第四講氮及其化合物考點一氮氣及其氧化物(命題指數(shù)★★★★★)1．自然界中氮的存在和氮的固定：2．氮氣。(1)物理性質(zhì)：無色無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)。寫出有關(guān)化學(xué)方程式：①3Mg＋N2Mg3N2；②N2＋3H22NH3；③N2＋O22NO。3．氮的氧化物：(1)氮有多種價態(tài)的氧化物，氮元素從＋1～＋5價都有對應(yīng)的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)NO和NO2的比較。性質(zhì)NONO2色、態(tài)、味無色、無味氣體紅棕色、有刺激性氣味氣體溶解性難溶于水毒性有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一與水反應(yīng)不反應(yīng)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO與氧氣反應(yīng)2NO＋O22NO2不反應(yīng)對環(huán)境的影響NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒，NO、NO2導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)豆科植物通過根瘤菌吸收空氣中的氮屬于氮的固定，是化學(xué)變化。()提示：√。氮的固定是游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)的過程，是化學(xué)變化。(2)在實驗室里，NO可用排空氣法收集。()提示：×。常溫下，NO與氧氣反應(yīng)，用排水法收集。(3)通過灼熱的鎂粉，可除N2中的少量氧氣。()提示：×。加熱條件下，鎂與氮氣反應(yīng)。(4)N2與O2在放電條件下直接化合生成NO2。()提示：×。N2與O2在放電條件下直接化合生成NO。(5)將1molNO與0.5molO2混合后分子數(shù)為NA。()提示：×。NO與O2反應(yīng)生成NO2，2NO2N2O4。(6)NO2與H2O反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶2。()提示：√。3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，NO2既是氧化劑，又是還原劑，個數(shù)之比是1∶2。2．(2021·衡陽模擬)一種新型的合成氨的方法如圖所示，下列說法正確的是()A.反應(yīng)①屬于“氮的固定”B．反應(yīng)②屬于氧化還原反應(yīng)C．反應(yīng)③可通過電解LiOH水溶液實現(xiàn)D．上述三步循環(huán)的總結(jié)果為N2＋3H2=2NH3【解析】選A。解答本題的關(guān)鍵是結(jié)合圖示和箭頭方向確定反應(yīng)物和生成物，然后根據(jù)圖示寫出化學(xué)方程式進(jìn)行分析判斷。反應(yīng)①為Li與N2反應(yīng)生成Li3N，屬于氮的固定，A正確；結(jié)合圖示可知反應(yīng)②為Li3N＋3H2O=3LiOH＋NH3↑，該反應(yīng)中沒有化合價的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，B錯誤；電解LiOH水溶液不能生成單質(zhì)Li，C錯誤；結(jié)合圖示可知，三步循環(huán)的總結(jié)果為2N2＋6H2O=4NH3＋3O2，D錯誤。命題角度1：氮氣及其氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用【典例1】(2021·葫蘆島模擬)下列說法中正確的是()A．氮氣化學(xué)性質(zhì)不如磷活潑，故氮元素非金屬性弱于磷B.氮氣只有氧化性，沒有還原性C．“雷雨發(fā)莊稼”所包含的化學(xué)變化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸鹽D．NO與O2反應(yīng)生成NO2屬于氮的固定【解析】選C。N≡N鍵能大，N2比磷穩(wěn)定，A錯誤；氮氣中氮元素的化合價可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有還原性，B錯誤；氮的固定是將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過程，D項錯誤。(1)(宏觀辨識與微觀探析)哪些性質(zhì)可以判斷氮、磷的非金屬性強弱？提示：酸性：硝酸大于磷酸；穩(wěn)定性：NH3大于PH3；還原性：PH3大于NH3等可以說明非金屬性氮大于磷。(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)?！緜溥x例題】下列關(guān)于N2性質(zhì)的敘述中錯誤的是()A．氫氣在氮氣中能燃燒B．氮氣既具有氧化性，又具有還原性C．將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變成含氮化合物屬于氮的固定D．氮氣與氧氣在一定條件下反應(yīng)生成一氧化氮【解析】選A。氫氣與氮氣在高溫、高壓、催化劑條件下才能反應(yīng)，A錯誤；氮氣中氮元素的化合價可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有還原性，B正確；將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變成含氮化合物屬于氮的固定，C正確；氮氣與氧氣在放電條件下反應(yīng)生成NO，D正確。命題角度2：氮的氧化物與水的反應(yīng)【典例2】如圖所示，將相同條件下的m體積NO和n體積O2同時通入倒立于水槽且盛滿水的試管內(nèi)，充分反應(yīng)后，試管內(nèi)殘留eq\f(m,2)體積的氣體，該氣體與空氣接觸后立即變?yōu)榧t棕色。則m與n的比值為()A.3∶2B．2∶3C．8∶3D．3∶8【解析】選C。該過程中涉及的反應(yīng)有2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，可將兩個方程式“合并”為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。剩余氣體與空氣接觸立即變?yōu)榧t棕色，說明剩余氣體為NO。則可知eq\f(m,2)體積的NO氣體與n體積的O2恰好完全反應(yīng)。4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343eq\f(m,2)n4∶eq\f(m,2)＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。題干剩余氣體遇到空氣無變化，下列說法正確的是()A．3∶8B．4∶5C．8∶3D．5∶4【解析】選B。剩余氣體與空氣接觸無變化，說明剩余氣體為O2。則可知m體積的NO氣體與(n－eq\f(m,2))體積的O2恰好完全反應(yīng)。4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343m(n－eq\f(m,2))4∶m＝3∶(n－eq\f(m,2))，解得m∶n＝4∶5?！緜溥x例題】同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關(guān)系正確的是()A．V1＞V2＞V3B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2【解析】選B。設(shè)各種氣體的體積都為1體積。①根據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，即剩余NO的體積V1＝(1＋eq\f(1,3))體積。②根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，即剩余O2的體積V2＝(1－eq\f(1,4))體積。③剩余N2的體積V3＝1體積。即B項符合題意。命題角度3：氮的氧化物與環(huán)境污染【典例3】(2021·大連模擬)隨著我國汽車年銷量的大幅增加，空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車尾氣裝置中，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示，下列說法正確的是()A．反應(yīng)中NO為氧化劑，N2為氧化產(chǎn)物B．汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng)D．催化轉(zhuǎn)化總化學(xué)方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2【以圖析題·培養(yǎng)關(guān)鍵能力】【解析】選D。A項，反應(yīng)中NO、O2均為氧化劑，N2為還原產(chǎn)物；B項，N2不是污染成分；C項，NO與O2沒有催化劑存在下就可以發(fā)生反應(yīng)。【備選例題】氮氧化合物(用NOx表示)是大氣污染的重要因素，根據(jù)NOx的性質(zhì)特點，開發(fā)出多種化學(xué)治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體。