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第19讲　氮及其氧化物、氨和铵盐
【备考目标】　1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握NH3及铵盐的性质与用途。3.掌握喷泉实验、NH3的实验室制法的原理及操作。
考点1　氮及其氧化物
1．自然界中氮的存在和氮的固定
2．氮气
(1)物理性质
无色、无味气体，密度比空气略小，熔、沸点很低，难溶于水。
(2)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。
3．氮的氧化物
(1)常见氧化物的价态
化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
其中N2O3、N2O5分别为HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(酸酐)，NO2与N2O4可相互转化。
(2)NO和NO2的比较
项目 NO NO2
物理性质 无色、不溶于水的气体 红棕色、有刺激性气味气体，易液化，易溶于水
化学性质 O2 2NO＋O2===2NO2 不反应
H2O 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
H2O、O2 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
制取原理(化学方程式)及收集方法 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(排水法) Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(向上排空气法)
【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。
③NO与血红蛋白结合使人中毒。
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：NOx可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①NaOH溶液吸收：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
②氨气吸收：8NH3＋6NO27N2＋12H2O；4NH3＋6NO5N2＋6H2O。
③汽车尾气转换器：2CO＋2NO2CO2＋N2。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应(√ )
(2)通过灼热的镁粉，可除去N2中的少量氧气(× )
(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去(√ )
(4)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(× )
(5)NO2是酸性氧化物，与水反应生成硝酸(× )
(6)利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气(√ )
题组练习
一、氮及其氧化物的性质
1．下列有关氮气的说法正确的是(　　 )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2
D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
解析：选D。A项，氮原子最外层有5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构，N≡N稳定性强，断键需要的能量较高，因而N2化学性质不活泼，与其是双原子分子无关；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气反应生成NO2，NO2和水反应生成NO。
2．某无色气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL气体甲经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则气体甲的组成为(　　 )
A．NH3、NO、CO2 B．NO、CO2、N2 C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、NO2
解析：选A。气体甲无色，则一定不含有色气体NO2，经过足量的浓硫酸后剩余气体80 mL，说明含有NH3，通过足量的过氧化钠后气体显红棕色，说明含有NO，且经过足量Na2O2时产生了O2，说明含有CO2，最终几乎无气体剩余，说明不含N2。
二、氮的氧化物与O2、H2O反应的定量关系的应用
3．将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。
(1)下列图示正确的是________(填字母)。
(2)若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为_________________________，最终充入________mL氧气，才能使水全部充满。
解析：(1)NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，12 mL NO2参与反应，生成的NO为4 mL，生成NO的体积占试管体积的，故选C。(2)向试管中缓缓充入O2，发生反应①2NO＋O2===2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。
答案：(1)C　(2)无色气体变为红棕色，液面逐渐上升　3
4．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。
(1)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
(2)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
解析：解题依据的化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：
(1)若剩余O2，则V剩＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，解得x＝4 mL，则NO2的体积是8 mL。
(2)若剩余NO，则V剩＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，解得x＝1.2 mL，则NO2的体积是10.8 mL。
答案：(1)O2　8 mL、4 mL　(2)NO　10.8 mL、1.2 mL
三、氮氧化合物污染的治理方法
5．前几年我国多地发生了严重的雾霾天气，这种天气的形成与汽车尾气排放有关。汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。
(1)装置Ⅲ的主要作用为______________________________________________。
(2)停止加热，打开活塞K，通入适量氧气时，装置Ⅱ中可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
(3)该套装置的不完善之处是__________________________________。
(4)汽车尾气中含有CO和NOx，消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为______________________________________________。
(5)工业上常用纯碱溶液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为____________。Na2CO3溶液的物质的量浓度为______________mol·L－1。
解析：(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂和加热的条件下转化为氮气和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以装置Ⅲ的主要作用是检验CO是否转化为CO2。(2)由于有部分一氧化氮没有转化为氮气，向装置中通入氧气时，装置Ⅱ中一氧化氮与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，因此装置Ⅱ中的现象为出现红棕色气体。(3)由于尾气中仍残留未反应的一氧化氮和一氧化碳，所以该装置的不完善之处是无尾气处理装置。(4)依据题意和元素守恒可知，该反应的化学方程式为2xCO＋2NOxN2＋2xCO2。(5)依据题给反应可知，二氧化氮和一氧化氮的物质的量之比应大于或等于1∶1，气体才会反应完全。与二氧化氮和一氧化氮同时反应的碳酸钠的物质的量为 mol，与二氧化氮单独反应的碳酸钠的物质的量为 mol，所以碳酸钠的物质的量浓度为＝ mol·L－1。
