氮及其重要化合物【講】(人教版)(解析版)

4.4氮及其重要化合物知識整理知識整理氮及其氧化物一、氮的固定將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)氮的過程叫氮的固定。（1）自然固氮eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(雷雨天產(chǎn)生NO氣體,豆科植物根瘤菌固氮))（2）人工固氮：工業(yè)合成氨。二、氮氣寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：①3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2；②N2＋3H2eq\o(,\s\up11(高溫、高壓),\s\do4(催化劑))2NH3；③N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO。三、氮的氧化物氮有多種價態(tài)的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5等，其中屬于酸性氧化物的是N2O3和N2O5。完成下表中NO和NO2的比較：氮的氧化物NONO2物理性質(zhì)顏色無色紅棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水易溶于水化學(xué)性質(zhì)與O2反應(yīng)2NO＋O2=2NO2不反應(yīng)與H2O反應(yīng)不反應(yīng)3NO2＋H2O=2HNO3＋NOeq\a\vs4\al()（1）NO能與血紅蛋白結(jié)合而使人中毒。（2）NO、NO2均能與NH3反應(yīng)生成N2：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))5N2＋6H2O；8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))7N2＋12H2O四、氮氧化物對環(huán)境的污染及防治1．常見的污染類型（1）光化學(xué)煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的一種有毒的煙霧。（2）酸雨：NOx排入大氣后，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨水降到地面形成酸雨。（3）破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。2．常見的NOx尾氣處理方法(教材補遺)（1）堿液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)，此法一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。（2）催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)；NOx與CO在一定溫度下可催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)，此法一般適用于汽車尾氣的處理。知識演練知識演練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。（1）固氮反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng)。()（2）NO中的NO2雜質(zhì)氣體，可通過盛有水的洗氣瓶除去。()（3）CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在。()（4）N2與O2在放電條件下直接化合成NO2。()（5）NO2溶于水時，NO2是氧化劑，水是還原劑。()（6）可用NO2與水反應(yīng)制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。()（7）溴蒸氣和NO2都是紅棕色氣體，不能用濕潤的淀粉-KI試紙和NaOH溶液鑒別，可用AgNO3溶液、蒸餾水或CCl4鑒別。()解析：(5)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，NO2既是氧化劑，又是還原劑。答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√2．完成下列填空。（1）某小組為探究三草酸合鐵酸鉀{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}的熱分解產(chǎn)物，按如圖所示裝置進行實驗。通入氮氣的目的是______________________。（2）NO被H2O2氧化為NOeq\o\al(－,3)的離子方程式是___________________。（3）綠礬(FeSO4·xH2O)易被氧化，在測定其結(jié)晶水含量或分解產(chǎn)物時，應(yīng)先向裝置中緩緩?fù)ㄈ隢2，目的是________________________________。答案：(1)隔絕空氣、使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進入后續(xù)裝置(2)2NO＋3H2O2=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H2O(3)排出裝置中的空氣素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升一、氮及其氧化物的性質(zhì)和應(yīng)用1．下列有關(guān)氮氣用途說法不正確的是()A．做焊接金屬的保護氣B．制硝酸和化肥的原料C．食品袋中充氮氣來防腐D．與氧氣反應(yīng)制NO從而制硝酸解析：選D。氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑，能防止金屬在高溫下被空氣中的氧氣氧化，A項正確；氮氣可用于合成氨，氨可制硝酸和化肥，B項正確；食品袋中充氮氣可減緩食品被氧化而變質(zhì)的速率，C項正確；氮氣與氧氣的反應(yīng)很難進行，不宜用氮氣與氧氣反應(yīng)制NO從而制備硝酸，D項錯誤。2．Murad等三位教授提出NO在人體內(nèi)有獨特的功能，下列關(guān)于NO的敘述正確的是()①NO可以是某些含低價氮物質(zhì)氧化的產(chǎn)物②NO是亞硝酸的酸酐③NO可以是某些含高價氮物質(zhì)還原的產(chǎn)物④NO是無色氣體，在空氣中可變?yōu)榧t棕色A．全部 B．①③④C．②③④ D．①④解析：選B。