2024年高中化学第一轮大复习第3讲 氮的循环

第3讲氮的循环

【课标要求】1.结合真实情境中的应用实例，或通过实验探究，了解氮及其主

要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。

2.结合实例认识氮及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质的性质,

实现物质的转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步，自然资源综合利用和

环境保护中的重要价值。

夯-必备知识

一、氮气、氮的氧化物

1.自然界中氮的存在和氮的固定

/（游离态-N,（大气中.体积分数约为0.78）

氮.素〕部一分为自然固氮和人工固颂

、化动植物体内、土壤和水体中

2.氮气

⑴物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。

Q）化学性质

离子化合物，

遇水强烈水解

工业合成氨条

件：高温、高

压、催化剂

条件：放电或

离温

写出有关化学方程式：

占燃

①3Mq+N23^Mg3N2；

②N2+3H2星港泣需屋

2NH3；

I比IO；IU

③N?+。2放里或国温2NO

3.氮的氧化物

⑴氮有多种价态的氧化物

氧化物的化学式NaONON2O3NO2、N2O4N2O5

氮元素的价态+1+2+3+4+5

(2)N0、NCh的比较

一,N0N02

颜色无色红棕色

毒性有毒有毒

溶解性难溶于水易溶于水

2NO+Q>2=

与02或与H20反应3NCh+H2O=2HNO3+NO

2NO2

收集方法排水法向上排空气法

4.人类活动对氮循环和环境的影响

(1)大气污染

①光化学烟雾：NO*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：NO、排入大气中后,与水反应生成HNCh和HNO2,随雨雪降到地面。

③破坏臭氧层：NO?可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

⑵水体污染

水体中氮元素的含量增大，会造成水体的富营养化，导致藻类“疯长”。

(3)对人体危害

NO与血红蛋白结合使人中毒。

【诊断1】判断下列叙述的正误(正确的划“J”，错误的划“X”)。

(1)固氮反应一定属于星化还原反应(J)

⑵通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气(X)

(3)NO中的NCh杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去(J)

(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在(X)

二、氨的转化和生成

1.氨的分子结构和物理性质

电子式密度气味水溶性

*♦

刺激性

H：\：H极易溶于水

••比空气小

H气味(1：700)

2.氨的化学性质

“‘于水NH'+H2。—NH3HzO—NH'OH-

兽一_迪NH3+HC1=NH,C1

性

3+

^^A1+3NH3H2O=A1(OH)3H-3NH；

-------催叱剂

还原性|—催化氧化：4NHt+5O2==4NO+6H2O

3.铁盐

(1)物理性质

铁盐都是白色固体,均易溶于水。

⑵化学性质

硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。

2.化学性质

具有酸的通性

上强酸性质黄掠色讯"中

硝化反应_华姆再铤性::与大多数金屣、

曰而后刀骸幽某些非金属单

显色乂应蛋白质［不稳定性，7质及还原性化

受热、.典—合物反应

（1）不稳定性

浓硝酸分解反应的化学方程式为4HNO3：1^4NO2f+Cht+2H8。

⑵强氧化性

不论浓硝酸、稀硝酸都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。

①与金属（如铜）反应

稀硝酸与铜反应：3Cu+8HNCh（稀）=3Cu（NCh）2+2N0t+4H2O；

浓硝酸与铜反应：Cu+4HN0K浓）=CU（NO3）2+2NO2t+2比0。

②与非金属（如木炭）反应

C+4HNO3（浓）=^=C021+4NO2f+2H2O。

③与还原性化合物反应

硝酸可氧化H2S、SO2、Na2so3、HI、Fe?+等还原性物质。

I提醒，---------

常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，“钝化”并不是不反应，故常温下浓

硝酸可以用铁桶（或铝梢）盛装。

【诊断3】判断下列叙述的正误（正确的划“J”，错误的划“X”）。

⑴常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化（J）

⑵浓硝酸在光照下久置，会变黄（J）

⑶硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3+（X）

(4)在LOmolL-i的KN03溶液中可以存在H+、Fe2\Cl，SOv(X)

