2023-2024届新高考一轮复习人教版 第四章 第3讲　氮及其化合物 学案

第3讲氮及其化合物

Z------------------~

：L通过自然界中的氮循环,了解氮循环的基本过程,认识氮循环1S宏观辨识与

"幺过程中重要的含氮元素的物质

氮及其氧微观探析

化物的性质

；2.从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反;/

氨和钱盐］/：/'才应原理,认识含氮化合物及其之间的转化,了解这些转化的意义/\：变化观念与

'"：平衡思想

卜、/'、--------------------------------------------J'

,∖\;t-------------------------------------------------------------------------------------------

--........八1i3.通过模拟闪电固氮、氨气的转化与生成的实验、浓硝酸性质的

--ɪ..........iΛ∖J探究实验,认识氮气、一氧化氮、二氧化氮、氨气、铁盐、硝酸的主：科学探究与

i!∖≠K•

硝酸的性质厂\\要性质及其应用/\创新意识

I/1__________________________

入,___________

节4.能阐述含菽元素物质与酸雨、雾霾、水体富营养化的关系,了解;/\：科学态度与

^^:社会责任

!如何减少氮氧化物的排放,树立环境保护的意识

••必备知识•整合・•

一、氮气及其氧化物

L氮的位、构、性

(1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。

(2)原子结构示意图为

⑶性质：最外层有殳个电子，既不容易得电子,也不容易失电子。

2.氮的固定

一NK空气中体积分数约为78%)

一分为里固氮和人工固氮

一动植物体内、土壤和水体中

3.氮气

⑴物理性质:无色、无味气体,密度比空气略小,难溶于水。

⑵化学性质。

处于中IHI价态，

离子化合物，

既有氧我性，Mg,---------

.华

又有还虏Γ⅛⅛⅛遇水强烈水

•、解__________

\

t

N三Nt

⅜工业合成氨氮

共价键的

条件:高温、

牢固,分固

高压、催化剂

定

子稳定L------：---T~

。2-「初［条件:放电或

③9千高温

产物与。2用量无关.

写出有关化学方程式:

①四蛇地望返此;崛：岫是离子化合物,在水中强烈水解:卜敏叫+640—

3Mg(OH)2+2NAt。

高温、高压、

②N2+3H2^⅝化剂2NH3。

③N2+O2放电或高温2N0(闪电、汽车引擎中发生的反应)。

⑶用途。

①博物馆将贵重文物保存在氮气中。

②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨,制化肥、HNO：,。

③雷电固氮是自然界重要的固氮方式。

④医疗上,液氮是常见的冷冻剂。

4.氮的氧化物

(1)氮有多种价态的氧化物,氮元素从+1〜+5价都有对应的氧化物,如

N2O.NO、N2O3、NO2N2O1)>岫。5,其中N2O5、N2O3分别是硝酸、亚硝酸

(HNo2)的酸好。

(2)NO和NO2的比较。

L*检验:通入(X(或空气)

项目

NONO2

色、味、红棕色、刺激性气味、气

无色、无味、气体

物态体

理密度密度略大于空气密度比空气大

性熔、沸

很低低,易液化

质点

溶解性丕溶易溶

毒性直毒直毒

3迅+乩0_2HNe)3+N0(工业

与水不反应

制硝酸)

化氧化性

2N0+2C0-2C02+N22N02+2KI-I2+2KN02

学2NO+O2—2NO2,

还原性可使酸性KMnO4溶液褪色

性可使酸性KMnO4溶液褪色

质实验室3Cu+8HNθ3(稀)一Cu+4HN03(浓一ɪ

制取3Cu(NO3)2+2NOT+4比0CU(NO3)2+2NO2t+2乩0

收集

排水法向上排空气法

方法

5.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。

②硝酸型酸雨。

③破坏臭氧层。

④NO与血红蛋白结合使人中毒。

⑵常见的NO、尾气处理方法。

①碱液吸收法:2N02+2Na0H-NaN03+NaN02+H20;N02+N0+2Na0H-

2NaN02+H20oNO2、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(N0)o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(岫和CO2)。一

般适用于汽车尾气的处理。

［理解・辨析］

判断正误:正确的画3,错误的画“义”。

⑴高温、高压、催化剂条件下与氢气反应时,氮气作还原剂。()

