2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第四章非金属及其重要化合物第4节　氮及其重要化合物

第4节　氮及其重要化合物
【考纲要求】
了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。　 了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。　 掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。　 以上各部分知识的综合应用。
考点一　氮气及氮的氧化物

1．氮气

写出有关化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
2．氮的氧化物
(1)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。
(2)NO和NO2性质的比较

NO
NO2
物理
性质
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶
能溶
化学
性质
与O2反应
2NO＋O2===2NO2

与H2O反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
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＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
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)，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)。

1．N2分子的结构稳定，因而氮气不支持任何物质的燃烧(　　)
2．豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化(　　)
3．通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气(　　)
4．NO可用向上排空气法或排水法收集(　　)
5．制取二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气(　　)
6．汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的(　　)
答案：1.×　2.√　3.×　4.×　5.×　6.√

题组一　考查NO、NO2的性质
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只起催化剂作用
C．NO2只起氧化剂作用 D．O3与O2为同分异构体
解析：选A。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作氧化剂、NO作还原剂，A项正确，B、C项错误；O3与O2的相对分子质量不相同，不是同分异构体，属同素异形体，D项错误。
2．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是酸性氧化物　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：选B。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；NO是不成盐氧化物；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。
题组二　氮氧化物溶于水的定量判断
3．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体是(　　)

A．可能是N2与NO2的混合气体
B．只能是O2与NO2的混合气体
C．可能是NO与NO2的混合气体
D．只能是NO2一种气体
解析：选C。解答本题要注意以下两点：(1)明确氮气不溶于水，且常温下不与其他物质发生化学反应；(2)NO2可与水反应生成不溶于水的NO，NO2和NO与氧气按适当的比例被水完全吸收。
4．将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立到水槽中盛满水的试管中，充分反应后试管中剩下20 mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为(　　)
A．2∶1 B．1∶3
C．3∶1 D．1∶1
解析：选C。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　ΔV
3　　　　　　　　　 1　　　2
30 mL　　　　　　　　　　　 20 mL
V(NO)＝40 mL－30 mL＝10 mL, V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶10 mL＝3∶1。
5．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为(　　)
①1.2 mL　②2.4 mL　③3 mL　④4 mL
A．①②　　 B．②③
C．③④ D．①④
解析：选D。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，则混合气中：V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的2 mL气体是NO，则混合气中的V(O2)＝(12 mL－2 mL×3)×＝1.2 mL，D项正确。

解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。故强调牢记以下两个总方程式。
(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。　
考点二　氨和铵盐

1．氨的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.氨的化学性质

(1)氨气与水的反应
NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，氨气溶于水得氨水。
①氨水中含有的粒子：NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。
②NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：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：HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。
(3)氨气与盐溶液的反应
如过量氨气与AlCl3溶液反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)氨气的还原性——氨的催化氧化
化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
3．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

4．氨气的实验室制法



1．氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH(　　)
2．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂(　　)
3．检验NH时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体(　　)
4．分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明二者均易溶于水(　　)
5．用湿润的红色石蕊试纸检验氨气(　　)
6．固态NH4Cl受热升华变为气体(　　)
7．实验室可用浓氨水与生石灰制取氨气(　　)
答案：1.×　2.√　3.×　4.√　5.√　6.×　7.√

题组一　考查氨气、铵盐的性质
1．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
干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝
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；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。
2．用加热法可以分离的一组物质是(　　)
A．氯化铵和消石灰
B．碳酸氢铵和过氧化钠
C．氯化铵和氯化钠
D．碘和氯化铵
解析：选C。铵盐可与碱反应，因此选项A在加热时发生反应2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2，不能用于分离。选项B中的NH4HCO3受热分解，且产生的H2O及CO2能与Na2O2反应，也无法达到分离的目的。选项D中碘在受热时升华，NH4Cl受热分解再重新化合后仍与碘混合，无法达到分离的目的。对于选项C，NH4Cl受热分解后可从体系中脱离，遇冷又重新化合为NH4Cl晶体，从而达到与NaCl分离的目的。
题组二　考查氨气的制法
3．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．②③
C．③④ D．①③
解析：选D。NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新反应生成NH4Cl，在此过程中还有可能出现堵塞导管的情况，因此不能用①的方法制取氨气。③中试管口未向下倾斜，会导致加热产生的水蒸气冷凝后倒流入试管底部而使试管炸裂，③不可行。浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，故可用②的方法制取氨气。浓氨水受热产生氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，所以④符合要求。
4．有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。