四、不同价态含氮物质的转化

氮元素有多种可变化合价，物质的种类繁多，借助“价类二维图”，可构建氮及

其化合物的知识结构。

【诊断4】依据下列氮及其化合物的转化关系，判断下列叙述的正误(正确的划

“J，错误的划“X”)。

①②③

N,―—>N()―>N(),―>HN()

1-3AIIIII

I

—>NH4N()3

⑴上述路径①、②、③是工业生产硝酸的主要途径(J)

⑵路线I、n、in是自然固氮的一种途径(J)

⑶上述所有转化都属于氧化还原反应(x)

(4)反应③中通入过量02可使NO2完全转化成HNOs(V)

提-关键能力

考点一氮及其氧化物的性质和应用

题组一氮气及氮的氧化物的性质

1.下列有关氮气的说法正确的是（）

A.氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼

B.lmolN2可与3mol也完全反应生成2molNHs

.电闪雷鸣的雨天,雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是

CN2+

2O2=2NO2

D.NO、NO?在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物

答案D

解析A项，氮原子最外层有5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子

的稳定结构，错误；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应，错误；C项，

氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮，错误。

2.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是（）

①N2-NO2②NO2一NO③NO2-HNO3④N2-NO⑤N2-NH3

A.@B.②⑤

C.④D.③④

答案C

解析该题有两个要求：（1）必须加入氧化剂；（2）一步反应就能完成。反应①、③、

④从化合价角度来看都升高，但反应①N2fNCh不能一步反应完成；而反应

③NO2-HNO3,虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如3NCh+

在该反应中，既是氧化剂又是还原剂；只有反应

H2O=2HNO3+NO,NCh

@N2->NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。

3.根据题目信息，完成下列反应：

⑴汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应

生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：

(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3+6NO催掣5N2+6H2O。写出氨

气转化N02的化学方程式：___________________________________________

该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为

⑶工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理C

①NO?被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1：1,写出该反应

的化学方程式：0

②NO与NO?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_________________

催化剂

答案(1)2CO+2NO=N2+2c02

催化剂

(2)8NH?+6NO2=7N2+12H2O

△

4：3

(3)①2NCh+2NaOH=NaNO3+NaNCh+H2O②NaNCh

题组二氮氧化物与水的反应

4.常温常压下，注射器甲中装有N02气体，注射器乙中装有相同体积的空气，注

射器与U形管连通，固定活塞。如图所示，打开两个止水夹，足够时间后，将会

看到U形管中液面()

A.a端上升，b端下降

B.a端下降,b端上升

C.U形管中液面无变化

D.无法判断

答案A

解析注射器甲中的NO?与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO,注射器甲中气

体的量减小，注射器乙中的空气与水不反应，气体量不变，故a端液面上升，b

端液面下降。

5.将盛有12mLNOz和02的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余

2mL无色气体，则原混合气体中02的体积和剩余的2mL气体分别是()

A.1.2mL,NOB.2.4mL,O2

C.3.5mL,O2D.4mL,NO

答案A

解析解题依据的化学方程式：

4N0?+Ch+2H2O=4HNO3；

3NO2+H2O=2HNO3+NOo

设O2的体积为x,剩余的气体有两种可能：

①若剩。2,则V财=X—(X(12mL—x)=2mL,解得x=4mL,B、C两项均不正

确；

②若剩NO,贝|」丫剩=*><[(12011—幻一4幻=2011,解得工=1.21111,D项不正确，

A项正确。

]归纳总结》---------

氮氧化物与水、氧气反应的判断和计算

❶关系式法

(1)NO和02的混合气体通入水中

由2NO+O2=2NCh和3NCh+H2O=2HNO3+NO得总反应为4NO+3O24-

2H20=4HNO3。

»等于43恰好完全反应

当体积比

A小于43剩余气体为。2

V(NO)：¥(().)w)

A大于43剩余气体为NO

（2）NO乙.和（）乙.）的混合气体通入水中

由。---和

3NO.,+H,^2HN()3+NO2NO+(),

得总反应为。

2N()24N()2+(%+2H?