如，4NH3＋6NO5N2＋6H2O，寫出氨氣轉(zhuǎn)化NO2的化學(xué)方程式________________________________________，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為________________________。(2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質(zhì)的量之比為1∶1，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________。②NO與NO2按物質(zhì)的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學(xué)式是__________?！窘馕觥?1)NH3和NO2反應(yīng)生成N2和H2O，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物均為N2，其質(zhì)量之比是4∶3。(2)①生成兩種鈉鹽，必須是NO2的歧化反應(yīng)，依據(jù)量的關(guān)系可知兩種鹽分別為NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合價為＋2價，NO2中氮的化合價為＋4價，二者1∶1混合時與NaOH反應(yīng)生成一種鈉鹽，依據(jù)電子守恒可知，鈉鹽中氮的化合價為＋3，即為NaNO2。答案：(1)8NH3＋6NO27N2＋12H2O4∶3(2)①2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO21．氮的氧化物溶于水的計算方法(1)NO2和O2的混合氣體溶于水時涉及反應(yīng)：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，其計算如下表：(2)NO和O2的混合氣體溶于水時涉及反應(yīng)：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，其計算如下表：2.氮氧化物對環(huán)境的污染及防治光化學(xué)煙霧NOx在紫外線作用下，與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種有毒的煙霧。酸雨NOx排入大氣中后，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。破壞臭氧層NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。3.常見的NOx尾氣處理方法(1)催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)，或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。(2)堿液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。命題點1：氮氣及其氧化物的性質(zhì)(基礎(chǔ)性考點)1．下列關(guān)于NO、NO2的描述中錯誤的是()A．NO2是紅棕色氣體，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在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，且二者都是大氣污染物D．NO、NO2既具有氧化性又具有還原性【解析】選B。NO2是紅棕色氣體，易溶于水，不是酸性氧化物，A正確；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錯誤；兩者通過2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO而相互轉(zhuǎn)化，且兩者都會造成空氣污染，C正確；NO、NO2既具有氧化性又具有還原性，D正確。命題點2：氮的氧化物與水的反應(yīng)(基礎(chǔ)性考點)2．將40mLNO2和NO的混合氣體通入倒立于水槽中盛滿水的試管中，充分反應(yīng)后試管中剩下20mL氣體，則原混合氣體中NO2和NO的體積比為()A．2∶1B．1∶3C．3∶1D．1∶1【解析】選C。3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV3 1230mL 20mLV(NO)＝40mL－30mL＝10mL，V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶10mL＝3∶1。3.常溫常壓下，注射器甲中裝有NO2氣體，注射器乙中裝有相同體積的空氣，注射器與U形管連通，固定活塞。如圖所示，打開兩個止水夾，足夠時間后，將會看到U形管中液面()A．a(chǎn)端上升，b端下降B．a(chǎn)端下降，b端上升C．U形管中液面無變化D．無法判斷【解析】選A。打開兩個止水夾后，甲中NO2與水反應(yīng)生成HNO3和NO，U形管中左側(cè)氣體壓強減小，a端液面上升，b端下降。命題點3：氮的氧化物與環(huán)境污染(應(yīng)用性考點)4．氮氧化物進(jìn)入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧，對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O(i)2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(ii)①在反應(yīng)(i)中，氧化劑是________。在反應(yīng)(ii)中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。②由反應(yīng)(ii)判斷二氧化氮是否為酸性氧化物？解釋原因__________________。(2)汽車尾氣中含有CO和NO，消除這兩種物質(zhì)對大氣的污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器，使它們發(fā)生反應(yīng)消除污染，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。(3)目前有一種治理方法是在一定條件下，用氨氣將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，請寫出NO2發(fā)生該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________?！窘馕觥?1)①在反應(yīng)(ⅰ)中NO2中的氮元素化合價降低做氧化劑；在反應(yīng)(ⅱ)中氧化劑和還原劑都是NO2，它們的物質(zhì)的量之比為1∶1。②二氧化氮與堿反應(yīng)生成兩種鹽，且氮元素化合價發(fā)生變化，二氧化氮不是酸性氧化物。(2)根據(jù)原子守恒定律結(jié)合題目信息可知，一氧化氮與一氧化碳反應(yīng)后生成的對大氣無污染的物質(zhì)應(yīng)為氮氣和二氧化碳。(3)根據(jù)原子守恒定律結(jié)合題目信息可知，氨氣和二氧化氮反應(yīng)后生成的無污染的物質(zhì)為氮氣和水。答案：(1)①NO21∶1②不是，因為二氧化氮與堿反應(yīng)生成兩種鹽，且氮元素化合價發(fā)生變化(2)2NO＋2CON2＋2CO2(3)6NO2＋8NH37N2＋12H2O【加固訓(xùn)練—拔高】(2021·宜昌模擬)光化學(xué)煙霧的形成機理如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.光化學(xué)煙霧的分散劑是空氣B．氧原子是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的催化劑ＫC.PAN()屬于有機物D．光化學(xué)煙霧與氮氧化物和碳?xì)浠衔锎罅颗欧庞嘘P(guān)【解析】選B。光化學(xué)煙霧的二次污染物O3、醛類、PAN及硝酸分散在空氣中，分散劑為空氣，故A正確；根據(jù)示意圖，氧原子是中間體，不是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的催化劑，故B錯誤；PAN()中含有碳元素，屬于有機物，故C正確；由圖示知光化學(xué)煙霧的形成與氮氧化合物和碳?xì)浠衔锏拇罅颗欧庞嘘P(guān)，故D正確?？键c二硝酸(命題指數(shù)★★★★★)1．物理性質(zhì)：硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。2．化學(xué)性質(zhì)：(1)不穩(wěn)定性。反應(yīng)：4HNO3(濃)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。(2)強氧化性。硝酸無論濃、稀都有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。與金屬反應(yīng)稀硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O濃硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O與非金屬反應(yīng)濃硝酸與C反應(yīng)的化學(xué)方程式：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O與還原性化合物反應(yīng)硝酸可氧化Fe2＋、H2S、SO2、Na2SO3、HI等還原性物質(zhì)。如稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學(xué)變化。()提示：√。鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化是金屬被氧化的過程。(2)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物中一定有NO。()提示：√。硝酸變稀，生成NO。(3)濃硝酸在光照下久置，會變黃。()提示：√。濃硝酸在光照下部分分解生成二氧化氮，溶于濃硝酸顯黃色。(4)硝酸具有強氧化性，硝酸與Fe反應(yīng)一定生成Fe3＋。()提示：×。當(dāng)Fe少量時生成Fe3＋，當(dāng)Fe過量時生成Fe2＋。(5)硝酸與Na2CO3反應(yīng)生成CO2氣體，與Na2S反應(yīng)也生成H2S。()提示：×。硝酸具有強氧化性，可將H2S氧化。(6)在1.0mol·L－1的KNO3溶液中可以存在H＋、Fe2＋、Cl－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。()提示：×。溶液中含NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))和H＋，可將Fe2＋氧化為Fe3＋。2．某同學(xué)在實驗室取出一瓶濃硝酸，發(fā)現(xiàn)溶液顯黃色，與教材中關(guān)于硝酸的描述出現(xiàn)偏差。(1)你能幫助該同學(xué)解釋一下原因嗎？應(yīng)該如何避免這種情況的發(fā)生？提示：濃硝酸不穩(wěn)定見光或受熱會分解生成NO2，NO2溶于濃硝酸使溶液顯黃色；故濃硝酸應(yīng)該保存在棕色試劑瓶中，并放在陰涼處。(2)你能幫助該同學(xué)去除硝酸的黃色嗎？提示：向濃硝酸中通入氧氣(或空氣)，發(fā)生反應(yīng)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，消除黃色。(3)足量的銅投入少量上述濃硝酸，會看到什么現(xiàn)象？提示：立即有紅棕色氣體產(chǎn)生，氣體顏色逐漸變淺至無色；溶液變?yōu)榫G色或藍(lán)綠色。命題角度1：硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用【典例1】(2021·秦皇島模擬)某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體主要是NO而設(shè)計了下列實驗，裝置如圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關(guān)閉狀態(tài))，F(xiàn)是一半空的注射器。請回答有關(guān)問題：(1)設(shè)計裝置A的目的是___________________________________________；為達(dá)到此目的，應(yīng)進(jìn)行的操作是打開K，且打開分液漏斗活塞，當(dāng)裝置C中產(chǎn)生________時，關(guān)閉K。(2)在完成(1)中的“操作”后，將裝置B中銅絲插入稀硝酸，并微熱之，觀察到裝置B中的現(xiàn)象是____________________________________________________；B中反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。(3)裝置E和F的作用是______________________________；為實現(xiàn)此作用，其操作方法是_________________________________________________________。(4)裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，兼有________________的功能?！疽詧D析題·培養(yǎng)關(guān)鍵能力】【解析】(1)由于裝置中含有空氣，能把NO氧化生成NO2，從而干擾實驗。所以需要利用生成的二氧化碳將整個裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾。澄清的石灰水能吸收CO2，產(chǎn)生白色沉淀，據(jù)此可以判斷。(2)稀硝酸具有氧化性，能把銅氧化，生成硝酸銅、NO和水，所以現(xiàn)象就是銅絲表面產(chǎn)生氣泡，稀硝酸液面上仍為無色，溶液變?yōu)樗{(lán)色。有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)由于NO極易被氧氣氧化生成NO2，所以E、F的作用是驗證無色氣體為NO。具體的操作是將注射器F中的空氣推入E中或?qū)中的無色氣體吸入注射器中。(4)NO2極易溶于水，所以還有防止倒吸的作用。答案：(1)利用生成的二氧化碳將整個裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾白色沉淀(2)銅絲表面產(chǎn)生氣泡，稀硝酸液面上仍為無色，溶液變?yōu)樗{(lán)色3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)驗證無色氣體為NO將注射器F中的空氣推入E中或?qū)中的無色氣體吸入注射器中(4)防止倒吸(1)(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)進(jìn)行完(3)中操作后，還要打開止水夾K和分液漏斗的活塞，通一段時間的CO2再拆卸裝置，為什么？提示：通過通CO2將氮的氧化物都趕到裝置D中吸收，防止拆卸裝置時污染空氣。(2)在進(jìn)行(3)中操作時，發(fā)現(xiàn)裝置C中的沉淀會溶解，原因是什么？提示：將注射器中的空氣注入裝置E，產(chǎn)生的NO2進(jìn)入裝置C與水反應(yīng)生成硝酸，硝酸將沉淀碳酸鈣溶解?！局v臺揮灑一刻】現(xiàn)象描述答題模板①全面描述現(xiàn)象的程序——“海、陸、空”“?！薄芤河惺裁醋兓?；“陸”——固體有什么變化；“空”——氣體有什么變化。②規(guī)范描述現(xiàn)象的答題模板如顏色：……由……(具體顏色)變?yōu)椤?具體顏色)；氣體：溶液中產(chǎn)生……(顏色)的氣體，(或)在固體表面產(chǎn)生……(顏色)氣體；沉淀：在……(顏色)溶液中產(chǎn)生……(顏色)的沉淀(渾濁)。命題角度2：金屬與硝酸反應(yīng)的多角度計算【典例2】將11.2g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體X(假定產(chǎn)生的氣體全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，產(chǎn)生21.4g沉淀。根據(jù)題意推斷氣體X的成分可能是()A．0.3molNO2和0.3molNOB．0.2molNO2和0.1molN2O4C．0.6molNOD．0.1molNO、0.2molNO2和0.05molN2O4【解析】選D。向Mg、Cu混合物與足量的硝酸反應(yīng)所得溶液中加入足量的NaOH溶液，產(chǎn)生21.4g沉淀為氫氧化鎂、氫氧化銅，所以沉淀中氫氧根的質(zhì)量為21.4g－11.2g＝10.2g，物質(zhì)的量為eq\f(10.2g,17g·moL－1)＝0.6mol，根據(jù)電子守恒可知反應(yīng)過程中共轉(zhuǎn)移0.6mole－，確定D項符合。【講臺揮灑一刻】金屬與硝酸反應(yīng)的思維模型【備選例題】某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol·L－1和0.1mol·L－1。向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱，待充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度(忽略體積變化)為()A．0.15mol·L－1B．0.225mol·L－1C．0.35mol·L－1D．0.45mol·L－1【解析】選B。解答本題要從離子反應(yīng)的角度來考慮，H2SO4提供的H＋可以和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))構(gòu)成強氧化性環(huán)境，繼續(xù)氧化銅單質(zhì)。HNO3、H2SO4混合液中H＋總的物質(zhì)的量為0.06mol，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物質(zhì)的量為0.04mol，Cu的物質(zhì)的量為0.03mol。Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3820.03mol0.06mol0.04molH＋不足量，應(yīng)根據(jù)H＋的物質(zhì)的量來計算。3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O830.06moln(Cu2＋)n(Cu2＋)＝0.06mol×eq\f(3,8)＝0.0225molc(Cu2＋)＝eq\f(0.0225mol,0.1L)＝0.225mol·L－1。1．