⑵N与在放电条件下直接化合成N(λ°()

(3)NO2可以通过化合反应获得。()

(4)NO2能与水反应生成硝酸,故NCh为酸性氧化物。()

(5)C0>NO、NO2都是大气污染气体,都能在空气中稳定存在。()

答案：(1)义(2)X(3)√(4)X(5)X

二、氨和钱盐

1.氨的分子结构

分子空间分子

电子式结构式

式结构极性

H-N-H三角锥极性

NHH；NI

3•XH

形分子

键角107°

2.氨气的物理性质

颜气密

水溶性沸点

色味度

剌

比

激低，

无空极易溶于水,1体积水大约可溶解7水体积

性易液

色气氨气

气化

小

味

3.氨的化学性质

氨水(显碱性)

与水反应

,与酸反应~ɪɜ还原性。+2

BSUsj

NH；J乂'LNH3—^≡*N2,NO

'f中学化学中唯一的碱性气体

(1)与水的反应。

NH3+⅛O-NH3∙H2O-NH÷+OH,氨溶于水得氨水,氨水中含有的粒子

有NH・乩0、)/、IM)、)HMOH、此一水合氨为可溶性一元弱碱,

不稳定，易分解:NL-IL0UNH3↑+H2Oo

(2)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:HCI+NH3—NH。、NH3+HNO3—NHM3。

(3)与盐溶液的反应。

如过量氨水与AICl3反应的离子方程式:AK+3NL・H2O——AI(OH)3I

+3NH∣o

(4)氨的还原性一一氨的催化氧化。

催化剂

化学方程式:4N⅛+5θ2i^^4NO+6H2O。

4.氨的实验室制法

(1)加热固态核盐和碱的混合物。

一般加热NH1Cl和Ca(OH)2的混合物,化学方程式:2NH。+Ca(OH)之4

2NH31+CaCb+2H2θ0

NHilCl和

①装置：“固体+固体A气体”(与用KCl或KMnol制。2的装置相同)。

不能用浓硫酸、无水CaCL

②干燥:碱石灰(或固体Nae)H、固体CaO)。

③收集：只能用向下排空气法。

④验满方法:a.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色;b.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,

可减小Nk与空气的对流速度,收集到纯净的NH3,同时也可避免污染

空气。

⑵实验室制取氨的其他方法。

方法化学方程式(或原理)气体发生

装置

加热«=

NA∙IWUNH"+乩0

浓氨水X

浓氨水+

NaOH溶于水放热,促使NH3-H2O分解,且OH浓

固体

度的增大有利于N⅛的生成

NaOHɪ

CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促

浓氨水+

使NH3-H2O分解。化学方程式为NH3-H20+Ca0

固体CaO

，==NH3↑+Ca(OH)2

5.钱盐及NHi的检验

⑴镂盐的物理性质。

镂盐都是自色固体,均易溶于水。

⑵镂盐的化学性质。

①不稳定性。

a.NH1Cl受热分解:NHeI-N/t+HClt。

b.NHHCo3受热分解：NLHCo3幺NH"+C();T+乩0。

c.硫酸镂、硝酸镂分解产物复杂。

②与碱反应。

a.在稀溶液中不加热:NP⅛+OH-ML•乩0。

b.加热时或浓溶液:NHN+0H∖4⅞t+也0。

③镂盐溶于水易水解:NHt+⅛0^NH3-⅛0+HO

⑶NHi的检验。

未知液四;呈碱性A湿润的红色石蕊试纸变蓝色,则证明含NH：O

［理解・辨析］

判断正误:正确的画“，错误的画“义”。

⑴氨极易溶于水，因此氨水比较稳定川乩・乩0不容易分解)。()

⑵在1mol∙LT氨水中，N⅛・H2O>NHi的物质的量浓度之和为ɪ

mol∙L'o()

⑶加热盛有NH。固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝

结,说明NHEl固体可以升华。()

