资源简介 第十四讲 氮及其化合物1．了解氮及其氧化物的主要性质。2．掌握硝酸的性质和用途，结合金属与硝酸的反应，掌握守恒法的计算技巧。3．了解氮的氧化物对环境和人类健康的影响及其防治。4．了解氨气的性质，认识它在生产中的应用；掌握氨气的实验室制法。5．了解铵盐的主要性质，掌握铵根离子的检验。一、氮气及氮的氧化物1．氮气(1)氮气的分子结构，N2电子式： ，结构式为 。(2)化学性质 镁条能在N2中燃烧 N2 + 3Mg ==== 与H2化合生成NH3 （该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理）N2与O2化合生成NO： N2 + O2 （在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应）⑶氮气的循环 2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。其中比较重要的是一氧化氮和二氧化氮的性质。氮的氧化物NONO2物理性质颜色 气味 密度比空气大比空气大毒性有毒有毒溶解性不溶 化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2与H2O反应 (工业制HNO3原理．在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)聚合反应2NO2 （红棕色） N2O4（无色）实验室制法 与环境的关系空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等，空气中NO、NO2是形成 的主要因素说明：①氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，同时也可造成水体污染。汽车尾气中的氮氧化物（燃料在发动机内高温燃烧时，空气中的氮气与氧气反应生成的）与碳氢化合物经紫外线照射发生反应生成形成的一种有毒的烟雾，称为光化学烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛、伤害植物并使大气能见度降低。②收集NO 用排水法，收集NO2 用向上排空气法，前者易与 反应，后者易与 反应。③工业上就是利用3NO2十H2O=2HNO3＋NO这一原理制取HNO3，为了提高NO2的吸收率，在吸收的过程中要补充适量的O2，所以总的吸收反应可表示为：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。NO与O2配比适当时，也可以被水完全吸收。总的吸收反应可表示为：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。④通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生聚合反应。由于此可逆反应的发生，通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要小。同理，通常实验测得N2O4的相对分子质量小于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要大。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。3．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，产生了一种有毒的烟雾。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2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。②催化转化法在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。二、氨气 1．氨分子的结构：NH3的电子式为 ，结构式为 ，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子。2. 物理性质：氨气是 、有 气味的气体，在标准状况下，密度比空气小。氨易 ，液氨气化时要吸收大量的热，使周围温度急剧下降，所以液氨可作 。氨气极易溶于水，常温常压下，1体积水中大约可溶解 的氨气。氨的水溶液称氨水，计算氨水的浓度时，溶质应为NH3 。喷泉实验①喷泉实验的原理：气体在溶液中溶解度大或者可与液体发生剧烈反应，且不再产生新的气体或者气体体积急剧减小，造成烧瓶内外压强差较大，即可发生“喷泉”现象。②喷泉实验的操作要点：烧瓶中充满 气体，挤出胶头滴管中的水，打开止水夹。③喷泉实验成功的关键：收集氨气的烧瓶要 ；收集的氨气要 ；装置要密闭不漏气；玻璃管的长度不能过长；实验不可能实现全充满。3.化学性质： ⑴ 跟水反应：氨气溶于水时（氨气的水溶液叫氨水），大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3·H2O（一水合氨）。NH3·H2O为弱电解质，只能部分电离成NH4＋和OH－。NH3 + H2O NH4＋ + OH－① 氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色。氨水的浓度越大，密度反而越小（是一种特殊情况）。NH3·H2O不稳定，故加热氨水时有氨气逸出： NH3·H2O NH3↑+ H2O② 氨水的组成：氨水是混合物（液氨是纯净物），其中含有3种分子（NH3、NH3·H2O、H2O）和3种离子（NH4＋和OH－、极少量的H＋）。③ 氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水。通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里。④ 有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH3·H2O形式存在，但计算时仍以NH3作溶质。⑤ NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3。⑵ 氨与酸（硫酸、硝酸、盐酸等）反应，生成铵盐。反应原理： ①当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟。这种白烟是氨水中挥发出来的NH3与盐酸挥发出来的HCl化合生成的NH4C1晶体小颗粒。反应的方程式：NH3 + HCl === NH4Cl②氨气与挥发性酸（浓盐酸、浓硝酸等）相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之—。⑶与O2反应： 氨气在催化剂（如铂等）、加热条件下，被氧气氧化生成NO和H2O。此反应是放热反应，叫做氨的催化氧化（或叫接触氧化）是工业制硝酸的反应原理之一。 4NH3 + 3O2（纯氧） ==== 2N2 + 6H2O（黄绿色火焰）⑷与盐溶液反应 Fe3＋＋3NH3·H2O=== 生成 沉淀 Al3＋＋3NH3·H2O=== 生成 沉淀Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH AgOH＋2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O 先生成 后 ⑸还原性：与CuO、Cl2等的反应。氨气还原CuO是实验室制氮气的方法之一，其反应方程式为 3CuO + 2NH3 氨气与少量氯气反应的化学方程式为8NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6NH4Cl氨气与足量氯气反应的化学方程式为2NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6HCl4．氨气的用途：① 是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；② 是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料；③ 用作致冷剂。5．氨的实验室制法： ⑴ 反应原理：2NH4Cl + Ca(OH)2 ⑵ 发生装置：固固反应加热装置，与制取氧气的发生装置相同。⑶ 干燥：用 干燥。不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气，因为它们都能与氨气发生反应（CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3）。