多角度突破HNO3的強氧化性(1)硝酸與金屬的反應(yīng)①除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。②活潑金屬與硝酸反應(yīng)不生成H2，硝酸的濃度不同，還原產(chǎn)物不同。③常溫下濃硝酸能使Fe、Al鈍化。(2)硝酸與非金屬的反應(yīng)非金屬單質(zhì)＋濃硝酸→最高價氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。(3)硝酸與還原性化合物的反應(yīng)可以氧化具有還原性的化合物或離子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))等均能被HNO3氧化。2．金屬與硝酸反應(yīng)的計算方法(1)電子守恒法：硝酸與金屬反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，氮原子得到的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)，由此可求出氮元素被還原后的價態(tài)，根據(jù)價態(tài)確定反應(yīng)產(chǎn)物。(2)原子守恒法：硝酸與金屬反應(yīng)時，一部分以NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的形式存在，一部分轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中N的物質(zhì)的量與反應(yīng)消耗的HNO3中N的物質(zhì)的量相等。(3)電荷守恒法：Mn＋和H＋所帶正電荷總數(shù)應(yīng)等于NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))所帶負(fù)電荷總數(shù)(因為這種溶液中OH－濃度很小，可被忽略)。(4)離子方程式法：HNO3與H2SO4混合液跟金屬的反應(yīng)，當(dāng)金屬足量時，不能用HNO3與金屬反應(yīng)的化學(xué)方程式計算，應(yīng)用離子方程式計算，因為生成的硝酸鹽中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))借助H＋仍能繼續(xù)與金屬反應(yīng)。命題點1：硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用(基礎(chǔ)性考點)1．將相同質(zhì)量的銅分別與足量的濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，下列敘述正確的是()A．硝酸濃度越小消耗的硝酸越多，產(chǎn)生的有毒氣體也越多B．反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)稀硝酸少C．試管內(nèi)壁上的銅用濃硝酸除去最好，因反應(yīng)速率快D．兩者用排水法收集的氣體的體積相同【解析】選D。銅完全反應(yīng)，在進(jìn)行相關(guān)計算時以銅為標(biāo)準(zhǔn)，等質(zhì)量的銅在反應(yīng)中失去的電子數(shù)相同，生成Cu(NO3)2的量相同，濃硝酸被還原為NO2，氮原子價態(tài)由＋5價降到＋4價，每個氮原子得到1個電子，稀HNO3被還原時每個氮原子得到3個電子，故被還原的濃硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集氣體時，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故兩種情況收集到的氣體一樣多。2．(2021年遼寧適應(yīng)性測試)下列各實驗的現(xiàn)象及結(jié)論都正確的是()選項實驗現(xiàn)象結(jié)論A濃硫酸滴入蔗糖中，產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入澄清石灰水蔗糖變黑、體積膨脹，澄清石灰水變渾濁濃硫酸具有脫水性和強氧化性B銅粉加入稀硫酸中，加熱；再加入少量硝酸鉀固體加熱時無明顯現(xiàn)象，加入硝酸鉀后溶液變藍(lán)硝酸鉀起催化作用C過量鐵粉加入稀硝酸中，充分反應(yīng)后，滴加KSCN溶液有無色氣泡產(chǎn)生，溶液呈血紅色稀硝酸能將Fe氧化成Fe3＋D將Na粒投入MgCl2溶液析出銀白色固體固體為Mg【解析】選A。蔗糖變黑，體積膨脹，說明濃硫酸具有脫水性，澄清石灰水變渾濁，說明生成CO2、SO2，濃硫酸具有強氧化性，A正確；銅粉與稀硫酸不反應(yīng)，加入KNO3后溶液變藍(lán)，是因為在酸性條件下，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))能與銅反應(yīng)，B錯誤；過量的鐵粉與硝酸反應(yīng)，生成的是Fe2＋，C錯誤；將Na投入MgCl2溶液中，析出白色固體是Mg(OH)2，D錯誤。命題點2：金屬與硝酸反應(yīng)的多角度計算(綜合性考點)3．(2021·衡陽模擬)一定量Fe和Fe2O3的混合物投入250mL2mol·L－1的硝酸中，反應(yīng)共生成1.12LNO(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，再向反應(yīng)后的溶液中加入1mol·L－1的NaOH溶液，當(dāng)沉淀完全時所加NaOH溶液的體積最少是()A.450mLB．500mLC.400mL D．不能確定【解析】選A。生成NO的物質(zhì)的量為0.05mol，則此時NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物質(zhì)的量為0.5mol－0.05mol＝0.45mol。當(dāng)沉淀量最大時，溶液中的溶質(zhì)是硝酸鈉，硝酸鈉的物質(zhì)的量是0.45mol，根據(jù)鈉原子守恒可知，氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.45mol，則氫氧化鈉的體積是450mL?！炯庸逃?xùn)練—拔高】1．3.2gCu與30mL3mol·L－1HNO3溶液充分反應(yīng)，還原產(chǎn)物有NO2和NO，若反應(yīng)后溶液中H＋為amol，則此時溶液中所含NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))為()A.eq\f(a,2)molB．2amolC.0.1amolD．(a＋0.1)mol【解析】選D。溶液中某元素的原子個數(shù)守恒，溶液中電荷守恒(即溶液顯電中性)。根據(jù)題意，HNO3有剩余，則Cu反應(yīng)完全?？蓳?jù)電荷守恒：n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)＝2×eq\f(3.2g,64g·mol－1)＋amol＝(0.1＋a)mol。2．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2g(已知硝酸只被還原為NO氣體)。向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示。下列分析或結(jié)果錯誤的是()A.原混合酸中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))物質(zhì)的量濃度為2mol·L－1B.OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段產(chǎn)生氫氣C.第二份溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4D.H2SO4濃度為2.5mol·L－1【解析】選D。第一份中發(fā)生3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，由于銅溶解0.3mol，故反應(yīng)的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))為0.2mol，原混合酸中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的濃度為eq\f(0.2×2mol,0.2L)＝2mol·L－1，故A項正確；B項由圖可知OA為Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，BC段為Fe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋，故B、C項正確；反應(yīng)消耗22.4gFe，則n(Fe)＝eq\f(22.4g,56g·mol－1)＝0.4mol，則n(FeSO4)＝0.4mol，據(jù)原子守恒可知，每份溶液中含有0.4molH2SO4，原混合溶液中c(H2SO4)＝eq\f(0.4mol×2,0.2L)＝4mol·L－1，故D項錯誤，符合題意。3．(2021·滁州模擬)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組采用下列裝置，對濃硝酸與木炭的反應(yīng)進(jìn)行探究(已知：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O)。