答案：(1)检验CO是否转化为CO2　(2)出现红棕色气体　(3)无尾气处理装置
(4)2xCO＋2NOxN2＋2xCO2(5)a∶b≥1∶1(或a≥b)　
考点2　氨和铵盐
1．氨的结构与性质
(1)分子结构和物理性质
电子式 密度 气味 水溶性
比空气小 刺激性气味 极易溶于水(1∶700)
(2)化学性质
【提醒】　①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。②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。
2．铵盐
(1)物理性质
无色或白色固体，绝大多数易溶于水。
(2)化学性质
(3)NH的检验
eq \x(有NH)
3．氨气的实验室制法
(1)加热固态铵盐和碱的混合物制取氨气
(2)制取氨气的其他方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
浓氨水、加热 NH3·H2ONH3↑＋H2O
浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使氨水分解，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，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
加热NH4HCO3固体 化学方程式为NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑，H2O、CO2被碱石灰吸收，得到氨气
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)液氨可用作制冷剂，是因为其汽化时吸收大量的热(√ )
(2)将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硫酸有白烟产生(× )
(3)新制饱和氨水中含氮粒子物质的量浓度最大的是NH(× )
(4)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，原因是氯化铵分解吸收热量，降低了温度；氯化铵分解产生的气体隔绝了空气(√ )
(5)铵盐加热均易分解产生NH3(× )
(6)在实验室中，可用加热NH4Cl固体的方法制备氨(× )
题组练习
一、NH3与铵盐的性质
1．某同学探究氨气和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是(　　 )
A．室温下测定等浓度的氨水和NaOH溶液的pH，比较NH3·H2O和NaOH的碱性强弱
B．向试管中滴加稀NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸不变蓝，则原溶液中无NH
C．液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O
D．加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
解析：选A。NH3·H2O是弱电解质，NaOH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的氨水和NaOH溶液的pH，可比较NH3·H2O和NaOH的碱性强弱，A正确；NH3极易溶于水，稀溶液中不加热，NH3不能逸出，无法确定是否含NH，B错误；NH3不易燃烧，产生的NO是大气污染物，不能作清洁能源，C错误；NH4Cl受热也会分解，故不可采用加热法除杂，D错误。
2．(2023·湖北宜昌检测)探究氨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．将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨极易溶于水
B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NH
C．加热试管中的NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有热不稳定性
D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨催化氧化的产物中有NO
解析：选B。因为氨水中存在氨分子，加热使氨逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生了氨，B项错误。
二、氨气的制备与性质探究
3．实验室用NH4Cl和熟石灰反应生成NH3，按照制备、净化、性质检验、收集及尾气处理的顺序进行试验。下列装置不能达到实验目的的是(　　 )
解析：选D。实验室可以加热NH4Cl和Ca(OH)2的固体混合物来制备氨气，A能达到实验目的；实验室常用碱石灰来干燥氨气，B能达到实验目的；氨气具有还原性，在加热条件下和CuO发生氧化还原反应生成Cu和N2，C能达到实验目的；氨气极易溶于水，D中氨气通入水中后会发生倒吸，水进入安全瓶后仍然会倒吸入实验装置中，D不能达到实验目的。
4．某化学兴趣小组为了制取氨气并探究其性质，按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
(1)若氨气的发生装置选择a，则其化学反应方程式为________________________________________________。
(2)若氨气的发生装置选择b，则所用的试剂可以为________和________。
(3)B装置中的干燥剂可选用________。
(4)实验中观察到C装置中的现象是________________________。
(5)当实验进行一段时间后，挤压D装置中的胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是________________________________________________________________________。
(6)E中倒扣漏斗的作用是__________。
(7)写出证明b装置的气密性良好的操作与现象______________________________________________。
答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)生石灰　浓氨水(其他合理答案也可)
(3)碱石灰　(4)试纸变蓝
(5)产生白烟　 (6)防止倒吸
(7)用止水夹夹住b中橡胶管，向分液漏斗里加足量水，再打开分液漏斗活塞，过一会水不再滴下，则证明气密性良好
考点3　喷泉实验的原理与应用
喷泉产生的原因是烧瓶内外形成压强差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，所以液体会被压入烧瓶内形成喷泉。
(1)图甲(或乙)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应)，从而使烧瓶内压强迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体迅速向上流动，从而形成喷泉。
(2)图丙锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动，形成喷泉。
题组练习
1．喷泉是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差。下面是某同学设计的四个不同的喷泉装置，下列说法不正确的是(　　 )
A．若图1烧瓶中充满HI(与HCl水溶性相似)气体，烧杯和胶头滴管中加入AgNO3溶液，则挤压胶头滴管可以产生黄色喷泉
B．若向图2锥形瓶中加水，烧瓶中充满NH3，引发喷泉的操作是捂热上方的圆底烧瓶
C．向图3装置的水槽中加入冰块或慢慢滴入浓硫酸都可以形成喷泉
D．若要在图4所示的装置中产生双喷泉现象，操作方法可以是关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，当产生大量的白烟时，再打开活塞c
