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第10讲 氮及其化合物的性质（解析版）
1．能列举、描述、辨识氮及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。
2．能根据氮及其化合物的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。
3．能说明氮及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。
一、氮及其氧化物
1．自然界中氮的存在和氮的固定
【典例1】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溶液实现
D．上述三步循环的总反应为N2＋3H2===2NH3
答案：A
解析：
反应①为Li与N2反应生成Li3N的反应，属于氮的固定，A项正确；结合题图可知反应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项错误；电解LiOH溶液不能生成单质Li，C项错误；结合题图可知，三步循环的总反应为2N2＋6H2O===4NH3＋3O2，D项错误。
2．N2的性质及应用
（1）氮气的结构
N2的电子式为，结构式N≡N。
（2）氮气的化学性质
写出相关的方程式：
①；
②；
③。
（3）氮气的用途：合成氨；制硝酸；用作保护气；保存农副产品；液氮可作冷冻剂。
小结
氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。
【典例2】(2022·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
答案：C
解析：
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错误。
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物
氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
①N2O俗称笑气。
②N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。
③NO2与N2O4可相互转化2NO2??N2O4(写方程式)。
(2)NO、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
与水、氧气反应 4NO+3O2+2H2O====4HNO3 4NO2+O2+2H2O====4HNO3
实验室制取原理及收集方法 3Cu+8HNO3(稀）===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓）===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
排水法 向上排空气法
【典例3】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
答案：C
解析：
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。
【典例4】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可能为(　　)
①1.2 mL　②2.4 mL　③3 mL　④4 mL
A．①②　　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．①④
答案：D
解析：　
首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2，则V(NO2)＝×(12－2)mL＝8 mL，则混合气体中：V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL；若剩余的2 mL气体是NO，则混合气体中的V(O2)＝(12 mL－2 mL×3)×＝1.2 mL，D项正确。
氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法
(1)关系式法
①NO2和O2混合气体溶于水的计算：
由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：
V(NO2)∶V(O2)　
②NO与O2同时通入水中：
由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知：
V(NO)∶V(O2)
③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：
a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。
b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。
(2)得失电子守恒法
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。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)；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)。
【典例5】汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。
NOxN2O5HNO3烟(一种雾霾)。
有关该雾霾的叙述正确的是(　　)
A．NOx为酸性氧化物，可形成酸雨
B．反应②是氧化还原反应
C．NH3是形成该雾霾的催化剂
D．NH3可能来自过度施用氮肥
答案：D
解析：
NOx为不成盐氧化物，故A错误；五氧化二氮和硝酸中的氮的化合价相同，所以反应②是非氧化还原反应，故B错误；由图示可知氨气参与反应生成铵盐，为反应物，不是催化剂，故C错误；NH3可能来自过度施用氮肥，铵盐不稳定易分解产生氨气，故D正确。
【典例6】雾霾含有大量的污染物SO2、NO。工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO2和NO，可获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如图(Ce为铈元素)：
下列说法错误的是(　　)
A．Na2S2O4中S元素的化合价为＋3
B．装置Ⅱ消耗36 g水生成4NA个H＋(NA代表阿伏加德罗常数的值)
C．装置Ⅲ进行电解，Ce3＋在阴极反应，使Ce4＋得到再生
D．装置Ⅳ获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等
答案：C
解析：
根据化合物中各元素化合价代数和等于0，由于Na呈＋1价，O呈－2价，所以Na2S2O4中S元素的化合价为＋3，A正确；36 g水的物质的量是2 mol，在装置Ⅱ中发生反应：NO＋2H2O＋3Ce4＋===3Ce3＋＋NO＋4H＋，NO＋H2O＋Ce4＋===Ce3＋＋NO＋2H＋，可见两个反应都是消耗1 mol H2O，会产生2 mol H＋，则反应消耗2 mol H2O，就产生4 mol H＋，生成H＋的数目等于4NA，B正确；Ce3＋在阳极上发生失电子的反应使Ce4＋再生，C错误；由于NH4NO3高温易分解，因此从溶液中得到粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等，D正确。
【典例7】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。
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O(ⅰ)
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O(ⅱ)
(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：
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_________________________________________________________。
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
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。
二、氨和铵盐
1．氨的物理性质
(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。
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
(3)常见装置
小结
装置B中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置C引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。
【例题1】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__________________________________。
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
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中的压强迅速减小，烧瓶Ⅰ中的HCl气体会进入到烧瓶Ⅱ中，且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。
(3)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中，形成喷泉；先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后打开b活塞，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
3．氨的化学性质及用途
(1)与水反应
①氨水呈现碱性的原因：NH3+H2ONH3·H2O +OH-。