化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体
(1)甲同学想方便快速的制取少量氨气，应选择的装置是________(填序号)，选用试剂是________(填序号)。选用上述试剂制氨气的理由是________________________________，实验过程中，制气时的实验操作是_______________________________。
(2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：
①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂(自选)名称。

②若用排液集气法收集NH3，可选用的试剂是________(填序号)。
A．H2O B．浓H2SO4
C．CCl4 D．饱和NaCl溶液
解析：(1)不加热制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到固体NaOH上。
(2)①用排气法收集NH3的装置中要注意广口瓶中导气管的长短，因NH3的密度比空气的小，故进气管短，出气管长，因NH3极易溶于水，进行尾气处理时，要设置防倒吸装置。
②用排液法收集NH3时，要求液体不能溶解NH3(排除A、D)且不与NH3发生反应(排除B)，故选CCl4。
答案：(1)B　②③　NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中c(OH－)增大，促使NH＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出　将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上
(2)①　②C

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：NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
考点三　硝　酸

1．物理性质：硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。
2．化学性质

(1)不稳定性
反应：4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(2)强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
①与金属反应(填化学反应方程式)
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与非金属反应(填化学反应方程式)
浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
③与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

1．可用浓HNO3与Cu反应制备NO2(　　)
2．用稀硝酸洗涤试管内壁的银镜的离子方程式为2Ag＋2H＋＋NO===2Ag＋＋NO↑＋H2O(　　)
3．常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(　　)
4．浓硝酸中加入过量铁粉并加热：Fe＋3NO＋6H＋Fe3＋＋3NO2↑＋3H2O(　　)
5．过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成(　　)
6．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，在试管口观察到红棕色气体(　　)
答案：1.√　2.×　3.√　4.×　5.√　6.√

题组一　考查硝酸的基本性质及应用
1．下列关于硝酸的叙述正确的是(　　)
A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2属于酸性氧化物
B．硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气
C．常温下铁与浓硝酸反应，产生大量的红棕色气体
D．硝酸与铜的反应既表现出氧化性又表现出酸性
解析：选D。 NO2和硝酸中氮元素的化合价不相等，NO2不是酸性氧化物；硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮得电子，不生成氢气；常温下，铁遇浓硝酸发生钝化。
2．铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是(　　)
A．FeCl3　　　 B．NaCl
C．KNO3 D．Cu(NO3)2
解析：选B。 A项离子反应方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，铜粉溶解；C、D项离子反应方程式均为8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，铜粉溶解；B项不反应。
3．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是(　　)
A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少
B．反应中转移的电子总数稀硝酸少
C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去最好，因反应速率快
D．两者用排水法收集的气体的体积相同
解析：选D。铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2 的量相同，浓硝酸被还原为NO2，氮原子价态由＋5价降到＋4价，每个氮原子只得1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集气体时，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故两种情况收集到的气体一样多。

(1)硝酸与金属反应的规律
①HNO3与金属反应一般不能产生H2。
②还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(2)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。
②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单的写成复分解反应。　
题组二　考查硝酸与金属反应的定量判断
4．锌与某浓度的硝酸以物质的量之比为1∶3发生反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，下列说法正确的是(　　)
A．在此反应中硝酸体现强氧化性，全部被还原
B．向反应后的溶液中再加入金属铁，不再发生化学反应
C．该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶4
D．该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶5
解析：选D。设锌的物质的量为a，则稀硝酸中HNO3的物质的量为3a，发生还原反应的HNO3与锌的关系为HNO3～2Zn，由于锌不足，被还原的HNO3为，未被还原的HNO3为(3a－)，二者之比为∶(3a－)＝1∶5，D项正确。
5．在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L，则混合气体中NO的体积为(　　)
A．112 mL　　 B．1 008 mL
C．224 mL D．448 mL
解析：选A。混合气体的总物质的量为1.12 L÷22.4 L/mol＝0.05 mol，1.92 g铜粉的物质的量为0.03 mol。设NO的物质的量为n1 mol，则NO2的物质的量为(0.05－n1) mol，根据得失电子守恒得3n1＋(0.05－n1)×1＝0.03×2，解得n1＝0.005，V(NO)＝0.005 mol×22.4 L/mol＝0.112 L＝112 mL。
6．将22.4 g铁粉逐渐加入到含HNO3 0.8 mol的稀HNO3中，反应生成气体的物质的量(x)随消耗铁粉的物质的量(y)的变化关系如图所示，其中正确的是(　　)

