2024高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第四节氮及其重要化合物学案新人教版

PAGE39-第四节氮及其重要化合物最新考纲：1.驾驭氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法。3.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。核心素养：1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次相识含氮化合物的多样性，并对其进行分类。2.科学探究与创新意识：能依据氮单质及化合物的性质提出有探究价值的问题；能从问题和假设动身，确定探究目的，设计探究方案，进行试验探究。学问点一氮气及其氧化物1．氮气的结构与性质(1)氮元素的存在与氮的固定(2)N2的物理性质无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(3)N2的化学性质2.氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物氧化物的化学式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的价态＋1＋2＋3＋4＋5N2O俗称笑气，有麻醉作用；N2O3是亚硝酸的酸酐；N2O5为硝酸的酸酐。(2)NO与NO2性质的比较推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．常温常压下，124gP4中所含P—P键数目为4NA(×)提示：124gP4的物质的量是1mol，由于白磷是正四面体结构，一分子P4含有6个P—P键，因此1molP4所含P—P键数目为6NA。2．1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数为2NA(×)提示：N2与H2的反应为可逆反应。3．用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO(×)提示：NO能与空气中的O2反应生成NO2，收集NO应采纳排水法。4．0.3molNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA(×)提示：在NO2与水的反应中，每有0.3molNO2参与反应，转移0.2mol电子。5．制二氧化氮时，用水或NaOH溶液汲取尾气(×)提示：用水汲取NO2还会放出有毒气体NO。6．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象(×)提示：NO2遇水生成硝酸，能将Fe2＋氧化为Fe3＋，溶液颜色由浅绿色变为黄色。7．豆科植物通过根瘤菌汲取空气中的氮属于氮的固定，是化学改变(√)8．食品袋中充氮气可用来防腐(√)1．氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此试验测得NO2的平均相对分子质量总大于46，也没有纯净NO2和N2O4气体。2．验证某无色气体是NO的方法是让无色气体接触氧气或空气，无色气体变为红棕色。3．NO2、NO可用碱液处理，如NaOH溶液汲取原理为NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。4．NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。如NO2能使潮湿的淀粉－碘化钾试纸变蓝：2NO2＋2KI=2KNO2＋I2。5．鉴别NO2和溴蒸气常用的试剂为：①AgNO3溶液、②H2O、③CCl4。1．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是(A)A．氮元素均被氧化B．工业合成氨属于人工固氮C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环解析：在雷电作用下N2与O2反应生成NO，氮元素被氧化、工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A项错误，B项正确；由题图可看出含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C项正确；合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确。2．氮及其化合物的改变关系如图：则下列说法不正确的是(D)A．路途①②③是工业生产硝酸的主要途径B．路途Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径C．上述全部反应都是氧化还原反应D．上述反应中只有③属于氮的固定解析：工业上生产硝酸的流程是氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O路途①，一氧化氮与氧气反应2NO＋O2=2NO2路途②，二氧化氮被水汲取3NO2＋H2O=2HNO3＋NO路途③，路途①②③是工业生产硝酸的主要途径，A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应：N2＋O2eq\o(=,\s\up15(放电))2NO路途Ⅰ；NO不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO＋O2=2NO2路途Ⅱ，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO路途Ⅲ，B正确；从氮的改变关系图可知：N从N2(0价)→NO(＋2价)→NO2(＋4价)→HNO3(＋5价)，都是氧化还原反应，C正确；上述反应中空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，②③含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，D错误。3．(2024·泰州模拟)常温常压下，注射器甲中装有NO2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．a端上升，b端下降B．a端下降，b端上升C．U形管中液面无改变D．无法推断解析：打开两个止水夹后，甲中NO2与水反应生成HNO3和NO，U形管中左侧气体压强减小，a端液面上升，b端下降。4．下列说法中错误的是(D)A．工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应B．NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液或CCl4，但不能用潮湿的淀粉­KI试纸C．除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中D．NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为2∶1解析：NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。5．(2024·辽宁铁岭协作体联考)已知Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up15(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑，将少量的Cu(NO3)2固体放入试管中加热，然后用带火星的木条放入试管中，木条复燃，则下列说法正确的是(A)A．NO2能支持燃烧B．NO2不能支持燃烧C．