⑷ 收集方法：由于氨极易溶于水，密度比空气小，所以只能用 收集。⑸ 检验： a．用湿润的 试纸放试管口或者瓶口（变蓝）b．蘸有 的玻璃棒接近试管口或者瓶口（产生白烟）。说明：① 制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替，因为NH4NO3在加热时易发生爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。② 消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易潮解结块，不利于生成的氨气逸出，而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。③ NH3极易溶于水，制取和收集的容器必须干燥。④ 实验室制取氨气的另一种常用方法：将浓氨水滴到生石灰或烧碱固体上。有关反应的化学方程式为： CaO + NH3·H2O ==== Ca(OH)2 + NH3↑ 烧碱或生石灰的作用：一是增大溶液中的OH－浓度，二是溶解或反应放热，促使NH3·H2O转化为NH3，这种制氨气的发生装置与实验室制O2（H2O2为原料）、C2H2气体的装置相同。 ⑤棉花团的作用：是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流，以期在较短时间内收集到较为纯净的氨气。三、铵盐 由铵离子和酸根离子构成的盐1.物理性质都是白色或无色晶体，都 溶于水。2.化学性质——“三解”：①“热解”——不稳定，受热易分解，写出下列反应的化学方程式：a．NH4Cl受热分解： 。b．NH4HCO3受热分解： 。②“碱解”——铵盐都可与碱发生反应生成NH3或NH3·H2O。写出铵盐与碱溶液反应的离子方程式：a．稀溶液不加热： 。b．浓溶液或加热： 。③“水解”——铵盐溶于水易水解，离子方程式： 。3.NH4＋的检验铵盐无色刺激性气味气体试纸变 色四、硝酸1．物理性质：⑴ 纯硝酸是 色、易挥发（沸点为83℃）、有刺激性气味的液体，常用浓HNO3的质量分数为69%，能跟水以任意比互溶，打开盛浓硝酸的试剂瓶盖，有 产生。（与浓盐酸相同）⑵ 质量分数为98％以上的浓硝酸挥发出来的HNO3蒸气遇空气中的水蒸气形成极微小的硝酸液滴而产生“发烟现象”。因此，质量分数为98％以上的浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”。⑶市售浓硝酸呈 的原因是硝酸分解生成的 溶解在硝酸里。2．化学性质：⑴ 具有酸的一些通性，但硝酸与金属反应时一般无氢气产生。例如： CaCO3 + 2HNO3(稀)＝Ca(NO3)2 + CO2↑+ H2O（实验室制CO2气体时，若无稀盐酸可用稀硝酸代替）⑵ 不稳定性。HNO3见光或受热易发生分解，HNO3越浓，越易分解。硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。有关反应的化学方程式为： 4HNO3 (浓HNO3通常保存在 中且置于冷暗处，瓶塞不能用 。) ⑶ 强氧化性：不论是稀HNO3还是浓HNO3，都具有极强的氧化性。HNO3浓度越大，氧化性越强。其氧化性表现在以下几方面：① 几乎能与所有金属（除Pt、Au外）反应。当HNO3与金属反应时，HNO3被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。对于同一金属单质而言，HNO3的浓度越小，HNO3被还原的程度越大，氮元素的化合价降低越多。一般反应规律为： 金属 + HNO3(浓) → 硝酸盐 + NO2↑ + H2O 金属 + HNO3(稀) → 硝酸盐 + NO↑ + H2O 较活泼的金属(如Mg、Zn等) + HNO3(极稀) → 硝酸盐 + H2O + N2O↑(或NH3等)金属与硝酸反应的重要实例为： 3Cu + 8HNO3(稀) ＝ 该反应较缓慢，反应后溶液显蓝色，反应产生的无色气体遇到空气后变为红棕色（无色的NO被空气氧化为红棕色的NO2）。实验室通常用此反应制取NO气体．Cu + 4HNO3(浓) ＝ 该反应较剧烈，反应过程中有红棕色气体产生，此外，随着反应的进行，硝酸的浓度渐渐变稀，反应产生的气体是NO2、NO等的混合气体。② 变价金属与硝酸反应时，产物的价态则要看硝酸与金属的物质的量的相对大小，若金属过量，则生 成低价的金属硝酸盐；若硝酸过量，则生成高价的金属硝酸盐。如：铁与稀硝酸的反应：3Fe（过量）＋8HNO3（稀）＝3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2OFe（不足）＋4HNO3（稀）＝Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O③ 常温下，浓HNO3能将金属Fe、A1 ，使Fe、A1的表面氧化生成一薄层致密的氧化膜。因此，可用铁或铝制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。（与浓硫酸相似）④ 浓HNO3与浓盐酸按体积比 配制而成的混合液叫王水。王水溶解金属的能力更强，能溶解金属Pt、Au。⑤ 能把许多非金属单质（如C、S、P等）氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。例如： C + 4HNO3(浓) ==== ⑥ 能氧化某些具有还原性的物质，如H2S、SO2、Na2SO3、HI、HBr、Fe2＋等。应注意的是，NO3－无氧化性，而当NO3－在酸性溶液中时，则具有强氧化性。例如，在Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧化为Fe3＋；又如，向浓HNO3与足量的Cu反应后形成的Cu(NO3)2中再加入盐酸或硫酸，则剩余的Cu会与后来新形成的稀HNO3继续反应。⑦ 能氧化并腐蚀某些有机物，如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸（尤其是浓硝酸）时要特别小心，万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打或肥皂液洗涤。⑧王水 浓HNO3与浓HCl的体积比为 1:3，能溶解Au 、Pt。⑷ 与有机物反应：在一定条件下硝酸可与某些有机物发生取代反应和颜色反应。如：浓硝酸与苯、苯酚等物质的 反应；与甘油、纤维素的 反应；与某些蛋白质的 反应等。3．保存方法：硝酸易挥发，见光或受热易分解，具有强氧化性而腐蚀橡胶，因此，实验室保存硝酸时，应将硝酸盛放在带 塞的 试剂瓶中，并贮存在 的地方。4．用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐、氮肥等。5．硝酸的工业制法：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 2NO + O2 == 2NO2 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO尾气吸收：NO2和NO NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+ H2O 2NO2 + 2NaOH == NaNO2 + NaNO3 + H2O消除对大气的污染当V(NO2)∶V(NO)≥1∶1时，尾气可全部被吸收；当NO过量时，应先补充适量的O2。6.的检验试液浓缩后，加入 ，出现 。若待测液较稀，相当于Cu与稀硝酸反应，产生无色气体NO，现象不明显。因此可将稀溶液浓缩后再检验。1.N2与O2反应时,不论O2是否过量，生成的产物是NO而不是NO2 。2.氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。3.氨水中含有三种分子（H2O、NH3·H2O、NH3）和三种离子（OH?、NH4+、H+），其中含量最多的是NH3·H2O，但计算其物质的量浓度和溶质质量分数时，氨水的溶质以NH3代入。4.一水合氨（NH3·H2O）是一种弱碱，当氨水作反应物时，在离子方程式中用分子式表示。5.NH3可作制冷剂是因为汽化吸收热量，与NH3易液化无直接关系。6.NO与人体内血红蛋白结合，使人中毒，与CO相似。7.