解析：选C。 n(Fe)＝＝0.4 mol，铁粉加入稀HNO3中，首先被氧化为Fe3＋，即：
Fe　＋　4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
0.2 mol 0.8 mol 0.2 mol 0.2 mol
HNO3完全反应后，过量的铁还会被Fe(NO3)3氧化，则：
2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2
0．2 mol 0.1 mol
所以共溶解铁粉0.3 mol，但后来没有气体放出。

1．金属与硝酸反应的思维模型

2．金属与硝酸反应计算的四种方法
(1)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。
(2)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。
(3)电荷守恒法
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有
c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
(4)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，先做过量判断，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。　

1．判断正误(正确的打 “√”，错误的打“×”)
(1)(2017·高考江苏卷)NH3易溶于水，可用作制冷剂(　　)
(2)(2017·高考天津卷)用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨(　　)
(3)(2016·高考江苏卷)NH4HCO3受热易分解，因而可用作氮肥(　　)
(4)(2014·高考广东卷)NH3能使酚酞溶液变红，因而NH3可用于设计喷泉实验(　　)
(5)(2014·高考安徽卷)实验室用锌粒、稀HNO3以及试管、带导管的橡皮塞可制取H2(　　)
(6)(2014·高考江苏卷)NH3、O2和HNO3三种物质中，任意两种物质在一定条件下均能发生反应(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2．(2015·高考北京卷)下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是(　　)

A．氮元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环
解析：选A。A．N2→NH3过程中氮元素由0价变为－3价，被还原。B．工业合成氨的过程属于人工固氮。C．1828 年，德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成了尿素；而含氮的有机物也可以直接分解为无机物。D．雷电发生时涉及的反应有N2＋O22NO，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3进入土壤，与矿物质结合成硝酸盐；豆科植物也可以将N2合成氮肥，生物体内含有碳元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。
3．(2017·高考北京卷)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(　　)



①
②
③
A．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
解析：选D。①中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。
4．(2016·高考天津卷)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应，生成的盐只有硫酸铜，同时生成的两种气体的相对分子质量都小于50。为防止污染，将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐，消耗1 L 2.2 mol·L－1NaOH溶液和1 mol O2，则两种气体的分子式及物质的量分别为________，生成硫酸铜物质的量为________。
解析：根据题意可知，生成的两种气体是NO和NO2。根据Na元素守恒可知，生成的NaNO3为2.2 mol。设生成NO和NO2的物质的量分别是x mol、y mol，由氮原子守恒得：x＋y＝2.2；由得失电子守恒得：3x＋y＝4。联立解得x＝0.9、y＝1.3。再由得失电子守恒得：n(Cu)×2＝0.9 mol×3＋1.3 mol×1，解得n(Cu)＝2 mol，所以生成的硫酸铜为2 mol。
答案：NO：0.9 mol、NO2：1.3 mol　2 mol
5．(2016·高考全国卷Ⅰ，26，14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
(1)氨气的制备

①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为____________。
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。

