第12讲　氮及其化合物-2025年高考化学全国一轮

第12讲氮及其化合物备考导航复习目标1.了解N2、NO、NO2、NH3、铵盐、HNO3的主要性质及应用。2.掌握NHeq\o\al(＋,4)的检验。3.了解NH3的实验室制备方法和HNO3的工业制备方法。4.了解氮的氧化物(NO、NO2)对环境的影响复习策略本节中涉及合成氨、氨的氧化、NO、NO2气体的收集方法，NH3的实验室制备及氨气的喷泉实验，离子共存中NOeq\o\al(－,3)和H＋共同作用的氧化性、HNO3及含氮化合物的相互转化以及硝酸的氧化性和不稳定性，并树立环保意识熟记网络课前思考问题1如何鉴别NO2与溴蒸气？【答案】由于NO2和溴蒸气在性质上有不少相似性：①均具有氧化性、②溶于水均有酸生成、③均可与碱反应、④均为红棕色等，所以不能用淀粉碘化钾试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别；但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液、②CCl4、③水洗法。问题2为了将废铜屑转化为硝酸铜，甲同学采用了铜与浓硝酸反应，乙同学采用了铜与稀硝酸反应。你认为哪种方法相对好些？说出你的依据。两种方法均存在一个严重的缺陷，你知道是什么吗？你能设计一个更合理的方案吗？若能，请指出你设计的方案的优点是什么。【答案】根据铜与浓、稀硝酸反应的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O可知，获得等量的Cu(NO3)2(如1mol)，分别消耗4molHNO3(浓)、eq\f(8,3)molHNO3(稀)，产生的气体分别为2molNO2、eq\f(2,3)molNO，可见用稀硝酸消耗的量少，产生的有害气体少，但两种方法均产生有害气体污染环境。若将铜先在空气中加热生成CuO，然后再用稀硝酸溶解氧化铜，化学方程式为2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO、CuO＋2HNO3=Cu(NO3)2＋H2O，则生成1molCu(NO3)2只需2mol硝酸，比上述两种方法消耗的硝酸都少，且无有害气体产生。1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)(2019·江苏卷)N2的结构式：N=N(×)(2)(2020·新课标Ⅰ卷)除去N2中少量的O2的方法是通过灼热的铜丝网(√)(3)(2020·海南卷)NH3分子中∠HNH为109°28′(×)(4)如图1中棉花的作用是吸收过量的氨气，防止氨气泄漏到空气中(×)图1图2(5)(2018·北京卷)热铜丝插入稀硝酸中，产生无色气体，随后变为红棕色(√)(6)利用如图2装置可以制取并收集干燥的氨气(×)(7)(2017·天津卷)用烧碱处理含高浓度NHeq\o\al(＋,4)的废水并回收利用氨(√)(8)(2020·北京卷)NO2与水反应，水表现出氧化性(×)(9)(2021·全国甲卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。3mol的NO2与H2O完全反应转移的电子数为4NA(×)(10)(2020·江苏卷)NO2通入水中制硝酸的离子方程式：2NO2＋H2O=2H＋＋NOeq\o\al(－,3)＋NO(×)(11)(2020·江苏卷)室温下铜与浓硝酸反应生成NO(×)(12)NH4Cl溶液与浓氢氧化钠溶液共热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明NH3的水溶液显碱性(√)(13)加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明氯化铵固体可以升华(×)(14)(2021·广东卷)将铜丝伸入浓硝酸中，可制备NO(×)2．(2023·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(B)A.实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：HNO3(稀)eq\o(→,\s\up7(Cu))NOeq\o(→,\s\up7(O2))NO2B.工业制硝酸过程中的物质转化：N2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(放电或高温))NOeq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3C.汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2D.实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O【解析】NO与H2O不反应，B错误。3．(2023·广东卷)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是(B)图1图2图3图4A.图1：喷泉实验 B.图2：干燥NH3C.图3：收集NH3 D.图4：制备NH3【解析】NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，A能达到预期目的；P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，二者可以发生反应，不可用P2O5干燥NH3，B不能达到预期目的；NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，C能达到预期目的；CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，D能达到预期目的。4．(2023·厦门一中)将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L，下列说法错误的是(B)A.NO的体积为5.824L，NO2的体积为5.376LB.参加氧化还原反应的HNO3的物质的量是1.52molC.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eq\f(aV×10－3＋0.5,0.14)mol/LD.欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的H2O2溶液57.8g【解析】32.64g铜的物质的量n(Cu)＝eq\f(32.64g,64g/mol)＝0.51mol，反应产生的NO、NO2气体的物质的量n(气体)＝eq\f(11.2L,22.4L/mol)＝0.5mol。假设混合气体中NO、NO2的物质的量分别是x、y，则根据气体物质的量关系可知：x＋y＝0.5mol；根据得失电子守恒可知3x＋y＝0.51mol×2，解得x＝0.26mol，y＝0.24mol，故反应产生的气体在标准状况下的体积：V(NO)＝0.26mol×22.4L/mol＝5.824L，V(NO2)＝0.24mol×22.4L/mol＝5.376L，A正确；参加氧化还原反应的HNO3，就是反应转化为NO、NO2气体的硝酸，其物质的量是0.5mol，B错误；在该反应中部分HNO3体现酸性，与Cu2＋结合形成Cu(NO3)2，其物质的量与Cu2＋转化为Cu(OH)2沉淀时消耗NaOH的物质的量相等，n(HNO3，酸)＝amol/L×V×10－3L＝aV×10－3mol，还有一部分HNO3作氧化剂，生成NO、NO2，其物质的量n(HNO3，氧化剂)＝0.5mol，由于溶液的体积是140mL，故原硝酸溶液的浓度c(HNO3)＝eq\f(aV×10－3＋0.5mol,0.14L)＝eq\f(aV×10－3＋0.5,0.14)mol/L，C正确；用30%的双氧水使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，双氧水得到的电子数等于NO、NO2失去的电子数，等于Cu变为Cu2＋失去电子数，设需要30%的双氧水mg，根据电子得失守恒：0.26×3＋0.24×1＝0.51×2＝30%×eq\f(m,34)×2，解得m＝57.8，D正确。