氮及其重要化合物【讲】(人教版)(解析版)

4.4氮及其重要化合物知识整理知识整理氮及其氧化物一、氮的固定将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定。（1）自然固氮eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(雷雨天产生NO气体,豆科植物根瘤菌固氮))（2）人工固氮：工业合成氨。二、氮气写出有关反应的化学方程式：①3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2；②N2＋3H2eq\o(,\s\up11(高温、高压),\s\do4(催化剂))2NH3；③N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电或高温))2NO。三、氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3和N2O5。完成下表中NO和NO2的比较：氮的氧化物NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水易溶于水化学性质与O2反应2NO＋O2=2NO2不反应与H2O反应不反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NOeq\a\vs4\al()（1）NO能与血红蛋白结合而使人中毒。（2）NO、NO2均能与NH3反应生成N2：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))5N2＋6H2O；8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))7N2＋12H2O四、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，产生的一种有毒的烟雾。（2）酸雨：NOx排入大气后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面形成酸雨。（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。2．常见的NOx尾气处理方法(教材补遗)（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)，此法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)；NOx与CO在一定温度下可催化转化为无毒气体(N2和CO2)，此法一般适用于汽车尾气的处理。知识演练知识演练1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。（1）固氮反应一定属于氧化还原反应。()（2）NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去。()（3）CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。()（4）N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。()（5）NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂。()（6）可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。()（7）溴蒸气和NO2都是红棕色气体，不能用湿润的淀粉­KI试纸和NaOH溶液鉴别，可用AgNO3溶液、蒸馏水或CCl4鉴别。()解析：(5)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂。答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√2．完成下列填空。（1）某小组为探究三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}的热分解产物，按如图所示装置进行实验。通入氮气的目的是______________________。（2）NO被H2O2氧化为NOeq\o\al(－,3)的离子方程式是___________________。（3）绿矾(FeSO4·xH2O)易被氧化，在测定其结晶水含量或分解产物时，应先向装置中缓缓通入N2，目的是________________________________。答案：(1)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置(2)2NO＋3H2O2=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H2O(3)排出装置中的空气素养提升素养提升一、氮及其氧化物的性质和应用1．下列有关氮气用途说法不正确的是()A．做焊接金属的保护气B．制硝酸和化肥的原料C．食品袋中充氮气来防腐D．与氧气反应制NO从而制硝酸解析：选D。氮气的化学性质不活泼，能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化，A项正确；氮气可用于合成氨，氨可制硝酸和化肥，B项正确；食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率，C项正确；氮气与氧气的反应很难进行，不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸，D项错误。2．Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，下列关于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是亚硝酸的酸酐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．①③④C．②③④ D．①④解析：选B。NO中氮元素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；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。二、氮的氧化物溶于水或碱溶液的计算3．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，则下列关系正确的是()A．V1＞V2＞V3B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1D．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可得，剩余NO的体积V1＝(1＋eq\f(1,3))体积。②根据4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可得，剩余O2的体积V2＝(1－eq\f(1,4))体积。