解析：选C。HI极易溶于水，溶于水可使烧瓶中压强减小，形成喷泉，由于HI和硝酸银反应生成黄色的碘化银沉淀，因此可以产生黄色喷泉，A项正确；若向图2锥形瓶中加水，烧瓶中充满NH3，氨极易溶于水，捂热上方的圆底烧瓶可形成喷泉，B项正确；向图3装置的水槽中加入冰块会降低温度，不会引发喷泉，C项错误；关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，可使盛氨气的烧瓶中压强减小，氯化氢与氨气反应产生白烟，盛氯化氢的烧瓶中压强也减小，此时打开活塞c，可看到双喷泉，D项正确。
2．喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。
(1)图甲为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛有液体。
①下列组合中不可能形成喷泉的是______(填字母)。
A．HCl和H2O B．O2和H2O C.NH3和H2O D．CO2和NaOH溶液 E．NO2和H2O
②若用D组合做喷泉实验，烧杯中的液体一定是NaOH溶液吗？
________________________________________________________________________。
③用A组合做喷泉实验时，若烧瓶中充满HCl气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶中c(HCl)＝________________mol·L－1(假设溶质不扩散)。
④若用E组合做喷泉实验，则标准状况下，做完实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是____________mol·L－1。
(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图乙所示的装置。
①在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________(填字母)。
A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液 C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸
这种方法产生喷泉的原理是__________________________________________________________。
②在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是________。
A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸钾 D．硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是_____________________________________________________。
③比较图甲和图乙两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图甲是________(填“增大”或“减小”，下同)上部烧瓶内气体压强；图乙是________下部锥形瓶内气体压强。
(3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述________(填“图甲”或“图乙”)装置的原理相似。
答案：(1)①B　②不一定，只要烧杯中盛有的浓碱溶液足以把烧瓶中的CO2吸收即可③　④
(2)①D　锥形瓶中发生反应：NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2↑＋H2O，随着CO2气体的产生，锥形瓶中的压强增大而产生喷泉　②A　浓H2SO4溶于水时，放出大量的热，温度升高使锥形瓶中的酒精挥发加快，瓶内压强增大，从而形成喷泉　③减小　增大　(3)图乙
高考真题
1．(2022·江苏高考)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N2转化为NH3
B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl
C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3
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”
解析：选A。氮的固定是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮可将N2转化为NO，A错误。
2．(2023·广东高考)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是(　　 )
解析：选B。NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，故A可以达到预期； P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，B不可以达到预期；NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，C可以达到预期； CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，D可以达到预期。
3．(2023·江苏高考)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．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：HNO3(稀)NONO2
B．工业制硝酸过程中的物质转化：N2NOHNO3
C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CON2＋2CO2
D．实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
解析：选B。氮气与氧气在高温条件下生成NO，但NO无法与水发生化学反应，B错误。
4．(2023·北京高考)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是(　　 )
A．a、c分别是HCl、NH3
B．d既可以是MgO，也可以是Mg(OH)Cl
C．已知MgCl2为副产物，则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵直接分解的反应热
解析：选C。NH4Cl分解的产物是NH3和HCl，分解得到的HCl与MgO反应生成Mg(OH)Cl，Mg(OH)Cl又可以分解得到HCl和MgO，则a为NH3，b为Mg(OH)Cl，c为HCl，d为MgO，A项错误、B错误；MgCl2可以水解生成Mg(OH)Cl，通入水蒸气可以减少MgCl2的生成，C正确；反应①和反应②相加即为氯化铵直接分解的反应，由盖斯定律可知，等压条件下，反应①、反应②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热，D错误。
5．(2022·北京高考)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。
已知：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0
下列说法不正确的是(　　 )
A．温度升高时不利于NO2吸附
B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2 N2O4平衡正向移动
C．转化为HNO3的反应是2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3
D．每获得0.4 mol HNO3时，转移电子的数目为6.02×1022
解析：选D。NO2转化为N2O4的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以气体温度升高后，不利于NO2吸附，故A正确；N2O4被固定后，N2O4的浓度减小，NO2转化为N2O4的平衡向正反应方向移动，故B正确；由题意可知，被固定后的N2O4与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，故C正确；N2O4转化为硝酸时，生成1 mol硝酸，反应转移1 mol电子，则每制备0.4 mol硝酸，转移电子数约为0.4×6.02×1023＝2.408×1023，故D错误。