4HN()3O

厂等于4：1恰好完全反应

当体积比

小于4:1剩余气体为（%

V(NO.)：V(()..匚大于：

41剩余气体为NO

（3）NO、NO2和Ch三种混合气体通入水中

先按3NO2+H2O=2HNO3+NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体

中NO体积，再按（1）计算。

❷电子守恒法

NO》转化为硝酸时失去电子，如果是NO》与02的混合气体，则反应中02得到的

电子数与NO,失去的电子数相等。

❸原子守恒法

4NO2+Ch和4N0+302从组成上均相当于2N2O5,都与N2O5+H2O=2HNO3等

效；当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、0原子个数比进

行分析判断。

广小于2:5剩余（匕

N(N)：N(())—等于2:5恰好完仝反应

L大于2:5

剩余气体为NO

考点二氨的性质与制备

题组一氨和铁盐的性质

1.（2021.江西东湖・南昌二中月考）利用压强传感器测定氨气的喷泉实验中的压强变

化。下列说法错误的是（）

图1飘气喷泉或脸困2喷泉实脸中瓶内压强变化曲娱

A.烧瓶中制取氨气时常用的固体为CaO或NaOH

B.可用湿润的红色石蕊试纸置于三颈瓶口c处验满

C.关闭a，将单孔塞（插有吸入水的胶头滴管）塞紧瓶口c，挤压胶头滴管，打开b,

完成喷泉实验，电脑绘制三颈瓶内压强变化曲线如图2,C点时喷泉最剧烈

D.常温下完成该实验，假设溶液刚好充满烧瓶且混合均匀，则溶液的物质的量浓

度大于1/22.4mol/L

答案D

解析固体为CaO或NaOH能够与氨水中的水反应或遇水放热，且溶液呈碱性，

使NH3H2O的电离平衡逆向移动，则烧瓶中制取氨气时常用的固体为CaO或

NaOH,A说法正确；氨气遇到湿润的红色石蕊显蓝色，则可用湿润的红色石蕊

试纸置于三颈瓶口c处验满，B说法正确；关闭a,将单孔塞（插有吸入水的胶头

滴管）塞紧瓶口c,挤压胶头滴管，打开b,完成喷泉实验，电脑绘制三颈瓶内压

强变化曲线中，C点时容器内外压强差最大，则喷泉最剧烈，C说法正确；D.若

为标准状况下完成该实验，假设溶液刚好充满烧瓶且混合均匀，容器的容积为V

VL

L,则溶液的物质的量浓度=22.蓝4。1=mmWL,则常温下应小于该值，D

说法错误。

2.下列说法错误的是（）

A.检验溶液中是否含有NFU的实验操作是取少量试液于试管中加入NaOH溶液

并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体

B.加热NH4C1和Ca（0H）2的混合物，并将产生的气体通入酚猷溶液中，溶液变成

红色

C.施肥时，草木灰（有效成分为K2co3）不能与NH4cl混合使用的原因是K2cCh与

NH4C1反应生成氨气会降低肥效

D.因NH4HCO3受热易分解，所以可用作氮肥

答案D

解析NH：与NaOH溶液共热生成氨气，氨气是碱性气体，能使湿润的红色石蕊

试纸变蓝，A正确；NH4。与Ca（OH）2混合加热生成氨气，氨气通入酚献溶液中,

溶液变成红色，B正确；K2c03溶于水显碱性，与NH4cl反应生成氨气会降低肥

效，C正确；NH,HCCh中含有氮元素，可用作氮肥，D错误。

题组二氢的实验室制法

3.下列是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是（）

浓

氨

水

氧

化

钙

0

答案A

解析NH4cl加热生成的NH3和HC1,冷却后又生成NH4。，不能得到NH-

4.（2021-1月江苏适应性考试）实验室制取NHs时，下列装置能达到相应实验目的

是（）

A.生成NH,B.干燥N5

“Honxy

2

C.收集NHjD.吸收NH,尾气

答案B

解析实验室用加热NH4C1和Ca(0H)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，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「排空气法，故C错误；氨气极易溶于水，装置图中导管不能直接插入水中，