②氨水中存在的粒子：NH3·H2O、H2O、NH3、、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)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
性质 方程式
催化氧化 4NH3+5O2 4NO＋6H2O
被CuO氧化 2NH3+3CuO 3Cu+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
(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。
4．氨气的实验室制法
小结
氨气实验室制法的注意事项
(1) 实验室用固体铵盐与碱共热制NH3时，不能使用NH4HCO3、NH4NO3 及NaOH固体，因为NH4HCO3受热分解产生CO2，使制得的NH3不纯；NH4NO3受热时易发生爆炸；NaOH容易吸水结块，不利于NH3的产生和逸出，且加热条件下NaOH容易腐蚀玻璃。
(2)干燥氨气时不能选用酸性干燥剂，如浓硫酸、P2O5 等，也不能选用无水CaCl2，因为它们均能与NH3发生反应，通常选用碱石灰。
(3)吸收氨气(或 HCl)时要注意防止倒吸。
可用于吸收氨气(或 HCl)并能防倒吸的常用装置为：
小结
实验室制取氨气的简易方法
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。化学方程式式NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
【例题2】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_____________。
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
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＋H2O??NH3·H2O??NH＋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。
【例题3】干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体，化学方程式为
2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)　ΔH<0，在四氯化碳中通入二氧化碳和氨气制备氨基甲酸铵的实验装置如图所示，回答下列问题：
(1)装置1用来制备二氧化碳气体：将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上，漏斗中所加试剂为______________；装置2中所加试剂为____________。
(2)装置4中试剂为固体NH4Cl和Ca(OH)2，发生反应的化学方程式为_____________________；
试管口不能向上倾斜的原因是______________________________________________。
装置3中试剂为KOH，其作用为________________________________________。
(3)反应时三颈瓶需用冷水浴冷却，其目的是______________________________。
答案：
(1)稀盐酸　浓H2SO4
(2)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O　防止冷凝水倒流到试管底部使试管破裂　干燥剂(干燥氨气)
(3)降低温度，使平衡正向移动提高产量
解析：
(1)装置1是制备二氧化碳的装置。由二氧化碳的实验室制法可知所用试剂为碳酸钙和稀盐酸。已知可由干燥的二氧化碳和氨气反应制备氨基甲酸铵。故二氧化碳和氨气分别都需要干燥。所以装置2和3的作用分别为干燥二氧化碳气体和氨气，装置2所加试剂为浓硫酸。
(2)制取氨发生反应的化学方程式：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。制取NH3采用固体与固体加热反应的装置，需考虑产生的水蒸气对实验的影响，防止冷凝水倒流到试管底部使试管破裂。
(3)已知制备氨基甲酸铵的反应为放热反应，冷水浴可降低温度，使平衡正向移动提高产量。
5．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。
【例题4】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
答案：A
解析：　
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。
【例题5】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1000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
答案：D
解析：
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1000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。
三、硝酸
1．物理性质
纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与H2O以任意比互溶。
2．化学性质
(1)不稳定性
①反应：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。
②市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。
③浓硝酸的保存方法是保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于冷暗处。
(2)强氧化性
①与不活泼金属反应
稀硝酸与铜反应：
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
浓硝酸与铜反应：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
②常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。
③与非金属反应
如浓硝酸与C的反应：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
④与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等还原性物质。写出稀硝酸与SO2、Fe2＋反应的离子方程式分别为3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO↑＋4H＋、3Fe2＋＋NO＋4H＋===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色。
小结
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”。故浓硝酸可以用铁桶盛放，“钝化”并非不反应。
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。
【例题1】某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行试验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。
已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(1)实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中盛放的药品依次是__________；
(2)滴加浓硝酸之前的操作是：检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后，继续进行的操作是_____________________________；
(3)装置①中发生反应的离子方程式是___________________________________；
(4)装置②的作用是___________________________________________________，
发生反应的化学方程式是______________________________________________；
(5)该小组得出结论依据的实验现象是_____________________________________；
(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化
答案：　
(1)3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内
(3)Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
(4)将NO2转化为NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色
(6)acd
解析：　
(1)根据装置的特点和实验目的，NO不溶于水，装置⑤是收集NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸，达到验证稀HNO3不能氧化NO的目的，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，防止污染空气，装置④中应该盛放浓硝酸，达到验证浓HNO3能氧化NO的目的；
(2)由于装置中残存的空气能氧化NO，对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出；
(3)装置①中Cu与浓HNO3反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO=== Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；
(4)装置②中盛放H2O，使NO2与H2O反应生成NO，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；
(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明；装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④液面的上方会产生红棕色气体；