实验室中HNO3保存在棕色、细口、磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中，并放置在避光处。8.硝酸与金属反应的计算方法（1）硝酸与金属反应的计算模型 （2）计算技巧 考向一氮氧化合物的性质 典例1：Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是( )①NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物 ②NO是亚硝酸的酸酐 ③NO可以是某些含高价氮物质还原的产物 ④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A．全部 B．①③④ C．②③④ D．①④变式训练1.汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是( )A．NO2起催化剂作用 B．NO起催化剂作用C．NO2只起氧化剂作用 D．O3与O2为同分异构体考向二氨和铵盐的性质典例2：如下图，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是一种可溶性碱变式训练2.某同学探究氨和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是( ）A．室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较氨水和NaOH碱性强弱B．将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中，研究Al(OH)3的两性C．将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，观察到白烟D．加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3考向三 硝酸的性质 典例3：硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( )A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性变式训练3.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是( )A．原混合酸中NO物质的量为0.1 molB．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4D．H2SO4浓度为2.5 mol·L－1考向四 含氮化合物的综合 典例4：亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业中的用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O；②气体液化的温度：NO2为21 ℃，NO为－152 ℃。(1)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(按左→右连接)为A、C、________、______、______。(2)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是_____________。(3)在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是__________________________________。②装置E的作用是___________________________________________________________。(4)如果向D中通入过量O2，则装置B中发生反应的化学方程式为_____________________。(5)通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是_________________。变式训练4.氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO5N2＋6H2O，8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是______。1.【2018江苏卷】下列有关物质性质的叙述一定不正确的是A．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色B．KAl(SO4) 2·12H2O溶于水可形成 Al(OH)3胶体C．NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3D．Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl22.【2018北京卷】 下列实验中的颜色变化，与氧化还原反应无关的是ABCD实验NaOH溶液滴入FeSO4溶液中石蕊溶液滴入氯水中Na2S溶液滴入AgCl浊液中热铜丝插入稀硝酸中现象产生白色沉淀，随后变为红褐色溶液变红，随后迅速褪色沉淀由白色逐渐变为黑色产生无色气体，随后变为红棕色A. A B. B C. C D. D3.【2018新课标II卷】研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。下列叙述错误的是A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关4.【2017北京】下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是①②③A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应5.【2017?江苏 7】在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A．FeFeCl2Fe（OH）2B．SSO3H2SO4C．CaCO3CaOCaSiO3D．NH3NOHNO36.【2017天津】下列有关水处理方法不正确的是 A．用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸B．用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物C．用氯气处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子D．用烧碱处理含高浓度NH4+的废水并回收利用氨7.【2016上海】下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D亚硫酸钠、硫酸品红试液褪色SO2具有还原性8.【2016江苏】在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A．SiO2SiCl4Si B．FeS2SO2H2SO4 C．N2NH3NH4Cl(aq)D．MgCO3MgCl2(aq)Mg9.【2017北京】SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。（1）SCR（选择性催化还原）工作原理：① 尿素CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：____________。② 反应器中NH3还原NO2的化学方程式：____________。③ 当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：________。④ 尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M=60 g·mol ?1）含量的方法如下：取a g尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L?1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L?1 NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________。（2）NSR（NOx储存还原）工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。