解析:(I)NH3∙H2O不稳定，易分解,NH3∙H2O^NH3t+H2Oo⑶NHO

受热分解,NHEl—ML↑+HCl↑,不是升华。

答案：(I)X(2)X(3)X

三、硝酸

1.物理性质

无色、有刺激性气味的液体,沸点低，易挥发,在空气中呈白雾状，易溶

于水。质量分数为95%以上的浓硝酸为发烟硝酸。

2.化学性质

浓度越大,氧化性越强

具有酸的通性

硝化笨、甲当与金属、非

强酸性，，'

反应(≡≡金属及还

有机⅛

原性化合

显色堂白质反应

不稳定性

反应物反应

NO27

保存于棕色试剂瓶中，并置于阴凉处

写出下列反应的化学方程式,是离子反应的写离子方程式。

①不稳定性:4HN（λ（浓）△或光照2H2O+4NO2t+O?t。

②稀硝酸与铜反应：3CU+8H'+2NOa3Cι∕'+2NOf+4氏0。

③浓硝酸与铜反应（u+4tΓ+2NO∖^—Cu"+2NO21+240。

④浓硝酸与C反应:C+4HN0K浓）ACO2、+4NC∣2t+2肛

⑤稀硝酸与FeSo4溶液反应：3Fe-+4H++NO，^—3Fe"+N0t+240。

C浓硫酸Cr-NO2

⑥硝化反应：U+HN03(浓)r^*U+H2Oo

3.硝酸工业制法的反应原理

步骤化学方程式

催化剂

①NL在催化剂作用下与反应生成NO

4NH3+502^^4N0+6H20

②NO进一步氧化生成NO22N0+02-2N02

③用水吸收NO2生成HNo33N02+H20-2HN03+N0

［理解・辨析］

判断正误:正确的画3,错误的画“义”。

(1)常温下,可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。()

⑵过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有NO。()

(3)浓硝酸在光照下久置,会变黄。()

(4)不用浓硝酸与铜屑反应来制取硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性。

()

⑸在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入CU(NO，固体,铜粉仍

不溶解。()

解析：⑴常温下,铁和铝在冷的浓硫酸或浓硝酸中表面被氧化成一层

致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内层金属的继续反应。(2)随着反应进

行,浓硝酸变为稀硝酸,与铜发生反应3Cu+8HN(λ(稀)——

3Cu(NO3)2+2N0t+4⅛0o⑶浓硝酸不稳定，易发生反应4HN(λ(浓)

Δ⅜⅜⅞2H2O+4NO2t+02↑,浓硝酸因溶解有NO2,会显黄色。(4)因为反

应会生成二氧化氮,污染环境并且氮原子利用率没有达到百分之百。

⑸硫酸中的H'和Cu(NO3)2中的NO3会与铜发生氧化还原反应。

答案：⑴J(2)√(3)√(4)X(5)X

知识建构

w

相同价态间转化考虑复分解反应

氧

4π3不

化

同

籁

还

H价

原

态

球

反

间

应

转

化

考

虑

氯化物单质氧化物酸碱盐物质类别

------------------••关键能力.提升・•-----------

考点一氮及其氧化物

1.自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直

是科学领域研究的重要课题,如图为N分子在催化剂的作用下发生的

一系列转化示意图。下列叙述正确的是(D)

