第四章第20讲氮及其氧化物、氢化物和铵盐学案 2025高考化学一轮复习

第20讲氮及其氧化物、氢化物和铵盐[课程标准]1.了解氮元素的单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质和应用。2.了解氮的化合物对环境质量的影响。考点一氮及其氧化物1．氮元素的存在与氮的固定2．氮气写出下列有关反应化学方程式：①N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2；②N2＋3H22NH3；③N2＋O22NO。3．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＋5(2)NO、NO2的比较物质NONO2物理性质无色气体，难溶于水通常为红棕色、有刺激性气味的气体化学性质与O2反应2NO＋O2=2NO2与H2O反应不反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO与人体、环境的关系①NO与人体血红蛋白结合，使人中毒②形成酸雨，光化学烟雾，破坏臭氧层提醒：①NO2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是大于46。②验证某无色气体为NO的方法是向该无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。4．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减少，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碱液吸收法工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，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)。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。[正误辨析](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，在空气中都稳定存在()学生用书第94页(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)利用AgNO3、CCl4和H2O均可鉴别NO2和溴蒸气()(8)NO2通入FeSO4溶液中，无明显现象()答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)×一、含氮化合物对环境的污染与防治1．工业上常采用生物硝化法将NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))转化为NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))来处理氨氮废水，工业流程如图所示。(1)生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降，试用离子方程式表示________________________________________________________________________。(2)微生物保持活性的pH范围为7～8，可以加入__________来调节溶液的pH。答案：(1)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2O2=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋＋H2O(2)石灰石(只要合理均可)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：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))5N2＋6H2O，8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))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________。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)＝eq\f(2,3)V(NO)，处理NO2需V(NH3)＝eq\f(4,3)V(NO2)，则eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(V（NO）＋V（NO2）＝3.0L,\f(2,3)V（NO）＋\f(4,3)V（NO2）＝3.5L))解得V(NO)＝0.75L，V(NO2)＝2.25L，则V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。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)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(3)2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2(4)1∶3eq\a\vs4\al(归纳总结)NOx的常用处理方法1．NaOH溶液吸收法NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O2．氨气吸收法8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(一定条件))7N2＋12H2O4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O3．汽车尾气转换器2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2二、氮的氧化物与O2、H2O反应的计算方法3．有一充有20mLNO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为________(气体体积均在相同状况下测得)。解析：二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO气体体积减少312V8mL所以V＝eq\f(3×8mL,2)＝12mL，即二氧化氮的体积为12mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为20mL－12mL＝8mL，则原混合气体中NO和NO2体积比为8mL∶12mL＝2∶3。答案：2∶34．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为________。解析：由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知，如果剩余2mLO2，则V(NO2)＝eq\f(4,5)×(12－2)mL＝8mL，则混合气中V(O2)＝12mL－8mL＝4mL，若剩余的气体是NO(2mL)⇒6mL(NO2)，则混合气中的V(O2)＝(12mL－6mL)×eq\f(1,5)＝1.2mL。答案：4mL或1.2mLeq\a\vs4\al(归纳总结)氮氧化物溶于水的计算依据无论是单一气体(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，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。学生用书第95页考点二氢化物(NH3和N2H4)和铵盐一、氨气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(1∶700)，可由喷泉实验证明。2．化学性质(1)与水反应①反应原理：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－。②氨水中的微粒有：NH3·H2O、NH3、H2O、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、OH－、H＋。③NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易分解，化学方程式为NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。(2)与酸反应①与盐酸反应的方程式为NH3＋HCl=NH4Cl。②蘸有浓挥发性酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，产生大量白烟。(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(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(4)还原性①催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O。②被CuO氧化：2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O。③被氯气氧化：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。3．用途(1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。(2)制硝酸、铵盐、纯碱、尿素等。4．实验室制法(1)铵盐和碱石灰混合加热法(2)实验室制取氨气的其他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，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成浓氨水＋固体CaOCaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2二、铵盐及NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的检验1．物理性质：铵盐都是白色或无色晶体，都易溶于水。2．化学性质学生用书第96页3.NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的检验未知液eq\o(→,\s\up7(强碱),\s\do5(△))产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的刺激性气味气体，则证明含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。三、N2H4(肼)的结构与性质1．无水N2H4为无色发烟液体，并有微弱氨的气味。它的稳定性比NH3小，受热即发生爆炸性分解，生成N2、NH3和H2。2．