6．(2020·全国卷Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体－溶液，能出现喷泉现象的是(　　)
选项 气体 溶液
A H2S 稀盐酸
B HCl 稀氨水
C NO 稀H2SO4
D CO2 饱和NaHCO3溶液
解析：选B。本题考查喷泉实验，涉及物质间的反应等知识。H2S在稀盐酸中的溶解度很小，且不与稀盐酸反应，不能产生喷泉现象，A错误；HCl能与稀氨水反应，且HCl极易溶于水，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差，会产生喷泉现象，B正确；NO不溶于水和稀硫酸，也不与稀硫酸反应，不能产生喷泉现象，C错误；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，不能产生喷泉现象，D错误。
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是(　　 )
A.①中N2与O2反应生成NO2是自然固氮 B．②中合成氨属于人工固氮
C．③中的氮元素被氧化 D．氮循环过程中没有氧元素参加
解析：选B。①中N2与O2反应生成NO是自然固氮，A错误；②中N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反应产生NH3，属于人工固氮，B正确；③中细菌还原硝酸根中正五价的氮，生成无污染的0价的N2，所以③中氮元素化合价降低，得到电子被还原，C错误；如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的NO气体，氧元素参与了反应，二氧化氮易与水反应生成硝酸和NO，也有氧元素参加反应，D错误。
2．某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是(　　 )
A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2 C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g)
解析：选A。溴蒸气和二氧化氮气体均呈红棕色，所以至少含有溴蒸气和二氧化氮气体中的一种；溴水为橙黄色，所以含有溴蒸气；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中发生氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮无色气体，再打开玻璃片后，一氧化氮遇到氧气迅速变为二氧化氮，所以至少还存在二氧化氮或NO气体中的一种。
3．(2023·山东烟台二模)实验室通过反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2制备NaNO2。下列实验装置不能达到实验目的的是(　　 )
A．用装置甲制备NO B．用装置乙干燥NO C．用装置丙制备NaNO2 D．用装置丁处理尾气
解析：选D。甲中利用稀硝酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳先排尽装置中的空气，然后用Cu与稀硝酸反应制备NO，A正确；装置乙中碱石灰可干燥NO，B正确；丙中发生2NO＋Na2O2===2NaNO2，C正确；丁中通入尾气的导管需伸入液面以下，而且NO与氧气反应的用量不好控制与操作，多余的NO可能会从支管口逸出，不能达到尾气处理的目的，D错误。
4．下列离子方程式书写正确的是(　　 )
A．实验室用氯化铵和熟石灰制氨：NH＋OH－NH3↑＋H2O
B．NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热：NH＋OH－NH3·H2O
C．氨水中加盐酸：NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O
D．氨水中加入氯化铁溶液：Fe2＋＋2NH3·H2O===2NH＋Fe(OH)2↓
解析：选C。A项，该反应属于固体间的加热反应，不能书写相应的离子方程式；B项，加热条件下NH3·H2O分解为NH3和H2O，离子方程式应为NH＋OH－NH3↑＋H2O；D项，向氨水中滴加FeCl3溶液应生成Fe(OH)3沉淀，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
5．利用培养皿探究氨气的性质如图。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 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝色 NH3是一种可溶性碱
解析：选A。NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体，A项正确；NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4，B项错误；NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等，C项错误；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O是一种可溶性碱，NH3是氢化物，D项错误。
6．(2023·广东茂名一中模拟)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是(　　 )
A．①是氨气发生装置 B．②是氨气吸收装置 C．③是氨气发生装置 D．④是氨气收集、检验装置
解析：选C。①装置中NH4Cl加热分解生成HCl和NH3，在试管口处NH3和HCl气体遇冷会再反应生成NH4Cl，收集不到NH3，A错误；防倒吸装置中漏斗口与液面应接触，插入液面之下不能防止倒吸，B错误；③装置中浓氨水加热可分解制得NH3，C正确；由于NH3的密度比空气小，因此收集NH3可以采用向下排空气法，为防止空气对流应在试管口塞一团棉花，检验NH3是否收集满应用湿润的红色石蕊试纸，D错误。
7．同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满：①NH3，②NO2，进行喷泉实验。经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为(　　 )
A．①>② B．①<② C．①＝② D．不能确定
解析：选C。在相同条件下，气体摩尔体积相同，烧瓶的容积相同，根据n＝知，氨气、NO2的物质的量之比为1∶1，因NO2能与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以各烧瓶中溶质的物质的量之比为3∶2；两烧瓶中溶液的体积分别为：1烧瓶、烧瓶，所以溶液的体积比为3∶2，所以各物质的量浓度之比为＝1∶1。
8．在如图所示的装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将胶头滴管中的液体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 NO2 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。NO2溶于水反应生成不溶于水的NO，不能充满烧瓶，A错误；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很低且与饱和NaHCO3溶液不反应，不能形成喷泉，B错误；Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度极低，也不与其反应，不能形成喷泉，C错误；NH3与盐酸能发生反应，烧瓶内压强减小，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。
9．(2023·北京四中模拟)某小组探究NH3的催化氧化，实验装置如图。③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟。
下列分析不正确的是(　　 )
A．若②中只加入NH4Cl不可以实现上述现象
B．③、④中现象说明③中的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O
C．④中白烟的主要成分是NH4Cl
D．一段时间后，⑤中溶液可能变蓝