耳催化剂a催化剂b

A.N2→NH3,NH3→NO均属于氮的固定

B.在催化剂a作用下,N2发生了氧化反应

C.催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂

D∙使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量

解析:氮的固定是指氮由游离态转变为化合态,NL-NO不属于氮的固

定，故A错误；由示意图可知,在催化剂a的表面只发生了非极性共价

键的断裂,没有发生极性共价键的断裂，故C错误。

2.（2022・四川棠湖中学期末）某学习小组设计实验探究No与铜粉的

反应并检验N0,实验装置如图所示（夹持装置省略）。实验开始前，向

装置中通入一段时间的N2,排尽装置内的空气。

已知:在溶液中,FeSOl+NO=[Fe（NO）]SOK棕色），该反应可用于检验

NOo

下列对该实验相关描述错误的是（B）

A.装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液

B.装置J收集的气体中不含NO

C.实验结束后,先熄灭酒精灯,再关闭分液漏斗的活塞

D.若观察到装置H中红色粉末变黑色,则NO与Cu发生了反应

解析:检验NO的反应为FeSOI+NO-[Fe（NO）]SOb该反应为可逆反

应,NO不能被完全吸收,NO难溶于水,装置J收集的气体中含有NO,B

错误;实验结束后,为了防止倒吸，需要先熄灭酒精灯,再关闭分液漏

斗的活塞停止产生NO,C正确。

考点二氨和镂盐

尸典型例题

某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。

⑴装置A中烧瓶内试剂可选用（填字母,下同），装置B中试

剂可选用。

a.碱石灰b.浓硫酸c.生石灰d.五氧化二磷

e.烧碱

（2）在“的导管末端连接图2装置中的装置（填序号），当装

置D中集满氨气后，关闭隙、心,打开K3,引发喷泉的实验操作

是O

⑶若探究氨气的还原性,需打开Kl、降在“处导管连接制取纯净、

干燥氯气的装置。

①用二氧化锌与浓盐酸制取氯气,生成的气体必须通过分别盛

有、（填试剂名称）的洗气瓶。

②D中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体,该反

应的化学方程式为

③从七处导管逸出的气体中含有少量Cb贝IJC装置烧杯中应盛放溶液

（填化学式）进行吸收,反应的离子方程式为—O

立思路点拨________________

性质验证尾气处理

发生装置一净化装置一K「

装置装置

固液MU/Ue喷泉装置NH3极易

NH3（H2O）

不加热还原性实验溶于水

逐已知性

氨质

水I试剂I

A中试剂B中干燥剂原理、引发防倒吸装置

（碱性）操作

解析：（2）氨气极易溶于水,不溶于CCl1,需选择防倒吸装置进行实验

探究，因此需选择图2中的II或III。根据喷泉实验的原理,要使装置D

中发生喷泉现象,可用热毛巾将烧瓶D焙热,使D中氨气受热膨胀通过

导管与水接触,即产生“喷泉”。（3）①用二氧化锌与浓盐酸制取的氯

气中，混有氯化氢气体和水蒸气,要得到纯净、干燥的氯气需通过饱和

食盐水除去氯化氢,通过浓硫酸除去水蒸气。②探究氨气具有还原性,

氯气与氨气反应产生“白烟”的成分为氯化镂,氯元素化合价降低，

则生成的“无色无味的气体”必为氨气的氧化产物,可推知为氮气。

③氯气是有毒气体,可与强碱溶液反应，因此可用氢氧化钠溶液进行

尾气吸收。

答案：（1）aceace

⑵Ii（或m）用热毛巾将烧瓶D焙热（其他合理答案均可）

⑶①饱和食盐水浓硫酸②3Cb+8NH:,-6NHCI+M③NaoH

Cl2+20H-CΓ+C10+H2O

考向一氨和钱盐的性质

1.某同学探究氨气和镂盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的

是（A）

A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,比较NH3∙H2O和NaOH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NHi