木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的原因D．木条复燃是因为硝酸铜分解产生的CuO催化作用的结果解析：氧气具有助燃性，在纯氧气中能使带火星的木条复燃，但空气中由于含有大量不能助燃的N2，而氧气量较少，所以空气不能使带火星的木条复燃，反应2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up15(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑中，产物中NO2、O2的体积比与空气中N2、O2体积比近似相同，即为4∶1，带火星的木条放入Cu(NO3)2受热分解得到的混合气体的试管中，木条复燃，说明NO2能支持燃烧，A项正确。6．氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必需进行处理。(1)汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气渐渐成为城市空气污染的主要来源之一。①汽车尾气中的CO来自于汽油的不完全燃烧，NO来自于N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应。汽车尾气对环境的危害主要有形成酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任写两种即可)(至少填两种)。②汽车尾气中的CO、NOx在相宜温度下采纳催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体，反应的化学方程式可表示为2xCO＋2NOxeq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))2xCO2＋N2。(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))7N2＋12H2O。同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是1∶3。(3)工业尾气中氮的氧化物常采纳碱液汲取法处理，若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全汲取后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是NaNO2。解析：(1)①汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)V(NO)＋V(NO2)＝3.0L，eq\f(2,3)V(NO)＋eq\f(4,3)V(NO2)＝3.5L，则V(NO)＝0.75L，V(NO2)＝2.25L，V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(3)NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成盐的化合价必定为＋3价，即为NaNO2。素养一氮氧化物被水汲取相关计算1．关系式法(1)NO和O2的混合气体通入水中由2NO＋O2=2NO2和3NO2＋H2O=2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。(2)NO2和O2的混合气体通入水中由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO和2NO＋O2=2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO计算诞生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。2．电子守恒法NOx转化为硝酸时失去电子，假如是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。4NO2＋O2和4NO＋3O2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、O原子个数比进行分析推断。1．如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边渐渐摇动试管，直到两个试管内充溢液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为(A)A．1∶1 B．5∶7C．7∶5 D．4∶3解析：NO2、NO装满试管，则体积相同，依据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，依据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。2．(2024·贵阳模拟)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，则下列的关系正确的是(B)A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2解析：设各种气体的体积都为1体积。①依据3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝(1＋eq\f(1,3))体积。②依据4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，即剩余O2的体积V2＝(1－eq\f(1,4))体积。③剩余N2的体积V3＝1体积。即B项符合题意。3．将充有mmLNO和nmLNO2的量筒倒立于水槽中，然后通入mmLO2，若m<n，则充分反应后，量筒内剩余的气体体积为(D)A．3(m－n)mL B．(m＋n)mLC．(m－n)mL D.eq\f(n－m,3)mL解析：发生反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，故NO与NO2按1∶1混合的总反应为：NO＋NO2＋O2＋H2O=2HNO3，充有mmLNO和nmLNO2的量筒倒立于水槽中，然后通入mmLO2，由于m<n，故按总反应进行，NO2有剩余，剩余NO2的体积为nmL－mmL＝(n－m)mL，再发生3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故生成NO的体积为eq\f(1,3)(n－m)mL。素养二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，产生了一种有毒的烟雾。②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧削减，导致地面紫外线辐射量增加。④NO与血红蛋白结合使人中毒。2．常见的NOx尾气处理方法①碱液汲取法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全汲取的条件是n(NO2)≥n(NO)。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在肯定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。1．为落实“五水共治”，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)，设计了如下流程：下列说法不正确的是(B)A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B．X可以是空气，且需过量C．捕获剂所捕获的气体主要是COD．