(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)再观察颜色变化，二是增大溶液中NO2浓度(d方案)，通过观察颜色变化可以判断。
拓展
金属与硝酸反应的计算方法
1．思维流程
2．计算方法
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
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－)有：
c(NO)＝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
【例题2】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。
答案：
(1)5.824　5.376　(2)1.52 mol (3)　(4)57.8
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10－3 aV mol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3 aV 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。
一、选择题
1．（2021·浙江·高考真题）下列物质与俗名对应的是（ ）
A．纯碱：NaHCO3 B．硫铵：NH4HSO4
C．TNT： D．氯仿：CCl4
答案：C
解析：A．纯碱为碳酸钠，化学式为Na2CO3，A错误；
B．硫铵一般指硫酸铵，化学式为(NH4)2SO4，B错误；
C．TNT为2,4,6-三硝基甲苯，结构式为，C正确；
D．氯仿为三氯甲烷，化学式为CHCl3，D错误；
故答案选C。
2．（2022·山东·高考真题）下列试剂实验室保存方法错误的是（ ）
A．浓硝酸保存在棕色细口瓶中 B．氢氧化钠固体保存在广口塑料瓶中
C．四氯化碳保存在广口塑料瓶中 D．高锰酸钾固体保存在棕色广口瓶中
答案：C
解析：A．由于浓硝酸见光易分解，故浓硝酸需保存在棕色细口瓶中避光保存，A正确；
B．氢氧化钠固体能与玻璃中的SiO2反应，故氢氧化钠固体保存在广口塑料瓶中，B正确；
C．四氯化碳是一种有机溶剂，易挥发，且能够溶解塑料，故其不能保存在广口塑料瓶中，应该保存在细口玻璃瓶中，C错误；
D．高锰酸钾固体受热后易分解，故需在棕色广口瓶中、阴冷处密封保存，D正确；
故答案为：C。
3．（2021·全国·高考真题）实验室制备下列气体的方法可行的是（ ）
气体 方法
A 氨气 加热氯化铵固体
B 二氧化氮 将铝片加到冷浓硝酸中
C 硫化氢 向硫化钠固体滴加浓硫酸
D 氧气 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物
答案：D
解析：A．氯化铵不稳定，加热易分解生成氨气和氯化氢，但两者遇冷又会化合生成氯化铵固体，所以不能用于制备氨气，A不可行；
B．将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化现象，不能用于制备二氧化氮，B不可行；
C．硫化氢为还原性气体，浓硫酸具有强氧化性，不能用浓硫酸与硫化钠固体反应制备该硫化氢气体，因为该气体会与浓硫酸发生氧化还原反应，C不可行；
D．实验室加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，生成氯化钾和氧气，二氧化锰作催化剂，可用此方法制备氧气，D可行；
故选D。
4．（2022·北京·高考真题）下列方程式与所给事实不相符的是（ ）
A．加热固体，产生无色气体：
B．过量铁粉与稀硝酸反应，产生无色气体：
C．苯酚钠溶液中通入，出现白色浑浊：
D．乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热，产生有香味的油状液体：
答案：B
解析：A．碳酸氢钠受热之后分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，A正确；
B．过量的铁粉与稀硝酸反应，应该生成Fe2+，B错误；
C．苯酚钠溶液中通入二氧化碳利用强酸制取弱酸生成苯酚和碳酸氢钠，C正确；
D．乙醇和乙酸在浓硫酸混合加热的条件下发生酯化反应产生有香味的油状液体乙酸乙酯和水，D正确；
故选B。
5．（2022·江苏·高考真题）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（ ）
A．自然固氮、人工固氮都是将转化为
B．侯氏制碱法以、、、为原料制备和
C．工业上通过催化氧化等反应过程生产
D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
答案：A
解析：A．自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2会转化为NO，A错误；
B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，B正确；
C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O=4HNO3，C正确；
D．氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确；
故选A。
6．（2022·北京·高考真题）利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是（ ）
a中反应 b中检测试剂及现象
A 浓分解生成 淀粉溶液变蓝
B 与浓生成 品红溶液褪色
C 浓与溶液生成 酚酞溶液变红
D 与乙醇溶液生成丙烯 溴水褪色
答案：A
解析：A．浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成遇淀粉溶液变蓝色的碘，则淀粉碘化钾溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；
B．铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，则品红溶液褪色能说明铜与浓硝酸共热反应生成二氧化硫，故B不符合题意；
C．浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成能使酚酞溶液变红的氨气，则酚酞溶液变红能说明浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成氨气，故C不符合题意；
D．乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不能与溴水反应，则2—溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成能使溴水褪色的丙烯气体，则溴水褪色能说明2—溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成丙烯，故D不符合题意；
故选A。
7．（2022·山东·高考真题）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成的反应历程有2种
C．增大NO的量，的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
答案：D
解析：A．根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+ OOH=NO2+ OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+ C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+ OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；
B．根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；
C．NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；
D．无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O22C3H6+2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误；
答案选D。
8．（2022·浙江·高考真题）下列实验对应的离子方程式不正确的是（ ）
A．将碳酸氢钙溶液与过量的澄清石灰水混合： +Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O
B．将少量NO2通入NaOH溶液：2NO2+2OH-= + +H2O
C．将少量SO2通入NaClO溶液：SO2+H2O+2ClO-= +2HClO
D．向氨水中滴入少量硝酸银溶液：Ag++2NH3·H2O= +2H2O
答案：C
解析：A. 将碳酸氢钙溶液与过量的澄清石灰水混合，反应生成碳酸钙和水，反应的离子方程式为： +Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O，选项A正确；
B. 将少量NO2通入NaOH溶液，反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，反应的离子方程式为：2NO2+2OH-= + +H2O，选项B正确；
C. 将少量SO2通入NaClO溶液，反应生成硫酸钠和盐酸，反应的离子方程式为：SO2+H2O+2ClO-= +HClO+H++Cl-，选项C不正确；
D. 向氨水中滴入少量硝酸银溶液，反应生成氢氧化二氨合银，反应的离子方程式为：Ag++2NH3·H2O= +2H2O，选项D正确；
答案选C。
9．（2021·广东·高考真题）化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且能达到目的的是（ ）
选项 操作或做法 目的
A 将铜丝插入浓硝酸中 制备
B 将密闭烧瓶中的降温 探究温度对平衡移动的影响
C 将溴水滴入溶液中，加入乙醇并振荡 萃取溶液中生成的碘
D 实验结束，将剩余固体放回原试剂瓶 节约试剂
答案：B