③根据NH3极易溶于水、N2难溶于水且N2与水不发生化学反应可得，剩余N2的体积V3＝1体积。由上述分析可知，V1>V3>V2，故B项符合题意。4．(教材改编题)（1）一个大试管的容积为27mL，装满二氧化氮和氧气，把它倒扣在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为2mL。则原混合气体中O2的体积可能是________或________。（2）一个大试管的容积为24mL，收集满一氧化氮气体，把它倒扣在盛满水的水槽里再通入氧气，一段时间后，试管里剩余气体体积为2mL。则通入O2的体积可能是________或________。解析：(1)NO2、O2混合气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。若剩余的2mL气体为O2，则参加上述反应的NO2和O2的总体积为27mL－2mL＝25mL，则原混合气体中NO2的体积为25mL×eq\f(4,5)＝20mL，O2的体积为27mL－20mL＝7mL。若剩余的2mL气体为NO，该气体由NO2和O2共同反应后剩余了6mL的NO2再单独与水反应而得，则按4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3反应的NO2和O2的总体积为27mL－6mL＝21mL，则原混合气体中O2的体积为21mL×eq\f(1,5)＝4.2mL。(2)NO、O2混合气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。若剩余的2mL气体为O2，则是24mLNO按上述化学方程式完全反应后又通入了2mLO2，则通入O2的体积为24mL×eq\f(3,4)＋2mL＝20mL。若剩余的2mL气体为NO，则按4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3反应的NO体积为24mL－2mL＝22mL，则通入O2的体积为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计算问题无论是单一气体(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。（1）若NO和O2通入水中，总反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(4∶3)。（2）若NO2和O2通入水中，总反应的化学方程式为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3(4∶1)。5．已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的化学反应如下：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。现有mmolNO2和nmolNO组成的混合气体，要用NaOH溶液使其被完全吸收无气体剩余，现有浓度amol·L－1的NaOH溶液，则需此NaOH溶液的体积为()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：选C。生成物不论是硝酸钠还是亚硝酸钠，根据原子守恒可知，氢氧化钠的物质的量就是NO2和NO的物质的量之和，则氢氧化钠的物质的量是(m＋n)mol，则氢氧化钠溶液的体积为eq\f(m＋n,a)L。方法技巧方法技巧氮氧化物与NaOH溶液反应的有关问题分析（1）NO2能被NaOH溶液吸收发生转化生成NaNO3和NaNO2。（2）NO不能被NaOH溶液吸收。（3）n(NO2)∶n(NO)≥1时，NO2、NO的混合气体能完全被NaOH溶液吸收。知识整理知识整理氨铵盐肼(N2H4)一、氨的分子结构和物理性质电子式密度气味水溶性比空气的小强烈刺激性气味极易溶于水(1∶700)二、氨的化学性质1．与水的反应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）一水合氨为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。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：HCl＋NH3=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3。3．与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。4．氨的还原性——氨的催化氧化化学方程式：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))4NO＋6H2O。三、氨的实验室制法注意事项注意事项实验室制取NH3的简易方法,方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O浓氨水＋固体NaOHNaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解，且OH－浓度的增大也有利于NH3的生成浓氨水＋固体CaOCaO与水反应生成OH－，使溶剂(水)减少；且反应放热，促使NH3·H2O分解。化学方程式：NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2四、铵盐的性质及NHeq\o\al(＋,4)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．NHeq\o\al(＋,4)的检验未知液eq\o(→,\s\up11(OH－),\s\do4(△))有刺激性气味的气体eq\o(→,\s\up7(湿润的红色石蕊试纸))试纸变蓝色eq\o(→,\s\up7(结论))原溶液中含有NHeq\o\al(＋,4)。五、肼(N2H4)(教材补遗)1．碱性：溶于水形成二元弱碱，碱性比NH3·H2O弱，在水中的电离与NH3·H2O相似，与硫酸反应形成的酸式盐为N2H6(HSO4)2。2．强还原性：能被氧气、H2O2等氧化，可用作喷气式发动机的推进剂、火箭燃料等。知识演练知识演练1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。（1）气态氢化物热稳定性：PH3<NH3。()（2）由于NH3极易溶于水，故可用作制冷剂。()（3）氨遇到浓盐酸、浓硫酸都会发生反应，产生白烟。()（4）氨水中含氮微粒中数目最多的是NHeq\o\al(＋,4)。()（5）铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。()（6）现有1mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1mol·L－1。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2．（1）写出NH3在催化剂作用下还原NO2生成N2和H2O的化学方程式：_______________。