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知识清单11 氮及其重要化合物
知识点01 氮及其氧化物 知识点02 硝酸
知识点03 氨和铵盐 知识点04 氮及其化合物的相互转化
知识点05 氮氧化物和硝酸的有关计算
知识点01 氮及其氧化物
1．氮元素的存在和氮的固定
(1)氮元素的存在
游离态：N2（空气中体积分数约为______）
化合态：动植物体内的__________中，还有部分存在于土壤、海洋里的__________和________中。
(2)氮的固定
①含义：将大气中游离态的氮转化为氮的_________的过程。
②分类：
氮的固定
2．氮气分子结构和性质
(1)氮分子的结构
氮气分子的电子式为_________，结构式为_________。
(2)氮气的化学性质
①与O2化合：___________________________。
②镁在氮气中燃烧：___________________________。
③与氢气化合：___________________________；应用：工业上合成氨。
(3)用途
①氮气常用作_________，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
②氮气是_________、_________的重要原料。
③液氮可用作_________，应用于医学、科技等领域。
3．氮的氧化物
(1)氮的氧化物
N的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
对应氧化物 N2O(笑气) N2O3 _______、N2O4 _________
其中属于酸性氧化物的是_________和_________，对应的酸分别是_________和_________。
(2)NO和NO2的比较
性质 NO NO2
色、态、味 ____色、____味的气体 _________色、有_________气味的气体
溶解性 ____溶于水 与水反应
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
与氧气反应 不反应
(3)NOx的收集和检验
①NO采用_________收集，不用_________收集；NO2采用_________收集，不用_________收集。
②NO的检验：____________________________________。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)氮氧化物的来源
氮氧化物（NOx）主要包括_________。__________________、__________________和__________ ________是氮氧化物的主要来源。
(2)氮氧化物的危害
①形成酸雨：
NO2形成酸雨的过程为___________________________（用化学方程式表示）。
②光化学烟雾
在日光照射下，NO2使氧气经过复杂的反应生成臭氧(O3)，臭氧与空气中的一些碳氢化合物在__________________发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称之为光化学烟雾。
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。
(3)氮氧化物污染治理方法
①汽车尾气“催化转化法”： ___________________________
②氨还原法：
____________________________________；____________________________________
③碱液吸收法：
____________________________________；____________________________________
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应( )
(2)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2( )
(3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体( )
(4)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂( )
(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物( )
(6)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在( )
(7)利用AgNO3溶液、CCl4和H2O均可鉴别NO2和溴蒸气( )
(8)NO2通入FeSO4溶液中，无明显现象( )
(8)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气( )
(9)一定条件下，1 mol N2可与3 mol H2充分反应反应生成NH3，转移的电子数为6NA( )
(10)SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体( )
一、氮气的性质及应用
1．Mg能与空气中的O2、N2和CO2反应。
(1)Mg与CO2反应的方程式为：___________________________，该反应属于四种基本反应类型中的____________。
(2)Mg与N2反应生成Mg3N2。
①Mg3N2的电子式：__________________，Mg2+与N3-的半径大小为：_________
②Mg3N2与水反应的方程式：____________________________________
③Mg3N2与过量盐酸反应的方程式：____________________________________
2．除去N2中的O2的方法是___________________________。
二、氮氧化物的性质及应用
1．NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。
2． NO2与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：_______________________________，NO与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：_____________________________。
3．NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者？写出所用试剂和区别的现象。
方案一：试剂________________，现象__________________________________________。
方案二：试剂________________，现象__________________________________________。
方案三：试剂________________，现象__________________________________________。
4．NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2??N2O4 △H＜0。
(1)2mol NO与1 molO2反应，所得气体分子数_________2NA。
(2)实验测得NO2的平均相对分子质量_________46。
(3)将NO2气体加热，红棕色_________；②加压：颜色__________________，比加压前_______。
三、氮氧化物对环境的影响
1．汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO与CO反应的化学方程式：_______________________________，该反应中NO表现为______性。
2．用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。氨气与NO2反应的化学方程式为：________________________， 该反应中NO2表现为_________性，氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
3．工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
(1)NO2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：___________________________________，1mol NO2参加反应，转移的电子数为_________。
(2)NO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，写出该反应的化学方程式：___________________________________。
知识点02 硝酸
1．硝酸的物理性质
硝酸是一种______色，______挥发，具有_________气味的液体。能与水__________________。
2．硝酸的化学性质
(1)硝酸是一元强酸，具有酸的通性。
写出下列反应的离子方程式：
①硝酸和氢氧化钠反应：____________________________________。