处理含NHeq\o\al(＋,4)废水时，发生反应的离子方程式为NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O解析：工业废气中的CO2、SO2与石灰乳反应生成难溶的CaCO3和CaSO3，石灰乳微溶于水，A项正确；气体1中含有NO、CO和N2，若用过量空气，则NO被全部氧化为NO2，NO2与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2，与流程图中NaNO2不符，故通入的空气不能过量，NO2与NO气体依据1∶1混合与NaOH完全反应生成NaNO2，B项错误；气体2中含有N2和CO，N2无毒，故捕获剂捕获的气体主要为CO，C项正确；NaNO2具有氧化性，NHeq\o\al(＋,4)具有还原性，二者发生氧化还原反应生成无污染的N2，D项正确。2．(2024·全国卷Ⅱ)探讨表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是(C)A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关解析：雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；依据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后，汲取空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。3．(2024·天津卷)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为除尘。(2)C中填充的干燥剂是(填序号)c。a．碱石灰b．无水CuSO4c．P2O(3)用试验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤②加热烟道气的目的是防止NOx溶于冷凝水。Ⅱ.NOx含量的测定将vL气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NOeq\o\al(－,3)，加水稀释至100.00mL。量取20.00mL该溶液，加入v1mLc1mol·L－1FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗v2mL。(5)NO被H2O2氧化为NOeq\o\al(－,3)的离子方程式为2NO＋3H2O2=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H2O。(6)滴定操作运用的玻璃仪器主要有锥形瓶、酸式滴定管。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2＋＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=NO↑＋3Fe3＋＋2H2OCr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为eq\f(23×c1v1－6c2v2,3v)×104mg·m－3。(8)推断下列状况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)若缺少采样步骤③，会使测定结果偏低。若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果偏高。解析：(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)C中填充的干燥剂不能汲取NOx，因此不能为碱石灰，而无水CuSO4通常只用于检验水而不是汲取水，故该干燥剂为P2O5。(3)D的作用是汲取NOx，故该装置中应装有碱液，为洗气瓶装置，气体从长管进、短管出。(4)NOx中的NO2能溶于水且与水反应，故加热烟道气的目的是防止NOx溶于冷凝水。(5)NO被H2O2氧化为NOeq\o\al(－,3)，则H2O2被还原为H2O，配平离子方程式为2NO＋3H2O2=2NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2H2O。(6)K2Cr2O7标准溶液具有强氧化性，能氧化碱式滴定管下端的橡胶部分，因此滴定操作运用的玻璃仪器主要有锥形瓶、酸式滴定管。(7)依据滴定原理，可得原溶液中NOeq\o\al(－,3)消耗的n(Fe2＋)＝[c1mol·L－1×v1×10－3L－c2mol·L－1×v2×10－3L×6]×eq\f(100.00,20.00)＝5(c1v1－6c2v2)×10－3mol，则n(NOeq\o\al(－,3))＝eq\f(1,3)n(Fe2＋)＝eq\f(5,3)(c1v1－6c2v2)×10－3mol，故气样中NOx折合成NO2的含量为eq\f(5,3)(c1v1－6c2v2)×10－3mol×46000mg·mol－1÷(v×10－3)m3＝eq\f(23×c1v1－6c2v2,3v)×104mg·m－3。(8)若缺少采样步骤③，则采集的烟道气中混有空气，测定结果偏低；若FeSO4标准溶液部分变质，则消耗的FeSO4标准溶液的体积偏大，测定结果偏高。学问点二氨和铵盐1．氨的分子结构和物理性质2.氨的化学性质(1)氨与水的反应NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，氨溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋H2O。(2)氨与酸的反应：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\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O。3．氨的试验室制法——加热固态铵盐和碱的混合物4．铵盐(1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。(2)化学性质①不稳定性a．NH4Cl受热分解：NH4Cleq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋HCl↑。b．NH4HCO3受热分解：NH4HCO3eq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O。②与碱反应(离子方程式)a．在稀溶液中不加热：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。b．在浓溶液中加热：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋H2O。(3)NHeq\o\al(＋,4)的检验：eq\x(铵盐NH\o\al(＋,4))eq\o(→,\s\up15(强碱),\s\do15(△))eq\x(无色气体NH3)eq\o(→,\s\up15(潮湿红色),\s\do15(石蕊试纸))eq\x(试纸变蓝)。推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．液氨汽化时要汲取大量的热，可用作制冷剂(√)2．液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学改变(×)提示：氯化铵气化实质是其分解的反应。3．能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的缘由是NH4Cl为强酸弱碱盐(×)4．氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质(×)提示：氨水是混合物，不属于电解质。