解析：选C。①中高锰酸钾受热制备氧气，装置②中氯化铵与氢氧化钙共热反应制备氨气，装置③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮，装置④中NO与过量的O2反应生成红棕色气体NO2，NO2与水蒸气反应生成硝酸，硝酸与氨气反应生成硝酸铵，会有白烟产生，装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸，硝酸与铜反应生成蓝色的硝酸铜溶液。氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，两者在试管口又会化合生成氯化铵，A正确；③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后产生白烟说明③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化生成一氧化氮，化学方程式为：4NH3＋5O24NO＋6H2O，B正确；④中白烟的主要成分是硝酸铵，C错误；装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸，硝酸与铜反应生成淡蓝色的硝酸铜溶液，D正确。
10．(2023·河北石家庄联考)利用如图装置进行NH3的制备及性质探究实验。下列说法正确的是(　　 )
A．使用A装置制备NH3时，分液漏斗中应盛放浓氨水，利用了氨水的碱性弱于Ca(OH)2
B．装置B中盛放湿润的蓝色石蕊试纸，打开K2，关闭K1，可证明NH3为碱性气体
C．利用C装置模拟侯氏制碱法时，可将a和c连接
D．将a和d连接验证NH3与Cu2＋的配位能力强于H2O
解析：选D。一水合氨分解产生NH3和H2O，碱石灰吸水且放热促使该反应正向进行，有利于氨气的逸出，A项错误；检验氨气用湿润的红色石蕊试纸，B项错误；氨气极易溶于水，为了防止倒吸，从b口通入，C项错误； CuSO4溶液中存在四水合铜离子，通入氨气后溶液变成深蓝色即产生了四氨合铜离子，即NH3与Cu2＋的配位能力强于H2O，D项正确。
二、非选择题(共2题，共35分)
11．(18分)某化学实验小组为了探究氨气的性质设计了如下实验方案。
实验一：探究氨气的溶解性
氨气具有强烈刺激性气味，会污染空气。实验小组经过多次尝试，最终将氨气的制备、收集、检验和喷泉实验于一体，设计出如图装置。
(1)写出气体发生装置仪器A中产生氨气的化学方程式________________________。(2分)
(2)仪器B的名称____________，为了保证喷泉实验的良好效果，B中可以放入的试剂是______。(2分)
(3)实验时，打开K2，关闭K3，打开K1，将注射器中的浓氨水注入A中开始制备和收集氨气。已知仪器C中放入的是滴有酚酞溶液的湿棉花，则仪器C的作用是_________________________________________。
在不拆除装置的前提下，引发喷泉的操作是_________________________________。(4分)
实验二：探究氨气的还原性
已知： Cu2O为红色固体，在酸性溶液中不稳定： Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O。
(4)装置G用于制备氨气，仪器的连接顺序为ef________________i，装置H的作用是______________________________________________。实验开始前应先通一段时间的N2，其目的是
___________________________________________________。(6分)
(5)反应结束后装置F中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体的成分，进行了如下实验：取15.6 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重，得固体9.6 g，则红色固体的成分及其物质的量为___________________________________________________________。(4分)
解析：(1)A中产生氨气的化学方程式为CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑(或CaO＋H2O===Ca(OH)2、NH3·H2ONH3↑＋H2O)。
(2)仪器B的名称为球形干燥管，为了保证喷泉实验的良好效果，B中可以放入的试剂为碱石灰，对氨气进行干燥。
(3)C中放入滴有酚酞溶液的湿棉花，作用为吸收并检验氨气，防止氨气直接排入空气，污染大气。在不拆除装置的前提下，引发喷泉的操作是关闭K1和K2，打开K3。
(4)分析实验装置，装置G用于制备氨气，然后E用于干燥氨气，氨气和CuO在F中发生反应，然后接H，起到安全瓶的作用，最后用I进行尾气吸收，则仪器的连接顺序为e，f接a－b－c－d－g－h(或a－b－c－d－h－g)接i，装置H的作用是安全瓶，防倒吸。实验开始前应先通一段时间的N2，其目的是排尽装置内的空气(合理即可)，防止空气中氧气等的干扰。
(5)所得固体为Cu，物质的量为＝0.15 mol；过程中发生反应为Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O，每摩尔Cu2O与酸反应前后质量损失为80 g，根据反应前后质量损失为15.6 g－9.6 g＝6 g，则参加反应的Cu2O为＝0.075 mol，则生成Cu的物质的量为0.075 mol，所以原固体中Cu2O的物质的量为0.075 mol，Cu物质的量为0.075 mol。
答案：(1)CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑(或CaO＋H2O===Ca(OH)2、NH3·H2ONH3↑＋H2O)
(2)球形干燥管　碱石灰
(3)吸收并检验氨气，防止氨气直接排入空气　关闭K1和K2，打开K3
(4)abcdgh(或abcdhg)　安全瓶，防倒吸　排尽装置内空气(合理即可)
(5)Cu2O 0.075 mol、Cu 0.075 mol
12．(17分)某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。
探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是________________________________。 (2分)
(2)甲、乙分别是________(填字母)。 (2分)
a．浓硫酸、碱石灰 b．碱石灰、碱石灰 c．碱石灰、无水氯化钙 d．五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是____________________________________。(2分)
(4)此实验装置存在的一个明显的缺陷是____________________________________________。(3分)
探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。(2分)
(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2；干燥NO2、O2；
________________________________________________________________________。(2分)
(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为____________mol·L－1(保留两位有效数字)。 (4分)
解析：(1)将浓氨水滴入生石灰中，发生反应：CaO＋NH3·H2O===NH3↑＋Ca(OH)2，放出氨气。(2)干燥氨气只能用碱石灰，干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。(3)如果能反应，消耗NO2使装置中混合气体颜色变浅。(4)由于NH3、NO2均能污染空气，所以与它们相关的实验均应有尾气处理装置。(5)O2、NO2密度比空气大，故应进气管短，出气管长。(6)观察气泡的生成速率，控制混合气体的比例。(7)烧瓶中充满溶液，反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3恰好发生，HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比为4∶1)总物质的量的，溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积，设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V，则溶液浓度为＝×mol·L－1，即c(HNO3)≈0.036 mol·L－1。