① 通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_________。② 用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__________。③ 还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：_______□15NNO+□H2O10.【2016浙江卷】为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分），设计了如下流程：下列说法不正确的是（ ）A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B．X可以是空气，且需过量C．捕获剂所捕获的气体主要是COD．处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为：NH4++NO2?==N2↑+2H2O第十四讲 氮及其化合物1．了解氮及其氧化物的主要性质。2．掌握硝酸的性质和用途，结合金属与硝酸的反应，掌握守恒法的计算技巧。3．了解氮的氧化物对环境和人类健康的影响及其防治。4．了解氨气的性质，认识它在生产中的应用；掌握氨气的实验室制法。5．了解铵盐的主要性质，掌握铵根离子的检验。一、氮气及氮的氧化物1．氮气(1)氮气的分子结构，N2电子式：，结构式为N≡N。(2)化学性质 镁条能在N2中燃烧 N2 + 3Mg ==== Mg3N2与H2化合生成NH3 N2 +3H22NH3 （该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理）N2与O2化合生成NO： N2 + O22NO （在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应）⑶氮气的循环 2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。其中比较重要的是一氧化氮和二氧化氮的性质。氮的氧化物NONO2物理性质颜色无色红棕色气味无气味刺激性气味密度比空气大比空气大毒性有毒有毒溶解性不溶能溶与水反应化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(工业制HNO3原理．在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)聚合反应2NO2 （红棕色） N2O4（无色）实验室制法3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O与环境的关系空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等，空气中NO、NO2是形成酸雨、光化学烟雾的主要因素说明：①氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，同时也可造成水体污染。汽车尾气中的氮氧化物（燃料在发动机内高温燃烧时，空气中的氮气与氧气反应生成的）与碳氢化合物经紫外线照射发生反应生成形成的一种有毒的烟雾，称为光化学烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛、伤害植物并使大气能见度降低。②收集NO只能用排水法，收集NO2只能用向上排空气法，前者易与氧气反应，后者易与水反应。③工业上就是利用3NO2十H2O=2HNO3＋NO这一原理制取HNO3，为了提高NO2的吸收率，在吸收的过程中要补充适量的O2，所以总的吸收反应可表示为：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。NO与O2配比适当时，也可以被水完全吸收。总的吸收反应可表示为：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。④通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生聚合反应。由于此可逆反应的发生，通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要小。同理，通常实验测得N2O4的相对分子质量小于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要大。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。3．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，产生了一种有毒的烟雾。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2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。②催化转化法在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。二、氨气 1．氨分子的结构：NH3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子。2. 物理性质：氨气是无色、有刺激性气味的气体，在标准状况下，密度比空气小。氨易液化，液氨气化时要吸收大量的热，使周围温度急剧下降，所以液氨可作致冷剂。氨气极易溶于水，常温常压下，1体积水中大约可溶解700体积的氨气。氨的水溶液称氨水，计算氨水的浓度时，溶质应为NH3 。喷泉实验①喷泉实验的原理：气体在溶液中溶解度大或者可与液体发生剧烈反应，且不再产生新的气体或者气体体积急剧减小，造成烧瓶内外压强差较大，即可发生“喷泉”现象。②喷泉实验的操作要点：烧瓶中充满干燥气体，挤出胶头滴管中的水，打开止水夹。③喷泉实验成功的关键：收集氨气的烧瓶要干燥；收集的氨气要全充满；装置要密闭不漏气；玻璃管的长度不能过长；实验不可能实现全充满。3.化学性质： ⑴ 跟水反应：氨气溶于水时（氨气的水溶液叫氨水），大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3·H2O（一水合氨）。NH3·H2O为弱电解质，只能部分电离成NH4＋和OH－。NH3 + H2ONH3·H2O NH4＋ + OH－① 氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色。氨水的浓度越大，密度反而越小（是一种特殊情况）。NH3·H2O不稳定，故加热氨水时有氨气逸出： NH3·H2O NH3↑+ H2O② 氨水的组成：氨水是混合物（液氨是纯净物），其中含有3种分子（NH3、NH3·H2O、H2O）和3种离子（NH4＋和OH－、极少量的H＋）。③ 氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水。通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里。④ 有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH3·H2O形式存在，但计算时仍以NH3作溶质。⑤ NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3。⑵ 氨与酸（硫酸、硝酸、盐酸等）反应，生成铵盐。反应原理： NH3 + H+ === NH4+①当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟。这种白烟是氨水中挥发出来的NH3与盐酸挥发出来的HCl化合生成的NH4C1晶体小颗粒。反应的方程式：NH3 + HCl === NH4Cl②氨气与挥发性酸（浓盐酸、浓硝酸等）相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之—。⑶与O2反应：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O氨气在催化剂（如铂等）、加热条件下，被氧气氧化生成NO和H2O。此反应是放热反应，叫做氨的催化氧化（或叫接触氧化）是工业制硝酸的反应原理之一。 