否则会引起倒吸，故D错误。

］知识归纳*---------

❶氨气制备的其他方法

方法化学方程式(或原理)气体发生装置

加热V

NH3H2O=^=NH3t+H2O

浓氨水t

Cr=□

浓氨水+固体NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且

NaOHOH一浓度的增大有利于NH3的生成\

CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放

浓氨水+固体

热，促使氨水分解。化学方程式为

CaO1

NH.vH2O+CaO=NH3t+Ca(OH)2

❷实验装置的创新

实验装置的创新：对于一些加

热易熔化的固体物质,可选用

该装置进行加热分解.如草酸

◊晶体(H2c2H2O)l00七开始

失水,101.5t：熔化，】50t左

右分解产生由0、CO、CO2

收集和尾气吸收装置创新：

①收集装置密封.可防止空气

对流,提高收集到NH,的纯度,

②用水吸收多余的NH,以防污

酚猷

◊染环境，倒扣的漏斗防止倒I吸。

和水③根据倒扣漏斗下沿与液面接

触处溶液颜色变红,判断圆底

烧瓶中已收集满NH,

微专题12口员泉实验的拓展与应用

【进阶学习】

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。

2.形成喷泉实验的气体和吸收剂

CO2、C12、NO、O2NO2、O2

气体HC1NH3NO2

SO2、H2s（4：3）（4：1）

吸收水、NaOHNaOH

水水水水

剂溶液溶液

3.喷泉实验装置及创新设计

喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，依托教

材中的实验装置可设计下图所示的不同装置和采用不同的实验操作（如气体溶于

水或与液体反应或产生气体等）来形成喷泉。

装置设计说明

改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于试剂瓶中，即可使少量溶

I液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷

泉

省去了胶头滴管，用手（或热毛巾等）捂热烧瓶，氨气受热膨胀，赶出玻璃

II导管内的空气，氨与与水接触，即发生喷泉（或用浸冰水的毛巾“冷敷”

烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨气溶于水）

在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形

III

瓶内气体压强增大血产生喷泉

向导管中通入一定量的H2s和S02,现象为有淡黄色粉末状物质生成,瓶

IV

内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉

V打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HC1气体后关闭该止水

夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷

泉

挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现

VI

象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉

（典例］利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCI的有关性质。实验前a、

b、c活塞均关闭。

HCI

装水的

更胶头滴管

■㈤。

⑴若要在烧瓶n中产生“喷泉”现象，烧瓶I中不产生“喷泉”现象，其操作方

法是

⑵若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是

⑶通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶I中产生“喷泉”现象，烧瓶H

中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_________________________________O

若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是_________________________

答案（1）先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管（或先挤压胶头滴管，再打开a、b

活塞）

⑵烧瓶H中导管口处产生白烟

⑶先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管（或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开

C活塞），片刻后，关闭a活塞，然后打开b活塞先打开a、c活塞，再挤压胶头

滴管（或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞），片刻后，打开b活塞

解析（1）打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶n中，由于NH3极易溶

于水，使烧瓶内气体压强迅速减小，烧杯中的水迅速进入烧瓶H中，形成喷泉。

（2）先打开a.c活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶II中，烧瓶H中的压强迅速

减小，烧瓶I中的HC1气体会进入到烧瓶H中，且与NH3化合生成NH4cl而产

生白烟。（3）在（2）基础上，若关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧

瓶I中，形成喷泉；若打开b活塞，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧

瓶I和H中，形成双喷泉。

【专题精练】

1.（202。全国卷III）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（）

稀盐酸

稀氨水

稀H2s04

饱和NaHCCh溶液

答案B

解析H2s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；HC1

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项正磔；NO与稀硫酸不反应，且在稀硫酸中溶解度非常小，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；CO2在饱和NaHCCh溶液中的溶解度较小，向圆底烧瓶中挤入饱和