（2）在有氧条件与催化剂作用下，15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气(N2O)几乎都是15NNO。写出该反应的化学方程式：_____________________。（3）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨(N2H4)，反应的化学方程式为__________________。答案：(1)8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O(2)415NO＋4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))415NNO＋6H2O(3)NaClO＋2NH3=N2H4＋NaCl＋H2O素养提升素养提升一、氨、铵盐的性质1．探究氨及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A．将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨极易溶于水B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NHeq\o\al(＋,4)C．加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有热不稳定性D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨催化氧化的产物中有NO解析：选B。B项，因为氨水中存在氨分子，加热，氨逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是氨水中的铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨，错误；D项，4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(Pt),\s\do4(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，NH3的催化氧化产物为NO，正确。2．(双选)如图，利用培养皿探究氨的性质。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与浓盐酸挥发出的HCl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可以是MgCl2、FeCl3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AC。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铁、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。方法技巧方法技巧实验室用铂丝按如图进行氨的催化氧化实验，操作现象总结如下：（1）空气通入氨水中：其作用是让氨易挥发出来，从而使氧气和氨充分混合。（2）锥形瓶中气体呈红棕色：这是因为NH3被氧化为NO，NO遇到空气中的O2又迅速被氧化为红棕色的NO2。（3）通常瓶内有白烟出现：这是由于锥形瓶里有水蒸气存在，水蒸气和NO2反应生成了HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，HNO3再跟NH3反应生成微小的白色NH4NO3晶体：NH3＋HNO3=NH4NO3。（4）铂丝总是呈红色：这是因为NH3与O2在铂丝的表面上进行的反应是放热反应，反应放出的热量足以使铂丝继续保持红热状态。二、氨的制备与性质实验综合3．如图是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是()A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹解析：选B。氯气易溶于有机溶剂四氯化碳，烧瓶中的气体压强减小，故能形成喷泉；氢气不溶于水，也不和氢氧化钠反应，烧瓶中的气体压强不会有明显的变化，故不能形成喷泉；用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气，使锥形瓶中的水进入烧瓶中，因氨极易溶于水，所以烧瓶中的气体压强减小，故能形成喷泉；浓硫酸溶于水时放热，促使浓氨水放出氨，氨和氯化氢气体反应，烧瓶中的气体压强减小，故能形成喷泉。4．根据如图装置，回答下列问题。（1）该装置能否制得纯净、干燥的NH3？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）要制得纯净、干燥的NH3，若反应物还是选用一种固体药品，应选择________，其原理是__________________________________________________(结合化学方程式和必要的文字说明)。（3）在实验室中还可以把浓氨水滴入NaOH固体中制备NH3，下列适宜的装置是________。其收集装置可以选用________。尾气处理装置可以选用________。答案：(1)不能；因为NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，它们在试管口又重新生成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可以被碱石灰吸收，可制得纯净、干燥的NH3(3)③AGbd5．如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学用烧瓶盛装不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度。(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)（1）若用HCl气体，则c(HCl)＝________。（2）若用NO2气体，则c(HNO3)＝______。（3）若用n(NO2)∶n(O2)＝4∶1的混合气体，则c(HNO3)＝________。（4）若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合气体，则c(HNO3)＝________。解析：设烧瓶的容积为VL，则气体的物质的量均为eq\f(V,22.4)mol。(1)若用HCl气体，喷泉完成后，溶液充满整个烧瓶，则溶液的体积为VL，c(HCl)＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。(2)若用NO2气体，喷泉完成后，溶质为HNO3，3NO2＋H2O=2HNO3＋NOeq\f(V,22.4)moleq\f(2,3)×eq\f(V,22.4)mol则喷泉完成后溶液的体积为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知识整理知识整理喷泉实验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容器中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。