②硝酸和氧化钠反应：____________________________________。
③硝酸和碳酸钙反应：____________________________________。
(2)不稳定性
硝酸不稳定，见光或受热易分解，化学方程式为：____________________________________。
硝酸的保存方法：密封贮存在_________、_________处。
市售硝酸常因溶有少量_________略显黄色。
(3)硝酸的强氧化性
硝酸是一种_________性很强的酸，能与大多数金属（除Au、Pt等少数金属以外）、许多非金属以及有机物发生氧化还原反应。
①HNO3与金属反应
浓硝酸、稀硝酸分别与Cu的反应方程式：
_____________________________________________
_____________________________________________
②硝酸与非金属的反应
写出C与浓硝酸反应的方程式：_____________________________________________。
③常温下浓硝酸可以使_________等金属发生钝化。可以用_________或_________容器盛放浓硝酸。
④与其他还原性物质反应
稀硝酸与Fe2+、H2S、I-、SO2、SO反应的离子方程式：
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
(4)与有机物反应
①硝化反应(与反应)：_____________________________________________
②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变______色。
3．硝酸的工业制备原理
写出上述转化的化学方程式。
①_________________________________________。
②_________________________________________。
③_________________________________________。
④_________________________________________。
(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气( )
(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( )
(3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S( )
(4)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性(×)
(5)在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子能大量共存( )
(9)浓硝酸氧化性很强，常温下就可以和碳发生反应( )
(10)浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的是还原产物NO( )
一、硝酸的性质及应用
1．将浓硝酸存放在无色试剂瓶中，一段时间后观察到溶液变黄，用化学方程式解释变黄的原因，由此得到启示，如何保存浓硝酸？
2．向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
①反应开始阶段产生________________色气体，化学方程式为__________________________。
②反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为_________________________。
③待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是____________________。
3．将铁粉溶于稀硝酸，铁元素的存在形式可能为①__________、②________、③________。
4．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应。
(1)消耗的硝酸的物质的量之比为________，被还原的硝酸的物质的量之比为________，相同条件下产生的气体的体积之比为_________。
(2)反应中转移的电子总数浓硝酸______稀硝酸（填“大于”、“小于”或“等于”）。
(3)用排水法收集气体，理论上收集到气体的体积_________(填“相等”、“不相等”)
相同
4．往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是：前者______________，后者______________。
二、硝酸反应产物的实验探究
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，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的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有____________的功能。
知识点03 氨和铵盐
一、氨气的性质及应用
1．氨气的物理性质
氨气是_____色、有________气味、密度比空气____，________溶于水的气体，常温时，1体积水大约溶解________体积的氨气，氨易被________。
液态氨汽化时要______大量的热，使周围的温度________，因此液态氨在工业上常作________。
2．氨气的化学性质
(1)氨与水的反应：
①氨气大部分与水反应生成__________，NH3·H2O部分电离为______________：
________________________________________
应用：检验氨气的方法是______________________________________________________。
②氨水的成分与性质：
氨水中含有的粒子有__________、__________、__________、H2O、OH－、H＋。
NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：______________________________。
(2)氨与酸的反应
浓盐酸、浓硝酸等挥发性酸遇氨会产生__________，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。
硫酸难挥发，与氨气反应时不能观察到白烟生成。
浓氨水与盐酸、硝酸和硫酸反应的化学方程式：
__________________________、__________________________、__________________________
应用：工业上用氨气与酸反应制取铵盐，铵盐都能溶于水，是使用最广泛的化肥。
(3)与盐溶液的反应
如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：________________________________________。
(4)氨的还原性
NH3中的氮元素的价态为－3价，因此NH3不仅能被催化氧化生成NO，在纯氧中燃烧能生成N2。在一定条件下，NH3还能被Cl2、CuO及氮氧化物等氧化。
氨的催化氧化：________________________________________，应用：工业上制取硝酸。
氨气在纯氧中燃烧：________________________________________。
氨气与氯气反应：___________________________________，应用：用浓氨水检验氯气的泄漏。
3．喷泉实验原理及应用
(1)实验原理
烧瓶内外产生__________，当烧瓶内压强__________外界压强时就会产生喷泉。
喷泉实验能否成功的关键因素：
①盛气体的烧瓶必须干燥；②气体要充满烧瓶；③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；
④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。
(2)常见喷泉的形成主要有以下两类：
①极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。
②酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。
二、铵盐及氨气的实验室制法
1．铵盐
(1)铵盐的物理性质
通常把铵根离子和酸根离子形成的__________化合物称为铵盐 ，它们多为_____色、_____溶于水的晶体。
(2)铵盐的化学性质
①不稳定性：铵盐不稳定，受热易分解。
NH4Cl分解的化学方程式为：________________________________________
NH4HCO3分解的化学方程式为：________________________________________
②与碱反应：
铵盐与碱溶液反应的离子方程式：
a．在稀溶液中不加热：________________________________________。
b．加热时或浓溶液：________________________________________。
(3)铵盐的检验方法