NaHCCh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。

2.如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴

管的胶头，下列与实验事实不相符的是（）

A.CO2（NaHCO3溶液）/无色喷泉

B.NHS（H2O中含酚敷）/红色喷泉

C.H2s（CuSO4溶液）/黑色喷泉

D.HCl（AgNO3溶液）/白色喷泉

答案A

解析二氧化碳难溶于碳酸氢钠溶液，不能产生压强差，无法形成喷泉，A项与

实验事实不相符。

考点三硝酸的性质与应用

【典例】有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份。向其中一份中

逐渐加入铜粉,最多溶解9.6g0向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的体积随铁

粉质量增加的变化如图所示，且每一阶段只对应一个反应（已知硝酸只被还原为

NO气体）。下列分析或结果错误的是（）

V/L

O5.68.414.0m(Fc)/g

A.原混合酸中N03■•的物质的量为0.1mol

B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+,BC段产生H2

第二份溶液中最终溶质为

C.FeSO4

D.H2so4浓度为2.5mol-L-1

答案A

解析铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，题图中，。4段产生的是NO,反应

为Fe+N03+4Hl=Fe34+NOt+2H2O；AB段的反应为Fe+2Fe34=3Fe2+；

BC段产生的是H2,反应为Fe+2H+=Fe2++H2t。根据OA段发生反应的离子

方程式可知第二份溶液中NO1的物质的量为0.1mol,则原混合酸中

56gmol1

NOi■的物质的量为0.2mol。第二份溶液中最终溶质为FeSCh,此时参加反应的铁

的质量是14.0g,物质的量为0.25mol,FcSO4n/?(Fe2+):〃(SO1)=1：1,故

〃(H2so4)=〃(Fe)=0.25mol,原混合酸中H2so4浓度为唔普=2.5molL，综

U・11—z

上所述，A项符合题意。

］规律方法*---------

金属与硝酸反应计算的思维流程

两个pl、原子守恒

噪武।电子守恒

起酸性作用的

HNO,的物质的

一个

量等于生成的

硝酸盐中NO；

的物质的量

利用离子方程式

一个

快速找出各种量

4^5

的相互关系

【题组训练】

1.硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是

()

A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同

B.将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成

C.常温下铁和铀都不溶于浓硝酸，原理相同

D.浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄

答案C

解析A项，HN03和氯水中的HCIO见光都易分解，都应避光保存，正确；B项,

浓HNOs和浓氨水都具有挥发性，HN03与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3,

正确；C项，常温下，铁在浓硝酸中钝化，而Pt与浓硝酸不反应，原理不同，错

误；D项，浓HNCh能使蛋白质显黄色，正确。

2.在通风橱中进行下列实验：

去揄入Cu.A'01

步骤

'浓…F"HNO3

A稀HNO)

1

Fe表面产生大量无色

Fe表面产生少量红棕Fe、Cu接触后，具表面

现象气泡，液面上方变为红

色气泡后，迅速停止均产生红棕色气泡

棕色

下列说法不正确的是()

A.I中气体由无色变红棕色的化学方程式：2N0+O2=2NO2

B.II中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应

C.对比I.II中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3

D.针对IH中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化

答案C

解析A.铁放入稀HNO3中发生反应Fe+4HNO3(稀)=Fe(NCh)3+NOt+

2H20,NO逸出，遇到02生成N02,气体由无色变为红棕色；B.铁放入浓HN03

中，在常温下会钝化，即在Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应；C.