解析：A．将铜丝插入浓硝酸中开始会产生二氧化氮，不能达到实验目的，A不符合题意；
B．二氧化氮气体在一定条件下存在平衡：，正反应为放热反应，NO2为红棕色气体，将密闭烧瓶中NO2降温，会使该平衡向正反应方向移动，气体颜色变浅，因此可达到实验目的，B符合题意；
C．乙醇与水互溶，不能作碘单质的萃取剂，做法不正确，C不符合题意；
D．一般情况下，剩余试剂需放到指定的容器中，不能放回原试剂瓶，以防污染原试剂，操作错误，D不符合题意；
故选B。
二、填空题
10．（2022·海南·高考真题）磷酸氢二铵[]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备，装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。
回答问题：
(1)实验室用和制备氨气的化学方程式为___________________________。
(2)现有浓质量分数为85%，密度为1.7g/mL。若实验需100mL1.7mol/L的溶液，则需浓___________mL(保留一位小数)。
(3)装置中活塞的作用为_______________。实验过程中，当出现_______________________现象时，应及时关闭，打开。
(4)当溶液pH为8.0~9.0时，停止通，即可制得溶液。若继续通入，当时，溶液中、_______和_______(填离子符号)浓度明显增加。
(5)若本实验不选用pH传感器，还可选用_______作指示剂，当溶液颜色由_______变为_______时，停止通。
答案：(1)
(2)11.5
(3) 平衡气压防倒吸 倒吸
(4)
(5) 酚酞 无 浅红
【分析】本实验的实验目的为制备磷酸二氢铵[(NH4)2HPO4]，实验原理为2NH3+H3PO4=[(NH4)2HPO4]，结合相关实验基础知识分析解答问题。
（1）实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)在加热的条件下制备氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑；
（2）根据公式可得，浓H3PO4的浓度，溶液稀释前后溶质的物质的量不变，因此配制100mL 1.7mol/L的H3PO4溶液，需要浓H3PO4的体积V=；
（3）由于NH3极易溶于水，因此可选择打开活塞K2以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，当出现倒吸现象时，应及时关闭K1，打开K2；
（4）继续通入NH3，(NH4)2HPO4继续反应生成(NH4)3PO4，当pH＞10.0时，溶液中OH-、、的浓度明显增加；
（5）由(4)小问可知，当pH为8.0~9.0时，可制得(NH4)2HPO4，说明(NH4)2HPO4溶液显碱性，因此若不选用pH传感器，还可以选用酚酞作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红时，停止通入NH3，即可制得(NH4)2HPO4溶液。
一、选择题
1．（2022·湖南·沅陵县第一中学高三阶段练习）在一定条件下，将m体积NO2和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触未变为红棕色，则m与n的比值为（ ）
A．3∶4 B．4∶3 C．8∶3 D．3∶8
答案：B
【分析】根据二氧化氮气体和氧气混合通入水中全部吸收的反应进行计算，残留气体与空气接触不变红棕色，说明残留气体不是一氧化氮，据方程式计算。
解析：在一定条件下，将m体积NO2和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内，充分反应，NO2和O2和水全部溶于水时按照下列反应方程式进行，化学方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3；充分反应后，容器内残留0.5m体积的气体，该气体与空气接触未变为红棕色，容器中残留气体为O2，所以和NO2全部溶于水的O2的体积为，残留 体积的气体是氧气，即，解得m∶n=4∶3；
故答案选B。
2．（2022·广东广州·高三阶段练习）部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．b化学性质稳定，既没有氧化性，也没有还原性
B．a与f可以相互转化：af
C．c、d、e可以相互转化：cde
D．实验室可以用铜与e的浓溶液反应制取d
答案：A
【分析】由图中含氮物质与相应化合价关系可得，a为氨气，b为氮气，c为一氧化氮，d为二氧化氮，e为硝酸，f为铵盐，据此解题。
A．b为氮气，性质稳定，为0价，既有氧化性又有还原性，故A错误﹔
B．氨气加酸生成铵盐，铵盐加碱生成氨气，故a与f可以相互转化：af，故B正确；
C．由分析可知，c为NO，d为NO2，e为硝酸，2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3+NO，Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，故c、d、e之间存在转化关系：cde，故C正确﹔
D．实验室用e的浓溶液与反应制备d，发生的反应方程式为Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑＋2H2O，故D正确；
故选A。
3．（2022·湖南·雅礼中学高三阶段练习）溶液A中可能含有如下离子中的若干种：、、、、、、、。某同学设计并完成了如下的实验：
则下列有关说法正确的是（ ）
A．滤液C中一定存在的阳离子有、、
B．溶液A中一定存在、、，可能存在
C．4.50g沉淀B若改为加入足量的稀硝酸最终同样只得到2.33g沉淀
D．如果气体F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明该溶液中一定含有
答案：D
【分析】溶液A中滴加过量BaCl2溶液所得沉淀B部分溶解于稀盐酸，并得到沉淀D为2.33gBaSO4，物质的量为0.01mol，溶解的物质为BaSO3，质量为2.17g，物质的量为0.01mol，由此推断原溶液中含有和，物质的量均为0.01mol；排除原溶液中含有Ba2+；滤液C中加入足量NaOH溶液加热，无沉淀产生，可知溶液中无Mg2+，有气体放出，可知溶液中有，根据生成氨气448mL，可知溶液中的物质的量为0.02mol；溶液是电中性的，根据电荷守恒可知，溶液中一定还含有Na+，同时可能还含有。
A．由分析可知，滤液C中一定不存在Mg2+，A错误；
B．由分析可知，溶液A中一定存在Na+，B错误；
C．由分析可知，沉淀B为BaSO4和BaSO3的混合物，其中BaSO3遇硝酸可以被氧化为BaSO4，故加入足量的稀硝酸最终得到4.66g BaSO4沉淀，C错误；D．只有含有的溶液加强碱溶液加热才能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，D正确；
故选D。
4．（2022·河南·宝丰县第一高级中学高三阶段练习）用如图所示装置进行实验(①②③是浸有相应试剂的棉花)，下列分析错误的是（ ）
A．铜丝与浓硝酸反应，具支试管中充满红棕色气体
B．①处浸有紫色石蕊试液的棉花变红
C．②处棉花颜色变深体现了NO2的氧化性
D．NaOH吸收尾气是氧化还原反应
答案：C
解析：A．铜丝与浓硝酸反应生成红棕色气体，A正确；
B．溶于水生成硝酸，可使紫色石蕊试液变红，B正确；
C．溶于水生成的硝酸具有氧化性，可将氧化为，②处棉花颜色由浅绿色变为黄色，体现了硝酸的氧化性，C错误；
C．吸收和尾气生成亚硝酸钠，有化合价的变化，是氧化还原反应，D正确。
故选C。
5．（2022·全国·高三专题练习）合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法不正确的是（ ）
A．合成氨采用400～500℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉 KI试纸不可以鉴别气体2和溴蒸气
C．生成固体1的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
D．1L气体1、2的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶1
答案：A
【分析】由图可知：NH3在催化剂条件下与氧气反应生成气体1为NO气体，NO被氧化生成气体2为NO2气体，NO2气体与水反应生成硝酸，NH3与CO2、H2O、NaCl反应生成固体1为NaHCO3，NaHCO3受热分解生成固体2为Na2CO3，据此答题。
A．合成氨反应为放热反应，温度越低，反应越向着正向移动，原料的转化率越高，所以400~500℃不利于提高原料的转化率，故A错误；
B．由分析可知：气体2为NO2气体，NO2气体和溴蒸气都有较强的氧化性，都能使淀粉碘化钾试纸变蓝，故B正确；
C．固体1为碳酸氢钠，氯化钠、二氧化碳、水和氨气可以生成碳酸氢钠固体，故方程式为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，故C正确；
D．由分析可知：气体1为NO，气体2为NO2，1LNO、NO2的混合气与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为：，NO、NO2的体积比等于化学计量数之比，为1:1，故D正确；
故选A。
6．（2023·辽宁·沈阳二中高三阶段练习）为了防止NO、NO2、N2O4对大气的污染，常用氢氧化钠溶液进行吸收处理，现有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4组成的混合气体，能被1.0mol·L-1的氢氧化钠溶液完全吸收，则消耗氢氧化钠溶液的体积最小为（ ）
A．(a+b+c)L B．(a+b+2c)L C．2(a+b+c)L D．3(a+b+c)L
答案：B
解析：根据方程式知，氮氧化物被NaOH吸收生成钠盐，无论生成硝酸钠还是亚硝酸钠，N、Na原子个数之比都是1：1，根据N、Na原子关系式得V（NaOH）==（a+b+2c）L；
答案选B。
7．（2023·辽宁·沈阳二中高三阶段练习）“氮的固定”对保障人类生存具有重大意义。一种新型合成氨的原理如图所示：
下列说法正确的是（ ）
A．过程①中每吸收标况下2.24L氮气转移0.3mol电子
B．过程②每生成1mol氨，有1molLi3N被氧化
C．过程③化学能转化为了电能