5．氨水中微粒种类与NH4Cl溶液中的微粒种类相同(×)提示：氯化铵溶液中还存在Cl－。6．NH3、O2、HNO3三种物质中，不满意随意两种物质在肯定条件下均能发生反应(√)7．检验溶液中是否含NHeq\o\al(＋,4)时，取少量溶液于试管中，加入NaOH浓溶液并加热，用潮湿的红色石蕊试纸检验产生的气体(√)8．向AgNO3溶液中滴加过量氨水，溶液澄清，Ag＋与NH3·H2O能大量共存(×)提示：Ag＋与NH3·H2O反应生成溶于水的[Ag(NH3)2]＋。9．浓氨水可检验氯气管道是否漏气(√)1．氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。2．NH3、氨水都不是电解质，氨水中的电解质是NH3·H2O。NH3·H2O是中学阶段唯一一种可溶性的弱碱，也是一个化学式中无OH－的碱。3．当浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸与浓氨水或氨气接触时，有白烟生成，可以此来检验或验满氨气。4．氨水中含有三种分子(H2O、NH3·H2O、NH3)和三种离子(OH－、NHeq\o\al(＋,4)、H＋)，其中含量最多的是NH3·H2O，但计算其物质的量浓度和溶质质量分数时，氨水的溶质以NH3代替。5．铵盐和碱加热反应肯定能产生氨气，可用潮湿的红色石蕊试纸检验，但是铵盐受热分解不肯定产生氨气。6．加热分解NH4Cl可产生NH3，但不能以此来制取氨气，因为两者在试管口旁边又生成了NH4Cl，得不到NH3。1．(2024·重庆高三模拟)探究氨气及铵盐性质的过程中，下列依据试验现象得出的结论不正确的是(B)A．将集有氨的试管倒扣于水槽中，液体快速充溢试管，说明氨极易溶于水B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使潮湿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，视察到固体渐渐削减，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有不稳定性D．将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中，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：B项，因为氨水中存在氨分子，加热氨逸出，也能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨，错误；D项，4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up15(Pt),\s\do15(△))4NO＋6H2O,2NO＋O2=2NO2，NH2．(2024·莱芜模拟)在如图所示装置中进行氨的催化氧化试验：向三颈瓶内的浓氨水中不断通入空气，将红热的铂丝插入瓶中并接近液面。反应过程中，可视察到瓶中有红棕色气体产生，铂丝始终保持红热。下列有关说法错误的是(D)A．反应后溶液中含有NOeq\o\al(－,3)B．反应后溶液中c(H＋)增大C．试验过程中有化合反应发生D．试验过程中NH3·H2O的电离常数不行能发生改变解析：A.反应过程生成硝酸，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，硝酸电离产生硝酸根离子，A正确；B.反应生成硝酸，硝酸是强酸，所以反应后溶液中c(H＋)增大，pH变小，B正确；C.2NO＋O2=2NO2，为化合反应，C正确；D.氨的氧化反应为放热反应，溶液温度上升，试验过程中NH3·H2O的电离常数改变，D错误。3．如下图，利用培育皿探究氨的性质。试验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，马上用另一表面皿扣在上面。下表中对试验现象所作的说明正确的是(A)选项试验现象说明A浓盐酸旁边产生白烟NH3与HCl反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸旁边无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液肯定是AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，潮湿红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析：B项中，NH3与浓硫酸反应；C项，AlCl3、MgCl2等氯化物溶液均可与NH3反应使溶液变浑浊；D项，NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，氨水呈碱性，NH3·H2O是碱，NH3不属于碱。4．下列装置应用于试验室制取NH3，并用AlCl3溶液汲取多余氨气制氢氧化铝，最终回收氯化铵的试验，能达到试验目的的是(A)A．用装置甲制取NH3B．用装置乙汲取NH3制取Al(OH)3C．用装置丙在不断搅拌下分别Al(OH)3和NH4Cl溶液D．用装置丁蒸干NH4Cl溶液并灼烧制NH4Cl解析：CaO与氨水反应用甲装置可制备氨气，A正确；氨气极易溶于水，导管在液面下，乙装置可发生倒吸，B错误；过滤时不能搅拌，易捣碎滤纸，C错误；蒸干NH4Cl溶液会使氯化铵分解，应用结晶法制NH4Cl，D错误。5．(2024·荆门模拟)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，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在肯定条件下可发生氧化还原反应D．NH3与HCl反应属于氧化还原反应解析：NaHCO3不能作化肥，A错误；Na2CO3受热不分解，B错误；NH3具有还原性，NO2具有氧化性，二者在肯定条件下发生氧化还原反应生成N2、H2O，C正确；NH3与HCl反应，各元素反应前后没有得失电子，不是氧化还原反应，D错误。6．(2024·全国卷Ⅰ)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在肯定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在试验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨的制备①氨的发生装置可以选择上图中的A，反应的化学反应方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或BNH3·H2Oeq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋H2O)。②欲收集一瓶干燥的氨，选择上图中的装置，其连接依次为发生装置→dcfei(按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在肯定温度下按下图所示装置进行试验。解析：(1)①结合图示可用A装置或B装置制备NH3，利用A装置制备NH3用到的药品为NH4Cl和Ca(OH)2，利用B装置制备NH3时，圆底烧瓶中需加浓氨水，据此可写出相应的化学方程式。②NH3需经装有碱石灰的干燥管干燥，由于NH3的密度小于空气，收集气体时需短管进长管出，收集完NH3需进行尾气处理，由于NH3极易溶于水，应用装置F进行尾气处理，即正确的连接依次为发生装置→d→c→f→e→i。(2)将NH3渐渐推入Y管中，NH3与NO2在催化作用下反应，Y管中红棕色气体渐渐变浅；反应的化学方程式为8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂))7N2＋12H2O。