NO中氮元素的化合價處于中間價態(tài)，它可以是還原產(chǎn)物，如HNO3→NO，也可以是氧化產(chǎn)物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是無色氣體，可被空氣中的氧氣氧化為紅棕色的NO2。二、氮的氧化物溶于水或堿溶液的計算3．同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2；②NO2和O2；③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是()A．V1＞V2＞V3B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1D．V3＞V1＞V2解析：選B。設(shè)各種氣體的體積都為1體積。①根據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可得，剩余NO的體積V1＝(1＋eq\f(1,3))體積。②根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可得，剩余O2的體積V2＝(1－eq\f(1,4))體積。③根據(jù)NH3極易溶于水、N2難溶于水且N2與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可得，剩余N2的體積V3＝1體積。由上述分析可知，V1>V3>V2，故B項符合題意。4．(教材改編題)（1）一個大試管的容積為27mL，裝滿二氧化氮和氧氣，把它倒扣在盛滿水的水槽里，一段時間后，量筒里剩余氣體體積為2mL。則原混合氣體中O2的體積可能是________或________。（2）一個大試管的容積為24mL，收集滿一氧化氮氣體，把它倒扣在盛滿水的水槽里再通入氧氣，一段時間后，試管里剩余氣體體積為2mL。則通入O2的體積可能是________或________。解析：(1)NO2、O2混合氣體與水反應(yīng)的計算關(guān)系式符合下列化學(xué)方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。若剩余的2mL氣體為O2，則參加上述反應(yīng)的NO2和O2的總體積為27mL－2mL＝25mL，則原混合氣體中NO2的體積為25mL×eq\f(4,5)＝20mL，O2的體積為27mL－20mL＝7mL。若剩余的2mL氣體為NO，該氣體由NO2和O2共同反應(yīng)后剩余了6mL的NO2再單獨與水反應(yīng)而得，則按4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3反應(yīng)的NO2和O2的總體積為27mL－6mL＝21mL，則原混合氣體中O2的體積為21mL×eq\f(1,5)＝4.2mL。(2)NO、O2混合氣體與水反應(yīng)的計算關(guān)系式符合下列化學(xué)方程式：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。若剩余的2mL氣體為O2，則是24mLNO按上述化學(xué)方程式完全反應(yīng)后又通入了2mLO2，則通入O2的體積為24mL×eq\f(3,4)＋2mL＝20mL。若剩余的2mL氣體為NO，則按4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3反應(yīng)的NO體積為24mL－2mL＝22mL，則通入O2的體積為22mL×eq\f(3,4)＝16.5mL。答案：(1)7mL4.2mL(2)20mL16.5mL方法技巧方法技巧氮氧化物溶于水的計算問題無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體，反應(yīng)的實質(zhì)是3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，2NO＋O2=2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。（1）若NO和O2通入水中，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(4∶3)。（2）若NO2和O2通入水中，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3(4∶1)。5．已知氮的氧化物跟NaOH溶液發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。現(xiàn)有mmolNO2和nmolNO組成的混合氣體，要用NaOH溶液使其被完全吸收無氣體剩余，現(xiàn)有濃度amol·L－1的NaOH溶液，則需此NaOH溶液的體積為()A.eq\f(m,a)L B．eq\f(2m,3a)LC.eq\f(m＋n,a)L D．eq\f(2(m＋n),3a)L解析：選C。生成物不論是硝酸鈉還是亞硝酸鈉，根據(jù)原子守恒可知，氫氧化鈉的物質(zhì)的量就是NO2和NO的物質(zhì)的量之和，則氫氧化鈉的物質(zhì)的量是(m＋n)mol，則氫氧化鈉溶液的體積為eq\f(m＋n,a)L。方法技巧方法技巧氮氧化物與NaOH溶液反應(yīng)的有關(guān)問題分析（1）NO2能被NaOH溶液吸收發(fā)生轉(zhuǎn)化生成NaNO3和NaNO2。（2）NO不能被NaOH溶液吸收。（3）n(NO2)∶n(NO)≥1時，NO2、NO的混合氣體能完全被NaOH溶液吸收。知識整理知識整理氨銨鹽肼(N2H4)一、氨的分子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)電子式密度氣味水溶性比空氣的小強烈刺激性氣味極易溶于水(1∶700)二、氨的化學(xué)性質(zhì)1．與水的反應(yīng)NH3＋H2O=NH3·H2O=NHeq\o\al(＋,4)＋OH－，氨溶于水得氨水。（1）氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋。（2）一水合氨為可溶性一元弱堿，易揮發(fā)，不穩(wěn)定，易分解：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。2．與酸的反應(yīng)蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現(xiàn)象為有白煙生成，將濃鹽酸改為濃硝酸，也會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象?；瘜W(xué)方程式：HCl＋NH3=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3。