D．图中所示过程在一定条件下的总反应方程式为：2N2+6H2O=4NH3+3O2
答案：D
解析：A．未指明标况，无法计算转移电子的物质的量，故A错误﹔
B．由题中信息可知，过程②的反应方程式为Li3N＋3H2O=NH3↑＋3LiOH，此反应中各元素化合价均保持不变，是非氧化还原反应，故B错误﹔
C．由题中信息可知，过程③的反应方程式为4LiOH4Li＋O2↑＋2H2O，是将电能转化为化学能，故C错误；
D．由题中信息可知，过程①的反应方程式为6Li+N2=2Li3N，过程②的反应方程式为Li3N＋3H2O=NH3↑＋3LiOH，过程③的反应方程式为4LiOH4Li＋O2↑＋2H2O，所以图中所示过程的总反应方程式为：2N2+6H2O=4NH3+3O2，故D正确；
故选D。
8．（2022·湖南·攸县第一中学高三阶段练习）下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（ ）
选项 实验 现象 结论
A 将稀硝酸中加入少量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液 有气体生成，产生血红色沉淀 稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B 将铜粉加入1.0mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中 溶液变蓝、有黑色固体出现 金属铁比铜活泼
C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落下来 金属铝的熔点较低
D 将0.1mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1mol·L-1 CuSO4溶液 先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
答案：D
解析：A． 稀硝酸中加入少量铁粉，生成Fe3+和NO，充分反应后加入KSCN溶液，实验现象是有气体生成，溶液呈血红色，不会产生沉淀，故A错误；
B． 将铜粉加入1.0mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝，发生了反应：2Fe3++Cu == 2Fe2++Cu2+，说明氧化性Fe3+＞Cu2+，没有黑色固体出现，故B错误；
C．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，打磨后的铝箔很快和空气中的氧气反应生成Al2O3，Al2O3熔点高，包裹着熔化的铝，熔化后的液态铝不会滴落下来，故C错误；
D． 将0.1mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，说明NaOH已反应完全，再滴加0.1mol·L-1 CuSO4溶液，白色沉淀变为浅蓝色沉淀，说明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小，故D正确；
故选D。
9．（2022·黑龙江·哈师大附中高三阶段练习）取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8960mL的气体和672mL的气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为17.02g。则x等于（ ）
A．8.64 B．9.00 C．9.20 D．9.44
答案：C
【分析】铜和镁失去的电子的物质的量，等于硝酸被还原为二氧化氮、四氧化二氮获得的电子的物质的量，等于它们的离子反应生成氢氧化物沉淀结合的氢氧根的物质的量，根据氮的氧化物计算氢氧根的物质的量，沉淀的总质量减去氢氧根的质量即为金属的质量，据此分析计算。
8.960L的NO2气体的物质的量为=0.4mol，0.672L的N2O4气体的物质的量为=0.03mol，所以金属提供的电子的物质的量为0.4mol×(5-4)+0.03mol×2×(5-4)=0.46mol，所以沉淀中含有氢氧根的物质的量为0.46mol，氢氧根的质量为0.46mol×17g/mol=7.82g，所以金属的质量为17.02g-7.82g=9.2g，故选C。
10．（2022·江苏省包场高级中学高三开学考试）某兴趣小组设计了如下图所示的装置制备，下列说法正确的是（ ）
A．装置A无需加热，滴入浓硝酸就能发生反应
B．装置B中铜的作用是提高NO的生成率
C．装置C中装的药品可以是碳酸钠固体
D．装置E中的酸性溶液的主要作用是吸收生成的
答案：B
【分析】制备NaNO2并对其性质作探究，由实验装置可知，A中发生，B中稀释挥发的硝酸和将生成的二氧化氮转化为NO，C中固体干燥剂干燥NO，并除去可能混有的酸雾，D中发生2NO+Na2O2═2NaNO2，E中高锰酸钾吸收尾气NO，以此解答该题。
A．装置A中发生，需要加热，故A错误；
B．二氧化氮在B中与水反应生成硝酸，硝酸与Cu反应生成NO，故装置B中铜的作用是提高NO的生成率，故B正确；
C．为保证制得的亚硝酸钠的纯度，应除去二氧化碳、水等杂质，则C装置中盛放的试剂可以是氢氧化钠固体，不能选碳酸钠固体，故C错误；
D．E装置的作用是利用高锰酸钾溶液的强氧化性氧化吸收有毒气体一氧化氮，吸收有毒的NO气体，避免污染空气，反应的离子方程式为：3+4H++5NO=3Mn2++5+2 H2O，故D错误；
故选：B。
二、填空题
11．（2022·上海静安·二模）五氧化二氮(N2O5)是一种绿色硝化剂，在军用炸药、火箭推进剂、医药等工业中得到广泛应用。常温下N2O5为白色固体，可溶于二氯甲烷等氯代烃溶剂，微溶于水且与水反应生成硝酸，高于室温时不稳定。回答下列问题：
(1)1840年，Devill将干燥的氯气通入无水硝酸银中，首次制得了固体N2O5。该反应的氧化产物为空气中的主要成分之一，写出反应的化学方程式：_______________________。
(2)某化学兴趣小组设计用臭氧(O3)氧化法制备N2O5，反应原理为 N2O4+O3→N2O5+O2。实验装置如下图：
装置B的仪器名称是___________；装置E的作用是___________________。实验时，先将三口烧瓶C浸入_______ (填字母编号)中，打开装置A中分液漏斗的活塞，随即关闭。一段时间后C中液体变为红棕色。然后打开活塞K，通过臭氧发生器向三口烧瓶中通入含有臭氧的氧气。
a.热水 b.冰水 c.自来水 d.饱和食盐水
(3)C中二氯甲烷(CH2Cl2)的作用是_______ (填字母编号)。判断C中反应已结束的简单方法是_______________________。
a.溶解反应物NO2 b.充分混合反应物使其反应更加充分 c.控制O3的通入速度 d.溶解生成物N2O5
(4)该装置存在一处明显缺陷，请指出___________________________________________。
(5)N2O5粗产品中常含有N2O4。该兴趣小组用滴定法测定N2O5粗产品的纯度。取2.0g粗产品，加入20.00mL 0.1250mol·L-1酸性高锰酸钾溶液。充分反应后，用0.1000mol·L-1 H2O2溶液滴定剩余的高锰酸钾，达到滴定终点时，消耗H2O2溶液17.50mL。已知：N2O4与KMnO4发生反应的离子方程式为5N2O4+2MnO+2H2O→Mn2++10NO+4H+，H2O2与KMnO4发生反应的离子方程式为5H2O2+2MnO+6H+→2Mn2++5O2↑+8H2O，H2O2与HNO3不反应且不考虑其分解。判断滴定到达终点的方法是___________________________________________。粗产品的纯度为_______(结果保留三位有效数字)。
答案：(1)2Cl2+4AgNO3→4AgCl↓+2N2O5+O2
(2) 球形干燥管 防止空气中的水蒸气进入C中 b
(3) abd 液体中红棕色褪去
(4)缺少尾气处理装置
(5) 溶液的紫红色恰好褪去，且半分钟内不恢复原色 79.3%
解析：装置A中Cu和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，装置B中装有无水氯化钙，可以干燥NO2，二氧化氮可以发生可逆反应生成四氧化二氮，装置C中发生的反应为，N2O5常温下为白色固体，可溶于二氯甲烷等氯代烃溶剂，所以二氯甲烷的作用为溶解反应物，充分混合反应物使其反应更加充分也可以溶解产物N2O5。装置D为保护装置，防止倒吸，N2O5可与水反应生成硝酸，故E装置的作用为防止空气中的水蒸气进入C中与N2O5反应。
(1)干燥的氯气通入无水硝酸银中，生成了N2O5和氧气，反应的方程式为：。
(2)装置B的名称为球形干燥管，因为N2O5可与水反应生成硝酸，所以E的作用为防止空气中的水蒸气进入C中。二氧化氮生成四氧化二氮的正反应是放热反应，将C浸入冰水中，装置内温度降低，反应平衡正向移动，可以生成更多的N2O4以便后续与臭氧反应。
(3)二氯甲烷可溶解反应物NO2，充分混合反应物使其反应更加充分，此外也可以溶解生成物N2O5，可通过观察二氯甲烷中臭氧的鼓泡速率了解其流速，但是无法控制臭氧的通入速度。装置C中NO2溶于二氯甲烷使溶液变红棕色，故当红棕色褪去可推断C中反应已结束。
(4)该装置中没有尾气处理装置，最后的浓硫酸无法吸收多余的二氧化氮，会造成环境污染。
(5)酸性高锰酸钾为紫红色，随着H2O2的加入，高锰酸钾不断消耗，当高锰酸钾消耗完时溶液紫红色褪去，故滴定终点的现象为溶液的紫红色恰好褪去，且半分钟内不恢复原色。达到滴定终点时，消耗H2O2的物质的量为17.5mL×0.1mol/L=0.00175mol，根据H2O2与高锰酸根离子反应的化学方程式可知，H2O2消耗的高锰酸钾为，共加入高锰酸钾物质的量为20mL×0.125mol/L=0.0025mol，则N2O4消耗的高锰酸钾为0.0025-0.0007=0.0018mol，根据N2O4与高锰酸根离子反应的方程式可知，与0.0018mol高锰酸根离子反应的N2O4的物质的量为，则2.0g产品中含有N2O5的质量为，所以粗产品的纯度为。
12．（2022·浙江绍兴·二模）硝酸钠应用广泛，可用于制硝酸钾、炸药、染料等。某兴趣小组制备硝酸钠流程如图：
已知：
①粗碳酸钙中含有少量、、MgO、杂质。
②反应原理：；
③离子沉淀时的pH：pH≈4.5，；pH≈12，；pH≈7~8，
(1)下列说法正确的是_______。
A．步骤Ⅰ，滴加硝酸至无明显气泡，可判断碳酸钙已基本反应完全
B．步骤Ⅱ，需要在较高温度下加热，有利加快反应速率和提高碳酸钙的浸出率