考点1氮气知识梳理氮元素的存在氮气的结构氮气的电子式：eq\o\al(·,·)N⋮⋮Neq\o\al(·,·)，结构式：N≡N，N2分子中有1个σ键、2个π键；所以氮气的结构非常稳定。氮气的物理性质颜色：无色，气味：无味，溶解性：难溶于水。氮气的化学性质固氮：把游离态的氮转化成化合态的氮的过程。[及时巩固]大气与生态圈的氮循环如图所示，下列叙述不正确的是(C)A.④维持大气中氮元素含量稳定B.①是植物生长所需氮元素的重要来源C.⑤为硝化过程、④为反硝化过程，都是氮元素的还原反应过程D.②是氮肥工业基础，科学家努力将固氮变化条件趋近生物固氮【解析】⑤为氨或铵盐转化为亚硝酸盐，并进一步转化为硝酸盐的过程，氮元素化合价升高，发生氧化反应，C错误。下列属于人工固氮的是(C)A.闪电条件下N2与O2反应B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C.工业上在高温、高压、催化剂的条件下合成氨D.豆科植物根瘤菌将N2转化为含氮化合物【解析】闪电时N2转化为NO，属于自然固氮，A不属于人工固氮；一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，B不属于人工固氮；豆科植物根瘤菌将N2转化为含氮化合物，属于生物固氮，D不属于人工固氮。下列有关氮气的说法错误的是(D)A.在氮气与氢气合成氨的反应中，氮气是氧化剂B.氮气和氧气在放电条件下发生的反应中，氮气是还原剂C.氮气性质稳定可以作保护气D.点燃的镁条在氮气中不反应【解析】点燃的镁条在氮气中反应，生成氮化镁，D错误。如图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是(C)A.步骤①中“净化”可防止催化剂中毒B.合成氨的条件是高温、高压、催化剂，是放热反应C.合成氨的过程是氮的氧化过程D.产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂【解析】合成氨的过程是氮的还原过程，C错误。深度指津“固氮”的方式常温下，氮气化学性质稳定(氮氮三键的键能大)，通常情况下不易发生化学反应。固氮的方式有三种：自然固氮、生物固氮、人工固氮。考点2氮的氧化物知识梳理氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。NO和NO2的比较如下：

氮氧化物NONO2物理性质颜色无色红棕色溶解性不溶能溶化学性质毒性有毒有毒与O2反应2NO＋O2=2NO2—与H2O反应—3NO2＋H2O=2HNO3＋NO实验室制法3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O收集：排水法尾气处理：NO不与NaOH溶液反应，NO尾气不能直接用NaOH溶液吸收，需要通入空气(O2)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O收集：向上排空法尾气处理：用NaOH溶液吸收2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O(歧化反应)氮的氧化物来源及主要危害(1)氮氧化物(NOx)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，属于二次污染；②酸雨：NOx排入大气中后，最终与水反应生成硝酸型酸雨。(2)来源：①人类活动中氮肥的生产、工业上制硝酸和汽车尾气的排放等；②自然界中的火山爆发、电闪雷鸣常考归纳(1)有关氮的氧化物与O2溶于水的化学方程式：2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO4NO2＋O2＋2H2O=4HNO34NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(2)NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和Br2解疑释惑23氮氧化物污染的防治1．汽车尾气的催化转化法：在催化剂等条件下，将有害气体氮的氧化物转化为氮气。8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O[或2NOx＋2xCOeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋2xCO2]2.硝酸工业尾气的碱液吸收法：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O(歧化反应)NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O(归中反应)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)[拓展延伸]①NOx还可以被其他还原剂还原生成N2。常见还原剂为①CO、CH4、C2H4(C→CO2)；②CO(eq\o(N,\s\up6(－3))H2)2。②NOx还可以被其他氧化剂氧化生成硝酸(Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3)或者在碱性条件下被氧化剂氧化生成硝酸盐(eq\o(N,\s\up6(＋5))Oeq\o\al(－,3))。常用氧化剂有ClO2、O2、HClO(NaClO/H＋)、NaClO/NaOH、KMnO4/KOH、H2O2/NaOH、NaClO2/NaOH等。[常考判断]判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)CO、NO、NO2都是大气污染物(√)(2)NO易溶于水，所以可用排空气法收集(×)(3)NO是有刺激性气味的红棕色气体(×)(4)NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物(×)(5)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂(×)(6)Na2CO3溶液吸收NO2的离子方程式：2NO2＋COeq\o\al(2－,3)=NOeq\o\al(－,3)＋NOeq\o\al(－,2)＋CO2(√)(7)石灰乳Ca(OH)2吸收混合气体NO与NO2的化学方程式：NO2＋NO＋Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋H2O(√)(8)汽车尾气净化器中，CH4与NO2发生反应的化学方程式：CH4＋2NO2=CO2＋N2＋2H2O(×)【解析】(2)NO难溶于水，所以可用排水法收集。(3)NO是一种无色无味气体。(4)NO2不是酸性氧化物。(5)NO2与水反应，NO2既是氧化剂也是还原剂。(8)反应条件是催化剂。[及时巩固]下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(B)ABCD制取NO2净化NO2收集NO2尾气处理【解析】NO2能与水反应，有副产物NO生成，故不能用水净化，B错误。(2022·各地试题重组)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关氮的氧化物的说法正确的是(D)A.NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收B.4.6gNO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NAC.用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别Br2(g)和NO2D.