3．與鹽溶液的反應(yīng)如過量氨水與AlCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。4．氨的還原性——氨的催化氧化化學(xué)方程式：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))4NO＋6H2O。三、氨的實驗室制法注意事項注意事項實驗室制取NH3的簡易方法,方法化學(xué)方程式(或原理)氣體發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O濃氨水＋固體NaOHNaOH溶于水放熱，促使NH3·H2O分解，且OH－濃度的增大也有利于NH3的生成濃氨水＋固體CaOCaO與水反應(yīng)生成OH－，使溶劑(水)減少；且反應(yīng)放熱，促使NH3·H2O分解?；瘜W(xué)方程式：NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2四、銨鹽的性質(zhì)及NHeq\o\al(＋,4)的檢驗1．銨鹽的物理性質(zhì)銨鹽都是白色固體，均易溶于水。2．銨鹽的化學(xué)性質(zhì)3．NHeq\o\al(＋,4)的檢驗未知液eq\o(→,\s\up11(OH－),\s\do4(△))有刺激性氣味的氣體eq\o(→,\s\up7(濕潤的紅色石蕊試紙))試紙變藍色eq\o(→,\s\up7(結(jié)論))原溶液中含有NHeq\o\al(＋,4)。五、肼(N2H4)(教材補遺)1．堿性：溶于水形成二元弱堿，堿性比NH3·H2O弱，在水中的電離與NH3·H2O相似，與硫酸反應(yīng)形成的酸式鹽為N2H6(HSO4)2。2．強還原性：能被氧氣、H2O2等氧化，可用作噴氣式發(fā)動機的推進劑、火箭燃料等。知識演練知識演練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。（1）氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性：PH3<NH3。()（2）由于NH3極易溶于水，故可用作制冷劑。()（3）氨遇到濃鹽酸、濃硫酸都會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生白煙。()（4）氨水中含氮微粒中數(shù)目最多的是NHeq\o\al(＋,4)。()（5）銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性。()（6）現(xiàn)有1mol·L－1的氨水，則該溶液中NH3·H2O的濃度是1mol·L－1。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2．（1）寫出NH3在催化劑作用下還原NO2生成N2和H2O的化學(xué)方程式：_______________。（2）在有氧條件與催化劑作用下，15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時，得到的笑氣(N2O)幾乎都是15NNO。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________。（3）實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨(N2H4)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。答案：(1)8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))7N2＋12H2O(2)415NO＋4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))415NNO＋6H2O(3)NaClO＋2NH3=N2H4＋NaCl＋H2O素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升一、氨、銨鹽的性質(zhì)1．探究氨及銨鹽性質(zhì)的過程中，下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是()A．將集有氨的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，說明氨極易溶于水B．向氨水中加入濃氫氧化鈉溶液，加熱產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，說明氨水中含有NHeq\o\al(＋,4)C．加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產(chǎn)生，說明NH4HCO3具有熱不穩(wěn)定性D．將紅熱的Pt絲伸入如圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量的紅棕色氣體，說明氨催化氧化的產(chǎn)物中有NO解析：選B。B項，因為氨水中存在氨分子，加熱，氨逸出，也能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，不能證明是氨水中的銨根離子與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生的氨，錯誤；D項，4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(Pt),\s\do4(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，NH3的催化氧化產(chǎn)物為NO，正確。2．(雙選)如圖，利用培養(yǎng)皿探究氨的性質(zhì)。實驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中對實驗現(xiàn)象所做的解釋正確的是()選項實驗現(xiàn)象解釋A濃鹽酸附近產(chǎn)生白煙NH3與濃鹽酸揮發(fā)出的HCl反應(yīng)產(chǎn)生了NH4Cl固體B濃硫酸附近無明顯現(xiàn)象NH3與濃硫酸不發(fā)生反應(yīng)C氯化物溶液變渾濁該溶液可以是MgCl2、FeCl3溶液D干燥的紅色石蕊試紙不變色，濕潤的紅色石蕊試紙變藍NH3是一種可溶性堿解析：選AC。NH3能與HCl發(fā)生化合反應(yīng)生成NH4Cl白色固體，NH3也能與H2SO4發(fā)生化合反應(yīng)生成(NH4)2SO4；NH3與氯化物溶液反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，該氯化物可以是氯化鐵、氯化鎂等；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O是一種可溶性堿，NH3是氫化物。