2019版高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 第2节 氮的循环学案 鲁科版.doc

第2节氮的循环1了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。4以上各部分知识的综合应用。氮及其氧化物知识梳理1氮元素在自然界中的存在形态及氮的固定2氮气(1)分子结构：NN，共价键牢固，分子稳定。(2)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(3)化学性质(填化学方程式)与氧气反应：N2O22NO。与氢气反应：N23H22NH3。与镁反应：N23MgMg3N2。3一氧化氮和二氧化氮的比较性质NONO2物理性质通常为无色、无味的气体，不溶于水通常为红棕色、有刺激性气味的气体，易溶于水与水反应3NO2H2O=2HNO3NO与氧气反应2NOO2=2NO2实验室制备铜与稀硝酸反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O铜与浓硝酸反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O收集方法排水法向上排空气法与人体、环境的关系与血红蛋白结合使人中毒；转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾4氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。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。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。NO与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的NOx尾气处理方法碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2ONO2、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)，一般适合工业尾气中NOx的处理。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(N2和CO2，一般适用于汽车尾气的处理)。(1)氮的固定是指氮元素由单质转化为化合物的过程，并非气态变为固态的意思，如N2NO，N2NH3都属于氮的固定，而氨气生成氯化铵就不是。(2)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。(3)验证某无色气体是NO的方法：向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色，即证明该气体为NO。(4)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KI试纸变蓝。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)“雷雨发庄稼”原理涉及氮的固定。()(2)NO气体遇到空气迅速变为红棕色。()(3)NO和NO2均可用排空气法和排水法收集。()(4)可用淀粉KI试纸鉴别NO2和Br2。()(5)标准状况下，112 L NO2含有05NA个NO2分子。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)23NO2H2O=2HNO3NO反应中：氧化剂为_、还原剂为_，二者物质的量之比为_，1 mol NO2 反应转移电子的个数为_。答案：NO2 NO2 12 NA3(教材改编题)下列环境问题与NO2的排放有关的是_。A酸雨B臭氧空洞C温室效应D光化学烟雾EPM25答案：ABD4将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下图中能实现人工固氮的是()解析：选D。选项A、C为自然固氮，合成氨为人工固氮。将容积为50 mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5 mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是_或_。解析NO或NO2与O2的混合气体跟水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出来。2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO由2得4NO2O22H2O=4HNO3由32得4NO3O22H2O=4HNO3、两式就是平时计算经常用到的化学方程式。若剩余的5 mL气体为O2，则参加反应的NO2和O2的总体积为50 mL5 mL45 mL，则原混合气体里，NO2的体积为45 mL4/536 mL，O2的体积为50 mL36 mL14 mL，即NO2与O2的体积比为3614187。若剩余的5 mL气体为NO，由式得过量的NO2体积为15 mL，则发生反应的NO2和O2的总体积为50 mL15 mL35 mL，则原混合气体里，O2的体积为35 mL1/57 mL，NO2的体积为50 mL7 mL43 mL，即NO2与O2的体积比为437。答案187437一个大试管的容积为24 mL，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2 mL。则通入的O2体积可能是_或_。解析：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：4NO3O22H2O=4HNO3。若剩余的2 mL气体为O2，则是24 mL NO被氧气按上述方程式完全反应后又通入了2 mL O2，则O2的体积为24 mL2 mL20 mL。若剩余的2 mL气体为NO，该气体是由NO与O2共同反应后剩余了2 mL的NO，则按4NO3O22H2O=4HNO3反应的NO体积为24 mL2 mL22 mL，则通入O2的体积为22 mL165 mL。