催化剂

C.液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3+5O2F=4N0+6H20

D,加热可除去NH1Cl中的少量NaHCO3

解析:N%-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氨水和NaOH溶液的pH,可比较

NH3∙H2O和NaOH碱性强弱,A正确;N4极易溶于水,稀溶液中不加

热,N%不能逸此无法确定原溶液中是否含NH3B错误;NIL不易燃烧,

产生的NO是大气污染物,不能作清洁能源,C错误;NHEl受热也会分

解,故不可采用加热法除杂,D错误。

2.实验室制取NL时,下列装置能达到相应实验目的的是（B）

NH£1和

解析:实验室用加热NHEl和Ca（OH）2固体混合物的方法制取少量氨气,

制取装置中试管口应该略向下倾斜,防止水倒流引起试管炸裂,故A

错误;碱性气体选用碱性干燥剂,故可用碱石灰干燥氨气,故B正确；

氨气的密度比空气小,应该用向下排空气法收集,故C错误;氨气极易

溶于水,装置图中导管直接插入水中，会引起倒吸,故D错误。

3.（2022•山东青岛二模）为探究氨及镀盐性质，将NHEl晶体装入如

图所示T形三通管两端,进行微型实验。下列说法错误的是（B）

裹CaCU湿润的裹NaoH

A.轻轻挤压任一乳胶头,若蒸镭水中有气泡冒出，则装置气密性良好

B.同时点燃两个酒精灯后,两端湿润的pH试纸均变蓝

C.实验过程中竖直支管上方会出现白烟

D.停止加热后可以交替挤压两边乳胶头,使气体吸收更充分,减少污

染

解析:PH试纸遇酸变红,遇碱变蓝,氯化钱受热分解生成氨气和HCl,

左端氯化钙会吸收氨气,右端NaOH会吸收HCl,因此同时点燃两个酒

精灯后,左端pH试纸变红,右端PH试纸变蓝,故B错误;竖直支管上方

同时有氨气和HCl,两者相遇变为氯化钱，因此实验过程中竖直支管上

方会出现白烟,故C正确。

4.（不定项）（2022•河北沧县中学阶段练习）某兴趣小组进行了如下

实验：

实验步骤实验现象

将NHlCl固体加入试管中，并将湿润的试纸颜色由黄色一蓝色（pH≈

PH试纸置于试管口，试管口略向下倾10）一黄色一红色（PHp2）;试

斜,对试管底部加热管中部有固体附着

已知:气体扩散速率与相对分子质量、温度、距离等有关。下列叙述

不正确的是（AD）

H

ANHC1的电子式为［H：N:HrCI

4♦・

H

B.实验说明不能通过加热NH1Cl的方法制备NH；,

C.实验说明扩散速率:NHDHCl

D.固体为NH1Cl,说明NH1Cl分解的反应是可逆反应

解析:可逆反应是在同一条件下既能正向进行同时又能逆向进行的反

应,氯化镂分解需要加热,氨和氯化氢反应在常温下就能进行,故D符

合题意。

考向二喷泉实验

5.（2020•全国ΠI卷）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（B）

气体溶液

AH2S稀盐酸

BHCl稀氨水

CNO稀H2SOi

DCO2饱和NaHCO3溶液

解析:ILS与稀盐酸不反应,且在稀盐酸中的溶解度较小，向圆底烧瓶

中挤入少量稀盐酸,不能造成圆底烧瓶内气压明显减小,不能形成喷

泉,A项错误;HCI能与稀氨水反应，向圆底烧瓶中挤入少量稀氨水会

造成圆底烧瓶内气压明显减小，能形成喷泉,B项正确;NO与稀硫酸不

反应,且不溶于稀硫酸，向圆底烧瓶中挤入稀硫酸,不能造成圆底烧瓶

内气压明显减小,不能形成喷泉,C项错误;COz在饱和NaHC溶液中的

溶解度较小，向圆底烧瓶中挤入饱和NaHC溶液,不能造成圆底烧瓶

内气压明显减小,不能形成喷泉,D项错误。

［归纳总结］(1)喷泉实验的原理:使烧瓶内外在短时间内产生较大的

压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导

管口形成喷泉。

⑵形成喷泉的类型：下面是几种常见的能形成喷泉的气体和吸收剂。

Co2、CI2、NO2和O2

气体HCl›NO2NH3

SO2、HzS（4：1）

吸收

水或NaOH溶液水NaOH溶液水或NaOH溶液

剂

(3)引发喷泉的几种方法。

①减小烧瓶内压强。

a.使烧瓶内气体迅速溶于水或某种液体中。

b∙使烧瓶内气体温度降低,从而使气压减小。

②增大外界压强,使锥形瓶中待喷液体液面上的气压增大。

考点三硝酸

尸典型例题

（2022•北京模拟）铁与不同浓度的硝酸溶液反应时各种还原产物的

相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示。下列说法错误的是

D

相

NO

对X10

9

含8

量

7Z

6一⅛NO2

5二二/二三二

4

3

2

1

0:.一、一一

4.028.069.7512.2c(HNO3)/

(mol∙L^')