方法技巧方法技巧實驗室用鉑絲按如圖進行氨的催化氧化實驗，操作現(xiàn)象總結(jié)如下：（1）空氣通入氨水中：其作用是讓氨易揮發(fā)出來，從而使氧氣和氨充分混合。（2）錐形瓶中氣體呈紅棕色：這是因為NH3被氧化為NO，NO遇到空氣中的O2又迅速被氧化為紅棕色的NO2。（3）通常瓶內(nèi)有白煙出現(xiàn)：這是由于錐形瓶里有水蒸氣存在，水蒸氣和NO2反應(yīng)生成了HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反應(yīng)生成微小的白色NH4NO3晶體：NH3＋HNO3=NH4NO3。（4）鉑絲總是呈紅色：這是因為NH3與O2在鉑絲的表面上進行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量足以使鉑絲繼續(xù)保持紅熱狀態(tài)。二、氨的制備與性質(zhì)實驗綜合3．如圖是某課外活動小組的同學(xué)設(shè)計的4個噴泉實驗方案。下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是()A．?dāng)D壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾B．?dāng)D壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D．向裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾解析：選B。氯氣易溶于有機溶劑四氯化碳，燒瓶中的氣體壓強減小，故能形成噴泉；氫氣不溶于水，也不和氫氧化鈉反應(yīng)，燒瓶中的氣體壓強不會有明顯的變化，故不能形成噴泉；用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣，使錐形瓶中的水進入燒瓶中，因氨極易溶于水，所以燒瓶中的氣體壓強減小，故能形成噴泉；濃硫酸溶于水時放熱，促使?jié)獍彼懦霭保焙吐然瘹錃怏w反應(yīng)，燒瓶中的氣體壓強減小，故能形成噴泉。4．根據(jù)如圖裝置，回答下列問題。（1）該裝置能否制得純凈、干燥的NH3？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）要制得純凈、干燥的NH3，若反應(yīng)物還是選用一種固體藥品，應(yīng)選擇________，其原理是__________________________________________________(結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明)。（3）在實驗室中還可以把濃氨水滴入NaOH固體中制備NH3，下列適宜的裝置是________。其收集裝置可以選用________。尾氣處理裝置可以選用________。答案：(1)不能；因為NH4Cl固體受熱分解生成NH3和HCl，它們在試管口又重新生成NH4Cl(2)NH4HCO3[或(NH4)2CO3]NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑[或(NH4)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋H2O＋CO2↑]，生成的H2O和CO2可以被堿石灰吸收，可制得純凈、干燥的NH3(3)③AGbd5．如圖為化學(xué)教學(xué)中所用的噴泉實驗裝置。某同學(xué)用燒瓶盛裝不同成分的氣體進行噴泉實驗，請幫助分析實驗后燒瓶中所得溶液的濃度。(假設(shè)是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下完成實驗，且溶質(zhì)不擴散)（1）若用HCl氣體，則c(HCl)＝________。（2）若用NO2氣體，則c(HNO3)＝______。（3）若用n(NO2)∶n(O2)＝4∶1的混合氣體，則c(HNO3)＝________。（4）若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合氣體，則c(HNO3)＝________。解析：設(shè)燒瓶的容積為VL，則氣體的物質(zhì)的量均為eq\f(V,22.4)mol。(1)若用HCl氣體，噴泉完成后，溶液充滿整個燒瓶，則溶液的體積為VL，c(HCl)＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。(2)若用NO2氣體，噴泉完成后，溶質(zhì)為HNO3，3NO2＋H2O=2HNO3＋NOeq\f(V,22.4)moleq\f(2,3)×eq\f(V,22.4)mol則噴泉完成后溶液的體積為eq\f(2,3)VL，c(HNO3)＝eq\f(\f(2,3)×\f(V,22.4)mol,\f(2,3)VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。(3)、(4)思路同上。答案：(1)eq\f(1,22.4)mol·L－1(2)eq\f(1,22.4)mol·L－1(3)eq\f(1,28)mol·L－1(4)eq\f(1,28)mol·L－1知識整理知識整理噴泉實驗1．噴泉實驗的原理使燒瓶內(nèi)外在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強差，利用大氣壓將燒瓶下面容器中的液體壓入燒瓶內(nèi)，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。2．形成噴泉的類型下面是幾種常見的能形成噴泉的氣體和液體組合。氣體HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2、(4∶3)NO2、O2(4∶1)吸收劑水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水3.噴泉實驗的發(fā)散裝置及操作方法噴泉實驗是中學(xué)化學(xué)的重要實驗，其本質(zhì)是形成壓強差而引發(fā)液體上噴，以教材中的裝置為發(fā)散源可設(shè)計如圖所示多種不同的裝置和采用不同的操作(如使氣體溶于水、熱敷或冷敷、生成氣體、使氣體發(fā)生反應(yīng)等)來形成噴泉。設(shè)計說明：裝置(Ⅰ)向錐形瓶通入少量空氣，將少量水壓入燒瓶，導(dǎo)致大量氨溶解，形成噴泉。