2．形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体组合。气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2、(4∶3)NO2、O2(4∶1)吸收剂水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水3.喷泉实验的发散装置及操作方法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，以教材中的装置为发散源可设计如图所示多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体、使气体发生反应等)来形成喷泉。设计说明：装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨溶于水)。装置(Ⅲ)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，锥形瓶内气体压强增大产生喷泉。装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl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。装置(Ⅵ)中，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象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。4．喷泉实验产物的浓度计算关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度：（1）若烧瓶内为HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水且不与之反应的气体混合时，溶质的物质的量浓度为eq\f(1,22.4)mol·L－1。（2）若烧瓶内为NO2和O2的混合气体且其体积比为4∶1时，溶质的物质的量浓度即c(HNO3)＝eq\f(1,28)mol·L－1。6.如图所示是在实验室进行氨快速制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出。（1）在组装好装置后，若要检验A～E装置的气密性，其操作是首先______________，然后用酒精灯微热A，观察到E中有气泡冒出，移开酒精灯，E中导管有一段水柱形成，说明装置气密性良好。（2）装置B中盛放的试剂是________。（3）点燃C处酒精灯，关闭止水夹2，打开止水夹1，从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中生石灰后关闭分液漏斗，稍等片刻，装置C中黑色固体逐渐变红，装置E中溶液里出现大量气泡，同时产生________(填现象)；从装置E中逸出液面的气体可以直接排入空气，请写出在装置C中发生反应的化学方程式：____________________________________。（4）当装置C中固体全部变成红色后，关闭止水夹1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量装置C中固体质量。若反应前固体质量为16g，反应后称量固体质量减少2.4g。通过计算确定该固体产物的成分是___________________________(用化学式表示)。（5）在关闭止水夹1后，打开止水夹2，残余气体进入装置F中，很快发现装置F中产生白烟，同时装置G中溶液迅速倒吸流入装置F中。写出产生白烟的化学方程式：________________________________________________________________________。迅速产生倒吸的原因是__________________________________。解析：(1)检查A～E装置气密性的方法为关闭止水夹2和分液漏斗活塞，打开止水夹1，在E中装入水，然后用酒精灯微热A，观察到E中有气泡冒出，移开酒精灯，E中导管有一段水柱形成，说明装置气密性良好。(2)装置B是对产生的氨进行干燥的装置，氨为碱性气体，所以装置B中为碱性物质，故为碱石灰或生石灰。(3)装置C中黑色固体氧化铜逐渐变红，发生还原反应，而装置E中溶液里出现大量气泡，又从装置E中逸出液面的气体可以直接排入空气，说明排出的气体为N2，故装置C中发生的反应为2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O。装置E中为溶有二氧化硫的氯化钡溶液，未反应的NH3与H2SO3反应生成(NH4)2SO3，(NH4)2SO3与氯化钡反应产生白色沉淀。(4)装置C中物质为氧化铜，反应前固体质量为16g，即含有氧化铜0.2mol，若全部被还原为Cu，则冷却后称量应为12.8g，固体质量减少3.2g；若全部被还原为Cu2O，固体质量减少1.6g，但称得固体质量减少2.4g，即氧化铜被还原为Cu2O和Cu，故固体产物的成分是Cu2O和Cu。(5)氨和氯气直接反应生成氯化铵，产生白烟：3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl；盛满氯气的集气瓶中因氨消耗氯气生成部分固体，导致装置F内气压减小，引起溶液倒吸。答案：(1)关闭止水夹2和分液漏斗活塞，打开止水夹1，在E中装入水(2)碱石灰(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盛满氯气的集气瓶中因氨消耗氯气生成部分固体，导致装置F内气压减小，引起溶液倒吸知识整理知识整理硝酸的性质及应用一、物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体。二、化学性质1．不稳定性化学方程式：4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up26(△),\s\do9(或光照))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）与金属反应稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化学方程式，下同)。浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。【注】常温下，铁、铝遇浓HNO3会发生钝化，所以可用铁或铝制容器来盛装浓HNO3。（2）与非金属反应浓硝酸与C反应：C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))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＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。3．与有机物反应（1）硝化反应(与反应)：。（2）显色反应：分子中含有苯环的蛋白质与浓硝酸作用时呈黄色。