C．步骤Ⅲ，在复分解反应过程中为防止沉淀的石膏包裹硫酸钠粉末，故将硫酸钠粉末分多次加入并不断搅拌
D．步骤Ⅴ，蒸发浓缩、冷却结晶及离心分离后的母液可返回复分解容器中稀释浆料循环利用
(2)步骤Ⅱ，多步操作为：_______(请选择合适的最简操作并排序)
a.用石灰乳调pH至5~6，保温15min，过滤。
b.用石灰乳调pH至7~8，保温15min，过滤。
c.用石灰乳调pH至12，保温15min，过滤。
d.加热浓缩溶液。
e.用调至规定pH。
(3)步骤Ⅳ，提纯主要除去的离子是___________；所用的试剂及顺序为_______________。
(4)工业制硝酸废气中含有NO和，也可用纯碱吸收制备硝酸钠，主要原理如图所示。
①在用pH=12的纯碱吸收气体之前需要先通过装置A，装置A的作用_______________。
②装置B中的总反应方程式为___________________________。
③若B装置吸收气体后的溶液，测得pH=8，可能混有的主要杂质是_______________。
答案：(1)ACD
(2)b、c、e、d
(3) Ca2+、SO 硝酸钡、碳酸钠、稀硝酸
(4) 通入过量氧气氧化NO，方便后续吸收生成NaNO3，预热反应气体NO2、O2，加快生成NaNO3的速率 4NO2+O2+2Na2CO3=4NaNO3+2CO2 NaNO2、NaHCO3
解析：步骤Ⅰ加入浓硝酸发生反应，粗碳酸钙中含有少量、、MgO分别与硝酸反应生成硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁，步骤II中调节pH沉淀Fe3+、Al3+、Mg2+，步骤III发生复分解反应为，步骤IV中滤液中含有Ca2+、SO杂质离子，按顺序加入硝酸钡、碳酸钠、稀硝酸可除去，步骤V加热浓缩得到硝酸钠固体；
(1)A．步骤Ⅰ中由提示信息，滴加硝酸至无明显气泡，可判断碳酸钙已基本反应完全，A正确；
B．步骤Ⅱ，在较高温度下加热碳酸钙会分解，不利于浸出，B错误；
C．步骤III中发生，硫酸钙是微溶物会覆盖在硫酸钠固体上，因此需要将硫酸钠粉末分多次加入并不断搅拌，C正确；
D．步骤Ⅴ，蒸发浓缩、冷却结晶及离心分离后的母液含有硫酸钠，可返回复分解容器中稀释浆料循环利用，D正确；
故选：ACD；
(2)由提示信息③，Al3+沉淀pH为7~8，此pH下Fe3+也完全沉淀，由于Al(OH)3能溶于强碱，则先过滤Fe(OH)3、Al(OH)3，再调节pH至12，沉淀Mg2+，过滤掉Mg(OH)2沉淀，再加入稀硝酸调节溶液pH，此时溶质只有NaNO3，再加热浓缩溶液可得NaNO3固体，操作顺序为b、c、e、d；
(3)步骤Ⅳ，提纯主要除去的离子是Ca2+、SO，先用过量的硝酸钡溶液除去SO，再加入过量碳酸钠溶液除去Ca2+、Ba2+，最后加入适量稀硝酸反应多余的碳酸钠，加入顺序为硝酸钡、碳酸钠、稀硝酸；
(4)①装置A的作用是：通入过量氧气氧化NO，方便后续吸收生成NaNO3，预热反应气体NO2、O2，加快生成NaNO3的速率；
②已知可用纯碱吸收制备硝酸钠，装置B中二氧化氮和氧气和水发生氧化还原反应生成硝酸，反应方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，硝酸和碳酸钠反应生成硝酸钠和二氧化碳，反应方程式为2HNO3+Na2CO3=2NaNO3+CO2+H2O，两式相加可得总反应方程式为4NO2+O2+2Na2CO3=4NaNO3+2CO2；
③NaNO3是强酸强碱盐，溶液为中性，反应后溶液测得pH=8，说明含有强碱弱酸盐，可能为NaNO2，也有可能是少量硝酸与碳酸钠反应得到NaHCO3，则可能混有的主要杂质是NaNO2、NaHCO3。
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第10讲 氮及其化合物的性质（原卷版）
1．能列举、描述、辨识氮及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。
2．能根据氮及其化合物的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。
3．能说明氮及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。
一、氮及其氧化物
1．自然界中氮的存在和氮的固定
【典例1】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溶液实现
D．上述三步循环的总反应为N2＋3H2===2NH3
2．N2的性质及应用
（1）氮气的结构
N2的电子式为，结构式N≡N。
（2）氮气的化学性质
写出相关的方程式：
①；
②；
③。
（3）氮气的用途：合成氨；制硝酸；用作保护气；保存农副产品；液氮可作冷冻剂。
小结
氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。
【典例2】(2022·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
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物
氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
①N2O俗称笑气。
②N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。
③NO2与N2O4可相互转化2NO2??N2O4(写方程式)。
(2)NO、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
与水、氧气反应 4NO+3O2+2H2O====4HNO3 4NO2+O2+2H2O====4HNO3
实验室制取原理及收集方法 3Cu+8HNO3(稀）===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓）===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
排水法 向上排空气法
【典例3】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
【典例4】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可能为(　　)
①1.2 mL　②2.4 mL　③3 mL　④4 mL
A．①②　　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．①④
氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法
(1)关系式法
①NO2和O2混合气体溶于水的计算：
由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：
V(NO2)∶V(O2)　
②NO与O2同时通入水中：
由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知：
V(NO)∶V(O2)
③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：
a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。
b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。
(2)得失电子守恒法
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。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)；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)。
【典例5】汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。
NOxN2O5HNO3烟(一种雾霾)。
有关该雾霾的叙述正确的是(　　)
A．NOx为酸性氧化物，可形成酸雨
B．反应②是氧化还原反应
C．NH3是形成该雾霾的催化剂
D．NH3可能来自过度施用氮肥
【典例6】雾霾含有大量的污染物SO2、NO。工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO2和NO，可获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如图(Ce为铈元素)：
下列说法错误的是(　　)
A．Na2S2O4中S元素的化合价为＋3
B．装置Ⅱ消耗36 g水生成4NA个H＋(NA代表阿伏加德罗常数的值)
C．装置Ⅲ进行电解，Ce3＋在阴极反应，使Ce4＋得到再生
D．装置Ⅳ获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等
【典例7】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。
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O(ⅰ)
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O(ⅱ)
(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：
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_________________________________________________________。
二、氨和铵盐
1．氨的物理性质
(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。
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
(3)常见装置
小结
装置B中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置C引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。
