中 CuO 与 NH3 发生氧化还原反应生成红色的 Cu、N2 和 H2O； E 中发生反应：2NH3＋BaCl2＋SO2＋H2O===BaSO3↓＋2NH4Cl。(4)若产物全部是 Cu，则由 差量法知减小的全部是 O 元素的质量，即 n(CuO)＝n(O)＝2.4 g÷16 g·mol －1＝0.15 mol，所 以反应的 CuO 的质量为 0.15 mol×80 g·mol－1＝12 g<16 g，所以 CuO 未完全转化成 Cu，高 温情况下 CuO 分解生成 Cu2O 和 O2，剩余固体中可能含有 Cu2O。(5)Cl2 可将 NH3 氧化为 N2， 同时生成的 HCl 会和 NH3 反应生成 NH4Cl，产生白烟现象，F 瓶内压强变小，从而出现倒 吸现象。 答案：(1)关闭弹簧夹 2 和分液漏斗活塞 (2)碱石灰(或生石灰) (3)白色沉淀　2NH3＋3CuO =====△ 3Cu＋N2＋3H2O (4)Cu2O、Cu (5)3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl　盛满氯气的集气瓶中因氨气与 HCl 反应生成固体，导 致瓶内压强减小，引起溶液倒吸