A.硝酸溶液的浓度越小,其还原产物中氮的价态越低的成分越多

B.硝酸溶液与铁反应往往同时生成多种还原产物

C.当硝酸溶液浓度为9.75mol-L时,氧化剂与还原剂的物质的量之

比可为15：13

D.铁能与大于12.2mol-LHNO3溶液反应,说明不存在“钝化”现象

思路点拨

铁与不

浓度与还原产

图中横

同浓度

依据物关系

纵坐标

硝酸溶

的变化

液反应得失电子守恒

解析：当硝酸溶液浓度为9.75mol∙L时,还原产物有NO、NO2和N2O,

物质的量之比等于其相对含量之比，即10：6：2=5：3：1,假设NO是

5mol、NO2是3mol、N2O⅛1mol,则反应中转移电子的物质的量是

26mol,假设氧化产物是铁离子,则根据电子得失守恒可知还原剂的

物质的量是ymol,所以根据原子守恒可知氧化剂与还原剂的物质

的量之比可为10：y=15：13,故C正确;常温下,铁遇浓硝酸发生钝

化,铁能与大于12.2mol∙L'HNO3溶液反应,不能说明不存在“钝化”

现象,故D错误。

①变式发散

根据上述题干信息，下列说法错误的是（D）

A.硝酸溶液的浓度越大,其还原产物中高价态的成分越多

B.Fe与HNO3反应分别生成等物质的量的N2O和NHI时,转移电子的数

目之比为1：1

C.少量铁粉与足量的浓度为12.2mol∙L硝酸溶液反应时,反应的化

学方程式为4Fe+18HN03-4Fe（NO3）3+3N0t+3N02t+9H20

D.用一定量的铁粉与足量的9.75mol∙L∣HNO3溶液反应得到标准状

况下气体2.24L,则参加反应的硝酸的物质的量为0.200mol

解析：当硝酸溶液浓度为9.75mol・1?时,还原产物是NO、NO2、N2O,

用一定量的铁粉与足量的9.75mol∙LHNO3溶液反应得到标准状况

下气体2.24L,部分硝酸被还原、部分硝酸生成硝酸铁,若还原产物

全是N0,参加反应的硝酸为0.4mol;若还原产物全是NO2,参加反应的

硝酸为0.2mol;若还原产物全是帅0,参加反应的硝酸为1mol;所以

参加反应的硝酸的物质的量大于0.200mol,D错误。

丁针对训练

1.下列有关硝酸的说法正确的是（D）

A.工业硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NO而略显黄色

B.硝酸是一种氧化性很强的酸,可以与金、伯等金属反应

C.将木炭放入浓硝酸中，可立即观察到有气泡生成

D.工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸

解析:工业硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量N（λ而略显黄色,故

A错误;硝酸是一种氧化性很强的酸,可以和很多金属（除金、粕）反应,

故B错误;将木炭放入浓硝酸中，由于木炭的活泼性较弱,反应速率很

慢,不能立即观察到有气泡生成，中学阶段一般理解为要加热才反应，

故C错误。

2.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

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.由②中的红棕色气体不能表明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:浓硝酸不稳定，易分解为二氧化氮、水和氧气。③的气体产物中