___________________________________________________________________________________。
2．氨气的实验室制法
(1)反应原理
加热固态铵盐和碱的混合物，一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，反应的方程式为：
________________________________________。
(2)实验装置
(3)NH3的干燥：__________，不能用P2O5、浓H2SO4、CaCl2干燥。
(4)验满方法：
①用____________________置于试管口，试纸变蓝色；
②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，现象是____________________。
(5)尾气处理
收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，作用是：
①________________________________________；
②________________________________________。
多余气体进行尾气吸收防止倒吸，常采用下列装置和措施。
3．实验室快速制取氨气的方法
(1)加热浓氨水制氨，利用______________________________。其装置如图甲所示。
(2)浓氨水与生石灰：利用生石灰和水反应减少水的同时放出大量的热，使NH3逸出。其装置如图乙所示。
(3)浓氨水和固体NaOH：利用NaOH的吸水性和溶于水放热的性质，使NH3逸出。其装置如图乙所示。
(1)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化( )
(2)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐( )
(3)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1( )
(4)浓氨水可检验氯气管道是否漏气( )
(5)因为NH4HCO3受热易分解，所以可用作氮肥( )
(6)液氨可用作制冷剂，是因为其汽化时吸收大量的热( )
(7)氨水呈碱性，是因为NH3溶于水发生反应：NH3＋H2O??NH＋OH－( )
(8)铵盐都不稳定，受热分解都生成NH3( )
(9)向某溶液中加入稀NaOH溶液，湿润的红色石蕊试纸不变蓝，则原溶液中一定无NH( )
(10)NH4HCO3与足量NaOH溶液共热时，发生反应的离子方程式为NH＋OH－NH3↑＋H2O( )
(11)某同学根据铵盐受热分解的性质，认为可以采用加热NH4Cl分解的方法来制取氨( )
(12)为加快产生NH3的速率，实验室可以用NaOH固体和NH4Cl固体反应制NH3( )
一、氨和铵盐的性质及应用
1．施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用的原因是：_________________________。
2．用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是①______________________________；②________________________________________
3．蘸有浓硝酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，能产生白烟现象吗？简述原因。若将浓硝酸改为浓硫酸也会出现相同的现象吗？
4．(1)将氨与氯气混合也会产生白烟，用化学方程式解释产生白烟的过程_______________________。
(2)在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀，用离子方程式解释其现象：_________________________________。
(3)实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)加热来制取氮气，写出发生反应的化学方程式________________________。
二、氨、铵盐的性质实验探究
1．某化学兴趣小组利用下列图示装置探究氨的性质。
(1)①中湿润的红色石蕊试纸__________，用化学用语表示产生该现象的原因__________ _______________________。
(2)向②中滴入浓盐酸，现象为____________________，反应的化学方程式：_____________。
(3)将灼热的铂丝伸入③中锥形瓶，可观察到铂丝保持红热，有红棕色气体及少量白烟生成。该过程会同时发生多个反应，写出NH3和O2催化氧化的方程式____________________________________，该反应为_________(填“吸热”或“放热”)反应，锥形瓶中出现白烟，该物质的化学式为______________。
2．喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。
(1)装置图1中的气体a可能为①氯气、②氢气、③氨、④氯化氢、⑤二氧化碳。打开装置中的止水夹，挤压胶头滴管，若液体b为水时，能产生喷泉现象的气体a可能是________(填序号，下同)；若液体b为氢氧化钠浓溶液时，能产生喷泉现象的气体a可能是________。
(2)如果只提供如图2的装置(气体为氨，液体为水)，请说明引发喷泉的方法_______________________
________________________________________________________________________。
三、氨气的实验室制法
1．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(　　)
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
2．某化学兴趣小组利用图1装置制备氨并探究相关性质。
(1)装置A中，盛有浓氨水的仪器名称为_____________，烧瓶内药品可选用______________。装置B的作用是________________________。
(2)实验中观察到C中CuO粉末变红，D中无水硫酸铜变蓝，并收集到一种单质气体，则该反应相关化学方程式为______________________________________，该反应证明氨具有________性。
(3)该实验缺少尾气吸收装置，图2中能用来吸收尾气的装置是________(填装置序号)。
知识点04 氮及其化合物的相互转化
1．含氮元素物质之间的转化关系
(1)横向转化为物质类别变化，非氧化还原反应，例如：
①氨气转化为铵盐：______________________________
②硝酸转化为硝酸盐：______________________________
(2)纵向、斜向转化为化合价变化反应，是氧化还原反应，例如：
①NH3转化为N2：______________________________
②NH3转化为NO：______________________________
(3)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。例如：
NO2与水反应：______________________________
NO2与NaOH溶液反应：______________________________
(4)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。例如：
NO与NH3反应：______________________________
NO、NO2混合气体与NaOH溶液反应：______________________________
2．氮元素的“价—类二维图”
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。
氮及其化合物的相互转化
1．如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，回答下列问题：
(1)写出N2的一种用途：____________________________。
(2)从N元素化合价分析，N2具有氧化性和还原性。各举一例说明(用化学方程式表示)
氧化性：______________________________________。
还原性：_______________________________________。
(3)HNO3与图中的物质C常用于检验Cl－的存在，则C的化学式为______________________。
(4)实验室制取物质B的化学方程式为_______________________________________。
(5)NO2与水反应生成物质A的化学方程式为______________________________________。
(6)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为__________________________________。
2．A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体，且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)