裝置(Ⅱ)省去了膠頭滴管，用手(或熱毛巾等)捂熱燒瓶，氨受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣，氨與水接觸，即發(fā)生噴泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進入燒瓶中，瓶內(nèi)氨溶于水)。裝置(Ⅲ)在水槽中加入能使水溫升高的物質(zhì)致使錐形瓶內(nèi)酒精因升溫而揮發(fā)，錐形瓶內(nèi)氣體壓強增大產(chǎn)生噴泉。裝置(Ⅳ)向?qū)Ч苤型ㄈ胍欢康腍2S和SO2，現(xiàn)象為有淡黃色粉末狀物質(zhì)生成，瓶內(nèi)壁附有水珠，NaOH溶液上噴形成噴泉。裝置(Ⅴ)打開①處的止水夾并向燒瓶中緩慢通入等體積的HCl氣體后關(guān)閉該止水夾，等充分反應(yīng)后再打開②處的止水夾，觀察到先有白煙產(chǎn)生，后產(chǎn)生噴泉。裝置(Ⅵ)中，擠壓膠頭滴管，然后打開導(dǎo)管上部的兩個活塞，則在右面燒瓶出現(xiàn)噴煙現(xiàn)象，再打開導(dǎo)管下部活塞，則可產(chǎn)生雙噴泉。4．噴泉實驗產(chǎn)物的濃度計算關(guān)鍵是確定所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體進行噴泉實驗后所得溶液的物質(zhì)的量濃度：（1）若燒瓶內(nèi)為HCl、NH3、NO2氣體或它們與其他不溶于水且不與之反應(yīng)的氣體混合時，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為eq\f(1,22.4)mol·L－1。（2）若燒瓶內(nèi)為NO2和O2的混合氣體且其體積比為4∶1時，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度即c(HNO3)＝eq\f(1,28)mol·L－1。6.如圖所示是在實驗室進行氨快速制備與性質(zhì)實驗的組合裝置，部分固定裝置未畫出。（1）在組裝好裝置后，若要檢驗A～E裝置的氣密性，其操作是首先______________，然后用酒精燈微熱A，觀察到E中有氣泡冒出，移開酒精燈，E中導(dǎo)管有一段水柱形成，說明裝置氣密性良好。（2）裝置B中盛放的試劑是________。（3）點燃C處酒精燈，關(guān)閉止水夾2，打開止水夾1，從分液漏斗放出濃氨水至浸沒燒瓶中生石灰后關(guān)閉分液漏斗，稍等片刻，裝置C中黑色固體逐漸變紅，裝置E中溶液里出現(xiàn)大量氣泡，同時產(chǎn)生________(填現(xiàn)象)；從裝置E中逸出液面的氣體可以直接排入空氣，請寫出在裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________。（4）當(dāng)裝置C中固體全部變成紅色后，關(guān)閉止水夾1，慢慢移開酒精燈，待冷卻后，稱量裝置C中固體質(zhì)量。若反應(yīng)前固體質(zhì)量為16g，反應(yīng)后稱量固體質(zhì)量減少2.4g。通過計算確定該固體產(chǎn)物的成分是___________________________(用化學(xué)式表示)。（5）在關(guān)閉止水夾1后，打開止水夾2，殘余氣體進入裝置F中，很快發(fā)現(xiàn)裝置F中產(chǎn)生白煙，同時裝置G中溶液迅速倒吸流入裝置F中。寫出產(chǎn)生白煙的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。迅速產(chǎn)生倒吸的原因是__________________________________。解析：(1)檢查A～E裝置氣密性的方法為關(guān)閉止水夾2和分液漏斗活塞，打開止水夾1，在E中裝入水，然后用酒精燈微熱A，觀察到E中有氣泡冒出，移開酒精燈，E中導(dǎo)管有一段水柱形成，說明裝置氣密性良好。(2)裝置B是對產(chǎn)生的氨進行干燥的裝置，氨為堿性氣體，所以裝置B中為堿性物質(zhì)，故為堿石灰或生石灰。(3)裝置C中黑色固體氧化銅逐漸變紅，發(fā)生還原反應(yīng)，而裝置E中溶液里出現(xiàn)大量氣泡，又從裝置E中逸出液面的氣體可以直接排入空氣，說明排出的氣體為N2，故裝置C中發(fā)生的反應(yīng)為2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O。裝置E中為溶有二氧化硫的氯化鋇溶液，未反應(yīng)的NH3與H2SO3反應(yīng)生成(NH4)2SO3，(NH4)2SO3與氯化鋇反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀。(4)裝置C中物質(zhì)為氧化銅，反應(yīng)前固體質(zhì)量為16g，即含有氧化銅0.2mol，若全部被還原為Cu，則冷卻后稱量應(yīng)為12.8g，固體質(zhì)量減少3.2g；若全部被還原為Cu2O，固體質(zhì)量減少1.6g，但稱得固體質(zhì)量減少2.4g，即氧化銅被還原為Cu2O和Cu，故固體產(chǎn)物的成分是Cu2O和Cu。(5)氨和氯氣直接反應(yīng)生成氯化銨，產(chǎn)生白煙：3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl；盛滿氯氣的集氣瓶中因氨消耗氯氣生成部分固體，導(dǎo)致裝置F內(nèi)氣壓減小，引起溶液倒吸。答案：(1)關(guān)閉止水夾2和分液漏斗活塞，打開止水夾1，在E中裝入水(2)堿石灰(或生石灰)(3)白色沉淀2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O(4)Cu2O和Cu(5)3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl盛滿氯氣的集氣瓶中因氨消耗氯氣生成部分固體，導(dǎo)致裝置F內(nèi)氣壓減小，引起溶液倒吸知識整理知識整理硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用一、物理性質(zhì)：無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。二、化學(xué)性質(zhì)1．不穩(wěn)定性化學(xué)方程式：4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up26(△),\s\do9(或光照))2H2O＋4NO2↑＋O2↑。2．強氧化性硝酸無論濃、稀都有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。（1）與金屬反應(yīng)稀硝酸與銅反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化學(xué)方程式，下同)。