操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中________________
________________________
②反应的化学方程式：______
_________________________
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③______________________
________________________
④_______________________________________________
解析：(1)①观察装置知，A装置适合加热固体制备气体，B装置适合加热液体与固体制备气体或加热液体制备气体。实验室通过氯化铵和消石灰共热制备氨气，加热固体混合物制备气体，可以选择A装置作氨气的发生装置，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。实验室还可以通过加热浓氨水制备氨气，故也可以选择B装置作氨气的发生装置，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。②实验室用碱石灰干燥氨气，用向下排空气法收集氨气，用水吸收尾气中的氨气并注意防倒吸，故选择C、D、F装置，注意连接干燥管时应大口进气，小口出气，所以，连接顺序为a、d、c、f、e、i或b、d、c、f、e、i。(2)NO2呈红棕色，氨气与二氧化氮发生反应：8NH3＋6NO27N2＋12H2O，故观察到Y管中红棕色气体慢慢变浅。NH3与NO2反应后生成的气态水凝聚，反应后气体分子数减少，装置Y内压强小于外压，故打开K2，氢氧化钠溶液会产生倒吸现象。
答案：(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O[或B　NH3·H2ONH3↑＋H2O]　②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅　②8NH3＋6NO27N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液产生倒吸现象　④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压

一、选择题
1.随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气处理装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
解析：选D。反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2，2NO2＋4CON2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。
2．关于氨的下列叙述中，错误的是(　　)
A．氨易液化，因此可用来作制冷剂
B．氨溶解于水显弱碱性，因此可使酚酞溶液变为红色
C．氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟现象
D．氨气可被氯气氧化生成N2，同时还可能产生白烟现象
解析：选C。C项，NH3＋HCl===NH4Cl，有白烟生成，但与H2SO4反应不会产生白烟；D项，氨气可被氯气氧化生成N2，氯气被还原生成HCl，HCl与NH3化合产生白烟现象。
3．氮及其化合物的变化关系如下图所示。则下列说法不正确的是(　　)

A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有反应都是氧化还原反应
D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
解析：选D。氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，即氮气与氧气不能一步转化为NO2。
4．氨气溶于水得到氨水，氯气溶于水得到氯水，下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是(　　)
A．“两水”都是混合物，溶液中含有的粒子种类、数目相同
B．“两水”都有刺激性气味，都能漂白有机色素
C．“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡
D．“两水”放置时间较久后都会因为相同的原理而变质
解析：选C。新制氯水中存在的微粒有Cl2、H2O、HClO、Cl－、ClO－、H＋和OH－，新制氨水中存在的微粒有NH3、H2O、NH3·H2O、NH、H＋和OH－，A错；氨水无漂白性，B错；氯水变质是因为HClO见光分解，氨水变质是由于氨气的挥发，D错。
5．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是(　　)
A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
解析：选B。设各种气体的体积都为1体积。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝(1＋)体积。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝(1－)体积。③剩余N2的体积V3＝1体积。即B项符合题意。
6．木炭与浓HNO3共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验：

则澄清石灰水的变化可能是(　　)
A．①不变浑浊，②变为乳白色浑浊
B．①变为乳白色浑浊，②不变浑浊
C．①、②均变为乳白色浑浊
D．①、②都不变浑浊
解析：选B。木炭与浓硝酸共热可以得到二氧化碳和二氧化氮两种气体，气体先导入适量水中，二氧化氮溶于水，得到硝酸和一氧化氮，二氧化碳几乎不溶于水，再导入澄清的石灰水中，二氧化碳可以使石灰水变浑浊，即①变浑浊；气体直接导入澄清的石灰水中，二氧化氮将氢氧化钙转化为硝酸钙，二氧化碳不与硝酸钙溶液反应，即②不变浑浊。
7．下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲制备氨气
B．用装置乙除去氨气中少量水蒸气
C．用装置丙收集氨气
D．用装置丁吸收多余的氨气
解析：选D。用氯化铵和氢氧化钙固体共热制氨气，试管口应略向下倾斜，A项错误；氨气和浓硫酸反应生成硫酸铵，不能用浓硫酸干燥氨气，B项错误；收集氨气的烧瓶不应密闭，C项错误；氨气极易溶于水，用水吸收氨气时要注意防倒吸，可用装置丁吸收多余的氨气，D项正确。
8．(2018·湘潭模拟)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列有关表述正确的是(　　)