检测出C02,CO?可能是C和氧气反应生成的产物,故D错误。

3.将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸溶液反应,铜完全溶解,产

生的NO和NOZ混合气体在标准状况下的体积为11.2Lo请回答下列

问题。

(I)NO的体积为L,N(λ的体积为Lo

⑵待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol-L的NaoH

溶液,恰好使溶液中的CU2.全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为—

mol∙L'o

(3)欲使铜与HNo3反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,

至少需要30%的乩。2溶液go

解析：(I)Cu与HNO3反应过程中,Cu作还原剂失去的电子等于HNo3作

氧化剂得到的电子，由得失电子守恒可得

n(Cu)×2=n(NO)×3+n(NO2)X1,BfJ

32*64⅞-×2=一IZ(No)χ3+L∙2L"(N]χ],得V(NO)=5.824L,贝IJ

64g∙moɪɪ22.4L∙molT22.4L∙moɪɪ

V(NO2)=5.376Lo

(2)HNO3与CU反应中，HN显酸性和氧化性,其中显氧化性的HNo3全部

转化为NO、NO2,当溶液中的Cd全部转化为沉淀时,所得溶液为NaNO3

溶液，贝IJn(NO3)溶液=n(NaOH)=VXl(Tlxamol∙L^1=aV×10-3mol,根

据N元素守恒,作氧化剂的HNO3与生成的气体的物质的量相等,则有

2L

n(HNO3)被还原=n(气体)~ʃɪ,,1=0∙5mol。n(HNO3)=n(NO3)溶液

3

+n(HNO3)ft≡=aVX10mol+0.5mol,则原硝酸溶液的浓度为

3

αV×10+0.5mol∙L1

0.140

(3)根据⑴中计算可得n(NO)=0.26mol,n(NO2)=0.24molo从反应的

始终态分析，即要将NO中+2价的N元素和NO2中+4价的N元素完全转

化为NaNOs中+5价的N元素。根据得失电子守恒得

n(NO)×3+n(NO2)×l=n(H2O2)X2,即0.26molX3+0.24

mol=n(H2O2)义2,求得n(⅛O2)=O.51mol0m(H2O2)=O.51mol×34

g.mol=17.34g,需要30%的上。2溶液的质量为17.34g÷30%=57.8gɑ

答案：(1)5.8245.376(2)avxl°3+05(3)57.8

0.14

［归纳总结］金属与硝酸反应的思维模型

两个HN原子守恒

等卮Ll得失电子守恒I

［金属］—

起酸性作用的

一个

参加体现NO、HNO3的物质的

但画H嬴氧化性

叫等量等于生成的

未参加全部电离，硝酸盐中NO；

反应

可以参加其的物质的量

他反应

一个利用离子方程

式快速找出各

种量的相互

关系

微专题9常见气体的制备、净化、收集与尾气处理

1.气体制备实验的基本思路

fτj⅛

装置*装置

装置装置装置

V,JV,VV^JVJ

反应物气体根据气气体根据气

状态及及杂体的性水溶体的性

反应质的质选择性及质选择

条件性质干燥剂密度吸收剂

\__Z

2.常见气体的发生装置和创新装置

根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置:

（D固体+固体A气体（适用于Q、NH3、CHl等）。

（2）固（或液）体+液体A气体（适用于CI2、C2H1＞阳等）。

发散源

（3）固体+液体一气体（适用于H2、。2、NH3、C2H2.C02等）。

有

孔

塑

料

板

3∙气体的干燥、净化装置

（1）除杂试剂选择的依据:主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解

性、酸碱性、氧化性、还原性等。

⑵除杂原则:①不损失主体气体;②不引入新的杂质气体;③在密闭

装置内进行;④先除易除的杂质气体。

（3）根据制备气体及杂质气体的性质选择如下气体净化装置及干燥装

置:

类型液态干燥剂固态干燥剂固体,加热

装置ɪ-

114

图I∏InIV

常见

浓硫酸（酸性、无水氯化钙（中性）、碱石除杂试剂Cu、

干燥

强氧化性）灰（碱性）CU0、Mg等

剂

当CO?中混有杂质时一,应选用上述I~W中的IV装置除0力除杂试剂

是Cu丝网。

4.气体的收集方法及收集装置

根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置:

收集方收集气体的

收集装置可收集的气体（举例）

法类型

难溶于水或。2、H2、NO、CO>C2H2>

c

微溶于水，∖ɪC2H4、Cb（饱和NaCl

排水法xm≡倦,

且不与水反η溶液）、C02（饱和

应的气体NaHCO3溶液）等

排向密度大于空

空上气且不与空

CI2、SO2、NO2、CO

[I∩∩IJ2

气排气中的成分1ɪ

法空反应

气

法

向

下密度小于空

排气且不与空mrnɪ

H2、NH3、CH

UI1

空气中的成分ÆɪLU

气反应

法

5.气体的量取装置

对难溶于水且不与水反应的气体,往往利用量筒或滴定管组装如图所

示的装置量取其体积。

6.尾气的处理

⑴原因：有些气体有毒或有可燃性,任其逸散到空气中，会污染空气

或者引发火灾、爆炸等灾害。

(2)处理方法:一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无

毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收,可燃性气体用点燃等措施。实

验室中常见有毒气体的处理方法如下：

Cl2SO2NO2H2SHClNH3CONO

占

NaOH溶液CUSoa溶液或水水或浓J、、、与混合后通入

NaOH溶液硫酸燃NaOH溶液

⑶尾气处理装置。

①在水中溶解度较小的有毒气体，多数可通入盛有某种试剂的烧杯中

被吸收除去（如图甲），如Cl2、N。均可通入NaOH溶液中除去。

②某些可燃性气体可用点燃（如图乙）或转化的方法除去,如C0、上可

点燃或通过灼热的CuO除去。

③某些可燃性气体可以采用收集的方法除去（如图丙），如CH八CzH八

H2、Co等。

④对于溶解度很大、吸收速率很快的气体,吸收时应防止倒吸,典型装

置如图丁。常见的防倒吸装置还有如下改进装置（以NL的吸收为例，

未注明的液体为水）。

考向一考查气体的制备与性质探究

1.用下列装置进行SO?制取、性质验证和尾气处理,其中不能实现相应

实验目的的是（C）

酸性KMnO4滴有酚酥的NaOH

溶液NaoH溶液溶液

A.制取B.验证其C.验证其D.尾气处理

还原性漂白性

解析:二氧化硫为酸性氧化物,能与碱反应生成盐和水,所以二氧化硫

能使滴有酚酸的氢氧化钠溶液褪色,未体现其漂白性,故C不能达到

实验目的。

2.根据装置和下表内的物质（省略夹持、净化以及尾气处理装置，图1

中虚线框内的装置是图2）,能达到相应实验目的的是（C）

耻β7i

⅝=13N

&∖I

,c

图1图2

选a中的物实验目的、试剂和操作

b中的物质

项质实验目的C中的物质进气方向

饱和

收集N-

浓氨水碱石灰

ANH1Cl

氨气M

溶液

检验品组.一

SO2M

B浓硝酸Na2SO3

的氧化性溶液N

C稀硝酸Cu收集水N一

NOM

检验

Cl2Na2SMf

D浓盐酸MnO2

的氧溶液N

化性

解析:浓氨水与碱石灰不加热可以制取氨气,但NH:;极易溶于水,在C

中收集不到NI,故A不符合题意;浓硝酸有强氧化性,Na2SO3有强还原

性,浓硝酸与Na2SO3发生氧化还原反应,不产生S02,且品红溶液不能检

验S02的氧化性，故B不符合题意;浓盐酸与MnO2需要加热才能发生反

应生成Cb,图中缺少酒精灯,故D不符合题意。

考向二考查实验仪器的连接分析与应用

3.（不定项）（2022•河北模拟）已知:2FeSOaFe2O3+SO2t+S03↑;S03

o

的熔点为16.8°C、沸点为44.8Co用如图所示装置设计实验检验

FeSO1分解产物并验证其产物的性质。下列说法正确的是（AB）

A.装置连接顺序是甲一丙一丁一戊一乙

B.丙的作用是冷却收集SO3

C.分解得到的红棕色固体溶于KSCN溶液,显红色

D.戊中滨水褪色表明SO?有漂白性

解析:氧化铁不溶于KSCN溶液,应先将红棕色固体溶于盐酸,再加

KSCN溶液,C错误;戊中澳水褪色,表明SCh有还原性,D错误。

考向三考查实验仪器的作用与实验评价

4.(2022•河南三模)用如图装置测定水中氢、氧元素的质量比,其方

法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差,实验测

得m(H)：m(0)>l：8。下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错

误的是(B)

A.I、∏装置之间缺少干燥装置

B.CuO没有全部被还原

C.II装置中玻璃管内有水冷凝

D∙m装置后缺少干燥装置

解析:根据题意,氧元素的质量=通氢气前后玻璃管的质量差,氢元素

的质量=通氢气前后U形管的质量差(水的质量)-氧元素的质量。I、

II装置之间缺少干燥装置,U形管中吸收水的质量偏大,则测得氢元素

的质量偏大,m(H)：m(0)>1：8,故A不符合题意;CUe)没有全部被还

原,U形管中吸收的水中的氧元素完全来自氧化铜，不影响水中氢、氧

元素的质量比,故B符合题意；∏装置中玻璃管内有水冷凝,通氢气前

后玻璃管的质量差变小，则测得氧元素的质量偏小,m(H)：m(0)>l：8,

故C不符合题意;HI装置后缺少干燥装置,U形管中吸收水的质量偏大,

则测得氢元素的质量偏大,m（H）