答案：20 mL165 mLNOx和O2混合型计算题的解题技巧1关系式法(1)NO和O2混合气体通入水中,由2NOO2=2NO2和3NO2H2O=2HNO3NO得总反应为4NO3O22H2O=4HNO3。(2)NO2和O2混合气体通入水中由3NO2H2O=2HNO3NO和2NOO2=2NO2得总反应为4NO2O22H2O=4HNO3。(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中先按3NO2H2O=2HNO3NO计算出生成的NO体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)中计算。2电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 题组一氮气和氮的氧化物对环境的影响1(2015高考北京卷)下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是()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、氧三种元素也参加了氮循环解析：选A。A.N2NH3过程中氮元素由0价变为3价，被还原。B.工业合成氨的过程属于人工固氮。C.1828 年，德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成了尿素；而含氮的有机物也可以直接分解为无机物。D.雷电发生时涉及的反应有N2O22NO，2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，HNO3进入土壤，与矿物质结合成硝酸盐；豆科植物也可以将N2合成氮肥，生物体内含有碳元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。2汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐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_，NO来自于_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。(2)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_。(3)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：_。(4)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH36NO5N26H2O，8NH36NO27N212H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO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_。解析：(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。(3)CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(4)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需V(NH3)V(NO)，处理NO2需V(NH3)V(NO2)，则有解得：V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 L，则V(NO)V(NO2)13。答案：(1)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)(2)3NO2H2O=2HNO3NO(3)2CO2NON22CO2(4)13 题组二氮及其氧化物的性质与有关计算3.如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体是()A可能是N2与NO2的混合气体B只能是O2与NO2的混合气体C可能是NO与NO2的混合气体D只能是NO2一种气体解析：选C。解答本题要注意以下两点：(1)明确氮气不溶于水，且常温下不与其他物质发生化学反应；(2)NO2可与水反应生成不溶于水的NO，NO2和NO分别与氧气按适当的比例混合可被水完全吸收。4在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能为()1.2 mL2.4 mL 3 mL 4 mLA B C D解析：选D。首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2，则V(NO2)(122) mL8 mL，则混合气中的V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的2 mL气体是NO，则混合气中的V(O2)(12 mL2 mL3)1.2 mL，D项正确。氨与铵盐知识梳理1氨(1)物理性质：无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，极易溶于水(1700)。(2)化学性质(填化学方程式)(3)实验室制法2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O(4)用途：化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。2铵盐(1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。(2)化学性质不稳定性(写化学方程式)aNH4Cl受热分解：NH4ClNH3HCl。bNH4HCO3受热分解：NH4HCO3NH3CO2H2O。与碱反应(写离子方程式)a与稀碱溶液不加热：NHOH=NH3H2O。b与浓碱溶液加热：NHOHNH3H2O。(3)NH的检验自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。()(2)在1 molL1氨水中，NH3H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 molL1。()(3)浓氨水与所有浓酸相遇均能形成白烟。()(4)实验室可用NH4HCO3、NH4NO3与NaOH共热制NH3。