請回答下列問題：(1)檢查裝置氣密性后，將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài)，立即伸入三頸瓶中，并塞緊瓶塞，滴加濃硝酸，可觀察到三頸瓶中氣體的顏色為____________，產(chǎn)生該氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式是______________________。(2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反應(yīng)一段時間后可觀察到C中出現(xiàn)白色沉淀，該白色沉淀為______________________________________________(寫化學(xué)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)裝置B的作用是______________。(4)裝置D中收集到了無色氣體，部分同學(xué)認(rèn)為是NO，還有部分同學(xué)認(rèn)為是O2。①下列對該氣體的檢驗方法合適的是________(填序號)。A.敞口觀察集氣瓶內(nèi)氣體的顏色變化B.將潤濕的藍(lán)色石蕊試紙伸入集氣瓶內(nèi)，觀察試紙是否變紅C.將帶火星的木條伸入集氣瓶中，觀察木條是否復(fù)燃②如果集氣瓶中收集到的無色氣體是氧氣，則氧氣的來源是________________?！窘馕觥?1)裝置A中發(fā)生的是濃硝酸與木炭的反應(yīng)，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2為紅棕色氣體，故三頸瓶中的氣體為紅棕色。(2)將NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分別生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液為堿性環(huán)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，因為Ca(OH)2微溶于水，溶液中Ca(OH)2含量太少，濃度太低，不足以完全吸收生成的酸性氣體，導(dǎo)致溶液呈酸性，從而不能生成CaCO3沉淀。(3)裝置B可以防止裝置C中酸性氣體因溶解速率太快而出現(xiàn)倒吸。(4)①NO與足量O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2，A正確；NO和O2均不具有酸性，B錯誤；O2能使帶火星的木條復(fù)燃，而NO不能，C正確。②裝置A中除發(fā)生木炭與濃硝酸的反應(yīng)外，還發(fā)生濃硝酸的分解反應(yīng)。答案：(1)紅棕色C＋4HNO3(濃)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(2)BaCO3不能Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2濃度較低，不能形成CaCO3沉淀(3)防倒吸(4)①A、C②濃硝酸的分解考點三氨和銨鹽(命題指數(shù)★★★★★)1．氨的分子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)：2.氨的化學(xué)性質(zhì)：(1)與水反應(yīng)。①氨水呈現(xiàn)堿性的原因：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－。②氨水中存在的粒子：NH3·H2O、H2O、NH3、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、OH－、H＋。③NH3·H2O的性質(zhì)：NH3·H2O為可溶性一元弱堿，不穩(wěn)定，易分解，化學(xué)方程式為NH3·H2ONH3↑＋H2O。(2)與酸的反應(yīng)。蘸有濃鹽酸(或濃硝酸)的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現(xiàn)象為有白煙生成?；瘜W(xué)方程式分別為HCl＋NH3=NH4Cl、HNO3＋NH3=NH4NO3。(3)與鹽溶液的反應(yīng)。如過量氨水與AlCl3反應(yīng)的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(4)氨氣的還原性。性質(zhì)方程式催化氧化4NH3＋5O24NO＋6H2O被CuO氧化2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O被氯氣氧化2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl被氮氧化物氧化6NO＋4NH3=5N2＋6H2O6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O①NH3是中學(xué)化學(xué)中唯一的堿性氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)。②氨水呈弱堿性，NH3·H2O屬于一元弱堿，計算氨水的濃度時，溶質(zhì)按NH3計算。3．噴泉實驗：(1)原理。使燒瓶內(nèi)外在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強差，利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內(nèi)，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。(2)形成噴泉的常見組合。①HCl、NH3、NO2、NO與O2(4∶3)、NO2與O2(4∶1)溶于水。②HCl、CO2、Cl2、SO2溶于NaOH溶液。4．銨鹽及NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的檢驗：(1)銨鹽的物理性質(zhì)。銨鹽都是白色固體，均易溶于水。(2)銨鹽的化學(xué)性質(zhì)。(3)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的檢驗。未知液eq\o(→,\s\up7(OH－),\s\do5())呈堿性eq\o(→,\s\up7(△),\s\do5())濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)色，則證明含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。5．含氮元素物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：(1)歧化——同一物質(zhì)中某元素的化合價在同一反應(yīng)中既升高又降低。如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。(2)歸中——不同物質(zhì)中同一元素的不同化合價在同一反應(yīng)中只靠攏。如：6NO＋4NH35N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)氨遇到濃鹽酸、硫酸都會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生白煙。()提示：×。硫酸難揮發(fā)，與氨反應(yīng)不產(chǎn)生白煙。(2)加熱盛有NH4Cl固體的試管，試管底部固體消失，試管口有晶體凝結(jié)。()提示：√。氯化銨分解生成的氨氣與氯化氫反應(yīng)生成NH4Cl，冷凝重新凝結(jié)。(3)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。()提示：×。氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH3·H2O。(4)銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性。()提示：×。NH4HCO3、(NH4)2S溶液呈堿性。(5)現(xiàn)有1mol·L－1的氨水，則該溶液中NH3·H2O的濃度是1mol·L－1。()提示：×。氨水中存在NH3、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))和NH3·H2O，NH3·H2O的濃度小于1mol·L－1。(6)NH4Cl與NaCl的固體混合物可用升華法分離。()提示：×。NH4Cl與NaCl的固體混合物可用加熱氯化銨分解法分離。(7)向某無色溶液中加入稀NaOH溶液，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，不變藍(lán)，則原溶液中不含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。()提示：×。檢驗時應(yīng)該使用濃的氫氧化鈉溶液并加熱，便于產(chǎn)生NH3。2．(1)管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣，如果管道某處漏氣，會產(chǎn)生白煙，原理是什么？提示：若氯氣管道漏氣，發(fā)生反應(yīng)：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl、NH3＋HCl=NH4Cl，產(chǎn)生的白煙是固體NH4Cl。(2)“有一位農(nóng)民看到自己買的一袋碳酸氫銨化肥受潮了，就放在太陽下面曬，下午取的時候發(fā)現(xiàn)少了許多。請解釋相關(guān)原因？