请回答下列问题：
(1)D的化学式为____________。
(2)反应③的离子方程式为____________________________。
(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为_________________________________。
(4)0.1 mol·L－1的X溶液和0.1 mol·L－1的Y溶液等体积混合，溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”)，原因是___________________________________________(用离子方程式说明)。
知识点05 氮氧化物和硝酸的有关计算
一、NOx与水、氧气反应的理解及有关计算
1．关系式法
(1)NO和O2的混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=== 4HNO3。
① = ，____________________；
② < ，____________________；
③ > ，____________________。
(2)NO2和O2的混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2，得总反应为4NO2＋O2＋2H2O=== 4HNO3。
① = ，____________________；
② < ，____________________；
③ > ，____________________。
(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NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
2．电子守恒法
NOx转化为硝酸时失去电子，如果是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效；当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
① < ，____________________；
② = ，____________________；
③ > ，____________________。
二、金属与硝酸反应的计算
1．金属与硝酸反应的思维模型
2．计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
(1)原子守恒：
反应前所有的N元素只存在于HNO3中，反应后含N元素的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，则有n(HNO3)消耗＝______________________________。
(2)电子守恒：反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－―→Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NO＋e－―→NO2、NO＋3e－―→NO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝____________________。
若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失的电子最终由氧气得到，则有2n(Cu)＝__________。
(3)电荷守恒：
在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子只有NO(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－)；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有NO。则有①若HNO3不过量：n(NO)＝__________；②若HNO3过量：n(NO)＝__________。
(4)离子方程式计算：
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。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，且要符合电荷守恒。
一、NOx与H2O、O2反应的计算
1．有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2的体积之比为(气体体积均在相同状况下测得) __________。
2．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________。
二、金属与硝酸反应的计算
1．将14 g铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标准状况下体积为1.12 L的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，则合金中铜的质量为__________g。
2．将3.84 g Cu和一定量的浓HNO3反应，当Cu反应完全时，共收集到气体2.24 L NO2和NO(标准状况，不考虑NO2转化为N2O4)，则反应中消耗HNO3的物质的量为__________mol。
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知识清单11 氮及其重要化合物
知识点01 氮及其氧化物 知识点02 硝酸
知识点03 氨和铵盐 知识点04 氮及其化合物的相互转化
知识点05 氮氧化物和硝酸的有关计算
知识点01 氮及其氧化物
1．氮元素的存在和氮的固定
(1)氮元素的存在
游离态：N2（空气中体积分数约为78%）
化合态：动植物体内的蛋白质中，还有部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
(2)氮的固定
①含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
②分类：
氮的固定
2．氮气分子结构和性质
(1)氮分子的结构
氮气分子的电子式为，结构式为N≡N。
(2)氮气的化学性质
①与O2化合：N2＋O22NO。
②镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2Mg3N2。
③与氢气化合：N2＋3H22NH3；应用：工业上合成氨。
(3)用途
①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。
③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。
3．氮的氧化物
(1)氮的氧化物
N的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
对应氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
其中属于酸性氧化物的是N2O3和N2O5，对应的酸分别是HNO2(亚硝酸)和HNO3。
(2)NO和NO2的比较
性质 NO NO2
色、态、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，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
(3)NOx的收集和检验
①NO采用排水法收集，不用排空气法收集；NO2采用排空气法收集，不用排水法收集。
②NO的检验：通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)氮氧化物的来源
氮氧化物（NOx）主要包括NO和NO2。化石燃料的燃烧、硝酸生产和机动车辆尾气的排放是氮氧化物的主要来源。
(2)氮氧化物的危害
①形成酸雨：
NO2形成酸雨的过程为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO（用化学方程式表示）。
②光化学烟雾
在日光照射下，NO2使氧气经过复杂的反应生成臭氧(O3)，臭氧与空气中的一些碳氢化合物在紫外线照射下发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称之为光化学烟雾。
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。
(3)氮氧化物污染治理方法
①汽车尾气“催化转化法”：2CO＋2NO2CO2＋N2
②氨还原法：
6NO＋4NH35N2＋6H2O；6NO2＋8NH37N2＋12H2O
③碱液吸收法：
2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO＋NO2＋2NaOH=NaNO2＋H2O
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应(√)
提示：固氮是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
(2)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(×)
错因：N2与O2在放电条件下生成NO。