濃硝酸與銅反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O?！咀ⅰ砍叵?，鐵、鋁遇濃HNO3會發(fā)生鈍化，所以可用鐵或鋁制容器來盛裝濃HNO3。（2）與非金屬反應(yīng)濃硝酸與C反應(yīng)：C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。（3）與還原性化合物反應(yīng)硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質(zhì)。稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。3．與有機物反應(yīng)（1）硝化反應(yīng)(與反應(yīng))：。（2）顯色反應(yīng)：分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)與濃硝酸作用時呈黃色。三、工業(yè)制備(教材補遺)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：（1）氨在催化劑、加熱條件下氧化為NO：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))4NO＋6H2O。（2）NO被空氣氧化為NO2：2NO＋O2=2NO2。（3）NO2溶于水制備HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。知識演練知識演練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。（1）將銅絲插入稀硝酸中：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。()（2）常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學(xué)變化。()（3）可用稀硝酸與FeS固體反應(yīng)制取H2S。()（4）過量的銅與濃硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物中一定有NO。()（5）濃硝酸在光照下久置會變黃。()（6）濃硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最終變?yōu)榧t色。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2．用動態(tài)觀點理解Cu與濃HNO3的反應(yīng)。在濃硝酸中放入Cu片：（1）反應(yīng)開始時的離子方程式為__________________________________________，實驗現(xiàn)象為__________________________________________________________。（2）若Cu片有剩余，則反應(yīng)將要結(jié)束時的離子方程式為________________________________________________________________________。（3）待反應(yīng)停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產(chǎn)生，原因是_____________________。答案：(1)Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O溶液逐漸變?yōu)樗{色，有紅棕色氣體逸出(2)3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中的硝酸根離子構(gòu)成了強氧化性酸，又能與過量的銅反應(yīng)方法技巧方法技巧（1）硝酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律①HNO3與金屬反應(yīng)一般不能產(chǎn)生H2。②還原產(chǎn)物一般為HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸的還原產(chǎn)物也可能為N2O、N2或NH4NO3。③硝酸與金屬反應(yīng)時既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。（2）涉及HNO3的離子反應(yīng)常見的易錯問題①忽視NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下的強氧化性。在酸性條件下NOeq\o\al(－,3)不能與Fe2＋、I－、SOeq\o\al(2－,3)、S2－等還原性較強的離子大量共存。②在書寫離子方程式時，忽視HNO3的強氧化性，將氧化還原反應(yīng)簡單地寫成復(fù)分解反應(yīng)。素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升一、硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用1．硝酸被稱“國防工業(yè)之母”是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸的性質(zhì)不相對應(yīng)的是()A．濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后褪色——酸性和強氧化性B．不能用稀硝酸與鋅反應(yīng)制取氫氣——強氧化性C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩(wěn)定性D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色褪去——強氧化性解析：選D。濃硝酸使紫色石蕊溶液變紅表現(xiàn)的是酸性，使其褪色表現(xiàn)的是強氧化性，A項正確；硝酸具有強氧化性，與鋅反應(yīng)生成氮的氧化物，不生成氫氣，B項正確；濃硝酸見光易分解，應(yīng)用棕色試劑瓶存放，C項正確；硝酸與NaOH溶液中和后，使溶液中的紅色褪色，利用的是酸性，D項錯誤。2．硝酸是化學(xué)實驗室中最常用的試劑之一，下列有關(guān)硝酸的說法不正確的是()A．濃硝酸和氯水用棕色試劑瓶保存，原理相同B．將分別蘸有濃硝酸和濃氨水的玻璃棒相互靠近時，有白煙生成C．常溫下鐵和鉑都不溶于濃硝酸，原理相同D．濃硝酸濺到皮膚上，皮膚會變黃解析：選C。