除去NO中混有少量NO2气体时，可以用水洗涤后再干燥【解析】NO与水不反应，A错误；根据原子守恒，4.6g混合气体中含有的氧原子数目为0.2NA，B错误；NO2和Br2均能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，无法鉴别，C错误；二氧化氮与水反应生成NO，用水洗涤后再干燥可除杂，D正确。(2023·苏州高三期末)利用硝酸工业的尾气(含NO、NO2)获得Ca(NO2)2的部分工艺流程如下。下列说法错误的是(C)A.反应NO(g)＋NO2(g)N2O3(g)的ΔS<0B.为使尾气中NOx被充分吸收，尾气与石灰乳采用气液逆流接触吸收C.若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，Ca(NO2)2产品中Ca(NO3)2含量升高D.Ca(NO2)2在酸性溶液中分解的离子方程式为3NOeq\o\al(－,2)＋2H＋=NOeq\o\al(－,3)＋2NO↑＋H2O【解析】该反应是气体分子数减小的反应，反应的ΔS<0，A正确；尾气与石灰乳采用气液逆流接触吸收可以增大反应物的接触面积，有利于尾气中NOx被充分吸收，B正确；石灰乳与一氧化氮和二氧化氮反应的化学方程式为NO2＋NO＋Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋H2O，若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，反应中一氧化氮过量，会导致排放气体中一氧化氮含量升高，C错误；Ca(NO2)2在酸性溶液中会发生歧化反应生成硝酸钙、一氧化氮和水，反应的离子方程式为3NOeq\o\al(－,2)＋2H＋=NOeq\o\al(－,3)＋2NO↑＋H2O，D正确。(1)利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中NO、NO2，其反应机理如图1所示。A包含物质的化学式为N2和____________。图1(2)臭氧可用于烟气脱硝。O3氧化NO结合水洗，可产生HNO3和O2，写出该反应的化学方程式：____________________________________。(3)如图2是一种用NH3脱除汽车尾气中NO的原理。该脱硝原理中，NO最终转化为____________(填化学式)和H2O。当消耗2molNH3和0.5molO2时，除去的NO在标准状况下的体积为____________L。图2【答案】(1)H2O(2)3O3＋2NO＋H2O=2HNO3＋3O2(3)N244.8【解析】(3)由图中箭头指向可知，反应物为NH3、NO、O2，生成物为N2和H2O，根据得失电子守恒，当消耗2molNH3和0.5molO2时，除去了2molNO。深度指津NO、NO2气体的收集方法1.NO密度与空气相近，且易被氧化，所以不能用排空气法收集。因为其难溶于水，所以NO用排水法收集。2.NO2与水可以反应，所以不能用排水法收集。因为其密度大于空气，所以用向上排空气法收集。3.应用：在铜与硝酸反应制备NO的实验中，用排水法收集NO的好处是能除去NO中的NO2气体。考点3氨气和铵盐知识梳理氨气的结构NH3分子中氮原子为sp3杂化，NH3分子的空间结构是三角锥形，球棍模型为。氨气的电子式为，氨气分子中氮原子上有一个孤电子对，所以氨气分子常作为配合物的配体。氨气是极性分子，属于分子晶体。氨气的性质1.氨的物理性质颜色：无色；气味：刺激性气味；密度：比空气小；溶解性：极易溶于水。常温常压下，1体积水中大约可溶解700体积氨气；熔、沸点低，易液化。2.氨的化学性质(1)氨气与水反应NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－氨水是氨溶于水形成的水溶液，具有挥发性，氨水显碱性，能使酚酞试液变红色。氨气的喷泉实验：实验操作实验现象结论形成美丽的喷泉，液体几乎充满整个烧瓶，溶液显红色氨气极易溶于水，水溶液显碱性(2)氨气与酸反应氨气与酸反应NH3＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)，生成铵态氮肥，即铵盐。①NH3与HCl反应的化学方程式：2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4；现象是产生白烟(是微小的NH4Cl晶体)。挥发性的强酸(如浓硝酸)与NH3在空气中相遇也有此现象。②氨气与H2SO4反应的化学方程式：2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4。(3)氨气的还原性：①氨的催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O②氨气还原氮的氧化物(如NO2)：8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O3.NH3的用途液氨可用作制冷剂。NH3是一种重要的化工原料，可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等。NH3的实验室制备1．实验室一般用加热NH4Cl和Ca(OH)2的固体混合物来制取氨气装置如图：“固＋固eq\o(→,\s\up7(△))气”(试管口要略下向倾斜)。NH3的收集：用向下排空气法。装置中右侧试管口塞一团棉花的作用：可减小NH3与空气的对流。NH3的干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。验满方法：用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝色；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，有白烟产生。2．实验室还可以将浓氨水滴加到固体氢氧化钠粉末(或氧化钙)制取干燥的氨气。浓氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO粉末或NaOH固体或碱石灰)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。[及时巩固]如图所示是NH3的两个性质实验，下列有关说法不正确的是(D)A.实验一证明了NH3极易溶于水，氨气是碱性气体B.实验二证明了浓氨水和浓盐酸均易挥发C.两个实验均表现了NH3是碱性气体D.两个实验均表现了NH3是还原性气体【解析】喷泉实验证明氨气极易溶于水，溶于水形成一水合氨为弱碱性溶液，使酚酞溶液变红色，证明氨气是碱性气体，A正确；实验二中浓氨水挥发出的氨气分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成的白烟是氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水和浓盐酸都易挥发，B正确；氨气遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨气是碱性气体，C正确。NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质。下列有关表述正确的是(C)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】NH4Cl是氮肥，NaHCO3不是化肥，A错误；Na2CO3受热时不易分解，B错误；NO2和NH3可以发生反应：6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))7N2＋12H2O，该反应为氧化还原反应，C正确；NaCl是强酸强碱盐，不发生水解，D错误。(2023·茂名一中)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是(C) A.