结合方程式可知反应后气体分子数削减，Y管内压强减小，打开K2，Z中NaOH溶液会倒吸入Y中。素养一氨的试验室制备1．经典试验图解氨气的发生装置：适合于固体或固体混合物加热制取气体，反应原理为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。①装置特点是试管口略低于试管底部，目的是防止反应产生的水蒸气冷凝回流炸裂试管。②制取氨气用的铵盐是NH4Cl，但不能运用NH4HCO3、(NH4)2CO3或NH4NO3，缘由是NH4HCO3、(NH4)2CO3加热分解产生CO2气体，NH4NO3加热分解会产生N2、NOx，且NH4NO3加热时易爆炸。③制取氨气用的碱是Ca(OH)2，不能运用NaOH，缘由是加热时NaOH能腐蚀玻璃。会损坏玻璃仪器；NaOH的熔点较低，加热时熔化后易凝聚成块状固体，不利于NH3的逸出，且Ca(OH)2价格便宜。④试验室利用该装置还可以加热KClO3与MnO2混合物(或KMnO4)制取O2。2.试验室制取少量氨气的常用方法方法反应原理气体发生装置加热浓氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋H2O浓氨水＋固体NaOHNaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的逸出浓氨水＋固体CaOCaO与水反应，使溶剂(水)削减；反应放热，且OH－浓度的增大，促使NH3·H2O分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)23.高考创新考查eq\x(\a\al(试验装置的创新：对于一些加,热易液化的固体物质，可选用,该装置进行加热分解，如草酸,晶体H2C2O4·2H2O100℃,起先失水，101.5℃溶化，150℃,左右分解产生H2O、CO、CO2。))eq\x(\a\al(收集和尾气汲取装置创新：,①收集装置密封，可防止空气,对流，提高收集到NH3的纯度。,②用水汲取多余的NH3以防污,染环境，倒扣的漏斗防止倒吸。,③依据倒扣漏斗下沿与液面接,触处溶液颜色变红，推断圆底,烧瓶中已收集满NH3。))1．(2024·银川二中模拟)下面是试验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(D)A．①②B．②③C．③④D．①③解析：①中NH4Cl固体受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝聚产生NH4Cl固体，且可能出现堵塞导管的状况，③中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管裂开，故①③错误；把浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生反应CaO＋NH3·H2O=Ca(OH)2＋NH3↑，反应放热，温度上升有利于NH3放出，故可用②的方法制取氨气；浓氨水受热产生氨气，通过碱石灰汲取水蒸气后即得干燥的NH3，④符合要求。2．(2024·江苏苏锡常镇四市调研)试验室制取氨气、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到试验目的的是(B)A．用装置甲制取氨气B．用装置乙收集氨气时气体应当从a口进b口出C．装置丙中黑色固体变成红色时还原产物肯定为铜D．可以用装置丁汲取氨气，进行尾气处理解析：氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，二者在试管口遇冷又重新化合生成氯化铵，不能用加热氯化铵固体制取氨气，A错误；氨气密度小于空气，可以用向下排空气法收集，即用装置乙收集氨气时气体应当从a口进b口出，B正确；装置丙中黑色固体变成红色时还原产物不肯定为铜，因为氧化亚铜也是红色的，C错误；氨气极易溶于水，不能用装置丁干脆汲取，应防倒吸，D错误。故选B。3．Ⅰ.试验室制取氨气的常见方法如下：序号方法装置①氯化铵与熟石灰固体混合加热b②浓氨水加热a③浓氨水滴加到固体烧碱上c(1)方法①的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)依据表中所列方法，从下列图中选择合适的发生装置并将其序号填入表中装置栏中。Ⅱ.甲同学设计了如图所示试验装置(部分夹持仪器未画出)，探究氨气的还原性并检验产物。试验现象为：黑色CuO变为红色，白色无水CuSO4粉末变为蓝色，同时生成一种无色、无污染的气体。(3)写出氨气与CuO反应的化学方程式：3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up15(△))3Cu＋N2＋3H2O。(4)碱石灰的作用是汲取氨气中的水蒸气，防止干扰产物水的检验。(5)该装置存在明显缺陷，应在上述装置最终连接一个尾气汲取装置，你认为可选用abd(填字母)。解析：Ⅰ.(1)氯化铵与熟石灰固体混合加热生成氨气、氯化钙和水，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)氯化铵与熟石灰固体混合加热制备气体是固体＋固体eq\o(→,\s\up15(△),\s\do15())气体的反应，选择b装置；浓氨水加热是液体干脆加热得到氨气，选择装置a；浓氨水滴加到固体烧碱上不须要加热，利用固体烧碱溶解放热使一水合氨分解生成氨气，选择装置c。Ⅱ.发生装置是氯化铵和氢氧化钙固体混合加热反应生成氨气、氯化钙和水蒸气，通过干燥管中碱石灰汲取水蒸气，得到干燥氨气，通过玻璃管与氧化铜加热反应生成铜、氮气和水，最终通过无水硫酸铜检验生成的水蒸气。(3)氨气具有还原性，CuO具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成氮气、铜和水，反应的化学方程式为3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up15(△))3Cu＋N2＋3H2O。(4)碱石灰的作用是汲取氨气中的水蒸气，防止干扰产物水的检验。(5)氨气极易溶于水，汲取须要防止倒吸，故选a或b或d。素养二压强差原理在试验中应用——科学探究与创新意识近年来，高考化学试题中涉及气压改变有关的试题类型不断出现，这类考题综合性较强，对同学们的实力要求较高。尽管气压改变的状况无非增大和减小两类，但引起气压改变的因素可谓众多，对同学们的要求也较高，为让同学们对此类考题有一个较为全面的了解，提高解题实力，现就考查气压改变的几种状况分类说明。1．考题印证图二中B瓶为平安瓶，由于B中导管较短，不致于使液体进入A；另外起到对气压缓冲的作用。图三导管a起到平衡压强作用，以便使分液漏斗内的液体顺当流下。装置B长颈漏斗起到缓冲作用，装置D可防倒吸。图四中利用压强差产生喷泉，胶头滴管中盛装少量液体，用以汲取烧瓶中气体，使烧瓶中压强减小。2．喷泉试验(1)喷泉试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)形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2、(4∶3)NO2、O2(4∶1)汲取剂水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水(3)喷泉试验的发生装置及操作方法喷泉试验是中学化学的重要试验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和采纳不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等)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上升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而产生喷泉。