(3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体(×)
错因：Cu与稀硝酸生成NO，NO与空气中的O2反应，不能用排空气法收集。
(4)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂(×)
错因：NO2与H2O反应，NO2既是氧化剂又是还原剂。
(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(×)
错因：NO2与H2O反应生成HNO3和NO，所以NO2不是酸性氧化物。
(6)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在(×)
错因：NO与氧气反应生成NO2。
(7)利用AgNO3溶液、CCl4和H2O均可鉴别NO2和溴蒸气(√)
提示：NO2与水反应生成HNO3和NO，溶液呈无色，Br2溶于水得到呈黄色的溴水溶液，Br2与H2O反应生成HBr和HBrO，HBr与反应生成淡黄色AgBr沉淀，NO2不溶于CCl4，Br2易溶于CCl4呈橙红色。
(8)NO2通入FeSO4溶液中，无明显现象(×)
错因：NO2与水反应生成HNO3，HNO3具有强氧化性，能氧化Fe2+。
(8)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气(×)
错因：NO2与水反应生成HNO3，HNO3具有强氧化性，能将KI氧化为I2，Br2也能将KI氧化为I2。
(9)一定条件下，1 mol N2可与3 mol H2充分反应反应生成NH3，转移的电子数为6NA(×)
错因：氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应。
(10)SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体(×)
错因：SO2和NO2都是可形成酸雨的气体，CO2不能形成酸雨。
一、氮气的性质及应用
1．Mg能与空气中的O2、N2和CO2反应。
(1)Mg与CO2反应的方程式为：2Mg+CO22MgO+C，该反应属于四种基本反应类型中的置换反应。
(2)Mg与N2反应生成Mg3N2。
①Mg3N2的电子式：，Mg2+与N3-的半径大小为：Mg2+②Mg3N2与水反应的方程式：Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑
③Mg3N2与过量盐酸反应的方程式：Mg3N2+8HCl===3MgCl2+2NH4Cl
2．除去N2中的O2的方法是通过灼热的铜粉。
二、氮氧化物的性质及应用
1．NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2。
2． NO2与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：_______________________________，NO与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：_____________________________。
答案：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
3．NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者？写出所用试剂和区别的现象。
方案一：试剂________________，现象__________________________________________。
方案二：试剂________________，现象__________________________________________。
方案三：试剂________________，现象__________________________________________。
答案：方案一：AgNO3溶液　NO2中AgNO3溶液无明显变化，溴蒸气中产生浅黄色沉淀
方案二：CCl4(或汽油)　NO2中CCl4(或汽油)仍为无色，溴蒸气中CCl4(或汽油)的颜色加深
方案三：蒸馏水　NO2中蒸馏水不变色，溴蒸气中水的颜色加深(其他合理的答案均正确)
4．NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2??N2O4 △H＜0。
(1)2mol NO与1 molO2反应，所得气体分子数小于2NA。
(2)实验测得NO2的平均相对分子质量大于46。
(3)将NO2气体加热，红棕色变深；②加压：颜色先变深后变浅，比加压前深。
三、氮氧化物对环境的影响
1．汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO与CO反应的化学方程式：_______________________________，该反应中NO表现为______性。
答案：2CO＋2NON2＋2CO2 氧化
2．用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。氨气与NO2反应的化学方程式为：________________________， 该反应中NO2表现为_________性，氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
答案：8NH3＋6NO27N2＋12H2O　氧化 4∶3
3．工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
(1)NO2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：___________________________________，1mol NO2参加反应，转移的电子数为_________。
(2)NO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，写出该反应的化学方程式：___________________________________。
答案：(1)2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O 0.5NA
(2)NO+NO2+2NaOH===2NaNO2＋H2O
知识点02 硝酸
1．硝酸的物理性质
硝酸是一种无色，易挥发，具有刺激性气味的液体。能与水以任意比互溶。
2．硝酸的化学性质
(1)硝酸是一元强酸，具有酸的通性。
写出下列反应的离子方程式：
①硝酸和氢氧化钠反应：H＋＋OH－===H2O。
②硝酸和氧化钠反应：2H＋＋Na2O===2Na＋＋H2O。
③硝酸和碳酸钙反应：2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。
(2)不稳定性
硝酸不稳定，见光或受热易分解，化学方程式为：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。
硝酸的保存方法：密封贮存在低温、避光处。
市售硝酸常因溶有少量NO2略显黄色。
(3)硝酸的强氧化性
硝酸是一种氧化性很强的酸，能与大多数金属（除Au、Pt等少数金属以外）、许多非金属以及有机物发生氧化还原反应。
①HNO3与金属反应
浓硝酸、稀硝酸分别与Cu的反应方程式：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
②硝酸与非金属的反应
写出C与浓硝酸反应的方程式：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
③常温下浓硝酸可以使铝、铁等金属发生钝化。可以用铝质或铁质容器盛放浓硝酸。
④与其他还原性物质反应
稀硝酸与Fe2+、H2S、I-、SO2、SO反应的离子方程式：
3Fe2++4H++NO=3Fe3++NO↑+2H2O
3H2S+2H++2NO=3S↓+2NO↑+4H2O
6I-+8H++2NO=3I2+2NO↑+4H2O
3SO2+2H2O+2NO=3SO+2NO↑+4H+
3SO+2H++2NO=3SO+2NO↑+H2O
(4)与有机物反应
①硝化反应(与反应)：＋HNO3＋H2O；
②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
3．硝酸的工业制备原理
写出上述转化的化学方程式。
①N2＋3H22NH3。
②4NH3＋5O24NO＋6H2O。
③2NO＋O2===2NO2。
④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气(×)
错因：HNO3有强氧化性，与金属反应时不放出H2。
(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(√)
提示：铁、铝遇浓硝酸时，在金属表面生成一层致密的氧化膜。
(3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S(×)
错因：HNO3会将－2价的硫氧化成单质硫。
(4)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性(×)
错因：Cu与HNO3反应，生成Cu(NO3)2，体现HNO3的酸性。
(5)在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子能大量共存(×)