三、工业制备(教材补遗)写出下列反应的化学方程式：（1）氨在催化剂、加热条件下氧化为NO：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))4NO＋6H2O。（2）NO被空气氧化为NO2：2NO＋O2=2NO2。（3）NO2溶于水制备HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。知识演练知识演练1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。（1）将铜丝插入稀硝酸中：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。()（2）常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。()（3）可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。()（4）过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO。()（5）浓硝酸在光照下久置会变黄。()（6）浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最终变为红色。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2．用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应。在浓硝酸中放入Cu片：（1）反应开始时的离子方程式为__________________________________________，实验现象为__________________________________________________________。（2）若Cu片有剩余，则反应将要结束时的离子方程式为________________________________________________________________________。（3）待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是_____________________。答案：(1)Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O溶液逐渐变为蓝色，有红棕色气体逸出(2)3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成了强氧化性酸，又能与过量的铜反应方法技巧方法技巧（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；很稀的硝酸的还原产物也可能为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NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NOeq\o\al(－,3)不能与Fe2＋、I－、SOeq\o\al(2－,3)、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地写成复分解反应。素养提升素养提升一、硝酸的性质及应用1．硝酸被称“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的是()A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制取氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性解析：选D。浓硝酸使紫色石蕊溶液变红表现的是酸性，使其褪色表现的是强氧化性，A项正确；硝酸具有强氧化性，与锌反应生成氮的氧化物，不生成氢气，B项正确；浓硝酸见光易分解，应用棕色试剂瓶存放，C项正确；硝酸与NaOH溶液中和后，使溶液中的红色褪色，利用的是酸性，D项错误。2．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．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄解析：选C。A项中HNO3和氯水中HClO见光都易分解，都应避光保存，正确；B项，浓HNO3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3，正确；C项，铁在浓硝酸中钝化，而铂与浓硝酸不反应，原理不同，错误；D项，浓HNO3能使蛋白质显黄色，正确。3．(全面描述金属与酸反应的现象)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。请回答有关问题：（1）设计装置A的目的是__________________________________________________。（2）在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热，观察到装置B中的现象是__________________________________________________________________；发生反应的离子方程式为______________________________________________。（3）装置E和F的作用是_______________________________________________；为实现此作用，其操作方法是__________________________________________。（4）装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有________的功能。答案：(1)利用碳酸钙与稀硝酸反应产生的CO2排尽装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)验证NO的生成将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色，则说明铜与稀硝酸反应生成了NO(4)防止倒吸方法技巧方法技巧现象描述答题模板（1）全面描述现象的程序——“海、陆、空”“海”——溶液有什么变化；“陆”——固体有什么变化；“空”——气体有什么变化。（2）规范描述现象的答题模板①颜色：……由……(具体颜色)变为……(具体颜色)；②气体：溶液中产生……(颜色)的气体，(或)在固体表面产生……(颜色)的气体；③沉淀：在……(颜色)溶液中产生……(颜色)的沉淀(浑浊)。二、金属与硝酸反应的有关计算4．在某100mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4mol/L、0.1mol/L，向该混合液中加入1.92g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子的物质的量浓度(不考虑溶液体积变化)是()A．0.15mol/L B．