答案：(1)CaO＋NH3·H2O===NH3↑＋Ca(OH)2　(2)c
(3)混合气体颜色变浅　(4)缺少尾气处理装置
(5)(进气管短，出气管长)　(6)观察气泡的生成速率，控制混合气体的比例　 (7)0.036
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第19讲　氮及其氧化物、氨和铵盐
【备考目标】　1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握NH3及铵盐的性质与用途。3.掌握喷泉实验、NH3的实验室制法的原理及操作。
考点1　氮及其氧化物
1．自然界中氮的存在和氮的固定
2．氮气
(1)物理性质
无色、无味气体，密度比空气略小，熔、沸点很低，难溶于水。
(2)化学性质
①与氧气反应： 。
②与氢气反应：N2＋3H22NH3。
③与镁反应： 。
3．氮的氧化物
(1)常见氧化物的价态
化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
其中N2O3、N2O5分别为HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(酸酐)，NO2与N2O4可相互转化。
(2)NO和NO2的比较
项目 NO NO2
物理性质 色、 溶于水的气体 、有刺激性气味气体，易液化， 溶于水
化学性质 O2 2NO＋O2===2NO2 不反应
H2O 不反应 ；
H2O、O2 ； ；
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
制取原理(化学方程式)及收集方法 (排水法) ；( 法)
【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。
③NO与血红蛋白结合使人中毒。
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：NOx可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①NaOH溶液吸收：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
②氨气吸收：8NH3＋6NO27N2＋12H2O；4NH3＋6NO5N2＋6H2O。
③汽车尾气转换器：2CO＋2NO2CO2＋N2。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应( )
(2)通过灼热的镁粉，可除去N2中的少量氧气( )
(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去( )
(4)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2( )
(5)NO2是酸性氧化物，与水反应生成硝酸( )
(6)利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气( )
题组练习
一、氮及其氧化物的性质
1．下列有关氮气的说法正确的是(　　 )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2
D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
2．某无色气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL气体甲经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则气体甲的组成为(　　 )
A．NH3、NO、CO2 B．NO、CO2、N2 C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、NO2
二、氮的氧化物与O2、H2O反应的定量关系的应用
3．将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。
(1)下列图示正确的是________(填字母)。
(2)若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为________________________，最终充入________mL氧气，才能使水全部充满。
4．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。
(1)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
(2)若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
三、氮氧化合物污染的治理方法
5．前几年我国多地发生了严重的雾霾天气，这种天气的形成与汽车尾气排放有关。汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。
(1)装置Ⅲ的主要作用为______________________________________________。
(2)停止加热，打开活塞K，通入适量氧气时，装置Ⅱ中可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
(3)该套装置的不完善之处是__________________________________。
(4)汽车尾气中含有CO和NOx，消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为______________________________________________。
(5)工业上常用纯碱溶液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为____________。Na2CO3溶液的物质的量浓度为______________mol·L－1。
考点2　氨和铵盐
1．氨的结构与性质
(1)分子结构和物理性质
电子式 密度 气味 水溶性
； 比空气 ； 气味 溶于水(1∶700)
(2)化学性质
【提醒】　①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。②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。
2．铵盐
(1)物理性质
无色或白色固体，绝大多数易溶于水。
(2)化学性质
(3)NH的检验
eq \x(有NH)
3．氨气的实验室制法
(1)加热固态铵盐和碱的混合物制取氨气
(2)制取氨气的其他方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
浓氨水、加热 ；
浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使氨水分解，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，促使氨水分解。化学方程式为 ；
加热NH4HCO3固体 化学方程式为 ，H2O、CO2被碱石灰吸收，得到氨气
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)液氨可用作制冷剂，是因为其汽化时吸收大量的热( )
(2)将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硫酸有白烟产生( )
(3)新制饱和氨水中含氮粒子物质的量浓度最大的是NH( )
(4)用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，原因是氯化铵分解吸收热量，降低了温度；氯化铵分解产生的气体隔绝了空气( )
(5)铵盐加热均易分解产生NH3( )
(6)在实验室中，可用加热NH4Cl固体的方法制备氨( )
题组练习
一、NH3与铵盐的性质
1．某同学探究氨气和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是(　　 )
A．室温下测定等浓度的氨水和NaOH溶液的pH，比较NH3·H2O和NaOH的碱性强弱
B．向试管中滴加稀NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸不变蓝，则原溶液中无NH