()(5)用湿润的蓝色石蕊试纸检验氨气。()(6)可用装置吸收氨气并防止倒吸。()(7)可用浓硫酸或无水CaCl2干燥NH3。()(8)在8NH33Cl2=N26NH4Cl反应中，NH3发生还原反应。()(9)NH4HCO3溶液与足量NaOH溶液反应的离子方程式为HCOOH=H2OCO。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2写出下列反应的离子方程式：(1)向AlCl3溶液中加入氨水：_。(2)向FeCl3溶液中加入氨水：_。(3)向NH4HCO3溶液中加入氨水：_。答案：(1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(2)Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH(3)HCONH3H2O=CONHH2O(2016高考全国卷，26，14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的_，反应的化学方程式为_。欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置_(按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨气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)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中Y管中_反应的化学方程式：_将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2_解析(1)观察装置知，A装置适合加热固体制备气体，B装置适合加热液体与固体制备气体或加热液体制备气体。实验室通过氯化铵和消石灰共热制备氨气，加热固体混合物制备气体，可以选择A装置作氨气的发生装置，化学方程式为2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O。实验室还可以通过加热浓氨水制备氨气，故也可以选择B装置作氨气的发生装置，化学方程式为NH3H2ONH3H2O。实验室用碱石灰干燥氨气，用向下排空气法收集氨气，用水吸收尾气中的氨气并注意防倒吸，故选择C、D、F装置，注意连接干燥管时应大口进气，小口出气，所以，连接顺序为a、d、c、f、e、i或b、d、c、f、e、i。(2)NO2呈红棕色，氨气与二氧化氮发生反应：8NH36NO27N212H2O，故观察到Y管中红棕色气体慢慢变浅。NH3与NO2反应后生成的气态水凝聚，反应后气体分子数减少，装置Y内压强小于外压，故打开K2，氢氧化钠溶液会产生倒吸现象。答案(1)A2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O或BNH3H2ONH3H2Odcfei(2)红棕色气体慢慢变浅8NH36NO27N212H2OZ中NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压(1)NO与NH3在一定条件下反应生成N2，试写出反应的化学方程式。(2)实验室若用浓氨水和生石灰制备NH3，则气体发生装置需要哪些仪器？答案：(1)6NO4NH35N26H2O。(2)长颈漏斗(或分液漏斗)、双孔橡胶塞、圆底烧瓶(或锥形瓶)、导管。 题组一氨与铵盐的性质1(2018沈阳高三模拟)如下图，利用培养皿探究氨气的性质。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一定是AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析：选A。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铝、氯化镁等；NH3溶于水生成NH3H2O，NH3H2O是一种可溶性碱，NH3是氢化物。2下列说法中正确的是()A所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3B硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常加热氯化铵与氢氧化钙的混合物制备氨气C在盛有硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，微热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝D铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性解析：选B。铵盐分解不一定产生氨气，如NH4NO3在400 以上分解生成N2、NO2和H2O，A项错；Fe2比NH更易结合OH，因而加入少量NaOH，不会产生NH3，C项错；NH4HCO3、(NH4)2S等均呈碱性，D项错。 题组二氨气的实验室制法3实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是()A是氨气发生装置B是氨气发生装置C是氨气吸收装置 D是氨气收集、检验装置解析：选B。装置中NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl，但在试管口附近两者又能结合生成NH4Cl，选项A错误；装置中的漏斗放置过低，不能防止倒吸，选项C错误；装置中的试管口应放一团干燥的棉花，以防氨气与空气对流，从而收集到较纯的NH3，选项D错误。4实验室用装置制氨气和氧气的混合气体，A中盛有浓氨水，C中盛有碱石灰；用装置验证氨的某些性质，D内放置催化剂(铂石棉)，按气流方向abcd连接各仪器。请回答下列问题：(1)仪器A的名称是_，仪器B中应加入的固体药品是_(填化学式)。实验中观察到D内红棕色气体的化学式为_，证明氨气具有_性。(2)若用装置制取干燥的CO2气体，则：B中发生反应的化学方程式为_。此时仪器C中改为盛装P2O5的原因是_。解析：(1)用装置制氨气和氧气的混合气体，A为分液漏斗，A中装有浓氨水，则B中应加入Na2O2固体，Na2O2与浓氨水中的水发生反应生成O2，该反应放出的热量使氨水分解放出NH3。