A項中HNO3和氯水中HClO見光都易分解，都應(yīng)避光保存，正確；B項，濃HNO3和濃氨水都具有揮發(fā)性，HNO3與NH3化合生成白色固體小顆粒NH4NO3，正確；C項，鐵在濃硝酸中鈍化，而鉑與濃硝酸不反應(yīng)，原理不同，錯誤；D項，濃HNO3能使蛋白質(zhì)顯黃色，正確。3．(全面描述金屬與酸反應(yīng)的現(xiàn)象)某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體主要是NO而設(shè)計了下列實驗，裝置如圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關(guān)閉狀態(tài))，F(xiàn)是一半空的注射器。請回答有關(guān)問題：（1）設(shè)計裝置A的目的是__________________________________________________。（2）在完成(1)中的“操作”后，將裝置B中銅絲插入稀硝酸并微熱，觀察到裝置B中的現(xiàn)象是__________________________________________________________________；發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________。（3）裝置E和F的作用是_______________________________________________；為實現(xiàn)此作用，其操作方法是__________________________________________。（4）裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，兼有________的功能。答案：(1)利用碳酸鈣與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2排盡裝置中的空氣，防止因NO與O2反應(yīng)生成NO2而產(chǎn)生干擾(2)Cu絲表面產(chǎn)生氣泡，稀硝酸液面上方仍為無色，溶液變藍3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)驗證NO的生成將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色，則說明銅與稀硝酸反應(yīng)生成了NO(4)防止倒吸方法技巧方法技巧現(xiàn)象描述答題模板（1）全面描述現(xiàn)象的程序——“海、陸、空”“?！薄芤河惺裁醋兓?；“陸”——固體有什么變化；“空”——氣體有什么變化。（2）規(guī)范描述現(xiàn)象的答題模板①顏色：……由……(具體顏色)變?yōu)椤?具體顏色)；②氣體：溶液中產(chǎn)生……(顏色)的氣體，(或)在固體表面產(chǎn)生……(顏色)的氣體；③沉淀：在……(顏色)溶液中產(chǎn)生……(顏色)的沉淀(渾濁)。二、金屬與硝酸反應(yīng)的有關(guān)計算4．在某100mL的混合液中，硝酸和硫酸的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol/L、0.1mol/L，向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱，待充分反應(yīng)后，所得溶液中銅離子的物質(zhì)的量濃度(不考慮溶液體積變化)是()A．0.15mol/L B．0.225mol/LC．0.30mol/L D．0.45mol/L解析：選B。溶液中同時存在H＋和NOeq\o\al(－,3)時Cu就能夠發(fā)生反應(yīng)。該溶液中H＋實際為0.06mol，應(yīng)該根據(jù)離子方程式進行計算。設(shè)生成Cu2＋的物質(zhì)的量為x，3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O38230.03mol0.06mol0.04molx根據(jù)各物質(zhì)量的關(guān)系可知，H＋不足，故應(yīng)根據(jù)H＋進行計算。x＝3×0.06mol÷8＝0.0225mol，因此銅離子濃度為eq\f(0.0225mol,0.1L)＝0.225mol/L。5．將一定量的銅粉加入100mL某濃度的稀硝酸中充分反應(yīng)后，容器內(nèi)剩有m1g銅粉，此時共收集到NO氣體448mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，然后向上述混合物中加入足量稀硫酸至不再反應(yīng)為止，容器內(nèi)剩有銅粉m2g，則m1－m2為()A．5.76 B．2.88C．1.92 D．0.28解析：選A。銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，而第一次反應(yīng)產(chǎn)生NO的物質(zhì)的量為eq\f(0.448,22.4)mol＝0.02mol，從而可得剩余NOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量為0.02mol×eq\f(3,2)×2＝0.06mol，故再次加入足量稀硫酸，可形成的稀硝酸的物質(zhì)的量為0.06mol，最終NOeq\o\al(－,3)全部轉(zhuǎn)化為NO，而Cu轉(zhuǎn)化為Cu2＋，根據(jù)得失電子守恒可得，再次參與反應(yīng)的Cu的質(zhì)量為0.06×eq\f(3,2)×64g＝5.76g，即m1－m2＝5.76，故選A。6．(雙選)5.6gFe全部溶于一定濃度、200mL的HNO3溶液中，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24L，測得反應(yīng)后溶液中NOeq\o\al(－,3)的濃度為1.25mol·L－1。若反應(yīng)前后溶液體積變化可忽略不計，則下列有關(guān)判斷錯誤的是()A．反應(yīng)后的溶液中鐵元素以Fe2＋形式存在B．反應(yīng)后的溶液最多還能溶解2.8gFeC．2.24L氣體是NO、NO2的混合氣體D．原HNO3溶液的濃度為1.75mol·L－1解析：選AB。