错因：NO在酸性条件下有强氧化性，会将I－、Fe2＋、SO等还原性离子氧化。
(9)浓硝酸氧化性很强，常温下就可以和碳发生反应(×)
提示：浓硝酸与碳在加热条件下才能反映。
(10)浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的是还原产物NO(×)
错因：硝酸的还原产物不只有NO2和NO，很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
一、硝酸的性质及应用
1．将浓硝酸存放在无色试剂瓶中，一段时间后观察到溶液变黄，用化学方程式解释变黄的原因，由此得到启示，如何保存浓硝酸？
答案：4HNO3(浓) 2H2O＋4NO2↑＋O2↑，浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。
2．向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
①反应开始阶段产生________________色气体，化学方程式为__________________________。
②反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为_________________________。
③待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是____________________。
答案：①红棕　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
③加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应
3．将铁粉溶于稀硝酸，铁元素的存在形式可能为①__________、②________、③________。
答案：①Fe(NO3)3　②Fe(NO3)2　③Fe(NO3)3和Fe(NO3)2
4．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应。
(1)消耗的硝酸的物质的量之比为________，被还原的硝酸的物质的量之比为________，相同条件下产生的气体的体积之比为_________。
(2)反应中转移的电子总数浓硝酸______稀硝酸（填“大于”、“小于”或“等于”）。
(3)用排水法收集气体，理论上收集到气体的体积_________(填“相等”、“不相等”)
相同
答案：(1)3:2 1:3 3:1 (2)等于 (3)相等
4．往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是：前者______________，后者______________。
答案：变棕黄色 基本不变
二、硝酸反应产物的实验探究
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，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的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有____________的功能。
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===3Cu2＋＋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)防止倒吸
知识点03 氨和铵盐
一、氨气的性质及应用
1．氨气的物理性质
氨气是无色、有刺激性气味、密度比空气小，极易溶于水的气体，常温时，1体积水大约溶解700体积的氨气，氨易被液化。
液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，因此液态氨在工业上常作制冷剂。
2．氨气的化学性质
(1)氨与水的反应：
①氨气大部分与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O部分电离为NH和OH－：
NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－
应用：检验氨气的方法是用湿润的红色石蕊试纸（或pH试纸）检验，试纸变蓝色。
②氨水的成分与性质：
氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、NH、H2O、OH－、H＋。
NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)氨与酸的反应
浓盐酸、浓硝酸等挥发性酸遇氨会产生白烟，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。
硫酸难挥发，与氨气反应时不能观察到白烟生成。
浓氨水与盐酸、硝酸和硫酸反应的化学方程式：
HCl＋NH3=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3、2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
应用：工业上用氨气与酸反应制取铵盐，铵盐都能溶于水，是使用最广泛的化肥。
(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)氨的还原性
NH3中的氮元素的价态为－3价，因此NH3不仅能被催化氧化生成NO，在纯氧中燃烧能生成N2。在一定条件下，NH3还能被Cl2、CuO及氮氧化物等氧化。
氨的催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O，应用：工业上制取硝酸。
氨气在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。
氨气与氯气反应：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl，应用：用浓氨水检验氯气的泄漏。
3．喷泉实验原理及应用
(1)实验原理
烧瓶内外产生压强差，当烧瓶内压强明显小于外界压强时就会产生喷泉。
喷泉实验能否成功的关键因素：
①盛气体的烧瓶必须干燥；②气体要充满烧瓶；③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；
④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。
(2)常见喷泉的形成主要有以下两类：
①极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。
②酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。
二、铵盐及氨气的实验室制法
1．铵盐
(1)铵盐的物理性质
通常把铵根离子和酸根离子形成的离子化合物称为铵盐 ，它们多为无色、易溶于水的晶体。
(2)铵盐的化学性质
①不稳定性：铵盐不稳定，受热易分解。
NH4Cl分解的化学方程式为：NH4ClNH3↑+HCl↑
NH4HCO3分解的化学方程式为：NH4HCO3 NH3↑+CO2↑+H2O
②与碱反应：
铵盐与碱溶液反应的离子方程式：
a．在稀溶液中不加热：NH＋OH－===NH3·H2O。
b．加热时或浓溶液：NH＋OH－NH3↑＋H2O。
(3)铵盐的检验方法
向铵盐中加入NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝，证明样品中含有NH。
2．氨气的实验室制法
(1)反应原理
加热固态铵盐和碱的混合物，一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，反应的方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
(2)实验装置
(3)NH3的干燥：碱石灰，不能用P2O5、浓H2SO4、CaCl2干燥。
(4)验满方法：
①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；
②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，现象是有白烟产生。
(5)尾气处理
收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，作用是：
①防止NH3与空气对流，提高NH3的纯度和收集速度；
②吸收多余的氨气，防止污染空气。
多余气体进行尾气吸收防止倒吸，常采用下列装置和措施。
3．实验室快速制取氨气的方法
(1)加热浓氨水制氨，利用NH3·H2OH2O＋NH3↑。其装置如图甲所示。
(2)浓氨水与生石灰：利用生石灰和水反应减少水的同时放出大量的热，使NH3逸出。其装置如图乙所示。
(3)浓氨水和固体NaOH：利用NaOH的吸水性和溶于水放热的性质，使NH3逸出。其装置如图乙所示。
(1)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化(×)
错因：NH4Cl气化是NH4Cl分解生成NH3与HCl，是化学变化。
(2)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐(×)
错因：原因是NH4Cl受热分解生成气体挥发。
(3)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1(×)