4NH3 + 3O2（纯氧） ==== 2N2 + 6H2O（黄绿色火焰）⑷与盐溶液反应 Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH 生成红褐色沉淀 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 生成白色胶状沉淀Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH AgOH＋2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O 先生成白色沉淀后消失⑸还原性：与CuO、Cl2等的反应。氨气还原CuO是实验室制氮气的方法之一，其反应方程式为 3CuO + 2NH3 N2 + 3Cu +3H2O氨气与少量氯气反应的化学方程式为8NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6NH4Cl氨气与足量氯气反应的化学方程式为2NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6HCl4．氨气的用途：① 是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；② 是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料；③ 用作致冷剂。5．氨的实验室制法： ⑴ 反应原理：2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O⑵ 发生装置：固固反应加热装置，与制取氧气的发生装置相同。⑶ 干燥：用碱石灰干燥。不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气，因为它们都能与氨气发生反应（CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3）。⑷ 收集方法：由于氨极易溶于水，密度比空气小，所以只能用向下排空气法收集。⑸ 检验： a．用湿润的红色石蕊试纸放试管口或者瓶口（变蓝）b．蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口或者瓶口（产生白烟）。说明：① 制氨气所用的铵盐不能用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替，因为NH4NO3在加热时易发生爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。② 消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易潮解结块，不利于生成的氨气逸出，而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。③ NH3极易溶于水，制取和收集的容器必须干燥。④ 实验室制取氨气的另一种常用方法：将浓氨水滴到生石灰或烧碱固体上。有关反应的化学方程式为： CaO + NH3·H2O ==== Ca(OH)2 + NH3↑ 烧碱或生石灰的作用：一是增大溶液中的OH－浓度，二是溶解或反应放热，促使NH3·H2O转化为NH3，这种制氨气的发生装置与实验室制O2（H2O2为原料）、C2H2气体的装置相同。 ⑤棉花团的作用：是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流，以期在较短时间内收集到较为纯净的氨气。三、铵盐 由铵离子和酸根离子构成的盐1.物理性质都是白色或无色晶体，都__易__溶于水。2.化学性质——“三解”：①“热解”——不稳定，受热易分解，写出下列反应的化学方程式：a．NH4Cl受热分解：__NH4ClNH3↑＋HCl↑__。b．NH4HCO3受热分解：__NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑__。②“碱解”——铵盐都可与碱发生反应生成NH3或NH3·H2O。写出铵盐与碱溶液反应的离子方程式：a．稀溶液不加热：__NH4＋＋OH－===NH3·H2O__。b．浓溶液或加热：__NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O__。③“水解”——铵盐溶于水易水解，离子方程式：__NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋__。3.NH4＋的检验铵盐无色刺激性气味气体试纸变__蓝__色四、硝酸1．物理性质：⑴ 纯硝酸是无色、易挥发（沸点为83℃）、有刺激性气味的液体，常用浓HNO3的质量分数为69%，能跟水以任意比互溶，打开盛浓硝酸的试剂瓶盖，有白雾产生。（与浓盐酸相同）⑵ 质量分数为98％以上的浓硝酸挥发出来的HNO3蒸气遇空气中的水蒸气形成极微小的硝酸液滴而产生“发烟现象”。因此，质量分数为98％以上的浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”。⑶市售浓硝酸呈黄色的原因是硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。2．化学性质：⑴ 具有酸的一些通性，但硝酸与金属反应时一般无氢气产生。例如： CaCO3 + 2HNO3(稀)＝Ca(NO3)2 + CO2↑+ H2O（实验室制CO2气体时，若无稀盐酸可用稀硝酸代替）⑵ 不稳定性。HNO3见光或受热易发生分解，HNO3越浓，越易分解。硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。有关反应的化学方程式为： 4HNO32H2O + 4NO2↑+O2↑ (浓HNO3通常保存在__棕色磨口细口瓶__中且置于冷暗处，瓶塞不能用__橡胶塞__。) ⑶ 强氧化性：不论是稀HNO3还是浓HNO3，都具有极强的氧化性。HNO3浓度越大，氧化性越强。其氧化性表现在以下几方面：① 几乎能与所有金属（除Pt、Au外）反应。当HNO3与金属反应时，HNO3被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。对于同一金属单质而言，HNO3的浓度越小，HNO3被还原的程度越大，氮元素的化合价降低越多。一般反应规律为： 金属 + HNO3(浓) → 硝酸盐 + NO2↑ + H2O 金属 + HNO3(稀) → 硝酸盐 + NO↑ + H2O 较活泼的金属(如Mg、Zn等) + HNO3(极稀) → 硝酸盐 + H2O + N2O↑(或NH3等)金属与硝酸反应的重要实例为： 3Cu + 8HNO3(稀) ＝ 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O该反应较缓慢，反应后溶液显蓝色，反应产生的无色气体遇到空气后变为红棕色（无色的NO被空气氧化为红棕色的NO2）。实验室通常用此反应制取NO气体．Cu + 4HNO3(浓) ＝ Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O该反应较剧烈，反应过程中有红棕色气体产生，此外，随着反应的进行，硝酸的浓度渐渐变稀，反应产生的气体是NO2、NO等的混合气体。② 变价金属与硝酸反应时，产物的价态则要看硝酸与金属的物质的量的相对大小，若金属过量，则生 成低价的金属硝酸盐；若硝酸过量，则生成高价的金属硝酸盐。如：铁与稀硝酸的反应：3Fe（过量）＋8HNO3（稀）＝3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2OFe（不足）＋4HNO3（稀）＝Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O③ 常温下，浓HNO3能将金属Fe、A1钝化，使Fe、A1的表面氧化生成一薄层致密的氧化膜。因此，可用铁或铝制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。（与浓硫酸相似）④ 浓HNO3与浓盐酸按体积比1∶3配制而成的混合液叫王水。王水溶解金属的能力更强，能溶解金属Pt、Au。⑤ 能把许多非金属单质（如C、S、P等）氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。例如： C + 4HNO3(浓) ==== CO2↑+ 4NO2↑+ 2H2O⑥ 能氧化某些具有还原性的物质，如H2S、SO2、Na2SO3、HI、HBr、Fe2＋等。