A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D．图中所涉及的盐类物质均可以水解
解析：选C。A项，NaHCO3不是化肥；B项，Na2CO3受热不易分解；D项，NaCl不水解。
9．把一定质量的铁完全溶解于某浓度的硝酸中收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO。向反应后的溶液中加入足量NaOH溶液充分反应，经过滤、洗涤后，把所得沉淀加热至质量不再减少为止。得到固体质量不可能为(　　)
A．18 g　　　　　　　　 B．24 g
C．30 g D．36 g
解析：选A。根据题意可知在反应过程中Fe失去的电子与硝酸得到的电子的物质的量相等。最后所得到的固体为Fe2O3。n(e－)＝0.3 mol×1＋0.2 mol×3＝0.9 mol。若Fe全部为＋2价，则n(Fe)＝0.45 mol，根据Fe元素守恒，m(Fe2O3)＝ (0.45 mol÷2)×160 g/mol＝36 g；若Fe全部为＋3价，则n(Fe)＝0.3 mol，m(Fe2O3)＝(0.3 mol÷2)×160 g/mol＝24 g；若Fe被氧化的价态为＋2、＋3两种价态，则最后得到的固体的质量在24～36 g之间。因此最后得到固体质量不可能为18 g。
10．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 mol
B．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FeSO4
D．H2SO4浓度为2.5 mol·L－1
解析：选A。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，第二份中NO应为×3÷3＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14.0 g，即0.25 mol，故原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5 mol·L－1，NO物质的量为0.2 mol。所以选A。
二、非选择题
11．氨气在工农业生产中有重要应用。
(1)①氮气用于工业合成氨，写出氮气的电子式：___________________________。
②NH3的稳定性比PH3________(填“强”或“弱”)。
(2)如下图所示，向NaOH固体上滴几滴浓氨水，迅速盖上表面皿，观察现象。

①浓盐酸液滴附近会出现白烟，发生反应的化学方程式为_____________________。
②浓硫酸液滴上方没有明显现象，一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体，该固体可能是__________________________________(写化学式，一种即可)。
③FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀，过一段时间后变成红褐色，发生的反应包括Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH和_________________________________________。
(3)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下，向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大，用平衡移动原理解释其原因：____________________。
(4)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2)，反应的化学方程式为_________________________________________，若反应中有0.3 mol电子发生转移，生成亚硝酸的质量为________g(小数点后保留两位数字)。
解析：(1)①氮气分子中存在三键；②根据非金属性的判断依据“非金属性越强，气态氢化物越稳定”，很容易判断出NH3的稳定性强于PH3。(2)①根据现象写方程式；②氨气溶于浓硫酸，能生成(NH4)2SO4或NH4HSO4；③根据现象写方程式，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(3)氨在水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入NaOH后OH－浓度增大，平衡逆向移动，有利于氨的逸出。(4)由方程式可看出，每当生成1 mol HNO2，转移电子数为6 mol，当有0.3 mol电子发生转移时，生成亚硝酸0.05 mol，即 2.35 g。
答案：(1)①N⋮⋮N　②强
(2)①NH3＋HCl===NH4Cl
②NH4HSO4[或(NH4)2SO4]
③4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)氨在水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入NaOH后OH－浓度增大，平衡逆向移动，有利于氨的脱除
(4)2NH3＋3O22HNO2＋2H2O　2.35
12．(1)在100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入足量铜粉，则被溶解的铜的质量为_____g。
(2)在上述溶液中再加入足量稀硫酸，又有________g铜溶解。此过程中生成的气体在标准状况下的体积为________L。
(3)若向100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入铁粉，测得反应后的溶液中Fe2＋与Fe3＋的浓度之比为1∶1，则加入铁的质量为____________g。
(4)向100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入一定量Fe、FeO、Fe2O3的混合物，充分反应后，放出气体224 mL(标准状况下)，且测得溶液中铁元素只以Fe2＋形式存在，为使Fe2＋完全沉淀，可向反应后的溶液中加入0.1 mol/L的NaOH溶液__________mL。
解析：(1)在100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液含有硝酸的物质的量为0.08 mol，根据3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，反应的铜的物质的量为0.03 mol，质量为0.03 mol×64 g/mol＝1.92 g。(2)根据3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知反应的铜的物质的量为×0.08 mol＝0.12 mol，因此在上述溶液中再加入足量稀硫酸，又有(0.12 mol－0.03 mol)×64 g/mol＝5.76 g铜溶解。此过程中生成的气体在标准状况下的体积为0.09 mol××22.4 L/mol＝1.344 L。(3)设加入铁的物质的量为x，100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液含有的硝酸的物质的量为0.08 mol，被还原的硝酸的物质的量为0.08 mol－×2－×3，根据得失电子守恒，有(0.08 mol－×2－×3)×(5－2)＝×2＋×3，解得x＝0.024 mol，铁的质量为0.024 mol×56 g/mol＝1.344 g。(4)HNO3的物质的量为0.1 L×0.8 mol/L＝0.08 mol，生成NO的物质的量为＝0.01 mol，所以与一定量Fe、FeO和Fe2O3的混合物反应后溶液中含有的NO的物质的量为0.08 mol－0.01 mol＝0.07 mol，再向反应后的溶液中加入1 mol/L的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所得溶液的溶质为NaNO3，所以需要NaOH的物质的量为n(NaOH)＝n(NO)＝0.07 mol，则所加NaOH溶液的体积最少是＝0.7 L，即700 mL。
答案：(1)1.92　(2)5.76　1.344　(3)1.344　(4)700
13．某化学实验小组在实验室通过以下途径制取氮气。
途径一：加热NaNO2(一种致癌物质，有毒)与NH4Cl混合物的浓溶液制取N2；
途径二：将空气通过灼热的活性铜粉制得较纯净的N2；
途径三：加热条件下用NH3还原CuO制得纯净的N2和活性铜粉。
可供选择的实验装置如图所示。