装置(Ⅳ)向导管中通入肯定量的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，视察到先有白烟产生，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)喷泉试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试验后所得溶液的物质的量浓度：①HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时，所得溶液的物质的量浓度为eq\f(1,22.4)mol·L－1。②当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c(HNO3)＝eq\f(1,28)mol·L－1。1．下列装置中不能用来防堵塞的是(D)解析：A装置中的橡皮管是对气体发生装置的一微小改进，这一改进的优点就是平衡烧瓶和分液漏斗内的气压，便于分液漏斗内的液体顺当流下，可以起到防止堵塞的作用；C装置中将B和C管连通，其原理与A同，也能防堵塞；B装置中有一根导气管通大气，当气体产生速率过快而气压增大，或导气管堵塞而气压增大时，均可将瓶内的液体压入导气管而使液面上升，甚至冲出以平衡气压，防止堵塞。2．(2024·滁州模拟)中学试验中，通常利用如图所示的装置进行喷泉试验，来验证气体的“溶解性”，下列有关说法不正确的是(D)A．用滴管加入液体后，由于气体的“溶解”，使瓶内压强减小，导致瓶内压强小于外界压强，从而形成喷泉B．选用合适的溶液，CO2也能用于做喷泉试验C．HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉试验D．用NO2和N2O4的混合气体做喷泉试验，烧瓶中将充溢稀硝酸解析：本题综合考查了喷泉试验的原理。由于气体溶于水或某种溶液，导致烧瓶中的压强快速减小，与外界产生足够的压强差，从而形成喷泉，A正确；CO2能与NaOH等强碱溶液反应，从而被汲取，也能与外界产生很大的压强差，故能形成喷泉，B正确；NH3和HCl属于极易溶于水的气体，SO2可以与NaOH溶液等反应，故均能形成喷泉，C正确；NO2和N2O4与水反应后有NO生成，故液体不能充溢烧瓶，D错误。3．下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉试验方案，下列有关操作不行能引发喷泉的是(B)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．在装置④的水槽中渐渐加入足量浓硫酸并打开止水夹解析：H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。4．(2024·全国卷Ⅰ)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：NH3＋H3BO3=NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl=NH4Cl＋H3BO3。回答下列问题：(1)a的作用是避开b中压强过大。(2)b中放入少量碎瓷片的目的是防止暴沸。f的名称是直形冷凝管。(3)清洗仪器：g中加蒸馏水；打开K1，关闭K2、K3，加热b，蒸气充溢管路；停止加热，关闭K1，g中蒸馏水倒吸进入c，缘由是c中温度下降，管路中形成负压；打开K2放掉水，重复操作2～3次。解析：(1)a管作用是平衡气压，防止b中压强过大。(2)碎瓷片防止液体加热时暴沸。f为直形冷凝管。(3)停止加热，管路中气体温度下降，水蒸气冷凝为液态水，形成负压，g中蒸馏水倒吸入c中。学问点三硝酸、氮的化合物之间的转化1．硝酸(1)物理性质硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。(2)化学性质还原性化合物反应①不稳定性反应的化学方程式：4HNO3eq\o(=,\s\up15(△或光照))2H2O＋4NO2↑＋O2↑。②强氧化性浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。③与有机物反应a．硝化反应(与苯反应)：。b．颜色反应：含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。(3)硝酸工业制法的反应原理①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O。②NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2=2NO2。③用水汲取NO2生成HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(4)硝酸的保存①保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。②存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3＋而呈黄色易混。2．含氮元素物质之间的转化关系(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既上升又降低。如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O(2)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：6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up15(△))5N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．试验室里用锌粒与稀HNO3反应制取H2(×)提示：硝酸具有强氧化性，与金属反应不能生成氢气。2．铜与浓硝酸反应生成NO2，而与稀硝酸反应生成更低价的氧化物NO，则氧化性：稀硝酸>浓硝酸(×)提示：物质的氧化性强弱与得电子多少无关，而与得电子难易程度有关。3．1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA(×)提示：1molFe生成硝酸铁，转移电子数为3NA。4．为除去Cu粉中混有的CuO，可加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥(×)提示：稀硝酸具有强酸性和强氧化性，能与CuO和Cu同时反应，应用稀硫酸或盐酸除去Cu粉中混有的CuO。5．浓硝酸、浓硫酸的浓度大，书写离子方程式时写分子式，不拆写为离子形式(×)提示：浓硝酸中的硝酸是完全电离的。6．将铜丝插入稀硝酸中：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O(×)提示：Cu与稀硝酸反应生成NO，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。7．在1.0mol·L－1的KNO3溶液中，H＋、Fe2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)可以大量共存(×)提示：“H＋＋NOeq\o\al(－,3)”具有强氧化性，与Fe2＋不共存。8．磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O(×)提示：氧化物Fe3O4不能拆。1．