应注意的是，NO3－无氧化性，而当NO3－在酸性溶液中时，则具有强氧化性。例如，在Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧化为Fe3＋；又如，向浓HNO3与足量的Cu反应后形成的Cu(NO3)2中再加入盐酸或硫酸，则剩余的Cu会与后来新形成的稀HNO3继续反应。⑦ 能氧化并腐蚀某些有机物，如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸（尤其是浓硝酸）时要特别小心，万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打或肥皂液洗涤。⑧王水 浓HNO3与浓HCl的体积比为 1:3，能溶解Au 、Pt。⑷ 与有机物反应：在一定条件下硝酸可与某些有机物发生取代反应和颜色反应。如：浓硝酸与苯、苯酚等物质的硝化（取代）反应；与甘油、纤维素的酯化反应；与某些蛋白质的颜色反应等。3．保存方法：硝酸易挥发，见光或受热易分解，具有强氧化性而腐蚀橡胶，因此，实验室保存硝酸时，应将硝酸盛放在带玻璃塞的棕色试剂瓶中，并贮存在黑暗且温度较低的地方。4．用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐、氮肥等。5．硝酸的工业制法：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 2NO + O2 == 2NO2 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO尾气吸收：NO2和NO NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+ H2O 2NO2 + 2NaOH == NaNO2 + NaNO3 + H2O消除对大气的污染当V(NO2)∶V(NO)≥1∶1时，尾气可全部被吸收；当NO过量时，应先补充适量的O2。6.的检验试液浓缩后，加入浓硫酸和Cu片，出现蓝色溶液和红棕色气体。若待测液较稀，相当于Cu与稀硝酸反应，产生无色气体NO，现象不明显。因此可将稀溶液浓缩后再检验。1.N2与O2反应时,不论O2是否过量，生成的产物是NO而不是NO2 。2.氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。3.氨水中含有三种分子（H2O、NH3·H2O、NH3）和三种离子（OH?、NH4+、H+），其中含量最多的是NH3·H2O，但计算其物质的量浓度和溶质质量分数时，氨水的溶质以NH3代入。4.一水合氨（NH3·H2O）是一种弱碱，当氨水作反应物时，在离子方程式中用分子式表示。5.NH3可作制冷剂是因为汽化吸收热量，与NH3易液化无直接关系。6.NO与人体内血红蛋白结合，使人中毒，与CO相似。7.实验室中HNO3保存在棕色、细口、磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中，并放置在避光处。8.硝酸与金属反应的计算方法（1）硝酸与金属反应的计算模型 （2）计算技巧 考向一氮氧化合物的性质 典例1：Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是( )①NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物 ②NO是亚硝酸的酸酐 ③NO可以是某些含高价氮物质还原的产物 ④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A．全部 B．①③④ C．②③④ D．①④【解析】NO中氮的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。【答案】B变式训练1.汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是( )A．NO2起催化剂作用 B．NO起催化剂作用C．NO2只起氧化剂作用 D．O3与O2为同分异构体【解析】反应过程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化剂作用，反应过程中NO2还作氧化剂，A项正确，B、C项错误；O3与O2不是同分异构体，属同素异形体，D项错误。【答案】A考向二氨和铵盐的性质典例2：如下图，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【解析】NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体；NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4；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；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O是一种可溶性碱，NH3是氢化物。【答案】A 变式训练2.某同学探究氨和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是( ）A．室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较氨水和NaOH碱性强弱B．将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中，研究Al(OH)3的两性C．将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，观察到白烟D．加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3【解析】A.氨水的主要成分NH3·H2O是弱电解质，氢氧化钠是强电解质，前者部分电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，可比较氨水和NaOH碱性强弱，A正确；B.由于NH3·H2O是弱碱，Al(OH)3不能溶于氨水中，故无法验证Al(OH)3的酸性，B错误；C.浓硫酸无挥发性，无法观察到白烟，C错误；D.NH4Cl受热也会分解，故不可采用加热法除杂，D错误。【答案】A考向三 硝酸的性质 典例3：硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( )A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性【解析】硝酸能使滴有酚酞的NaOH溶液红色褪去，原因是硝酸和NaOH发生了酸碱中和反应，体现的是硝酸的酸性，D错。【答案】D变式训练3.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是( )A．原混合酸中NO物质的量为0.1 molB．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4D．H2SO4浓度为2.5 mol·L－1【解析】铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图中看出(注意只是第二份100 mL)OA段产生的气体是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知NO反应完全，加入铁粉的溶液中NO的物质的量应为×3÷3＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁质量是14 g，即0.25 mol，故原混酸中H2SO4的浓度为＝2.5 mol·L－1，NO的物质的量为0.2 mol。【答案】A考向四 含氮化合物的综合 典例4：亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业中的用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O；②气体液化的温度：NO2为21 ℃，NO为－152 ℃。(1)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(按左→右连接)为A、C、________、______、______。