C．液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O
D．加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
2．(2023·湖北宜昌检测)探究氨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．将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨极易溶于水
B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NH
C．加热试管中的NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有热不稳定性
D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨催化氧化的产物中有NO
二、氨气的制备与性质探究
3．实验室用NH4Cl和熟石灰反应生成NH3，按照制备、净化、性质检验、收集及尾气处理的顺序进行试验。下列装置不能达到实验目的的是(　　 )
4．某化学兴趣小组为了制取氨气并探究其性质，按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
(1)若氨气的发生装置选择a，则其化学反应方程式为___________________________________。
(2)若氨气的发生装置选择b，则所用的试剂可以为________和________。
(3)B装置中的干燥剂可选用________。
(4)实验中观察到C装置中的现象是________________________。
(5)当实验进行一段时间后，挤压D装置中的胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是________________________________________________________________________。
(6)E中倒扣漏斗的作用是__________。
(7)写出证明b装置的气密性良好的操作与现象___________________________________。
考点3　喷泉实验的原理与应用
喷泉产生的原因是烧瓶内外形成压强差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，所以液体会被压入烧瓶内形成喷泉。
(1)图甲(或乙)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应)，从而使烧瓶内压强迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体迅速向上流动，从而形成喷泉。
(2)图丙锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动，形成喷泉。
题组练习
1．喷泉是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差。下面是某同学设计的四个不同的喷泉装置，下列说法不正确的是(　　 )
A．若图1烧瓶中充满HI(与HCl水溶性相似)气体，烧杯和胶头滴管中加入AgNO3溶液，则挤压胶头滴管可以产生黄色喷泉
B．若向图2锥形瓶中加水，烧瓶中充满NH3，引发喷泉的操作是捂热上方的圆底烧瓶
C．向图3装置的水槽中加入冰块或慢慢滴入浓硫酸都可以形成喷泉
D．若要在图4所示的装置中产生双喷泉现象，操作方法可以是关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，当产生大量的白烟时，再打开活塞c
2．喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。
(1)图甲为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛有液体。
①下列组合中不可能形成喷泉的是______(填字母)。
A．HCl和H2O B．O2和H2O C.NH3和H2O D．CO2和NaOH溶液 E．NO2和H2O
②若用D组合做喷泉实验，烧杯中的液体一定是NaOH溶液吗？
________________________________________________________________________。
③用A组合做喷泉实验时，若烧瓶中充满HCl气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶中c(HCl)＝________________mol·L－1(假设溶质不扩散)。
④若用E组合做喷泉实验，则标准状况下，做完实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是____________mol·L－1。
(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图乙所示的装置。
①在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________(填字母)。
A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液 C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸
这种方法产生喷泉的原理是__________________________________________________________。
②在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是________。
A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸钾 D．硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是_____________________________________________________。
③比较图甲和图乙两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图甲是________(填“增大”或“减小”，下同)上部烧瓶内气体压强；图乙是________下部锥形瓶内气体压强。
(3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述________(填“图甲”或“图乙”)装置的原理相似。
高考真题
1．(2022·江苏高考)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N2转化为NH3
B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl
C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3
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”
2．(2023·广东高考)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是(　　 )
3．(2023·江苏高考)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．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：HNO3(稀)NONO2
B．工业制硝酸过程中的物质转化：N2NOHNO3
C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CON2＋2CO2
D．实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
4．(2023·北京高考)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是(　　 )
A．a、c分别是HCl、NH3 B．d既可以是MgO，也可以是Mg(OH)Cl
C．已知MgCl2为副产物，则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵直接分解的反应热
5．(2022·北京高考)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。已知：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0