浓HN03的氧化性强于稀HN03；D.在铁、铜之间加一个电流计，根据电子的流

向，可判断铁是否被氧化，若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。

|名师点拨^---------

多角度突破HNOs的强氧化性

❶硝酸与金属的反应

①除Au、Pl等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属。

②活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同，还原产物不同。

③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。

❷硝酸与非金属的反应

非金属单质+浓硝酸-最高价氧化物或其含氧酸+NO?t+H2OO

❸硝酸与还原性化合物的反应

可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2\FeO、Br\I\

s2\soM等均能被HNO3氧化。

考点四氮及其化合物之间的转化关系及应用

题组一氮在自然界中的循环

1.氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循

环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是（）

N2O反硝化作用

A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化

B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是③

C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与

D.向海洋中排放含NOT的废水会影响海洋中NH9的含量

答案D

解析A项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属

于固氮作用的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝

化细菌在氧气不足的条件下还原N,不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循

环过程可知，硝酸根离子增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH；的含

量，正确。

2.一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。

回答下列问题：

(1)氮的原子结构示意图为0

⑵图中属于“氮的固定”的是____________(填字母，下同)；转化过程中发生非

氧化还原反应的是___________O

⑶若“反应h”是在NCh和H20的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物

的物质的量之比为。

(4)若“反应i”是在酸性条件下由NO3-与Zn的作用实现，则该反应的离子方程

式为

答案⑴(2)k和ca和1

+2+

(3)2：1(4)4Zn+2NO3'+l()II=4Zn+N2O1+5II2O

解析⑶反应h的化学万程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO,HNO3是氧化产物,

NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2：lo

题组二氮及其化合物转化关系的综合应用

3.（2021.1月广东适应性考试培B分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如

图所示。下列说法错误的是（）

A.a可经催化氧化生成b

B.b为红棕色，可转化为c

C.密闭体系中，c存在2NO2N2O4

D.d的溶液与Cu反应可生成b或c

答案B

解析A.由题中信息知，a为NH3,b为NO,NH3可经催化氧化生成NO,A说

法正确；B.b为NO,光无色气体，与氧气反应可转化为c,即NO2,B说法错误;