错因：氨水中还含有NH3、NH，故c(NH3·H2O)<1mol·L－1。
(4)浓氨水可检验氯气管道是否漏气(√)
提示：Cl2能将氨气氧化：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl，可以看到有白烟生成。
(5)因为NH4HCO3受热易分解，所以可用作氮肥(×)
错因：NH4HCO3中含有氮元素，可用作氮肥，与受热易分解无关。
(6)液氨可用作制冷剂，是因为其汽化时吸收大量的热(√)
提示：液氨汽化时会吸收大量的热，使环境温度降低。
(7)氨水呈碱性，是因为NH3溶于水发生反应：NH3＋H2O??NH＋OH－(×)
错因：氨水呈碱性，是因为NH3·H2O电离出了OH-：NH3·H2O??NH＋OH－。
(8)铵盐都不稳定，受热分解都生成NH3(×)
错因：并不是所有的铵盐都受热生成NH3，如NH4NO3N2O↑＋2H2O。
(9)向某溶液中加入稀NaOH溶液，湿润的红色石蕊试纸不变蓝，则原溶液中一定无NH(×)
错因：因为NH3极易溶于水，稀溶液中NH3会溶解在水中。
(10)NH4HCO3与足量NaOH溶液共热时，发生反应的离子方程式为NH＋OH－NH3↑＋H2O(×)
错因：HCO也能与NaOH溶液反应，NH＋HCO+2OH－NH3↑+CO＋2H2O。
(11)某同学根据铵盐受热分解的性质，认为可以采用加热NH4Cl分解的方法来制取氨(×)
错因：NH4Cl分解产生的NH3和HCl又重新反应生成NH4Cl。
(12)为加快产生NH3的速率，实验室可以用NaOH固体和NH4Cl固体反应制NH3(×)
错因：不能用NaOH代替，原因是NaOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，在加热条件下还会严重的腐蚀试管。
一、氨和铵盐的性质及应用
1．施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用的原因是：K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效。
2．用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是①氯化铵分解吸收热量，降低了温度；②氯化铵分解产生的气体隔绝了空气。
3．蘸有浓硝酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，能产生白烟现象吗？简述原因。若将浓硝酸改为浓硫酸也会出现相同的现象吗？
答案：能，浓硝酸、浓氨水均有挥发性，挥发的HNO3与NH3相遇生成白色固体小颗粒NH4NO3。
不会，因为浓硫酸难挥发，不能在空气中生成固体小颗粒。
4．(1)将氨与氯气混合也会产生白烟，用化学方程式解释产生白烟的过程_______________________。
(2)在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀，用离子方程式解释其现象：_________________________________。
(3)实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)加热来制取氮气，写出发生反应的化学方程式________________________。
答案：(1)2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl，NH3＋HCl===NH4Cl
(2)NH＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋NH3↑
(3)NH4Cl＋NaNO2NaCl＋N2↑＋2H2O
二、氨、铵盐的性质实验探究
1．某化学兴趣小组利用下列图示装置探究氨的性质。
(1)①中湿润的红色石蕊试纸__________，用化学用语表示产生该现象的原因__________ _______________________。
(2)向②中滴入浓盐酸，现象为____________________，反应的化学方程式：_____________。
(3)将灼热的铂丝伸入③中锥形瓶，可观察到铂丝保持红热，有红棕色气体及少量白烟生成。该过程会同时发生多个反应，写出NH3和O2催化氧化的方程式____________________________________，该反应为_________(填“吸热”或“放热”)反应，锥形瓶中出现白烟，该物质的化学式为______________。
答案：(1)变蓝　NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－
(2)产生白烟　NH3＋HCl===NH4Cl
(3)4NH3＋5O24NO＋6H2O　放热　NH4NO3
解析：(3)NH3和O2反应能使铂丝保持红热，说明反应为放热反应，生成的NO和O2再生成NO2，NO2又和H2O生成HNO3，HNO3遇到NH3生成NH4NO3小颗粒，故白烟成分为NH4NO3。
2．喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。
(1)装置图1中的气体a可能为①氯气、②氢气、③氨、④氯化氢、⑤二氧化碳。打开装置中的止水夹，挤压胶头滴管，若液体b为水时，能产生喷泉现象的气体a可能是________(填序号，下同)；若液体b为氢氧化钠浓溶液时，能产生喷泉现象的气体a可能是________。
(2)如果只提供如图2的装置(气体为氨，液体为水)，请说明引发喷泉的方法_______________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)③④　①④⑤
(2)打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾
解析：(1)氨和氯化氢极易溶于水；氯气、氯化氢、二氧化碳都可以与浓NaOH溶液反应，使烧瓶内压强减小。(2)图2则需先打开止水夹，再用热毛巾捂住圆底烧瓶，发现有气泡冒出后，移去热毛巾即可，烧瓶温度降低，会使少量水进入烧瓶，从而引发喷泉。
三、氨气的实验室制法
1．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(　　)
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案：C
解析：实验室制取氨气的方法有：铵盐与碱加热制取氨气，常用NH4Cl与Ca(OH)2反应，固体与固体反试管口应略向下倾斜，③错误；在浓氨水中加入CaO，CaO与水反应使溶液中c(OH－)增大，消耗了水，并且放出大量的热，使NH3·H2O分解放出氨气；加热浓氨水，加快氨气挥发。①是错误的，因为氯化铵分解生成的NH3与HCl冷却后又生成NH4Cl，不能得到NH3。
2．某化学兴趣小组利用图1装置制备氨并探究相关性质。
(1)装置A中，盛有浓氨水的仪器名称为_____________，烧瓶内药品可选用______________。装置B的作用是________________________。
(2)实验中观察到C中CuO粉末变红，D中无水硫酸铜变蓝，并收集到一种单质气体，则该反应相关化学方程式为______________________________________，该反应证明氨具有________性。
(3)该实验缺少尾气吸收装置，图2中能用来吸收尾气的装置是________(填装置序号)。
答案：(1)分液漏斗　碱石灰或生石灰　干燥氨
(2)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O
(3)Ⅱ、Ⅲ
知识点04 氮及其化合物的相互转化
1．含氮元素物质之间的转化关系
(1)横向转化为物质类别变化，非氧化还原反应，例如：
①氨气转化为铵盐：HCl+NH3===MH4Cl
②硝酸转化为硝酸盐：NaOH+HNO3===NaNO3+H2O
(2)纵向、斜向转化为化合价变化反应，是氧化还原反应，例如：
①NH3转化为N2：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
②NH3转化为NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O
(3)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。例如：
NO2与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
NO2与NaOH溶液反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(4)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。例如：
NO与NH3反应：6NO＋4NH35N2＋6H2O
NO、NO2混合气体与NaOH溶液反应：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2．氮元素的“价—类二维图”
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。
氮及其化合物的相互转化
1．如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，回答下列问题：
(1)写出N2的一种用途：____________________________。