氨气与氧气在D内发生反应4NH35O24NO6H2O，2NOO2=2NO2，则红棕色气体为NO2，证明NH3具有还原性。(2)可用CaCO3和盐酸反应制备CO2，反应的方程式为CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O。P2O5可除去CO2中的水蒸气，起干燥剂的作用。答案：(1)分液漏斗Na2O2NO2还原(2)CaCO32HCl=CaCl2CO2H2OP2O5可除去CO2中的水蒸气，且不和CO2反应NH3的简易制法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3H2ONH3H2O浓氨水固体NaOHNaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH浓度的增大有利于NH3的放出浓氨水固体CaONH3H2OCaO=NH3Ca(OH)2CaO的作用：吸水后放热促进NH3的放出；增加溶液中的OH浓度，减小NH3的溶解度 题组三喷泉实验5如图，同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满NH3、NO2，进行喷泉实验。经充分反应后，圆底烧瓶内溶质的物质的量浓度()ABC D不能确定解析：选C。假设两个容器所处的状况均为标准状况，中物质的量浓度计算公式为c(V L224 Lmol1)V L molL1；中物质的量浓度计算公式为c( L224 Lmol1) L molL1。6(2018舟山一模)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用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气并打开止水夹D向装置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，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉；氢气不溶于水，也不和氢氧化钠反应，所以烧瓶中的气体压强不会有明显的变化，故不能形成喷泉；用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气，使锥形瓶中液体进入烧瓶中，氨气极易溶于水，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉；浓硫酸溶于水时放热，使得浓氨水受热分解产生氨气，和氯化氢气体反应，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉。中学教材中喷泉实验装置如图所示。实验操作是打开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管，则烧杯中的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉。(1)喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使烧瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。(2)能形成喷泉的条件从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。(3)中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水硝酸知识梳理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(1)不稳定性反应：4HNO32H2O4NO2O2。(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。与金属反应稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(填化学方程式，下同)；浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与非金属反应如浓硝酸与C的反应为C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。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。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(3)与有机物反应硝化反应(与苯反应)：；显色反应：含苯环的蛋白质遇到浓硝酸变黄色。3存放硝酸要保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。4氮及其化合物的转化5含氮物质的化合价变化及规律(1)氮元素间的歧化和归中歧化同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。归中同一元素高价态和低价态生成中间价态。歧化：3NO2H2O=2HNO3NO；归中：6NO4NH35N26H2O。(2)含氮物质的连续氧化NH3NONO2HNO3；N2NONO2HNO3。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)硝酸与金属反应通常不产生H2。()(2)浓HNO3可用铁、铝容器盛装是因为常温下浓HNO3与Fe、Al不反应。()(3)Fe(NO3)2溶液中存在平衡：Fe22H2OFe(OH)22H，加入盐酸后平衡左移，溶液绿色变深。()(4)浓硝酸与木炭加热反应生成CO2、NO2，体现了硝酸的酸性和强氧化性。()(5)过量的铜与浓HNO3反应有NO生成。()答案：(1)(2) (3) (4) (5)2将下列反应与HNO3表现的性质进行连线。HNO3见光分解氧化性HNO3与NaOH反应 不稳定性HNO3与C反应 酸性和氧化性HNO3与FeO反应 酸性答案：硝酸是一种特殊的酸，不仅具有酸性，而且不论稀硝酸还是浓硝酸都具有强氧化性。根据题图所示装置，以浓硝酸、铜片、稀硫酸、浓硫酸、浓NaOH溶液为药品，进行实验。请回答下列问题：(1)写出浓硝酸与铜反应的化学方程式：_。(2)某化学实验小组同学用装置甲、丙、丁制备并收集干燥的二氧化氮气体，且连接顺序为adefg。