(2)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是_____________。(3)在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是__________________________________。②装置E的作用是___________________________________________________________。(4)如果向D中通入过量O2，则装置B中发生反应的化学方程式为_____________________。(5)通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是_________________。【解析】(1)根据NO、NO2的液化温度和性质可知装置D用于检验NO，装置E用于检验并分离NO2，装置B为尾气处理装置，NO2会干扰NO的检验，所以为了检验装置A中的气体产物，仪器的连接顺序是A、C、E、D、B。(2)由于NO极易被空气中的氧气氧化为NO2，所以先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，防止可能产生的NO被氧化成NO2，造成对A中反应产物检验的干扰。(3)①利用装置D检验NO。开始时装置D中无色，通入氧气后出现红棕色气体即可证明NO的存在。②装置E的作用是降温冷凝，使NO2完全液化，避免干扰NO的检验。(4)因为NO2、O2和水共同作用可以产生HNO3，所以装置B中发生反应的化学方程式为4NO2＋O2＋4NaOH===4NaNO3＋2H2O。(5)装置A中发生反应的化学方程式是2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O。【答案】(1)E D B(2)防止可能产生的NO被氧化成NO2，造成对A中反应产物检验的干扰(3)①装置D中通入氧气后出现红棕色气体 ②冷凝，使NO2完全液化(4)4NO2＋O2＋4NaOH===4NaNO3＋2H2O(5)2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O变式训练4.氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO5N2＋6H2O，8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是______。【解析】(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：V(NO)，处理NO2需NH3：V(NO2)，则 解得：V(NO)＝0.75 L，V(NO2)＝2.25 L，V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(2)①生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3，即为NaNO2。【答案】(1)1∶3(2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO21.【2018江苏卷】下列有关物质性质的叙述一定不正确的是A．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色B．KAl(SO4) 2·12H2O溶于水可形成 Al(OH)3胶体C．NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3D．Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2【答案】A【解析】FeCl2溶液中含Fe2+，NH4SCN用于检验Fe3+，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，A项错误；KAl（SO4）2·12H2O溶于水电离出的Al3+水解形成Al（OH）3胶体，离子方程式为Al3++3H2OAl（OH）3（胶体）+3H+，B项正确；实验室可用NH4Cl和Ca（OH）2混合共热制NH3，反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O，C项正确；Cu与FeCl3反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，D项正确；答案选A。2.【2018北京卷】 下列实验中的颜色变化，与氧化还原反应无关的是ABCD实验NaOH溶液滴入FeSO4溶液中石蕊溶液滴入氯水中Na2S溶液滴入AgCl浊液中热铜丝插入稀硝酸中现象产生白色沉淀，随后变为红褐色溶液变红，随后迅速褪色沉淀由白色逐渐变为黑色产生无色气体，随后变为红棕色A. A B. B C. C D. D【答案】C【解析】NaOH溶液滴入FeSO4溶液中产生白色Fe（OH）2沉淀，白色沉淀变为红褐色沉淀时的反应为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，该反应前后元素化合价有升降，为氧化还原反应；氯水中存在反应Cl2+H2OHCl+HClO，由于氯水呈酸性，石蕊溶液滴入后溶液先变红，红色褪色是HClO表现强氧化性，与有色物质发生氧化还原反应；白色沉淀变为黑色时的反应为2AgCl+Na2S=Ag2S+2NaCl，反应前后元素化合价不变，不是氧化还原反应；Cu与稀HNO3反应生成Cu（NO3）2、NO气体和H2O，气体由无色变为红棕色时的反应为2NO+O2=2NO2，反应前后元素化合价有升降，为氧化还原反应；与氧化还原反应无关的是C项，答案选C。3.【2018新课标II卷】研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。下列叙述错误的是A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关【答案】C【解析】A.雾的分散剂是空气，分散质是水；霾的分散剂是空气，分散质是固态颗粒，因此雾和霾的分散剂相同，均是空气，正确；B.根据示意图分析，氮氧化物和二氧化硫转化为铵盐形成无机颗粒物，因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵，正确；C.在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂，NH3参与了反应转化为铵盐，因此NH3不是形成无机颗粒物的催化剂，错误； D.氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，由于氮肥会释放出氨气，因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关，正确。4.【2017北京】下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是①②③A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应【答案】D【解析】A、①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气，A正确；B、通过A分析可知，浓硝酸受热可以分解产生二氧化氮和氧气，所以②中红棕色气体可能来源于硝酸分解，即不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应，B错误；C、实验③中木炭没有与浓硝酸接触，浓硝酸没有被加热，生成的红棕色气体二氧化氮只能是挥发出的硝酸蒸气与红热木炭反应、或是挥发出的硝酸受热分解，从生成的二氧化氮看，都是来源于HNO3中+5价氮元素，所以红棕色气体是还原产物，C正确； D、由于空气中含有氧气，因此红热的木炭可能与氧气反应产生了CO2，且③中木炭和浓硝酸并没有接触，因此不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，D错误。答案选D。5.【2017?江苏 7】在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A．FeFeCl2Fe（OH）2B．SSO3H2SO4C．CaCO3CaOCaSiO3D．