0.225mol/LC．0.30mol/L D．0.45mol/L解析：选B。溶液中同时存在H＋和NOeq\o\al(－,3)时Cu就能够发生反应。该溶液中H＋实际为0.06mol，应该根据离子方程式进行计算。设生成Cu2＋的物质的量为x，3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O38230.03mol0.06mol0.04molx根据各物质量的关系可知，H＋不足，故应根据H＋进行计算。x＝3×0.06mol÷8＝0.0225mol，因此铜离子浓度为eq\f(0.0225mol,0.1L)＝0.225mol/L。5．将一定量的铜粉加入100mL某浓度的稀硝酸中充分反应后，容器内剩有m1g铜粉，此时共收集到NO气体448mL(标准状况)，然后向上述混合物中加入足量稀硫酸至不再反应为止，容器内剩有铜粉m2g，则m1－m2为()A．5.76 B．2.88C．1.92 D．0.28解析：选A。铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，而第一次反应产生NO的物质的量为eq\f(0.448,22.4)mol＝0.02mol，从而可得剩余NOeq\o\al(－,3)的物质的量为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质的量为0.06mol，最终NOeq\o\al(－,3)全部转化为NO，而Cu转化为Cu2＋，根据得失电子守恒可得，再次参与反应的Cu的质量为0.06×eq\f(3,2)×64g＝5.76g，即m1－m2＝5.76，故选A。6．(双选)5.6gFe全部溶于一定浓度、200mL的HNO3溶液中，得到标准状况下的气体2.24L，测得反应后溶液中NOeq\o\al(－,3)的浓度为1.25mol·L－1。若反应前后溶液体积变化可忽略不计，则下列有关判断错误的是()A．反应后的溶液中铁元素以Fe2＋形式存在B．反应后的溶液最多还能溶解2.8gFeC．2.24L气体是NO、NO2的混合气体D．原HNO3溶液的浓度为1.75mol·L－1解析：选AB。n(Fe)＝eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，反应后的溶液中n(NOeq\o\al(－,3))＝0.2L×1.25mol·L－1＝0.25mol，根据Fe元素守恒，所以反应后的溶液中n(Fex＋)∶n(NOeq\o\al(－,3))＝1∶2.5，则反应后的溶液中铁元素以Fe3＋和Fe2＋形式存在，A错误；设溶液中含Fe(NO3)3xmol，则有3x＋(0.1－x)×2＝0.25，解得x＝0.05，结合2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋可知，还能溶解Fe：56g·mol－1×0.05mol×eq\f(1,2)＝1.4g，B错误；Fe与HNO3反应时失去电子：0.05mol×3＋(0.1－0.05)mol×2＝0.25mol，结合得失电子守恒和生成n(NOx)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，则2.24L气体为NO和NO2组成的混合气体，C正确；n(HNO3)＝0.25mol＋0.1mol＝0.35mol，所以c(HNO3)＝eq\f(0.35mol,0.2L)＝1.75mol·L－1，D正确。方法技巧方法技巧金属与硝酸反应的思维模型知识整理知识整理氮及其重要化合物的相互转化及应用氮及其重要化合物的相互转化[注意]箭头指出可体现物质的性质，指向可寻找该物质的制备方法。素养提升素养提升一、氮及其化合物的相互转化1．下列关系图中，a是一种正盐，b是气态氢化物，c是单质，f是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量b跟氯气反应除生成c外，另一产物是盐酸盐。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下列说法不正确的是()A．当X是强酸时，a、b、c、d、e、f均含有同一种元素，f是硫酸B．当X是强碱时，a、b、c、d、e、f均含有同一种元素，f是硝酸C．b和Cl2的反应一定是氧化还原反应D．当X是强酸时，c常温下是气态单质解析：选D。a是一种正盐，且与强酸和强碱反应都能生成气态氢化物，则a是(NH4)2S。当X是强酸时，b、c、d、e、f分别是H2S、S、SO2、SO3、H2SO4，A项正确；当X是强碱时，b、c、d、e、f分别是NH3、N2、NO、NO2、HNO3，B项正确；b和Cl2的反应一定是氧化还原反应，因为b转化为c是气态氢化物向单质的转化，一定有化合价的变化，C项正确；当X是强酸时，c显然是硫单质，硫单质常温下是固体，D项错误。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）氮原子的结构示意图为______________。（2）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________。（3）若“反应h”是在NO2与H2O的作用下实现的，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NOeq\o\al(－,3)与Zn的作用实现的，则该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。解析：(1)N位于第二周期ⅤA族，其原子结构示意图为。(2)氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，根据循环图，得出属于氮的固定的是c和k；发生非氧化还原反应，说明在反应前后元素化合价没有发生变化，即属于非氧化还原反应的是a和l。(3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氧化产物是HNO3，还原产物是NO，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。(4)根据信息，Zn＋H＋＋NOeq\o\al(－,3)→Zn2＋＋N2O↑＋H2O，Zn的化合价升高2价，由NOeq\o\al(－,3)到N2O过程中N的化合价降低4价，根据得失电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可知，离子方程式为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）有关氮及其重要化合物的推断题，常以“产生白烟、红棕色气体、无色气体在空气中变为红棕色、能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色”等特殊现象为突破口。（2）不同价态的含氮物质间的转化①歧化——同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。例如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；