发生装置 B.吸收装置 C.发生装置 D.收集、检验装置【解析】NH4Cl受热分解生成HCl和NH3，在试管口处NH3和HCl气体遇冷会再反应生成NH4Cl，收集不到NH3，A错误；NH3极易溶于水，NH3溶解导致导气管中气体压强减小而引发倒吸现象，因此防倒吸装置中漏斗口应与液面接触，不能伸入液面以下，B错误；由于NH3的密度比空气小，因此收集NH3可以采用向下排空气法，为防止空气对流应，可在试管口塞一团棉花，并用湿润的红色石蕊试纸验满，D错误。(2023·无锡期末)实验室制取NH3并探究其还原性，下列实验装置能达到实验目的的是(C)A.用装置甲制取NH3B.用装置乙除去NH3中的水蒸气C.用装置丙验证氨气具有还原性D.用装置丁吸收尾气中的NH3【解析】NaOH溶液与NH4Cl反应生成NH3·H2O，不加热的情况下NH3·H2O难以分解，一般不用于制备氨气，A错误；NH3会与浓硫酸反应，浓硫酸不能干燥NH3，B错误；NH3与CuO加热条件下反应生成N2、Cu和H2O，黑色的CuO转化为红色的Cu，N元素的化合价升高，说明NH3具有还原性，C正确；苯的密度比水的密度小，在上层，NH3直接通入下层的水中，会发生倒吸，D错误。铵盐1.铵盐的物理性质铵盐一般都是白色晶体，易溶于水。2.铵盐的化学性质(1)热不稳定性NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O(2)与碱溶液的反应NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O(用于检验铵盐，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色)。3.氮肥铵态氮肥有机氮肥硫酸铵氯化铵碳酸氢铵硝酸铵碳酰二胺硫铵氯铵碳铵硝铵尿素(NH4)2SO4NH4ClNH4HCO3NH4NO3CO(NH2)2铵态氮肥贮存时，应密封并放在阴凉处。施用时，应埋在土壤中，并避免与碱性肥料(如草木灰等)混用。[及时巩固]下列氮及其化合物的性质与用途的对应关系正确的是(A)A.氯化铵溶液显酸性，可用作除锈剂B.氨气具有还原性，可用作制冷剂C.氮气的化学性质不活泼，可用于合成氨D.硝酸铵易分解放出气体和大量热，可用作化肥【解析】铁锈能与酸性溶液反应，A正确；氨气易液化，且汽化时吸收大量的热，故常用作制冷剂，B错误；N2能与H2反应得到氨气，且N2来源丰富，故可用于合成氨，C错误；硝酸铵中的含有植物需要的营养元素N，故可用作化肥，D错误。下列检验NHeq\o\al(＋,4)的方法正确的是(B)A.加水溶解，再用红色石蕊试纸检验其溶液B.加入氢氧化钠溶液，加热试管，并用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口上方C.加热试管，并用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口上方D.加入氢氧化钠溶液，加热试管，再滴入酚酞溶液【解析】铵盐溶液多数水解呈酸性，用红色石蕊试纸不能检验，A错误；加入氢氧化钠溶液加热，生成氨气，用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，可观察试纸是否变蓝色，可检验，B正确；直接加热，不一定能检验氨气，如加热氯化铵，分解产生的氨气和氯化氢在温度稍低时又能生成氯化铵，不能检验，C错误；加入碱，无论是否有铵盐，滴加酚酞都变红色，不能检验，D错误。深度指津有关氨气和铵盐的还原性探究实验1.氨气(NH3)和铵盐(NHeq\o\al(＋,4))中氮元素的化合价都是－3价，所以试题中经常出现氨气与氧化铜的探究实验。铵盐一般选氯化铵，而不选硫酸铵，是因为氯化铵易分解，产生氨气，而硫酸铵难分解。2.如CuO有氧化性，能被NH3还原，为验证此结论，设计如下实验。①注意不同的制备氨气的方法②注意氨气的干燥方法③注意实验的现象④注意尾气的处理方法有关化学方程式：2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))N2↑＋3Cu＋3H2O考点4硝酸知识梳理硝酸的分子结构与性质1．HNO3分子中氮原子为sp2杂化，HNO3是分子晶体。硝酸与水分子间也可形成氢键，硝酸能与水以任意比例混溶。2．硝酸的物理性质：硝酸是无色、有刺激性气味、易挥发的液体。浓硝酸(质量分数为69%)是无色透明液体，浓硝酸保存在棕色试剂瓶内。3.硝酸的化学性质工业制备硝酸1.工业生产：NH3→NO→NO2→HNO32.主要原料：氨气、空气、水3.主要原理(1)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O(2)2NO＋O2=2NO2(3)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO硝酸的用途硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。解疑释惑24硝酸的氧化性——与非金属及其化合物反应规律1.浓硝酸与非金属单质反应，一般生成非金属的最高价氧化物(或其含氧酸)、NO2和H2O。2.浓硝酸与非金属单质反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。3.硝酸能氧化HI、HBr、SO2，所以不能用硝酸制备HI、HBr、SO2等气体。4.HNO3可氧化还原性物质[如：硫化物——S2－(HS－)、亚硫酸盐——SOeq\o\al(2－,3)(HSOeq\o\al(－,3))、碘化物——I－等]，所以在酸性条件下，NOeq\o\al(－,3)也不能与还原性离子(如S2－、SOeq\o\al(2－,3)、I－等)共存。[及时巩固]下列有关说法不正确的是(B)A.浓硝酸见光易分解，所以浓硝酸要保存在棕色试剂瓶中B.浓硝酸具有强氧化性，能和浓氨水反应产生白烟C.常温下铁能被浓硝酸钝化，可用铁质容器贮运浓硝酸D.不慎将浓硝酸沾到皮肤上，应立即用大量清水冲洗，后涂上稀碳酸氢钠溶液【解析】该反应体现的是硝酸的酸性，不是氧化性，B错误。(2023·广东模拟)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验，下列说法正确的是(B)A.装置a中出现红棕色气体，只体现HNO3的酸性B.一段时间后抽出铜丝，向装置b注入水，b中气体红棕色变浅C.注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明Cu与硝酸生成H2D.装置c用NaOH溶液吸收尾气，说明NO和NO2均是酸性氧化物【解析】铜与浓硝酸反应生成红棕色的二氧化氮气体和硝酸铜，体现了硝酸的强氧化性和酸性，A错误；一段时间后抽出铜丝，向装置b注入水，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，b中气体红棕色变浅，B正确；注入水后装置b中铜片表面产生气泡是因为Cu与稀硝酸反应生成NO气体，C错误；酸性氧化物是指和水反应只能生成对应价态的酸或和碱反应只能生成盐和水的氧化物，NO和NO2均不是酸性氧化物，D错误。已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示，回答下列问题。(1)①～④各步转化中，属于氮的固定的是________(填序号)。(2)实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气。①化学方程式是____________________________________。②干燥氨气不可选用的试剂是____(填字母)。a.浓硫酸 b.NaOH固体c.碱石灰(3)工业上用氨气制备NO的化学方程式是___________________。(4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用以下方法吸收：①NaOH溶液吸收法。