【例题1】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__________________________________。
3．氨的化学性质及用途
(1)与水反应
①氨水呈现碱性的原因：NH3+H2ONH3·H2O +OH-。
②氨水中存在的粒子：NH3·H2O、H2O、NH3、、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)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
性质 方程式
催化氧化 4NH3+5O2 4NO＋6H2O
被CuO氧化 2NH3+3CuO 3Cu+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
(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。
4．氨气的实验室制法
小结
氨气实验室制法的注意事项
(1) 实验室用固体铵盐与碱共热制NH3时，不能使用NH4HCO3、NH4NO3 及NaOH固体，因为NH4HCO3受热分解产生CO2，使制得的NH3不纯；NH4NO3受热时易发生爆炸；NaOH容易吸水结块，不利于NH3的产生和逸出，且加热条件下NaOH容易腐蚀玻璃。
(2)干燥氨气时不能选用酸性干燥剂，如浓硫酸、P2O5 等，也不能选用无水CaCl2，因为它们均能与NH3发生反应，通常选用碱石灰。
(3)吸收氨气(或 HCl)时要注意防止倒吸。
可用于吸收氨气(或 HCl)并能防倒吸的常用装置为：
小结
实验室制取氨气的简易方法
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。化学方程式式NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
【例题2】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_____________。
【例题3】干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体，化学方程式为
2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)　ΔH<0，在四氯化碳中通入二氧化碳和氨气制备氨基甲酸铵的实验装置如图所示，回答下列问题：
(1)装置1用来制备二氧化碳气体：将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上，漏斗中所加试剂为______________；装置2中所加试剂为____________。
(2)装置4中试剂为固体NH4Cl和Ca(OH)2，发生反应的化学方程式为_____________________；
试管口不能向上倾斜的原因是______________________________________________。
装置3中试剂为KOH，其作用为________________________________________。
(3)反应时三颈瓶需用冷水浴冷却，其目的是______________________________。
5．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。
【例题4】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
【例题5】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1000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
三、硝酸
1．物理性质
纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与H2O以任意比互溶。
2．化学性质
(1)不稳定性
①反应：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。
②市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。
③浓硝酸的保存方法是保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于冷暗处。
(2)强氧化性
①与不活泼金属反应
稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
②常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。
③与非金属反应
如浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
④与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等还原性物质。写出稀硝酸与SO2、Fe2＋反应的离子方程式分别为3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO↑＋4H＋、3Fe2＋＋NO＋4H＋===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色。
小结
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”。故浓硝酸可以用铁桶盛放，“钝化”并非不反应。
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。
【例题1】某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行试验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。
已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(1)实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中盛放的药品依次是__________；
(2)滴加浓硝酸之前的操作是：检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后，继续进行的操作是_____________________________；
(3)装置①中发生反应的离子方程式是___________________________________；
(4)装置②的作用是___________________________________________________，
发生反应的化学方程式是______________________________________________；
(5)该小组得出结论依据的实验现象是_____________________________________；
(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化
拓展
金属与硝酸反应的计算方法
1．思维流程
2．计算方法
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
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－)有：
c(NO)＝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
【例题2】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。
一、选择题
1．（2021·浙江·高考真题）下列物质与俗名对应的是（ ）
A．纯碱：NaHCO3 B．硫铵：NH4HSO4
C．TNT： D．氯仿：CCl4
2．（2022·山东·高考真题）下列试剂实验室保存方法错误的是（ ）
A．浓硝酸保存在棕色细口瓶中 B．氢氧化钠固体保存在广口塑料瓶中
C．四氯化碳保存在广口塑料瓶中 D．高锰酸钾固体保存在棕色广口瓶中
3．（2021·全国·高考真题）实验室制备下列气体的方法可行的是（ ）
气体 方法
A 氨气 加热氯化铵固体
B 二氧化氮 将铝片加到冷浓硝酸中
C 硫化氢 向硫化钠固体滴加浓硫酸
D 氧气 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物
4．（2022·北京·高考真题）下列方程式与所给事实不相符的是（ ）
A．加热固体，产生无色气体：
B．过量铁粉与稀硝酸反应，产生无色气体：
C．苯酚钠溶液中通入，出现白色浑浊：
D．乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热，产生有香味的油状液体：
5．（2022·江苏·高考真题）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（ ）
A．自然固氮、人工固氮都是将转化为
B．侯氏制碱法以、、、为原料制备和
C．工业上通过催化氧化等反应过程生产
D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
6．（2022·北京·高考真题）利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是（ ）
a中反应 b中检测试剂及现象
A 浓分解生成 淀粉溶液变蓝
B 与浓生成 品红溶液褪色
C 浓与溶液生成 酚酞溶液变红
D 与乙醇溶液生成丙烯 溴水褪色
7．（2022·山东·高考真题）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成的反应历程有2种
C．增大NO的量，的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
8．（2022·浙江·高考真题）下列实验对应的离子方程式不正确的是（ ）
A．将碳酸氢钙溶液与过量的澄清石灰水混合： +Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O
B．将少量NO2通入NaOH溶液：2NO2+2OH-= + +H2O
C．将少量SO2通入NaClO溶液：SO2+H2O+2ClO-= +2HClO
D．向氨水中滴入少量硝酸银溶液：Ag++2NH3·H2O= +2H2O