(2)从N元素化合价分析，N2具有氧化性和还原性。各举一例说明(用化学方程式表示)
氧化性：______________________________________。
还原性：_______________________________________。
(3)HNO3与图中的物质C常用于检验Cl－的存在，则C的化学式为______________________。
(4)实验室制取物质B的化学方程式为_______________________________________。
(5)NO2与水反应生成物质A的化学方程式为______________________________________。
(6)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为__________________________________。
答案：(1)作保护气、保存粮食(或合成氨、制硝酸等)
(2)N2＋3H22NH3(或N2＋3MgMg3N2)　N2＋O22NO　(3)AgNO3
(4)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(5)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(6)4HNO3(浓)＋CCO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2．A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体，且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)
请回答下列问题：
(1)D的化学式为____________。
(2)反应③的离子方程式为____________________________。
(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为_________________________________。
(4)0.1 mol·L－1的X溶液和0.1 mol·L－1的Y溶液等体积混合，溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”)，原因是___________________________________________(用离子方程式说明)。
答案：(1)H2
(2)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO
(3)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O
(4)酸　NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
解析：(1)本框图突破口之一是“白烟”，是挥发性酸和氨气相遇后的产物，由此可推知D是H2，突破口之二是“红棕色气体”，F应为NO2，反推可知E为NO，C为O2，Z为H2O，Y为NH3，X为HCl，G为HNO3。(3)中涉及反应是氧化还原反应中的归中反应。(4)两者恰好完全反应时生成NH4Cl，铵根离子水解而使溶液显酸性。
知识点05 氮氧化物和硝酸的有关计算
一、NOx与水、氧气反应的理解及有关计算
1．关系式法
(1)NO和O2的混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=== 4HNO3。
① = ，恰好完全反应；
② < ，剩余气体为O2；
③ > ，剩余气体为NO。
(2)NO2和O2的混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2，得总反应为4NO2＋O2＋2H2O=== 4HNO3。
① = ，恰好完全反应；
② < ，剩余气体为O2；
③ > ，剩余气体为NO。
(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NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
2．电子守恒法
NOx转化为硝酸时失去电子，如果是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效；当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
① < ，剩余气体为O2；
② = ，恰好完全反应；
③ > ，剩余气体为NO。
二、金属与硝酸反应的计算
1．金属与硝酸反应的思维模型
2．计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
(1)原子守恒：
反应前所有的N元素只存在于HNO3中，反应后含N元素的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，则有n(HNO3)消耗＝n(NO2)＋n(NO)＋n[Cu(NO3)2]。
(2)电子守恒：反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－―→Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NO＋e－―→NO2、NO＋3e－―→NO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。
若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失的电子最终由氧气得到，则有2n(Cu)＝n(O2)。
(3)电荷守恒：
在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子只有NO(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－)；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有NO。则有①若HNO3不过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)；②若HNO3过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)。
(4)离子方程式计算：
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。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，且要符合电荷守恒。
一、NOx与H2O、O2反应的计算
1．有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2的体积之比为(气体体积均在相同状况下测得)2:3。
解析：二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　气体体积减少
3 1 2
V 20 mL－12 mL＝8 mL
所以V＝＝12 mL，即二氧化氮的体积为12 mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为20 mL－12 mL＝8 mL，则原混合气体中NO和NO2的体积之比为8 mL∶12 mL＝2∶3。
2．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________。
答案：(1)O2　8 mL、4 mL　(2)NO　10.8 mL、1.2 mL
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体积是10.8 mL。
二、金属与硝酸反应的计算
1．将14 g铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标准状况下体积为1.12 L的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，则合金中铜的质量为3.2 g。
解析：分析整个过程，金属失去的电子等于氧气获得的电子，标准状况下，n(O2)＝＝0.05 mol，设Cu、Ag的物质的量分别为x、y，则根据质量列方程：x×64 g·mol－1＋y×108 g·mol－1＝14 g，根据得失电子守恒列方程：2x＋y＝0.05 mol×4＝0.2 mol，解得x＝0.05 mol，y＝0.1 mol，m(Cu)＝0.05 mol×64 g·mol－1＝3.2 g。
2．将3.84 g Cu和一定量的浓HNO3反应，当Cu反应完全时，共收集到气体2.24 L NO2和NO(标准状况，不考虑NO2转化为N2O4)，则反应中消耗HNO3的物质的量为0.22 mol。
解析：铜与硝酸反应转化为Cu(NO3)2、NO和NO2，根据铜原子守恒n[Cu(NO3)2]＝n(Cu)＝＝0.06 mol，NO和NO2的物质的量共为n＝＝＝0.1 mol，根据氮原子守恒：n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)＋n(NO2)＝2×0.06 mol＋0.1 mol＝0.22 mol。
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