发生的反应有：2NaOH＋NO＋NO2=2NaNO2＋H2O2NaOH＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋H2O②用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如图所示。(a表示尾气里NO、NO2中NO2的含量)ⅰ.根据上图得知________(填字母)。a.NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大b.NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大ⅱ.当a小于50%时，加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)①(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②a(3)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O(4)ⅰ.bⅱ.根据图中信息可知，氮氧化物的吸收率随NO2的含量增大而增大，当混合气体中NO2含量小于50%时，具有氧化性的H2O2的存在，会把NO氧化成NO2，NO2的含量增大，从而使氮氧化物的吸收率增大【解析】(1)氮的固定是指反应物为N2，生成物为氮的化合物，则①～④各步转化中，属于氮的固定的是①。(2)②氨气为碱性气体，能与浓硫酸反应，所以干燥氨气不可选用的试剂是浓硫酸。(4)ⅰ.从图中可以看出，起初随NaOH溶液浓度增大，氮氧化物的吸收率增大，当NaOH浓度达到一定值后，随着NaOH浓度的增大，氮氧化物的吸收率降低，a错误；两条曲线对比，NaOH浓度相同时，NO2含量为50%和32%时，50%时的吸收率高，则NO2含量越高，氮氧化物的吸收率越大，b正确。深度指津硝酸与金属反应的规律1.原因：HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。2.规律：硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。3.与金属反应：(1)一般规律：金属与浓硝酸反应的还原产物为NO2，金属与稀硝酸反应的还原产物为NO。除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。银与稀硝酸反应的化学方程式：3Ag＋4HNO3(稀)=3AgNO3＋NO↑＋2H2O。(2)常温下，浓硝酸能使Fe、Al钝化(钝化是化学变化)。(3)少量的Fe与稀硝酸反应的化学方程式：Fe(少量)＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O。(4)过量的Fe与稀硝酸反应的化学方程式：3Fe(过量)＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(5)活泼金属(如Mg、Zn等)与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。锌与稀硝酸能发生如下反应：4Zn＋10HNO3(稀)=4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O4Zn＋10HNO3(极稀)=4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)(2021·浙江卷1月)工业制备硝酸的主要设备为沸腾炉、接触室和吸收塔(×)(2)(2019·江苏卷)常温下Fe在稀硝酸中发生钝化(×)(3)(2021·河北卷)浓硝酸和稀硝酸与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀硝酸氧化性更强(×)(4)铵盐与氢氧化钠共热，放出能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体(√)(5)(2021·全国甲卷)加热氯化氨固体可以制氨气(×)(6)(2021·全国乙卷)过量铁粉加入稀硝酸中：Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2O(×)(7)过量铁粉加入稀硝酸中，充分反应后，滴加KSCN溶液，有无色气泡产生，溶液呈红色(×)(8)(2021·湖南卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。2molNO与1molO2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA(×)(9)(2021·全国甲卷)将铝片加入冷的浓硝酸中可以制二氧化氮(×)【解析】(1)工业制备硝酸的主要设备为氧化炉(转化器)、热交换器和吸收塔。(3)浓硝酸氧化性更强，氧化性与化合价变化的多少没有必然联系。(5)加热氯化铵，生成氯化氢和氨气，在温度降低时又会重新生成氯化铵。(8)2molNO与1molO2反应生成2molNO2，由于存在平衡：2NO2N2O4，导致分子数减少，容器中的分子数小于2NA。(9)铝片与冷的浓硝酸发生钝化，不能使用此方法制取二氧化氮。2．(2023·长沙一中)空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如下图：N2eq\o(→,\s\up7(高温、高压、催化剂),\s\do5(转化①))NH3eq\o(→,\s\up7(O2、催化剂、△),\s\do5(转化②))NOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(转化③))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O、O2),\s\do5(转化④))HNO3硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物(NOx)，应处理后才能排放。下列说法正确的是(B)A.BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，同时放出SO2气体B.工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率C.工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO、NO2的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO)≥n(NO2)D.向浓硝酸溶液中插入红热的炭，产生红棕色气体，则可证明炭与浓硝酸溶液反应一定生成NO2【解析】亚硫酸钡会被稀硝酸氧化成硫酸钡，A错误；减小生成物的浓度，平衡正向移动，可以提高原料气的利用率，B正确；NO和NO2恰好与氢氧化钠反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，NO2被氢氧化钠吸收的化学方程式为2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，所以NO、NO2的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO)≤n(NO2)，C错误；浓硝酸受热分解也会产生NO2，D错误。3．(2023·广东二模)下列有关含氮化合物的反应中，对应的离子方程式书写正确的是(A)A.将过量SO2通入冷氨水中：NH3·H2O＋SO2=HSOeq\o\al(－,3)＋NHeq\o\al(＋,4)B.室温下用稀硝酸溶解铜：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2OC.NO2溶于水制硝酸：2NO2＋2H2O=H＋＋NOeq\o\al(－,3)＋NOD.