C.c存在2NChN2O4,C说法正确；D.d为硝酸，Cu与稀硝酸溶液反应生成

NO,与浓硝酸反应生成NO2,D说法正确。

4.合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法正确的

是（）

气

气

O

平

体H.0

——HNO

催化剂13

12TNMNO：,

固体2

H.O.NaCI

A.合成氨采用400〜500°C是为了提局原料转化菊口反应速率

B.湿润的淀粉-KI试纸可以鉴别气体2和浸蒸气

C.在饱和NaCl溶液中先通入过量CO?再通入过量NH3可得到固体1

D.lL气体1、2的混合气与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混

合气中二者的体积比为1：1

答案D

解析由图可知：气体1为NO,气体2为NO2,NCh与水反应生成硝酸，固体1

为NaHCCh,NaHCCh受热分解生成的固体2为Na2cO3;1LNO、NO2的混合气

体与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为2NH3+NO

+NCh冷封2N2+3H2O,NO、NO2的体积之比等于化学计量数之比，为1：1,

故D正确。

］名师点拨^----------

含氮元素物质之间的转化关系

o?.催化剂.△Cu.祐溶液

❶歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。

如：3NO2+H2O=2HNO3+NO

2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

❷归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。

如：6N0+4NH3=^=5N2+6H2O

NO2+N0+2NaOH=2NaNO2+H2O

微专题13常见气体的制备、净化与尾气处理

【进阶学习】

1.气体制备实验的基本思路

I发生II净化II干燥II收集II吸收I

I装置I-I装宜I一I装置I-I装置I一I装置I

t.tttt

反应物状11气体及11根据气体II气体水II根据气体

态及反应杂质的的性质选溶性及的性质选

条件性质择干燥剂密度择吸收剂

2.气体制备的发生装置及创新设计

（1）“固（液）十液—气体”装置的创新（适用于5、HC1等）

图A的改进优点是能控制反应液的温度。

图B的改进优点是使蒸储烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等便于液体顺利流下。

⑵“固+液一气体”装置的创新（适用于H2、C02、SCh、NO、NO?等）

⑶“固+固一气体”装置的创新（适用于NH3、02等）

改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时

造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取C02气体。

3.气体的除杂方法

(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。

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。

⑵气体干燥净化装置

当CO2中混有02杂质时，应选用上述I~IV中的IV装置除02,除杂试剂是Cu

粉。

(3)注意事项：

①需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢

气体、C02、S02等，水蒸气要在最后除去。

②除杂选用方法时要保证杂质完全除掉,如除C02最好用NaOH不用Ca(0H)2溶

液。有时候为了保证气体除尽，还要验证一步，如验证混合气体中既有C02,又

有SO2,通常用品红溶液检验SO:,然后用漠水或酸性KMnO」溶液除去SO:,再

用品红溶液检验是否除尽,最后用澄清石灰水检验CO?。

4.尾气处理的原因、方法及装置

(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、

爆炸等灾害。

⑵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。

(3)尾气处理装置(见下图a、b、c)

燃烧式吸收式收集式

①实验室制取Ch时，尾气的处理可采用b装置。

②制取CO时，尾气处理可采用ac装置。

③制取H2时，尾气处理可采用ac装置。

【典例】二氧化氯(Q02)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，

沸点为11℃z可用于处理含硫废水。回答下列问题：。。2的制备

已知：S02+2NaC103+H2SO4=2C1O2+2NaHSO4o

(1)装置A中反应的化学方程式为______________________________________

⑵欲收集CIO2,选择图中的装置，其连接顺序为

a->(按气流方向，用小写字母表示)。

⑶装置D的作用是

【图解分析】

安全瓶防倒

吸放和装置

吸收尼气川5B之前

NaClOl

冰

水

答案(l)Cu+2H2so4(浓)^^CuSO4+SO2t+2H2O

⑶冷凝并收集ClOz

解析（1）装置A中Cu与浓硫酸反应制备二氧化硫，化学方程式为Cu+

2H2so“浓）=^=CuSO』+SO2t+2H2OO（2）二氧化硫从a进入装置B中反应，为

防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a—gfh或a—h-g,为反应充分，故再连

接B装置中的b,二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于

收集，故连接e,最后用NaOH溶液吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，

连接顺序为a-*g->h-*b-*c->e-*f-*d或hfg->b-*cfeff—d0（3）装置D的作

用为冷凝并收集CKh。

］易错提醒*---------

❶使用可燃性气体（如H2、CO、CH4等），先用原料气赶走系统内的空气，验纯后

再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。

❷制备一些易与空气中的成分发生反应的物质（如H2还原CuO的实验），反应结

束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至试管冷却。

❸制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质（如Al2s3、A1C13等），往往在装置

的末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气的进入。

❹用液体吸收气体，若气体溶解度较大，要加防倒吸装置。

常见的防倒吸装置有：

H,SO.

CC1,

【专题精练】

（2021.北京卷）实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是

()

气体试剂制售装置收集方法

A02KMnO4ad

BH2Zn+稀H2SO4bc

CNOCu+稀HNO?bc

石灰石+稀

DCO2bc

H2so4

答案B

解析02的密度比空气稍大且难溶于水，通常用琲水法收集，A项错误；实验室

中用Zn和稀硫酸反应制备H2,并用排水法收集H2,B项正确；NO易被空气中

的02氧化，通常采用排水法收集，C项错误；稀硫酸与CaCCh反应制取CO?时,

CaCCh表面会附着CaS04而阻止反应的进行，实验室通常用CaCCh与稀盐酸制备

CO2,D项错误。

微专题14绿色化学与环境的保护

【进阶学习】

1.绿色化学