提示：在太陽光的照射下，碳酸氫銨受熱分解生成NH3、CO2、水蒸氣，故固體減少。命題角度1：氨、銨鹽的性質(zhì)及實驗【典例1】(2021·濱州模擬)探究氨氣及銨鹽性質(zhì)的過程中，下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是()A．將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，說明氨氣極易溶于水B．將pH＝11的氨水稀釋1000倍，測得pH>8，說明NH3·H2O為弱堿C．加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產(chǎn)生，說明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定D．將紅熱的鉑絲伸入如圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，說明氨氣的氧化產(chǎn)物為NO2【解析】選D。氨氣極易溶于水生成氨水，所以將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，故A正確；常溫下，pH＝11的氨水中c(OH－)＝10－3mol·L－1，稀釋1000倍，測得pH>8，c(OH－)>10－6mol·L－1，說明稀釋時電離平衡正向移動，所以NH3·H2O為弱堿，故B正確；碳酸氫銨加熱分解為氨氣、二氧化碳和水，故C正確；氨氣的氧化產(chǎn)物為NO，NO在錐形瓶口與氧氣反應(yīng)生成NO2，所以瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，故D錯誤。(1)上題A項試管中液體的物質(zhì)的量濃度為多少？(設(shè)實驗條件下的氣體摩爾體積為Vm)提示：1/Vmmol·L－1。設(shè)試管的體積為VL，則氨氣的物質(zhì)的量為V/Vmmol，溶液的體積為VL，則溶液的物質(zhì)的量濃度為1/Vmmol·L－1。(2)上題D項錐形瓶中會有白煙產(chǎn)生，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是什么？提示：氨催化氧化生成NO，NO與O2反應(yīng)生成NO2，NO2與水反應(yīng)生成HNO3，HNO3與揮發(fā)出的NH3反應(yīng)生成NH4NO3，產(chǎn)生白煙。命題角度2：噴泉實驗問題分析【典例2】噴泉是一種常見的現(xiàn)象，其產(chǎn)生的原因是存在壓強差。(1)圖Ⅰ為化學(xué)教學(xué)中常用的噴泉實驗裝置。在燒瓶中充滿干燥氣體，膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體。下列組合中不可能形成噴泉的是____________。A．SO2和H2O B．CO2和NaOH溶液C．NH3和H2O D．NO和H2O(2)比較圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置，從產(chǎn)生噴泉的原理來分析，圖Ⅰ是____________上部燒瓶內(nèi)氣體壓強；圖Ⅱ是____________下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強(填“增大”或“減小”)。(3)某學(xué)生積極思考噴泉原理的應(yīng)用，設(shè)計了如圖Ⅲ所示的裝置。①如果關(guān)閉活塞c，打開活塞a、b，再擠壓膠頭滴管．則可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為___________________________________________________________________。②在①操作的基礎(chǔ)上，打開活塞c，產(chǎn)生的現(xiàn)象是____________?！疽詧D析題·培養(yǎng)關(guān)鍵能力】【解析】(1)極易溶于水或氣體與溶液易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可形成圖Ⅰ中噴泉，A、C利用氣體的溶解性形成噴泉，B中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成噴泉，而D中NO不溶于水，不能形成噴泉；(2)圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置，均產(chǎn)生壓強差，形成噴泉，圖Ⅰ是減小上部燒瓶內(nèi)氣體壓強，而圖Ⅱ是增大下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強；(3)①如果關(guān)閉活塞c，打開活塞a、b，再擠壓膠頭滴管，有氨氣的瓶內(nèi)氣壓減小，HCl與氨氣結(jié)合生成氯化銨，則觀察到HCl氣體進(jìn)入盛有NH3的燒瓶，產(chǎn)生大量的白煙；②在①操作的基礎(chǔ)上，打開活塞c，瓶內(nèi)氣體減少，外壓大于內(nèi)壓，形成噴泉，則現(xiàn)象為兩燒瓶同時產(chǎn)生噴泉。答案：(1)D(2)減小增大(3)①HCl氣體進(jìn)入盛有NH3的燒瓶，產(chǎn)生大量的白煙②兩燒瓶同時產(chǎn)生噴泉(1)某同學(xué)組裝上題圖Ⅰ裝置時忘記了膠頭滴管，如何操作可以產(chǎn)生噴泉？提示：用熱毛巾捂燒瓶或冰敷燒瓶。(2)若上題裝置Ⅱ中錐形瓶裝有乙醇，如何操作可以產(chǎn)生噴泉？提示：加熱錐形瓶使乙醇揮發(fā)，使錐形瓶中壓強增大，產(chǎn)生噴泉。命題角度3：氮及其化合物的轉(zhuǎn)化【典例3】(2021年廣東適應(yīng)性測試)部分含氮物質(zhì)的分類與相應(yīng)氮元素的化合價關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.a可經(jīng)催化氧化生成bB．b為紅棕色，可轉(zhuǎn)化為cC．密閉體系中，c存在2NO2N2O4D．d的溶液與Cu反應(yīng)可生成b或c【解析】選B。a是NH3，NH3高溫下催化氧化可以生成NO(b物質(zhì))，故A對；NO(b物質(zhì))常溫下是無色氣體，故B錯；密閉系統(tǒng)中存在2NO2N2O4，故C對；d為HNO3，Cu跟稀HNO3反應(yīng)生成物之一為NO(b物質(zhì))，Cu跟濃HNO3反應(yīng)生成物之一為NO2(c物質(zhì))，故D對。1．氨的催化氧化深度思考(1)空氣通入氨水的目的：讓氨氣揮發(fā)，使氧氣和氨充分混合。(2)錐形瓶中氣體呈紅棕色的原因：NH3被氧化為NO，NO遇到空氣中的O2又迅速被氧化為紅棕色的NO2。(3)瓶內(nèi)有白煙出現(xiàn)的原因：由于錐形瓶里有水蒸氣存在，水蒸氣和NO2反應(yīng)生成了HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反應(yīng)生成微小的白色NH4NO3晶體：NH3＋HNO3=NH4NO3。(4)懸空鉑絲總是呈紅色的原因：NH3與O2在鉑絲的表面上進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量足以使鉑絲繼續(xù)保持紅熱狀態(tài)。2．常見的噴泉實驗裝置及引發(fā)方法裝置Ⅰ：打開止水夾，擠壓膠頭滴管的膠頭，使少量水進(jìn)入燒瓶，導(dǎo)致大量的NH3溶解。燒瓶內(nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。裝置Ⅱ：擠壓氣球，即可使少量的溶液沿導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶，導(dǎo)致大量的NH3溶解，燒瓶內(nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。裝置Ⅲ：去掉了膠頭滴管。打開止水夾，用手(或熱毛巾等)焐熱燒瓶，氨氣受熱膨脹，使氨氣通過導(dǎo)管與水接觸，即產(chǎn)生噴泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進(jìn)入燒瓶，燒瓶內(nèi)氨氣溶于水)命題點1：氨、銨鹽的性質(zhì)及實驗(基礎(chǔ)性考點)1．關(guān)于銨鹽的敘述：①銨鹽易溶于水；②銨鹽中氮元素均為－3價；③銨鹽受熱易分解；④銨鹽只能跟堿反應(yīng)，不能跟酸反應(yīng)；⑤銨態(tài)氮肥不宜跟堿性物質(zhì)如草木灰混合使用。其中正確的是()A．①②③④⑤ B．①③⑤C．③④⑤ D．①②④【解析】選B。銨鹽都是易溶于水的晶體，受熱易分解，且都能與堿反應(yīng)生成NH3或NH3·H2O，①、③、⑤正確；NH4NO3中氮元素為－3價、＋5價，②錯誤；NH4HCO3或(NH4)2CO3既可與堿反應(yīng)，也可與酸反應(yīng)，④錯誤。2．如圖，利用培養(yǎng)皿探究氨氣的性質(zhì)。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現(xiàn)象所做的解釋正確的是()選項實驗現(xiàn)象解釋A濃鹽酸附近產(chǎn)生白煙NH3與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生了NH4Cl固體B濃硫酸附近無明顯現(xiàn)象NH3與濃硫酸不發(fā)生反應(yīng)C氯化物溶液變渾濁該溶液一定是AlCl3溶液D干燥紅色石蕊試紙不變色，濕潤紅色石蕊試紙變藍(lán)NH3是一種可溶性堿【解析】選A。