质量分数达98%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”，“烟”实为雾(硝酸小液滴)，体现了HNO3的挥发性。2．浓硝酸能使紫色石蕊溶液变红，加热褪色。在这一反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性，可将红色物质氧化成无色物质。3．王水(浓硝酸与浓盐酸体积比1∶3)可溶解金和铂。4．NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下的强氧化性：NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下具有强氧化性，往往作为隐含条件出现在试题中，在解题中往往被忽视而形成易错点。常见的隐含形式有：(1)在离子共存问题中，NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下不与具有较强还原性的离子如S2－、I－、Fe2＋等大量共存。(2)SOeq\o\al(2－,4)的检验中不能用HNO3酸化、不能用Ba(NO3)2作沉淀剂，以防止SOeq\o\al(2－,3)的干扰。(3)向Ba(NO3)2溶液中通入还原性气体SO2可得到BaSO4沉淀。(4)向Fe(NO3)2溶液中加入非氧化性酸，如盐酸，Fe2＋能被氧化为Fe3＋。(5)向过量铜与肯定量硝酸反应后的混合物中加入非氧化性酸，铜能接着溶解。(6)向含还原性离子的酸性溶液中加入硝酸盐，还原性离子可被氧化。1．(2024·北京门头沟一模)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，推断下列说法中不正确的是(B)A．X是N2O5B．可用排空气法收集NO气体C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化解析：NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不行用排空气法收集NO气体，故B错误。2．某化学爱好小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的试验，试验过程如图所示。下列有关说法正确的是(B)A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2B．③中反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4=4CuSO4＋2NO↑＋4H2OC．③中滴加稀硫酸，铜片接着溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强D．由上述试验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应解析：Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A错误；③中溶液含有NOeq\o\al(－,3)，滴加稀硫酸后，Cu、NOeq\o\al(－,3)、H＋接着反应生成NO，B正确；③中铜片接着溶解，是因为稀硫酸供应H＋，与NOeq\o\al(－,3)形成HNO3，HNO3接着与Cu反应，C错误；Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。3．在通风橱中进行下列试验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，快速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是(C)A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO＋O2=2NO2B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻挡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HNO3D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可推断Fe是否被氧化解析：A.铁放入稀HNO3中发生反应Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，NO逸出，遇到O2生成NO2，气体由无色变为红棕色；B.铁放入浓HNO3中，在常温下会钝化，即在Fe表面形成致密的氧化膜，阻挡Fe进一步反应；C.浓HNO3的氧化性强于稀HNO3；D.在铁、铜之间加一个电流计，依据电子的流向，可推断铁是否被氧化，若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。4．(2024·北京卷)下述试验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(D)①②③A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体肯定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应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，由此说明木炭肯定与浓硝酸发生了反应解析：①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up15(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故选项B正确；依据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时须要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。5．肯定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述肯定正确的是(B)①硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少②硝酸浓度不同，生成的Fe(NO3)3的物质的量相同③硝酸浓度越大，产生的气体越少④用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A．只有② B．②④C．③④ D．①②③解析：依据Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3(浓)=Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，①错；依据铁元素守恒，最终生成的Fe(NO3)3的物质的量相同，②正确；③硝酸浓度越大，产生的气体越多，③错；因3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，④正确。6．某化学学习小组采纳下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO3eq\o(=,\s\up15(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，马上伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可视察到三颈瓶中气体的颜色为红棕色，产生该气体的化学反应方程式是C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up15(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后可视察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为BaCO3(写化学式)。