9．（2021·广东·高考真题）化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且能达到目的的是（ ）
选项 操作或做法 目的
A 将铜丝插入浓硝酸中 制备
B 将密闭烧瓶中的降温 探究温度对平衡移动的影响
C 将溴水滴入溶液中，加入乙醇并振荡 萃取溶液中生成的碘
D 实验结束，将剩余固体放回原试剂瓶 节约试剂
二、填空题
10．（2022·海南·高考真题）磷酸氢二铵[]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备，装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。
回答问题：
(1)实验室用和制备氨气的化学方程式为___________________________。
(2)现有浓质量分数为85%，密度为1.7g/mL。若实验需100mL1.7mol/L的溶液，则需浓___________mL(保留一位小数)。
(3)装置中活塞的作用为_______________。实验过程中，当出现_______________________现象时，应及时关闭，打开。
(4)当溶液pH为8.0~9.0时，停止通，即可制得溶液。若继续通入，当时，溶液中、_______和_______(填离子符号)浓度明显增加。
(5)若本实验不选用pH传感器，还可选用_______作指示剂，当溶液颜色由_______变为_______时，停止通。
一、选择题
1．（2022·湖南·沅陵县第一中学高三阶段练习）在一定条件下，将m体积NO2和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触未变为红棕色，则m与n的比值为（ ）
A．3∶4 B．4∶3 C．8∶3 D．3∶8
2．（2022·广东广州·高三阶段练习）部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．b化学性质稳定，既没有氧化性，也没有还原性
B．a与f可以相互转化：af
C．c、d、e可以相互转化：cde
D．实验室可以用铜与e的浓溶液反应制取d
3．（2022·湖南·雅礼中学高三阶段练习）溶液A中可能含有如下离子中的若干种：、、、、、、、。某同学设计并完成了如下的实验：
则下列有关说法正确的是（ ）
A．滤液C中一定存在的阳离子有、、
B．溶液A中一定存在、、，可能存在
C．4.50g沉淀B若改为加入足量的稀硝酸最终同样只得到2.33g沉淀
D．如果气体F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明该溶液中一定含有
4．（2022·河南·宝丰县第一高级中学高三阶段练习）用如图所示装置进行实验(①②③是浸有相应试剂的棉花)，下列分析错误的是（ ）
A．铜丝与浓硝酸反应，具支试管中充满红棕色气体
B．①处浸有紫色石蕊试液的棉花变红
C．②处棉花颜色变深体现了NO2的氧化性
D．NaOH吸收尾气是氧化还原反应
5．（2022·全国·高三专题练习）合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法不正确的是（ ）
A．合成氨采用400～500℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉 KI试纸不可以鉴别气体2和溴蒸气
C．生成固体1的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
D．1L气体1、2的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶1
6．（2023·辽宁·沈阳二中高三阶段练习）为了防止NO、NO2、N2O4对大气的污染，常用氢氧化钠溶液进行吸收处理，现有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4组成的混合气体，能被1.0mol·L-1的氢氧化钠溶液完全吸收，则消耗氢氧化钠溶液的体积最小为（ ）
A．(a+b+c)L B．(a+b+2c)L C．2(a+b+c)L D．3(a+b+c)L
7．（2023·辽宁·沈阳二中高三阶段练习）“氮的固定”对保障人类生存具有重大意义。一种新型合成氨的原理如图所示：
下列说法正确的是（ ）
A．过程①中每吸收标况下2.24L氮气转移0.3mol电子
B．过程②每生成1mol氨，有1molLi3N被氧化
C．过程③化学能转化为了电能
D．图中所示过程在一定条件下的总反应方程式为：2N2+6H2O=4NH3+3O2
8．（2022·湖南·攸县第一中学高三阶段练习）下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（ ）
选项 实验 现象 结论
A 将稀硝酸中加入少量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液 有气体生成，产生血红色沉淀 稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B 将铜粉加入1.0mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中 溶液变蓝、有黑色固体出现 金属铁比铜活泼
C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落下来 金属铝的熔点较低
D 将0.1mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1mol·L-1 CuSO4溶液 先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
9．（2022·黑龙江·哈师大附中高三阶段练习）取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8960mL的气体和672mL的气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为17.02g。则x等于（ ）
A．8.64 B．9.00 C．9.20 D．9.44
10．（2022·江苏省包场高级中学高三开学考试）某兴趣小组设计了如下图所示的装置制备，下列说法正确的是（ ）
A．装置A无需加热，滴入浓硝酸就能发生反应
B．装置B中铜的作用是提高NO的生成率
C．装置C中装的药品可以是碳酸钠固体
D．装置E中的酸性溶液的主要作用是吸收生成的
二、填空题
11．（2022·上海静安·二模）五氧化二氮(N2O5)是一种绿色硝化剂，在军用炸药、火箭推进剂、医药等工业中得到广泛应用。常温下N2O5为白色固体，可溶于二氯甲烷等氯代烃溶剂，微溶于水且与水反应生成硝酸，高于室温时不稳定。回答下列问题：
(1)1840年，Devill将干燥的氯气通入无水硝酸银中，首次制得了固体N2O5。该反应的氧化产物为空气中的主要成分之一，写出反应的化学方程式：_______________________。
(2)某化学兴趣小组设计用臭氧(O3)氧化法制备N2O5，反应原理为 N2O4+O3→N2O5+O2。实验装置如下图：
装置B的仪器名称是___________；装置E的作用是___________________。实验时，先将三口烧瓶C浸入_______ (填字母编号)中，打开装置A中分液漏斗的活塞，随即关闭。一段时间后C中液体变为红棕色。然后打开活塞K，通过臭氧发生器向三口烧瓶中通入含有臭氧的氧气。
a.热水 b.冰水 c.自来水 d.饱和食盐水
(3)C中二氯甲烷(CH2Cl2)的作用是_______ (填字母编号)。判断C中反应已结束的简单方法是_______________________。
a.溶解反应物NO2 b.充分混合反应物使其反应更加充分 c.控制O3的通入速度 d.溶解生成物N2O5
(4)该装置存在一处明显缺陷，请指出___________________________________________。
(5)N2O5粗产品中常含有N2O4。该兴趣小组用滴定法测定N2O5粗产品的纯度。取2.0g粗产品，加入20.00mL 0.1250mol·L-1酸性高锰酸钾溶液。充分反应后，用0.1000mol·L-1 H2O2溶液滴定剩余的高锰酸钾，达到滴定终点时，消耗H2O2溶液17.50mL。已知：N2O4与KMnO4发生反应的离子方程式为5N2O4+2MnO+2H2O→Mn2++10NO+4H+，H2O2与KMnO4发生反应的离子方程式为5H2O2+2MnO+6H+→2Mn2++5O2↑+8H2O，H2O2与HNO3不反应且不考虑其分解。判断滴定到达终点的方法是___________________________________________。粗产品的纯度为_______(结果保留三位有效数字)。
12．（2022·浙江绍兴·二模）硝酸钠应用广泛，可用于制硝酸钾、炸药、染料等。某兴趣小组制备硝酸钠流程如图：
已知：
①粗碳酸钙中含有少量、、MgO、杂质。
②反应原理：；
③离子沉淀时的pH：pH≈4.5，；pH≈12，；pH≈7~8，
(1)下列说法正确的是_______。
A．步骤Ⅰ，滴加硝酸至无明显气泡，可判断碳酸钙已基本反应完全
B．步骤Ⅱ，需要在较高温度下加热，有利加快反应速率和提高碳酸钙的浸出率
C．步骤Ⅲ，在复分解反应过程中为防止沉淀的石膏包裹硫酸钠粉末，故将硫酸钠粉末分多次加入并不断搅拌
D．步骤Ⅴ，蒸发浓缩、冷却结晶及离心分离后的母液可返回复分解容器中稀释浆料循环利用
(2)步骤Ⅱ，多步操作为：_______(请选择合适的最简操作并排序)
a.用石灰乳调pH至5~6，保温15min，过滤。
b.用石灰乳调pH至7~8，保温15min，过滤。
c.用石灰乳调pH至12，保温15min，过滤。
d.加热浓缩溶液。
e.用调至规定pH。
(3)步骤Ⅳ，提纯主要除去的离子是___________；所用的试剂及顺序为_______________。
(4)工业制硝酸废气中含有NO和，也可用纯碱吸收制备硝酸钠，主要原理如图所示。
①在用pH=12的纯碱吸收气体之前需要先通过装置A，装置A的作用_______________。
②装置B中的总反应方程式为___________________________。
③若B装置吸收气体后的溶液，测得pH=8，可能混有的主要杂质是_______________。
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