等体积、等浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O【解析】稀硝酸与铜反应生成NO而不是NO2，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，B错误；NO2溶于水生成HNO3和NO，离子方程式为3NO2＋H2O=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋NO，C错误；等体积、等浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合，离子方程式为H＋＋OH－=H2O，D错误。4．(2023·湖北联考)将1.76g铜镁合金完全溶解于50mL某浓度的硝酸中，得到NO2和NO的混合气体1120mL(标准状况)，当向反应后的溶液中加入540mL1.0mol/LNaOH溶液时，金属离子恰好全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为3.12g。下列说法错误的是(D)A.该合金中铜与镁的物质的量之比是1∶1B.该硝酸中HNO3的物质的量浓度是11.8mol/LC.NO2和NO的混合气体中，NO2的体积分数是70%D.向得到的NO2和NO混合气体中通入一定量O2后被水完全吸收，消耗O2的体积在标准状况下为224mL【解析】金属离子全部沉淀时，得到的3.12g沉淀为Cu(OH)2和Mg(OH)2，故沉淀中m(OH－)＝3.12g－1.76g＝1.36g，则n(OH－)＝eq\f(1.36g,17g/mol)＝0.08mol，根据电荷守恒可知，金属离子物质的量之和等于氢氧根离子的物质的量的eq\f(1,2)，设Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总质量、得失电子守恒和电荷守恒有：64x＋24y＝1.76,2x＋2y＝0.08，解得：x＝0.02，y＝0.02，故合金中铜与镁的物质的量之比是0.02mol∶0.02mol＝1∶1，A正确；NO2和NO混合气体的物质的量为eq\f(1.12L,22.4L/mol)＝0.05mol，完全沉淀后溶液中溶质为硝酸钠，根据Na原子守恒可知：n(NaNO3)＝n(NaOH)＝1mol/L×0.54L＝0.54mol，根据N原子守恒可知：n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＋n(NaNO3)＝0.05mol＋0.54mol＝0.59mol，则c(HNO3)＝eq\f(0.59mol,0.05L)＝11.8mol/L，B正确；设NO2物质的量为amol，则NO物质的量为(0.05－a)mol，根据得失电子守恒可知：a×1＋(0.05－a)×3＝0.08，解得a＝0.035，则NO2的体积分数＝eq\f(0.035mol,0.05mol)×100%＝70%，C正确；向得到的NO2和NO混合气体中通入一定量O2后被水完全吸收，又重新转化为HNO3，根据得失电子守恒可知，氧气得到的电子数等于铜、镁失去的电子数，故消耗O2物质的量为eq\f(0.08mol,4)＝0.02mol，标准状况下，消耗氧气的体积V＝0.02mol×22.4L/mol＝448mL，D错误。第12讲氮及其化合物练习1氮及其化合物1.(2022·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(A)A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4ClC.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”【解析】大自然通过“雷雨发庄稼”将N2转化为NO，化学方程式为N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，不是转化为NH3，A错误。2.下列有关氮及其化合物的性质和用途具有对应关系的是(D)A.氮气难溶于水，可用于合成氨B.硝酸见光易分解，可用于制氮肥C.二氧化氮密度比空气大，可用于制硝酸D.液氨汽化时吸收大量的热，可用作制冷剂【解析】氮气可用于合成氨，与氮气难溶于水无关，A错误；硝酸可用于制氮肥，是因为含有氮元素，与其见光易分解无关，B错误；NO2可用于制硝酸是因为NO2可与水反应生成硝酸，与其密度比空气大无关，C错误。3.下列能起人工固氮作用的化学反应是(A)A.N2和H2在一定条件下反应生成NH3B.NO与O2反应生成NO2C.NH3催化氧化生成NOD.由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4【解析】氮的固定是将空气中游离态的N2转化为氮的化合物的过程，A正确。4.下图为氮循环的示意图。下列说法正确的是(D)A.铵盐、硝酸盐都是弱电解质B.雷电作用时发生自然固氮过程，其反应的化学方程式为N2＋2O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO2C.氮循环的过程中没有涉及非氧化还原反应D.汽车尾气是造成光化学烟雾的重要原因之一【解析】铵盐和硝酸盐属于强电解质，A错误；雷电作用下氮气和氧气反应生成一氧化氮，B错误；氨气转化为铵盐为非氧化还原反应，C错误。5.(2023·湖北统考)氨气是一种重要的工业原料，在工业上可用氨气检验氯气管道是否漏气，其反应原理为3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl。下列有关叙述正确的是(B)A.N2的结构式：N=NB.Cl原子的结构示意图：C.NH3的球棍模型：D.NH4Cl的电子式：【解析】N2的结构式为N≡N，A错误；NH3分子的空间结构是三角锥形，不是平面正三角形，C错误；NH4Cl的电子式为，D错误。6.(2023·广州六中)工业制硝酸涉及NH3、NO2和HNO3等物质。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(C)A.1molHNO3中含有的离子键数目为NAB.体积为1L的1mol/L氨水中，NH3·H2O的数目为NAC.NO2和N2O4的混合物中含1molN原子，则混合物中原子总数为3NAD.1molN2和3molH2一定条件下充分反应，生成NH3的分子数目为2NA【解析】硝酸是只含有共价键的共价化合物，不含离子键，A错误；氨水是弱碱，在溶液中部分电离出铵根离子和氢氧根离子，则1L1mol/L氨水中一水合氨的数目小于1mol/L×1L×NAmol—1＝NA，B错误；二氧化氮和四氧化二氮的最简式相同，都为NO2，则含1mol氮原子的二氧化氮和四氧化二氮的混合气体中原子总数为1mol×3×NAmol－1＝3NA，C正确；合成氨反应是可逆反应，不可能完全进行，则1mol氮气和3mol氢气一定条件下充分反应，生成氨气的分子数目小于1mol×2×NAmol－1＝2NA，D错误。7.下列说法正确的是(B)A.可用排空气法收集NOB.NO2与水反应的离子方程式：3NO2＋H2O=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋NOC.在实验室里NO2不可用排空气法收集D.NO2通入Fe(NO3)2溶液中始终无明显现象【解析】不能用排空气法收集NO，因为NO与空气中的O2会发生反应，A错误；NO2可用排空气法收集，C错误；NO2通入Fe(NO3)2溶液中后，生成的硝酸能把亚铁离子氧化，溶液颜色变为黄色，D错误。8.氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业。实验室制取NH3时，下列装置能达到相应实验目的的是(B) A.生成NH3 B.干燥NH3 C.收集NH3 D.吸收NH3尾气【解析】制取装置中试管口应该略向下倾斜，A错误；可用碱石灰干燥氨气，B正确；氨气的密度比空气小，应该短管进，长管出，C错误；氨气极易溶于水，装置图中无防倒吸装置，D错误。