下列说法不正确的是(　　 )
A．温度升高时不利于NO2吸附 B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2 N2O4平衡正向移动
C．转化为HNO3的反应是2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3
D．每获得0.4 mol HNO3时，转移电子的数目为6.02×1022
6．(2020·全国卷Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。下列各组气体－溶液，能出现喷泉现象的是(　　)
选项 气体 溶液
A H2S 稀盐酸
B HCl 稀氨水
C NO 稀H2SO4
D CO2 饱和NaHCO3溶液
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是(　　 )
A.①中N2与O2反应生成NO2是自然固氮 B．②中合成氨属于人工固氮
C．③中的氮元素被氧化 D．氮循环过程中没有氧元素参加
2．某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是(　　 )
A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2 C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g)
3．(2023·山东烟台二模)实验室通过反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2制备NaNO2。下列实验装置不能达到实验目的的是(　　 )
A．用装置甲制备NO B．用装置乙干燥NO C．用装置丙制备NaNO2 D．用装置丁处理尾气
4．下列离子方程式书写正确的是(　　 )
A．实验室用氯化铵和熟石灰制氨：NH＋OH－NH3↑＋H2O
B．NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热：NH＋OH－NH3·H2O
C．氨水中加盐酸：NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O
D．氨水中加入氯化铁溶液：Fe2＋＋2NH3·H2O===2NH＋Fe(OH)2↓
5．利用培养皿探究氨气的性质如图。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 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝色 NH3是一种可溶性碱
6．(2023·广东茂名一中模拟)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是(　　 )
A．①是氨气发生装置 B．②是氨气吸收装置 C．③是氨气发生装置 D．④是氨气收集、检验装置
7．同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满：①NH3，②NO2，进行喷泉实验。经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为(　　 )
A．①>② B．①<② C．①＝② D．不能确定
8．在如图所示的装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将胶头滴管中的液体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 NO2 水
B CO2 饱和NaHCO3溶液
C Cl2 饱和NaCl溶液
D NH3 1 mol·L－1盐酸
9．(2023·北京四中模拟)某小组探究NH3的催化氧化，实验装置如图。③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟。
下列分析不正确的是(　　 )
A．若②中只加入NH4Cl不可以实现上述现象
B．③、④中现象说明③中的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O
C．④中白烟的主要成分是NH4Cl
D．一段时间后，⑤中溶液可能变蓝
10．(2023·河北石家庄联考)利用如图装置进行NH3的制备及性质探究实验。下列说法正确的是(　　 )
A．使用A装置制备NH3时，分液漏斗中应盛放浓氨水，利用了氨水的碱性弱于Ca(OH)2
B．装置B中盛放湿润的蓝色石蕊试纸，打开K2，关闭K1，可证明NH3为碱性气体
C．利用C装置模拟侯氏制碱法时，可将a和c连接
D．将a和d连接验证NH3与Cu2＋的配位能力强于H2O
二、非选择题(共2题，共35分)
11．(18分)某化学实验小组为了探究氨气的性质设计了如下实验方案。
实验一：探究氨气的溶解性
氨气具有强烈刺激性气味，会污染空气。实验小组经过多次尝试，最终将氨气的制备、收集、检验和喷泉实验于一体，设计出如图装置。
(1)写出气体发生装置仪器A中产生氨气的化学方程式________________________。(2分)
(2)仪器B的名称____________，为了保证喷泉实验的良好效果，B中可以放入的试剂是______。(2分)
(3)实验时，打开K2，关闭K3，打开K1，将注射器中的浓氨水注入A中开始制备和收集氨气。已知仪器C中放入的是滴有酚酞溶液的湿棉花，则仪器C的作用是_________________________________________。
在不拆除装置的前提下，引发喷泉的操作是_______________________________________________。(4分)
实验二：探究氨气的还原性
已知： Cu2O为红色固体，在酸性溶液中不稳定： Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O。
(4)装置G用于制备氨气，仪器的连接顺序为ef________________i，装置H的作用是______________________________________________。实验开始前应先通一段时间的N2，其目的是
___________________________________________________。(6分)
(5)反应结束后装置F中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体的成分，进行了如下实验：取15.6 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重，得固体9.6 g，则红色固体的成分及其物质的量为___________________________________________________________。(4分)
12．(17分)某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。
探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是________________________________。 (2分)
(2)甲、乙分别是________(填字母)。 (2分)
a．浓硫酸、碱石灰 b．碱石灰、碱石灰 c．碱石灰、无水氯化钙 d．五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是____________________________________。(2分)
(4)此实验装置存在的一个明显的缺陷是____________________________________________。(3分)
探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。(2分)
(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2；干燥NO2、O2；
________________________________________________________________________。(2分)
(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为____________mol·L－1(保留两位有效数字)。 (4分)
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