B項，NH3與濃硫酸反應(yīng)；C項，AlCl3、MgCl2等氯化物溶液均可與NH3反應(yīng)使溶液變渾濁；D項，NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－，氨水呈堿性，NH3·H2O是堿，NH3不屬于堿。命題點2：噴泉實驗問題分析(綜合性考點)3．如圖是課外活動小組的同學(xué)設(shè)計的4個噴泉實驗方案，下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉的是()A．?dāng)D壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開止水夾B．?dāng)D壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開止水夾C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D.在裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾【解析】選B。H2難溶于NaOH溶液，不能使燒瓶內(nèi)外形成較大壓強差，故不能引發(fā)噴泉。命題點3：氮及其化合物的轉(zhuǎn)化(應(yīng)用性考點)4．(2021·日照模擬)氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()A．氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應(yīng)生成NO2B．路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑C．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是自然固氮的一種途徑D．上述所有轉(zhuǎn)化都屬于氧化還原反應(yīng)【解析】選A。A.氮氣與氧氣反應(yīng)生成NO，NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，氮氣與足量的氧氣不能通過一步反應(yīng)生成NO2，故A錯誤；B.根據(jù)工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的路徑：合成氨→氨的催化氧化→一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮→二氧化氮和水反應(yīng)獲得硝酸，所以路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑，故B正確；C.氮氣和氧氣在雷電作用下生成一氧化氮，一氧化氮會迅速被氧氣氧化為二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)獲得硝酸，即路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑，自然固氮的一種途徑，故C正確；D.上述過程的反應(yīng)合成氨、氨的催化氧化、一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮、二氧化氮和水反應(yīng)中都有元素化合價變化，都屬于氧化還原反應(yīng)，故D正確?！炯庸逃?xùn)練—拔高】1．(2021·聊城模擬)如圖裝置中，干燥燒瓶內(nèi)盛有某種氣體，燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液。擠壓滴管的膠頭，下列與實驗事實不相符的是()A．CO2(NaHCO3溶液)/無色噴泉B．NH3(H2O中含酚酞)/紅色噴泉C．H2S(CuSO4溶液)/黑色噴泉D．HCl(AgNO3溶液)/白色噴泉【解析】選A。二氧化碳難溶于碳酸氫鈉溶液，不能產(chǎn)生壓強差，無法形成噴泉，A項與實驗事實不相符。NH3·H2O是堿，遇酚酞變紅色，能形成紅色噴泉，B項與實驗事實相符。H2S與CuSO4生成黑色固體CuS，C相符，HCl與AgNO3生成白色固體AgCl，D相符。2．現(xiàn)用傳感技術(shù)測定噴泉實驗中的壓強變化來認(rèn)識噴泉實驗的原理。下列說法正確的是()A．制取氨氣時燒瓶中的固體常用CaO或CaCl2B．將濕潤的藍(lán)色石蕊試紙置于三頸瓶口，試紙變紅，說明NH3已經(jīng)集滿C.關(guān)閉a,將單孔塞(插有吸入水的膠頭滴管)塞緊頸口c,打開b,完成噴泉實驗,電腦繪制三頸瓶內(nèi)壓強變化曲線如圖2,則E點時噴泉最劇烈D.工業(yè)上,若出現(xiàn)液氨泄漏,噴灑稀鹽酸比噴灑NaHCO3溶液處理效果好【解析】選D。A項,CaO能與水反應(yīng),使c(OH-)增大,同時放出大量的熱,有利于氨氣的逸出,而CaCl2為中性的鹽,能夠溶于水,熱量的變化很小,與水不反應(yīng),對氨氣的逸出沒有作用,故A項錯誤;B項,氨氣和水反應(yīng)生成一水合氨,一水合氨電離出氫氧根離子而導(dǎo)致氨水溶液呈堿性,紅色石蕊試液遇堿顯藍(lán)色,所以檢驗三頸瓶集滿NH3的方法是將濕潤的紅色石蕊試紙靠近瓶口c,試紙變藍(lán)色,證明NH3已收集滿,而藍(lán)色石蕊試紙遇堿仍然是藍(lán)色,故B項錯誤;C項,三頸瓶內(nèi)氣體與外界大氣壓壓強之差越大,其反應(yīng)速率越快,C點壓強最小、大氣壓不變,所以大氣壓和C點壓強差最大,則噴泉最劇烈,故C項錯誤;D項,鹽酸顯酸性,碳酸氫鈉溶液顯堿性,氨水溶液顯堿性,因此氨氣在酸性溶液中的吸收效率高于在堿性溶液中的吸收效率,故D項正確。3.生物脫氮工藝是目前廣泛采用的污水處理工藝,可將廢液中的N轉(zhuǎn)化為N2和水,該工藝流程如圖:已知反應(yīng)Ⅰ的離子方程式為N+2O2N+2H++H2O。下列說法正確的是 ()A.反應(yīng)Ⅱ中N轉(zhuǎn)化為N2和水的離子方程式為5N+3N4N2↑+9H2O+2H+B.兩池中投放的廢液體積相等時,N能完全轉(zhuǎn)化為N2C.常溫常壓下,反應(yīng)Ⅱ中生成22.4LN2轉(zhuǎn)移的電子為3.75molD.兩池發(fā)生的反應(yīng)中,氮元素只被氧化【解析】選A。反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為5N+3N4N2↑+9H2O+2H+,故A正確;反應(yīng)Ⅰ中1molN轉(zhuǎn)化為1molN,反應(yīng)Ⅱ中1molN完全反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2消耗molN,兩個反應(yīng)中消耗的廢液體積不同,故B錯誤;標(biāo)準(zhǔn)狀況下,反應(yīng)Ⅱ中生成22.4LN2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.75NA,故C錯誤;反應(yīng)Ⅱ中N元素既被氧化又被還原,故D錯誤?？键c四氨氣的制法(命題指數(shù)★★★★★)1．氨氣的實驗室制法：(1)制備裝置。(2)制備原理及流程分析。2．氨氣的工業(yè)制法：合成氨工業(yè)的簡要流程可用方框圖表示為(1)原料氣的制取。①N2：將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或者將空氣中的O2與碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。②H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然氣等)在高溫下制取。用煤和水制H2的主要反應(yīng)為C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。(2)原料氣的凈化。制得的N2、H2需凈化、除雜質(zhì)，再用壓縮機壓縮至高壓。(3)氨的合成：在適宜的條件下，在合成塔中進(jìn)行。(4)氨的分離：經(jīng)冷凝使氨液化，將氨分離出來，為提高原料的利用率，將沒有完全反應(yīng)的N2和H2循環(huán)送入合成塔，使其被充分利用。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)雖然氨水受熱分解可產(chǎn)生氨氣，但在實驗室也不能用加熱濃氨水的方法制取氨氣。()提示：×。實驗室可以用加熱濃氨水的方法制取氨氣。(2)實驗室可用NaOH和NH4Cl加熱制取NH3。()提示：×。NaOH堿性強，腐蝕試管。(3)實驗室可用Ca(OH)2和NH4NO3加熱制取NH3。()提示：×。NH4NO3受熱易發(fā)生爆炸。(4)通常可選擇濃硫酸為干燥劑，除去氨氣中的水蒸氣。()提示：×。氨氣是堿性氣體，不能用濃硫酸干燥。(5)既可用向下排空氣法收集NH3，又可用排水法收集NH3。()提示：×。NH3極易溶于水，不能用排水法收集。(6)氯水顯酸性，可用pH試紙測定氯水的pH。()提示：×。氯水中含有次氯酸，具有漂白性，可將pH試紙漂白，無法根據(jù)顏色測定pH。2．(1)實驗室制取氨氣時，堿不選用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具有吸濕性，易結(jié)塊，不利于產(chǎn)生氨氣，在加熱條件下還會腐蝕試管。(2)某同學(xué)根據(jù)銨鹽受熱分解的性質(zhì)，認(rèn)為可以采用加熱NH4Cl來制備氨氣，你怎么看？提示：不行。