请回答下列问题：
(1)按途径一制取N2时，N2发生装置可选用上述装置中的________(填装置代码)。
(2)①按途径三制取N2时，所需要的氨气可用浓氨水与生石灰反应制取，则氨气发生装置为________(填装置代码)，检查该装置气密性的方法是__________________________。
为制取并收集较纯净的N2(只允许含少量的水蒸气)，按气流从左到右的顺序列出所需装置的代码：________―→________―→C―→________―→D。
②若要通过实验现象验证C处有水产生，则必须在C装置前后都连接E装置，其中填充固体药品按前后顺序分别为______________、________________。
(3)上述三种制取N2的途径中，途径二和途径三常常被协同使用而越来越受人们的关注，这种方法与途径一相比，优越性在于____________________________。
解析：(1)加热NaNO2与NH4Cl混合物的浓溶液制取N2，要选用液体加热装置，故应选装置F。(2)浓氨水与生石灰反应制氨气，不需要加热，选装置A。
答案：(1)F　(2)①A　先关闭分液漏斗活塞，再连接导管并插入水中，用手捂热烧瓶，导管口有气泡冒出，手松开后，导管内形成一段稳定的水柱，则证明不漏气(或其他合理答案)　A　E　B　②碱石灰　无水CuSO4
(3)活性铜粉可以循环使用；避免使用有毒物质，减少环境污染
14．某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O)。

请回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为________，产生该气体的主要化学反应方程式是_______________________________________________________。
(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为________________________________________________________________________
(写化学式)。其中的Ba(OH)2溶液________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是____________________________________________________________________。
(3)装置B的作用是_______________________________________________。
(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。
①下列对该气体的检验方法合适的是______(填序号)。
A．敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B．将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红
C．将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是_____________。
解析：(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体颜色为红棕色。(2)将NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3 不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因为Ca(OH)2 微溶于水，溶液中Ca(OH)2 含量太少，浓度太低，不足以完全吸收生成的酸性气体，导致溶液呈酸性，从而不能生成CaCO3沉淀。(3)装置B可以防止装置C中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。(4)①NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。②装置A中除发生木炭与浓硝酸的反应外，还发生浓硝酸的分解反应。
答案：(1)红棕色　C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O　(2)BaCO3　不能　Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2浓度较低，不能形成CaCO3沉淀
(3)防倒吸
(4)①AC　②浓硝酸的分解