NH3NOHNO3【答案】C【解析】A、因为氯气具有强氧化性，则铁与氯气反应生成三氯化铁，而不是氯化亚铁，故A错误；B、硫与氧气反应生成二氧化硫，而不是三氧化硫，故B错误；C、CaCO3高温分解生成CaO，CaO为碱性氧化物，和酸性氧化物二氧化硅高温反应生成盐硅酸钙，故C正确；D、NO不能与水直接反应生成HNO3，故D错误.6.【2017天津】下列有关水处理方法不正确的是 A．用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸B．用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物C．用氯气处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子D．用烧碱处理含高浓度NH4+的废水并回收利用氨【答案】C【解析】A．石灰与酸反应生成钙盐，碳酸钠与酸反应生成钠盐和二氧化碳，故可用于处理废水中的酸，故A正确；B．铝盐、铁盐都能水解生成对应的氢氧化物胶体，疏松多孔，具有吸附性，可吸附水中的悬浮物，故B正确；C．氯气可用于水的消毒杀菌，不能与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀，对重金属离子没有作用，故C错误；D．烧碱可与铵根离子反应产生氨气，则可用烧碱处理高浓度的NH4+的废水并回收利用氨，故D正确。7.【2016上海】下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D亚硫酸钠、硫酸品红试液褪色SO2具有还原性【答案】D【解析】A．NH3制备可以采取浓氨水和生石灰制取，可用红色石蕊试纸检验，试纸变蓝则说明NH3为碱性气体正确；B．利用浓硫酸的高沸点性以及吸水放热的性质，可以制取HCl气体，pH试纸变红，则说明气体为酸性气体，正确；C．浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2，Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试液检验，试液变蓝，说明KI转化为I2，则说明Cl2有强氧化性，正确；D．SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性，错误。故选D。8.【2016江苏】在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A．SiO2SiCl4Si B．FeS2SO2H2SO4 C．N2NH3NH4Cl(aq)D．MgCO3MgCl2(aq)Mg【答案】C【解析】SiO2与盐酸不反应，错误；B、SO2和H2O反应生成H2SO3，错误；C、N2+3H22NH3、NH3+HCl==NH4Cl，正确；D、金属镁的冶炼方法是电解熔融的氯化镁，错误。9.【2017北京】SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。（1）SCR（选择性催化还原）工作原理：① 尿素CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：____________。② 反应器中NH3还原NO2的化学方程式：____________。③ 当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：________。④ 尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M=60 g·mol ?1）含量的方法如下：取a g尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L?1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L?1 NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________。（2）NSR（NOx储存还原）工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。① 通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_________。② 用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__________。③ 还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：_______□15NNO+□H2O【答案】（1）①CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3②8NH3+6NO27N2+12H2O③2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4 ④（2）①BaO ②8∶1 ③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O（v1c1?v2c2）×10?3mol，尿素溶液中溶质的质量分数是（v1c1?v2c2）×10?3mol×60g/mol]÷a g×100%=。（2）①由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，则储存NOx的物质是BaO。②由图示可知，第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3，每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16 mol电子，根据电子守恒，参加反应的氢气的物质的量为16 mol÷2=8 mol，则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1。③反应物有15NO与NH3，结合产物中有水，可知还有另一反应物O2，反应中NH3是还原剂，15NO与O2是氧化剂，因含氮产物均为15NNO，则15NO与NH3以1∶1参加反应，结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。10.【2016浙江卷】为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分），设计了如下流程：下列说法不正确的是（ ）A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B．X可以是空气，且需过量C．捕获剂所捕获的气体主要是COD．处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为：NH4++NO2?==N2↑+2H2O【答案】B【解析】工业废气中CO2、SO2可被石灰乳吸收，生成固体1为CaCO3、CaSO3，气体1是不能被过量石灰乳吸收的N2、NO、CO，气体1通入气体X，用氢氧化钠溶液处理后到的NaNO2，X可为空气，但不能过量，否则得到硝酸钠，NaNO2与含有NH4+的溶液反应生成无污染气体，应生成氮气，则气体2含有CO、N2，捕获剂所捕获的气体主要是CO，A.工业废气中CO2、SO2可被石灰乳吸收，生成CaCO3、CaSO3，因氢氧化钙过量，则固体1为主要含有Ca（OH）2、CaCO3、CaSO3，故A正确；B.由分析可知，气体1是不能被过量石灰乳吸收的NO、CO和氮气，NO和NO2按1：1的体积比能与NaOH溶液反应生成亚硝酸钠，NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，所以要使气体中的一氧化氮被氢氧化钠吸收，应该通入空气，使部分一氧化氮变成二氧化氮，且不能过量。所以X可以是空气，但不能过量，否则得到硝酸钠，故B错误；C.气体2含有CO、N2，经捕获剂得到氮气和CO，所捕获的气体主要是CO，防止污染空气，故C正确；D.NaNO2与含有NH4+的溶液反应生成无污染气体，应生成氮气，发生氧化还原反应，离子方程式为NH4++NO2-=N2↑+2H2O，故D正确．答案选B。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 考点14 氮及其化合物 （学生版）.doc 考点14 氮及其化合物 （教师版）.doc
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