从环境保护角度考虑，该实验设计存在一定弊端。请你利用题目提供的装置(可以重复使用)和实验试剂改进该弊端：_。(3)另一同学利用提供的所有装置同时收集到了干燥的二氧化氮和一氧化氮，装置连接顺序为a_。其中装置乙的作用是_。随着反应的进行，烧瓶中产生气体的颜色由_变为_，最后反应停止，但烧瓶中还留有铜片。该同学用上述提供的一种试剂和上述烧瓶中的残液及剩余的铜片反应，又制取并收集到干燥的NO，该同学选用的试剂是_，该反应的离子方程式为_。解析(2)现有实验设计在收集二氧化氮时，二氧化氮逸出会造成污染，可以在原装置丁后，再连接一个装置丁(内盛碱液)以吸收尾气。(3)装置丙起到干燥二氧化氮的作用；假如装置戊中的水倒吸，可以倒吸入装置乙中，防止水倒吸入装置丁中导致二氧化氮与水反应。随着反应的进行，浓硝酸逐渐变为稀硝酸，所以生成的气体由红棕色的NO2变为无色的NO，最后溶液中没有氢离子，则反应停止；过量的铜与浓硝酸反应后溶液中的溶质是Cu(NO3)2，该溶液中含有NO，因此向残液中加入含氢离子的溶液(如稀硫酸)，就可以认为是硝酸的稀溶液。答案(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(2)另取一个装置丁，向其中加入浓NaOH溶液，连接在第一个装置丁之后，吸收集气装置中逸出的二氧化氮(3)defgbch(或defgcbh)安全瓶(或防止水槽中的水倒吸入二氧化氮的收集装置中)红棕色无色稀硫酸3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O(1)在Cu与稀硝酸的反应中，起酸性作用与起氧化性作用的HNO3的物质之量之比为多少？(2)若将1 mol Cu与足量稀硝酸反应产生的NO全部转化为HNO3，则至少需要标准状况下的O2多少L?答案：(1)31。(2)据得失电子守恒可得2CuO2，需要05 mol O2，故需要标准状况下112 L O2。 题组一硝酸的性质及应用1下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是()A浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色B硝酸能与Fe3O4反应，只表现氧化性C硝酸可与Na2S反应制得H2S气体D浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色解析：选D。硝酸是一种具有强氧化性的强酸，并且浓度越大，氧化性越强。硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后退色，故选项A错；硝酸是一种强氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Fe3O4反应时表现氧化性和酸性，与Na2S反应不能生成H2S，所以选项B、C错，选项D正确。2(2017高考北京卷)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由中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C由说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D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：选D。中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。 题组二硝酸与金属反应的计算3(2018长春第一次调研)现有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，已知其中稀硫酸浓度为4 molL1，稀硝酸的浓度为2 molL1。取10 mL混合酸，向其中加入过量铁粉，反应结束后，在标准状况下可收集到气体的体积为(假设HNO3只被还原为NO)()A0224 LB0448 L C0672 L D0896 L解析：选C。该题解题的关键是运用离子方程式计算并考虑过量的H继续反应。混合溶液中n(H)(24 molL12 molL1)001 L01 mol，n(NO)2 molL1001 L002 mol，根据题意，发生反应的离子方程式为3Fe2NO8H=3Fe22NO4H2O，NO完全反应，n(NO)n(NO)002 mol；剩余n(H)002 mol，与过量的铁粉发生反应Fe2H=Fe2H2，n(H2)n(H)/2002 mol/2001 mol，因此收集到的气体是NO和H2的混合物，标准状况下气体体积为(002 mol001 mol)224 Lmol10672 L。4将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为 0896 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入2 molL1 NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为()A(m228) gB(m204) gC(m332) g D(m434) g解析：选B。利用守恒法解答，当金属离子恰好沉淀时，m(沉淀)m(金属)m(OH)，守恒的巧妙之处在于，n(OH)n(金属失去的电子)n(生成NO得到的电子)30896 L/224 Lmol1012 mol，m(沉淀)m(金属)m(OH)m g012 mol17 gmol1(m204) g，B正确。解硝酸与金属反应计算题的整体思路和计算方法(1)整体思路(2)计算方法原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO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。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。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NO在H2SO4提供H的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 题组三含氮物质之间的转化5工业上通过氮气和氢气反应合成氨，氨经一系列反应可以得到硝酸。