9.(2023·南京师大附中)氮是生命的基础，氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。下列氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(C)A.N2不溶于水，可用作保护气B.NH3极易溶于水，可用作制冷剂C.NO2具有强氧化性，可用作火箭燃料推进剂D.HNO3具有易挥发性，可用来制备硝酸纤维【解析】氮气化学性质稳定，可用作保护气，与氮气难溶于水无关，A错误；液氨汽化吸收大量的热，可用作制冷剂，与其溶解性无关，B错误；硝酸具有酸性，可发生酯化反应，用来制备硝酸纤维，与挥发性无关，D错误。10.下列有关铵根离子检验的说法正确的是(B)A.直接加热，用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验B.用氢氧化钠检验溶液中铵根离子的离子方程式：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2OC.加氢氧化钠溶液，加热，向试管中滴加紫色石蕊试液D.可用图示方法检验铵根离子【解析】直接加热，若溶液过稀，难以放出氨气，A错误；加氢氧化钠溶液，加热，向试管中滴加紫色石蕊试液，若氢氧化钠过量，溶液呈碱性，不能确定是否有铵根离子，C错误；检验氨气要用湿润的红色石蕊试纸，D错误。11.(2022·广州一模)部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(C)A.a既可被氧化，也可被还原B.c溶于水可得d和bC.将铜丝插入d的浓溶液可产生bD.自然界可存在a→b→c→d→e的转化【解析】a为N2，b为NO，c为NO2，d为HNO3，e为硝酸盐。将铜丝插入浓硝酸可产生NO2，C错误。12.(2023·苏锡常镇二模)下列化学反应表示正确的是(B)A.用水吸收二氧化氮制硝酸：2NO2＋H2O=HNO3＋NOB.用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气：NO＋NO2＋2OH－=2NOeq\o\al(－,2)＋H2OC.雷雨天气空气中的氮气和氧气反应：N2＋2O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO2D.铜粉和稀硝酸反应：4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋Cu=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O【解析】水吸收二氧化氮制硝酸同时生成NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，A错误；雷雨天气空气中的氮气和氧气反应生成NO：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，C错误；铜粉和稀硝酸反应：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，D错误。13.氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图：下列说法错误的是(A)A.流程中的转化涉及复分解反应B.工业上可用铁槽车储运浓硝酸C.“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质D.为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔”【解析】流程中涉及的反应为N2＋3H2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温、高压))2NH3、4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt),\s\do5(△))4NO＋6H2O、4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，不涉及复分解反应，A错误；常温下浓硝酸能使铁钝化，工业上可用铁槽车储运浓硝酸，B正确；氨气易液化，将液氨分离出来，剩余的N2、H2可以循环利用，C正确；为提高氮的利用率，尾气循环进入“合成塔”，D正确。14.(2023·淮安、宿迁七校期中联考)某工厂拟综合处理含NHeq\o\al(＋,4)废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如图流程。下列说法正确的是(B)A.固体1中主要含有CaCO3、CaSO4B.捕获剂所捕获的气体主要是COC.X可以是空气，且需过量D.处理含NHeq\o\al(＋,4)废水时，发生的反应：NHeq\o\al(＋,4)＋5NOeq\o\al(－,2)＋4H＋=6NO↑＋4H2O【解析】固体1是CO2、SO2和Ca(OH)2反应生成CaCO3、CaSO3，固体1中主要含有CaCO3、CaSO3及Ca(OH)2，A错误；气体1中NO、氧气和NaOH反应生成NaNO2，气体2主要是CO和N2，NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,2)生成N2，捕获剂捕获的气体主要是CO，B正确；X可以是空气，但不能过量，否则得不到纯净的NaNO2溶液，C错误；处理含NHeq\o\al(＋,4)废水时，NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,2)生成氮气，反应为NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O，D错误。15.(2023·湖北卷)2023年5月10日，“天舟六号”货运飞船成功发射，标志着我国航天事业进入到高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是(A)A.液氮—液氢 B.液氧—液氢C.液态NO2—肼 D.液氧—煤油【解析】虽然氮气在一定的条件下可与氢气反应，且为放热反应，但由于N≡N键能很大，该反应的速率很慢，氢气不能在氮气中燃烧，在短时间内不能产生大量的热和大量的气体，因此，液氮—液氢不能作为火箭推进剂，A符合题意。16.(2023·广东统考)下列实验装置或现象正确且能达到实验目的的是(C)A.形成红色喷泉B.测量新制氯水的pHC.实验室制取少量氨气D.先通CO2、再通NH3制备NaHCO3【解析】HCl极易溶于水，得到盐酸溶液呈酸性，酚酞试剂不变色，无法形成红色喷泉，A错误；新制氯水具有漂白性，能漂白pH试纸，不能用来测量pH，应用pH计，B错误；NaOH固体溶解放出热量，浓氨水在加热下分解生成氨气，氨气的密度比空气小，可用向下排空气法收集，C正确；应先通入NH3使NaCl溶液呈碱性，再通CO2可增大其溶解，反应制备NaHCO3，D错误。练习2氮及其化合物的实验探究1.(2023·通州期末)实验室关于制取NH3并验证其性质，下列实验装置能达到实验目的的是(D)甲乙丙丁A.用装置甲制取NH3B.用装置乙干燥NH3C.用装置丙收集NH3D.用装置丁验证NH3极易溶于水【解析】加热NH4Cl和Ca(OH)2固体，试管口应略向下倾斜，A错误；NH3是碱性气体，不能用浓硫酸干燥，B错误；氨气的密度比空气小，应该用向下排空气法收集，即气体从短管进、长管出，不能用装置丙收集NH3，C错误。2.(2023·南京二模)用下图所示装置制备氨气并验证氨气的还原性，其中不能达到实验目的的是(D)A.用装置甲生成氨气B.用装置乙干燥氨气C.用装置丙验证氨气的还原性D.用装置丁和戊分别收集氨气和氮气【解析】氨气的密度比空气小，收集时应从短管进、长管出，D错误。3.