n(Fe)＝eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，反應(yīng)后的溶液中n(NOeq\o\al(－,3))＝0.2L×1.25mol·L－1＝0.25mol，根據(jù)Fe元素守恒，所以反應(yīng)后的溶液中n(Fex＋)∶n(NOeq\o\al(－,3))＝1∶2.5，則反應(yīng)后的溶液中鐵元素以Fe3＋和Fe2＋形式存在，A錯誤；設(shè)溶液中含F(xiàn)e(NO3)3xmol，則有3x＋(0.1－x)×2＝0.25，解得x＝0.05，結(jié)合2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋可知，還能溶解Fe：56g·mol－1×0.05mol×eq\f(1,2)＝1.4g，B錯誤；Fe與HNO3反應(yīng)時失去電子：0.05mol×3＋(0.1－0.05)mol×2＝0.25mol，結(jié)合得失電子守恒和生成n(NOx)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，則2.24L氣體為NO和NO2組成的混合氣體，C正確；n(HNO3)＝0.25mol＋0.1mol＝0.35mol，所以c(HNO3)＝eq\f(0.35mol,0.2L)＝1.75mol·L－1，D正確。方法技巧方法技巧金屬與硝酸反應(yīng)的思維模型知識整理知識整理氮及其重要化合物的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用氮及其重要化合物的相互轉(zhuǎn)化[注意]箭頭指出可體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，指向可尋找該物質(zhì)的制備方法。素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升一、氮及其化合物的相互轉(zhuǎn)化1．下列關(guān)系圖中，a是一種正鹽，b是氣態(tài)氫化物，c是單質(zhì)，f是強酸。當(dāng)X無論是強酸還是強堿時都有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(其他產(chǎn)物及反應(yīng)所需條件均已略去)，當(dāng)X是強堿時，過量b跟氯氣反應(yīng)除生成c外，另一產(chǎn)物是鹽酸鹽。aeq\o(→,\s\up7(X))beq\o(→,\s\up7(O2))ceq\o(→,\s\up7(O2))deq\o(→,\s\up7(O2))eeq\o(→,\s\up7(H2O))f下列說法不正確的是()A．當(dāng)X是強酸時，a、b、c、d、e、f均含有同一種元素，f是硫酸B．當(dāng)X是強堿時，a、b、c、d、e、f均含有同一種元素，f是硝酸C．b和Cl2的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)D．當(dāng)X是強酸時，c常溫下是氣態(tài)單質(zhì)解析：選D。a是一種正鹽，且與強酸和強堿反應(yīng)都能生成氣態(tài)氫化物，則a是(NH4)2S。當(dāng)X是強酸時，b、c、d、e、f分別是H2S、S、SO2、SO3、H2SO4，A項正確；當(dāng)X是強堿時，b、c、d、e、f分別是NH3、N2、NO、NO2、HNO3，B項正確；b和Cl2的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)，因為b轉(zhuǎn)化為c是氣態(tài)氫化物向單質(zhì)的轉(zhuǎn)化，一定有化合價的變化，C項正確；當(dāng)X是強酸時，c顯然是硫單質(zhì)，硫單質(zhì)常溫下是固體，D項錯誤。2．一定條件下，含氮元素的物質(zhì)可發(fā)生如圖所示的循環(huán)轉(zhuǎn)化?；卮鹣铝袉栴}：（1）氮原子的結(jié)構(gòu)示意圖為______________。（2）圖中屬于“氮的固定”的是________(填字母，下同)；轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生非氧化還原反應(yīng)的是________。（3）若“反應(yīng)h”是在NO2與H2O的作用下實現(xiàn)的，則該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為________。（4）若“反應(yīng)i”是在酸性條件下由NOeq\o\al(－,3)與Zn的作用實現(xiàn)的，則該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。解析：(1)N位于第二周期ⅤA族，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。(2)氮的固定是游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮，根據(jù)循環(huán)圖，得出屬于氮的固定的是c和k；發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，說明在反應(yīng)前后元素化合價沒有發(fā)生變化，即屬于非氧化還原反應(yīng)的是a和l。(3)反應(yīng)h的化學(xué)方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氧化產(chǎn)物是HNO3，還原產(chǎn)物是NO，因此氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶1。(4)根據(jù)信息，Zn＋H＋＋NOeq\o\al(－,3)→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，Zn的化合價升高2價，由NOeq\o\al(－,3)到N2O過程中N的化合價降低4價，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒以及原子守恒可知，離子方程式為4Zn＋2NOeq\o\al(－,3)＋10H＋=4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O。答案：(1)(2)ckal(3)2∶1(4)4Zn＋2NOeq\o\al(－,3)＋10H＋=4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O方法技巧方法技巧（1）有關(guān)氮及其重要化合物的推斷題，常以“產(chǎn)生白煙、紅棕色氣體、無色氣體在空氣中變?yōu)榧t棕色、能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色”等特殊現(xiàn)象為突破口。（2）不同價態(tài)的含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化①歧化——同一元素的化合價在同一反應(yīng)中既升高又降低。例如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；