NH4Cl分解得到NH3和HCl，兩種氣體在試管口反應(yīng)又生成NH4Cl，得不到氨氣。3．下列制備NH3并制取氨水的裝置正確且能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?)【解析】選D。A項，加熱固體時試管口應(yīng)略向下傾斜，錯誤；B項，用堿石灰干燥NH3，但氣體應(yīng)大口進(jìn)，小口出，錯誤；C項，氨氣密度小于空氣，應(yīng)用向下排空氣法收集，錯誤；D項，氨氣極易溶于水但不溶于四氯化碳，可通過四氯化碳層再進(jìn)入水層吸收氨氣防止倒吸，正確。命題角度：氨氣的實驗室制法【典例】(2021·咸陽模擬)某學(xué)習(xí)興趣小組探究氨氣的制取實驗：(1)甲同學(xué)擬用下列實驗方法制備氨氣，其中合理的是________。A．將氯化銨固體加熱分解B．將濃氨水滴入氫氧化鈉固體中C．將氫氧化鈉固體加入濃氨水中D．將氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中(2)根據(jù)上述正確的原理，該同學(xué)欲用下列常見的實驗室制氣裝置制取氨氣，適宜的裝置是_________________________________________。(3)氣體的性質(zhì)是氣體收集方法選擇的主要依據(jù)，下列性質(zhì)與收集方法無關(guān)的是________。①密度②顏色③溶解性④熱穩(wěn)定性⑤與氧氣反應(yīng)(4)下圖是甲同學(xué)設(shè)計收集氨氣的幾種裝置，其中可行的是________，集氣的原理是______________________________________________________________。【解析】(1)A.加熱氯化銨產(chǎn)生氯化氫和氨氣，遇冷又轉(zhuǎn)化為氯化銨固體，得不到氨氣，故A錯誤；B.氫氧化鈉固體具有吸水性，溶于水放出大量的熱量，而氨氣易揮發(fā)，則濃氨水滴入氫氧化鈉固體中可制得氨氣，并且能夠節(jié)約氨水的用量，可以制取氨氣，故B正確；C.濃氨水中存在平衡NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－，加入氫氧化鈉固體時，平衡會逆向移動，能夠制得氨氣，但是因為氨氣極易溶于水，這樣操作消耗的氫氧化鈉和濃氨水更多，故C錯誤；D.氨氣極易溶于水，氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中生成一水合氨得不到氨氣，故D錯誤；(2)濃氨水滴入氫氧化鈉固體中，反應(yīng)物的狀態(tài)為液體＋固體，反應(yīng)條件不需要加熱，所以應(yīng)選擇C；(3)收集氣體可采用排空氣法(密度、氣體不能被氧氣氧化等)，也可采用排水法(不易溶于水)，與其他性質(zhì)無關(guān)，故選：②④；(4)氨氣極易溶于水，不能用排水法收集，氨氣密度小于空氣，應(yīng)選擇向下排空氣法，選用d收集，采用短管進(jìn)氨氣，長管出空氣。答案：(1)B(2)C(3)②④(4)d利用氨氣密度小于空氣，采用短管進(jìn)氨氣，長管出空氣，即可收集氨氣(1)干燥氨氣時可以使用什么裝置？提示：干燥氨氣時使用固體干燥劑，如堿石灰、氫氧化鈉固體等，故儀器為干燥管或U形管。(2)NH3是一種污染性氣體，為避免污染空氣，實驗中多余的NH3應(yīng)如何進(jìn)行吸收處理？試畫出相應(yīng)裝置圖。提示：NH3是有刺激性氣味的氣體，多余的NH3要吸收掉以避免污染空氣?？刹捎迷趯?dǎo)管口放一團(tuán)用水或稀硫酸浸濕的棉花球吸收等方法，但多余氣體在尾氣吸收時要防止倒吸。常采用的裝置有【備選例題】(2021·邢臺模擬)氨廣泛用于生產(chǎn)化肥、制冷劑等方面。回答下列問題：(1)實驗室可用如圖所示裝置合成氨。①亞硝酸鈉與氯化銨反應(yīng)的離子方程式為____________________________。②錐形瓶中盛有一定量水并滴有幾滴酚酞試劑。反應(yīng)一段時間后，錐形瓶中溶液變紅，則氣體X的成分為N2、水蒸氣、________________和_________________________________________________________(填化學(xué)式)。(2)斯坦福大學(xué)研究人員發(fā)明了一種鋰循環(huán)系統(tǒng)，可持續(xù)合成氨，其原理如圖所示。①圖中反應(yīng)Ⅱ?qū)儆赺___________________(填“氧化還原反應(yīng)”或“非氧化還原反應(yīng)”)。②反應(yīng)Ⅲ中能量轉(zhuǎn)化的方式是________________________________(填“電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能”或“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”)?！窘馕觥?1)①亞硝酸鈉具有強氧化性，與氯化銨發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮氣，反應(yīng)的離子方程式為NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))N2↑＋2H2O。②鋅與稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣與亞硝酸鈉和氯化銨反應(yīng)生成的氮氣在催化劑作用下反應(yīng)生成了氨，因此錐形瓶中含酚酞的水變紅，則氣體X的成分為N2、水蒸氣、H2、NH3。(2)①反應(yīng)Ⅱ是Li3N與水反應(yīng)生成氨和LiOH的過程，反應(yīng)中沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)。②反應(yīng)Ⅲ中氫氧化鋰轉(zhuǎn)變?yōu)殇嚒⒀鯕夂退?，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，屬于非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，屬于電解池反應(yīng)，能量轉(zhuǎn)化的方式是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。答案：(1)①NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))N2↑＋2H2O②H2NH3(2)①非氧化還原反應(yīng)②電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能氨氣制備的簡易方法命題點1：氨氣的實驗室制法(基礎(chǔ)性考點)1．(2021年江蘇適應(yīng)性測試)氨是一種重要的化工原料，主要用于化肥工業(yè)，也廣泛用于硝酸、純堿、制藥等工業(yè)；合成氨反應(yīng)為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。實驗室用加熱NH4Cl和Ca(OH)2固體混合物的方法制取少量氨氣。實驗室制取NH3時，下列裝置能達(dá)到相應(yīng)實驗?zāi)康牡氖?)【解析】選B。A.實驗室用加熱NH4Cl和Ca(OH)2固體混合物的方法制取少量氨氣，制取裝置中試管口應(yīng)該略向下傾斜，防止水倒流引起試管炸裂，故A錯誤；B.堿性氣體選用堿性干燥劑，故可用堿石灰干燥氨氣，故B正確；C.氨氣的密度比空氣小，應(yīng)該用向下排空氣法，故C錯誤；D.氨氣極易溶于水，裝置圖中導(dǎo)管不能直接插入水中，否則會引起倒吸，故D錯誤。命題點2：氨氣制備、性質(zhì)、檢驗的綜合實驗(綜合性考點)2．實驗室制取氨氣的常見方法如下：序號方法裝置①氯化銨與熟石灰固體混合加熱②濃氨水加熱③濃氨水滴加到固體燒堿上(1)方法①的化學(xué)方程式為___________________________________________。(2)依據(jù)表中所列方法，從下列圖中選擇合適的發(fā)生裝置并將其序號填入表中裝置欄中。【解析】(1)氯化銨與熟石灰固體混合加熱生成氨氣、氯化鈣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)氯化銨與熟石灰固體混合加熱制備氣體是固體＋固體氣體的反應(yīng)，選擇b裝置；濃氨水加熱是液體直接加熱得到氨氣，選擇a裝置；濃氨水滴加到固體燒堿上不需要加熱，利用固體燒堿溶解放熱使一水合氨分解生成氨氣，選擇c裝置。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)①b②a③c【加固訓(xùn)練—拔高】1．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計用如圖所示實驗裝置(夾持儀器省略)制取干燥的氨氣并驗證NH3具有還原性，請回答下列問題：(1)實驗室制備氨氣有多種方法，現(xiàn)欲用NH4Cl與Ca(OH)2反應(yīng)制取NH3，則甲中的氣體發(fā)生裝置為____________(從Ⅱ中選用)；用濃氨水與生石灰反應(yīng)也可制取NH3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________。(2)裝置丙用于收集NH3，應(yīng)將導(dǎo)管____________(填“a”或“b”)延長至集氣瓶底部，裝置乙中盛放的試劑為____________，裝置己的作用為__________(答兩