(2023·南京二模)下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu(NO3)2·6H2O的实验原理和装置正确的是(C)甲乙丙丁A.用装置甲制取NO2B.用装置乙收集NO2C.用装置丙吸收NO2D.用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2·6H2O【解析】稀硝酸与铜反应生成Cu(NO3)2、NO和水，A错误；NO2密度大于空气，应从长导气管通入，B错误；获得Cu(NO3)2·6H2O应采取降温结晶的方法，D错误。4.(2023·广州一模)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验，下列说法正确的是(B)A.装置a中出现红棕色气体，只体现HNO3的酸性B.一段时间后抽出铜丝，向装置b注入水，b中气体红棕色变浅C.注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明Cu与硝酸生成H2D.装置c用NaOH吸收尾气，说明NO和NO2均是酸性氧化物【解析】铜与浓硝酸反应生成红棕色二氧化氮气体和硝酸铜，体现了硝酸的强氧化性和酸性，A错误；一段时间后抽出铜丝，向装置b注入水，b中气体红棕色变浅，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，B正确；注入水后装置b中铜片表面产生气泡，Cu与稀硝酸反应生成NO气体，C错误；酸性氧化物是指和水反应只能生成对应价态的酸或和碱反应只能生成一种盐和水的氧化物，NO和NO2均不是酸性氧化物，D错误。5.(2022·浙江卷6月)亚硝酸钠俗称“工业盐”，其外观、口感与食盐相似，人若误服会中毒。现将适量某样品(成分为亚硝酸钠或氯化钠)溶于水配成溶液，分别取少量该溶液于试管中进行实验。下列方案设计、现象和结论都正确的是(C)选项方案设计现象和结论A先加入少量KClO3溶液，再加AgNO3溶液和足量稀硝酸，振荡若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠B加到少量KMnO4溶液中，再加硫酸酸化，振荡若溶液褪色，则样品为亚硝酸钠C先加到少量FeCl2溶液中，再加入稀盐酸酸化，振荡若溶液变黄色，则样品为亚硝酸钠D先加入少量Na2SO3溶液，再加入BaCl2溶液和稀硝酸，振荡若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠【解析】酸性条件下KClO3能被NaNO2还原为Cl－，Cl－和硝酸银溶液反应生成白色沉淀AgCl，加入硝酸银溶液和稀硝酸后生成白色沉淀，Cl－可能是KClO3被还原得到的，也可能是NaCl中的，所以根据实验现象不能确定样品为NaNO2，A错误；酸性条件下，高锰酸钾溶液能氧化Cl－、NOeq\o\al(－,2)，从而导致高锰酸钾溶液褪色，根据实验现象不能说明样品是NaNO2，B错误；FeCl2和NaCl不反应，能被NaNO2氧化为Fe3＋，导致溶液呈黄色，根据实验现象知，样品为NaNO2，C正确；SOeq\o\al(2－,3)可被稀硝酸氧化为SOeq\o\al(2－,4)，根据实验现象，不能说明样品为亚硝酸钠，D错误。6.(2022·湖南株洲模拟)某小组探究Cu与HNO3反应，室温下，3mol/L的稀硝酸遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生，向溶液中加入适量硝酸铜，无明显现象；浓硝酸遇铜片立即产生气泡，进一步操作如图：已知：NO2易溶于水，可部分发生反应2NO2＋H2O=HNO2＋HNO3。下列说法正确的是(D)A.铜与浓硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OB.稀硝酸遇铜片产生气体为红棕色C.硝酸铜对稀硝酸与铜反应具有催化作用D.蓝色溶液B中的NO2或HNO2对稀硝酸与铜的反应起催化作用【解析】铜与浓硝酸反应生成NO2，离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，A错误；稀硝酸遇铜片产生气体为无色的NO，B错误；通过对比实验，向溶液中加入适量硝酸铜，无明显现象，说明硝酸铜对该反应没有催化作用，C错误；通过控制变量，蓝色溶液B中加水稀释后硝酸浓度为3mol/L，与初始稀硝酸反应进行对比，反应速率快，只能考虑为溶解的NO2或新生成的HNO2起催化作用，D正确。7.(2023·广东联考)水合肼(N2H4·H2O)为无色透明的油状发烟液体，是一种重要的精细化工原料，其制备的反应原理为NaClO＋2NH3=N2H4·H2O＋NaCl。下列关于实验室制备水合肼的操作不正确的是(C)甲乙丙丁A.装置甲中试剂X可以选择生石灰B.装置乙作为反应过程的安全瓶C.装置丙制备水合肼时氨气从b口进入D.装置丁可用于吸收多余的尾气【解析】装置甲用于制备氨气，试剂X可以是生石灰，利用CaO与水反应放热使氨气从溶液中逸出，A正确；氨气极易溶于水，为防止倒吸，用装置乙作为安全瓶置于甲、丙之间，B正确；为有利于氨气与NaClO溶液反应，制备水合肼时氨气应从装置丙a口进入，C错误；氨气会污染环境，实验时用装置丁进行尾气处理并防倒吸，D正确。8.(2023·淮南一模)某化学实验小组为了探究氨气的性质设计了如下实验方案。实验一：探究氨气的溶解性氨气具有强刺激性气味，会污染空气。实验小组经过多次尝试，最终将氨气的制备、收集、检验和喷泉实验于一体，设计出如图装置。(1)写出气体发生装置仪器A中产生氨气的化学方程式：。(2)仪器B的名称为________，为了保证喷泉实验的良好效果，B中可以放入的试剂是________。(3)实验时，打开K2，关闭K3，打开K1，将注射器中的浓氨水注入A中开始制备和收集氨气。已知仪器C中放入的是滴有酚酞溶液的湿棉花，则仪器C的作用是。在不拆除装置的前提下，引发喷泉的操作是_________________________。实验二：探究氨气的还原性已知：Cu2O呈红色固体，在酸性溶液中不稳定：Cu2O＋H2SO4=Cu＋CuSO4＋H2O。(4)装置G用于制备氨气。仪器的连接顺序为e→f→____________→i，装置H的作用是__________。实验开始前应先通一段时间的N2，其目的是________________。(5)反应结束后，装置F中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体的成分，进行了如下实验：取15.6g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重，得固体9.6g，则红色固体的成分及其物质的量为_______________________________________________。【答案】(1)CaO＋NH3·H2O=Ca(OH)2＋NH3↑[或CaO＋H2O=Ca(OH)2、NH3·H2O=NH3↑＋H2O](2)球形干燥管碱石灰(3)吸收并检验氨气，防止氨气直接排入空气关闭K1和K2，打开K3(4)a→b→c→d→g→h(或a→b→c→d→h→g)防倒吸排尽装置内空气或氧气(答案合理即可)(5)Cu2O和Cu各0.075mol【解析】(5)所得固体为Cu，物质的量为eq\f(9.6g,64g/mol)＝0.15mol；过程中发生反应为Cu2O＋H2SO4=Cu＋CuSO4＋H2O,1molCu2O与酸反应前后质量损失为80g，根据反应前后质量损失为15.6g－9.6g＝6g，则参加反应的Cu2O为eq\f(6g,80g/mol)＝0.075mol，则生成Cu的物质的量为0.075mol，所以原固体中Cu2O的物质的量为0.075mol，Cu物质的量为eq\f(15.6g－0.075mol×144g/mol,64g/mol)＝0.075mol，故Cu2O和Cu各0.075mol。9.某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究，用如图所示装置制备并收集NO。已知：