其中的Ba(OH)2溶液不能(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2浓度较低，NO2、CO2过量，最终溶液显酸性，不能形成CaCO3沉淀。(3)装置B的作用是防倒吸。(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。①下列对该气体的检验方法合适的是AC(填字母)。A．敞口视察集气瓶内气体的颜色改变B．将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，视察试纸是否变红C．将带火星的木条伸入集气瓶中，视察木条是否复燃②假如集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是浓硝酸的分解。(5)若将木炭改为铜片，再用等质量的铜片分别与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发觉反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。针对此现象，同学们进行探讨，提出两种看法：①认为两溶液所显颜色不同是由Cu2＋浓度的差异引起的。②认为前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。你认为上述看法②(填“①”或“②”)合理。向显蓝色的Cu(NO3)2溶液中通入NO2(或其他合理答案)解析：(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体为红棕色。(2)将NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因为Ca(OH)2微溶于水，溶液中Ca(OH)2含量太少，浓度太低，不足以完全汲取生成的酸性气体，导致溶液呈酸性，从而不能生成CaCO3沉淀。(3)装置B可以防止装置C中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。(4)①NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。②装置A中除发生木炭与浓硝酸的反应外，还发生浓硝酸的分解反应。(5)因Cu的质量相等，且浓、稀HNO3均过量，Cu完全反应生成的Cu(NO3)2的浓度相等，溶液中的c(Cu2＋)是一样的，①不合理，②合理。既然②是由红棕色NO2溶于溶液中引起的，只要将NO2除去或者在Cu与稀HNO3反应后的反应器中通入NO2即可验证。素养金属与硝酸反应规律与计算1．金属与硝酸反应的规律(1)HNO3与金属反应不能产生H2。(2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。与Cu反应由铜与硝酸反应的化学方程式知，浓硝酸被还原为NO2，氮元素的化合价改变为＋5→＋4；稀硝酸被还原为NO，氮元素的化合价改变为＋5→＋2。一般状况下，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低与Zn反应锌与硝酸可发生如下反应4Zn＋10HNO3(稀)=4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O，4Zn＋10HNO3(极稀)=4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。2．金属与硝酸反应计算的思维流程(1)思维流程(2)计算中守恒思想的应用①原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NOeq\o\al(－,3)的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂，转化为还原产物。这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。②得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。③电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：c(NOeq\o\al(－,3))＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。④离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NOeq\o\al(－,3)在H2SO4供应H＋的条件下能接着与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量推断，然后依据完全反应的金属或H＋或NOeq\o\al(－,3)进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。1．(2024·广西南宁其次中学模拟)某试验小组发觉在相同温度下，铁与不同密度的硝酸反应时，还原产物有所不同，该小组的试验结果如图所示。下列叙述中正确的是(D)A．硝酸的密度越大，其还原产物越多B．当硝酸溶液的密度小于dg·mL－1时，还原产物始终以NO为主C．还原产物中NO的质量分数随硝酸密度的增大而增大D．若足量的铁与硝酸发生如下反应：2Fe＋6HNO3=2Fe(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋3H2O，依据图像可推知此时硝酸的密度为dg·mL－1解析：由图可知，硝酸的密度越大，其还原产物越少，A错误；依据图像可知当硝酸溶液的密度小于dg·mL－1时，还原产物有多种状况，并不是始终以NO为主，B错误；由图像可以看出，还原产物中NO的质量分数随硝酸密度的增大先增大后减小，C错误；若足量的铁与硝酸发生如下反应：2Fe＋6HNO3=2Fe(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋3H2O，生成的NO和NO2的物质的量相等，依据图像可推知此时硝酸的密度为dg·mL－1，D正确。2．(2024·山东淄博试验中学一诊)1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g·mL－1、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0mol·L－1NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀。下列说法不正确的是(D)A．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol·L－1B．该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%D．得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600mL解析：向反应后溶液中加入NaOH溶液，生成Mg(OH)2和Cu(OH)2沉淀，固体质量增加的是OH－的质量，且有n(OH－)＝n(e－)，设合金中镁、铜的物质的量分别为x、y，则有24g·mol－1×x＋64g·mol－1×y＝1.52g；2x＋2y＝(2.54g－1.52g)÷17g·mol－1，解之得x＝0.01mol，y＝0.02mol。A项依据质量分数和密度可计算出该硝酸的浓度为14.0mol·L－1；B项