反应历程如图所示。下列说法不正确的是()A液氨可用作制冷剂B铵态化肥一般不能与碱性化肥共同使用C硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等D某浓硝酸中含有溶质2 mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反应可生成1 mol NO2解析：选D。液氨汽化时，吸收大量热，可用液氨作制冷剂，A项说法正确；铵态化肥与碱性化肥混用，会导致氮元素的流失，B项说法正确；硝酸可用于制氮肥(硝酸铵)，以及硝基苯和TNT(炸药)等，C项说法正确；Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，随着反应的进行，HNO3的浓度降低，当浓硝酸变成稀硝酸时，稀硝酸与铜反应生成NO，故生成NO2的物质的量小于1 mol，D项说法错误。6如图AJ分别代表相关反应中的一种物质，已知A分解得到等物质的量的B、C、D，常温下B、D为气态化合物，C为液态化合物，图中有部分生成物未标出。已知：MgCO2MgOC。请回答下列问题：(1)写出A的化学式：_。(2)写出下列反应的化学方程式：DGH_；FJBCI_。(3)写出ANaOHD的离子方程式：_。解析：常温下C为液态化合物，又能与Na2O2反应，则C为H2O，G为O2；常温下B为气态化合物，又能与镁反应，则B为CO2；在加热条件下A能与NaOH反应生成D，且常温下D为气态化合物，说明A为铵盐，D为NH3；A分解得到等物质的量的B、C、D，则A为NH4HCO3。D与G的反应是NH3的催化氧化反应，F与J的反应是碳与浓硝酸的反应。答案：(1)NH4HCO3(2)4NH35O24NO6H2OC4HNO3(浓)CO22H2O4NO2(3)NHHCO2OHNH3CO2H2O课后达标检测学生用书P257(单独成册)一、选择题1氮氧化合物对环境的损害作用极大，下列环境问题中氮氧化合物不是“重要成分”的是()A酸雨B光化学烟雾C臭氧层空洞 D温室效应答案：D2下列含氮化合物中氮元素只有还原性的是()ANO BNH3CHNO3 DNH4NO3解析：选B。当氮元素呈现最低价(3)时，只有还原性。3起固氮作用的化学反应是()AN2和H2在一定条件下反应生成NH3BNO与O2反应生成NO2CNH3催化氧化生成NOD由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4解析：选A。氮的固定是指将空气中N2转化为氮的化合物的过程。符合题意的为A项。4实验室收集NO、NO2、NH3三种气体()A均可用排水法B均可用向上排气法CNO、NH3用向上排气法，NO2用排水法DNO用排水法，NO2用向上排气法，NH3用向下排气法解析：选D。2NOO2=2NO2，不能用排气法收集NO；NH3极易溶于水，NO2与水发生反应：3NO2H2O=2HNO3NO，故NO2、NH3不能用排水法收集。5汽车尾气装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是()A反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2CNO和O2必须在催化剂表面才能反应D催化转化总化学方程式为2NOO24CO4CO2N2解析：选D。反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NOO2=2NO2，2NO24CO=N24CO2，将两步反应合并可得总化学方程式为2NOO24CO4CO2N2。6如图所示是NH3的两个性质实验，下列有关说法中正确的是()A两个实验均表现了NH3易溶于水B两个实验均表现了NH3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：选C。实验一是氨气的喷泉实验，喷泉实验证明氨气极易溶于水，溶于水形成一水合氨弱碱溶液，滴加酚酞的溶液变红色，证明氨气是碱性气体。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白色氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水易挥发，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。7(2018海南五校一模)清代赵学敏本草纲目拾遗中关于“鼻冲水”的记载明确指出：“鼻冲水，出西洋，贮以玻璃瓶，紧塞其口，勿使泄气，则药力不减惟以此水瓶口对鼻吸其气，即遍身麻颤出汗而愈。虚弱者忌之。宜外用，勿服。”这里的“鼻冲水”是稀硫酸、氢氟酸溶液、氨水、醋酸溶液中的一种。下列有关“鼻冲水”的推断正确的是()A“鼻冲水”滴入酚酞溶液中，溶液不变色B“鼻冲水”中含有5种粒子C“鼻冲水”是弱电解质D“鼻冲水”不能使二氧化硅溶解解析：选D。“鼻冲水”易挥发、不可服用、可贮存在玻璃瓶中，故“鼻冲水”为氨水，氨水中存在平衡：NH3H2ONH3H2ONHOH，H2OHOH，溶液呈碱性，能使酚酞溶液变红色，A项错误；氨水中存在粒子：NH3、H2O、NH3H2O、H、NH、OH，B项错误；氨水是混合物，NH3H2O是弱电解质，C项错误；氨水不能使二氧化硅溶解，D项正确。8用题图所示装置制取、提纯并收集表中的四种气体(表中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是()选项气体abcANO2浓硝酸铜片NaOH溶液BSO2浓硫酸铜片酸性KMnO4溶液CNH3浓氨水生石灰碱石灰DO2双氧水MnO2浓硫酸解析：选D。A项，NO2能与氢氧化钠溶液反应，收集不到NO2气体，错误；B项，铜和浓硫酸反应需要加热，且SO2能被酸性KMnO4溶液氧化，故不能用酸性KMnO4溶液除杂，错误；C项，碱石灰是固体干燥剂，应放在干燥管中，且不能用向上排空气法收集NH3，错误；D项，双氧水在MnO2的催化作用下分解放出O2，O2能用浓硫酸干燥，且O2的密度大于空气，故O2可用向上排气法收集，正确。9在标准状况下将192 g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体112 L，则反应消耗HNO3的物质的量为()A08 molB06 molC011 mol D无法计算解析：选C。