燃烧N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－622kJ·mol－1N2H4的主要用途是作导弹、宇宙飞船飞行的火箭燃料。3．N2H4的水溶液呈弱碱性，其强度比氨水弱。N2H4＋H2ON2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))＋OH－N2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))＋H2ON2Heq\o\al(\s\up1(2＋),\s\do1(6))＋OH－[正误辨析](1)氨遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟()(2)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NH4Cl固体可以升华()(3)现有1mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1mol·L－1()(4)液氨制冷、碘的升华、加热分离NH4Cl和NaCl都不涉及化学变化()(5)草木灰(含K2CO3)与铵盐混用降低肥效()(6)铵盐加热均易分解产生NH3()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×一、氨、铵盐、肼的性质应用1．按要求回答下列问题。(1)将氨与氯气混合也会产生白烟，用化学方程式解释产生白烟的过程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在饱和NH4Cl溶液中滴加NaAlO2，产生刺激性气味的气体和白色沉淀，用离子方程式解释其现象：____________________________________________________________，体现___________________________________________________________。(3)实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)加热来制取氮气，写出发生反应的化学方程式：_____________________________________________________________，体现_____________________________________________________________。答案：(1)2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl，NH3＋HCl=NH4Cl(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋H2O=Al(OH)3↓＋NH3↑NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))水解呈酸性(3)NH4Cl＋NaNO2eq\o(=,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的还原性2．写出铵盐下列用途的化学方程式(溶液中的反应写离子方程式)。(1)实验室氯化铵与熟石灰反应制取氨气。(2)检验某溶液中是否含有铵根离子。(3)医疗上用氯化铵作尿液酸化剂。(4)硝酸铵用作炸药，分解产物均为空气的成分。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O(3)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2ONH3·H2O＋H＋(4)2NH4NO3eq\o(=,\s\up7(撞击（或受热）))2N2↑＋O2↑＋4H2O3．联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。(1)联氨的电子式为________，其中氮的化合价为________。(2)联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________，联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为________。解析：(1)联氨分子中每个N原子和两个H原子形成共价键，氮原子之间存在氮氮单键，每个N原子还含有一个孤电子对，则其电子式为；N元素对电子的吸引能力更强，所以联氨分子中H为＋1价，N为－2价。(2)根据NH3在水中的电离可知联氨的第一步电离方程式为N2H4＋H2ON2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))＋OH－；联氨第二步电离方程式为N2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))＋H2ON2Heq\o\al(\s\up1(2＋),\s\do1(6))＋OH－，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6(HSO4)2。答案：(1)－2(2)N2H4＋H2ON2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))＋OH－N2H6(HSO4)2二、氨气的制备与性质探究4．某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。图1备选装置(其中水中含酚酞溶液)ⅠⅡⅢ图2(1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填字母)。a．碱石灰b．浓硫酸c．生石灰d．五氧化二磷e．烧碱学生用书第97页(2)若探究氨气的溶解性，需在K2的导管末端连接图2装置中的________装置(填序号)，当装置D中集满氨气后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是________________________________________________________________________。(3)若探究氨气的还原性，需打开K1、K3，K2处导管连接制取纯净、干燥氯气装置。①D中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体。该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②从K3处导管逸出的气体中含有少量Cl2，则C装置中应盛放________溶液(填化学式)，反应的离子方程式为_______________________________________________________。答案：(1)ace(2)Ⅱ或Ⅲ用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)(3)①3Cl2＋8NH3=6NH4Cl＋N2②NaOHCl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2Oeq\a\vs4\al(归纳总结)防倒吸装置创新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。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(发散源)可设计如图所示的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、生成气体等)来形成喷泉。装置(Ⅰ)：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。装置(Ⅱ)：省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，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)。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而产生喷泉。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)：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。应用1.如图是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的是()学生用书第98页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B[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。]应用2.(1)右图胶头滴管中的水挤入烧瓶后，观察到的现象是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)按如下图装置进行NH3性质实验。①先打开旋塞1，B瓶中的现象是_______________________________________，原因是_________________________________________________。稳定后，关闭旋塞1。②再打开旋塞2，B瓶中的现象是_____________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)将胶头滴管中的水挤入圆底烧瓶后，由于NH3溶于水使瓶中的气压减小，气球的体积逐渐变大。(2)A瓶的压强大于B瓶的，因此A瓶中的氯化氢进入B瓶中，与氨气反应生成氯化铵，可以看到B瓶中有白烟生成。由于氯化氢和氨气反应导致B瓶中的压强降低，且B瓶中的氯化氢相对过量，因此当打开旋塞2时，石蕊水溶液会被倒吸入B瓶中，遇氯化氢溶液变红色。答案：(1)气球逐渐变大(2)①有白烟生成A瓶中的氯化氢移动到B瓶中，与B瓶中的氨气反应生成氯化铵，能看到白烟②液体进入B瓶中，溶液的颜色变红应用3.如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学用烧瓶中盛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)若是HCl气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，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)若为NO2，喷泉后，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)若为n(NO2)∶n(O2)＝4∶1的混合气体，n(NO2)＝eq\f(4,5)×eq\f(V,22.4)mol，4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3eq\f(4,5)×eq\f(V,22.4)moleq\f(4,5)×eq\f(V,22.4)mol喷泉后，溶质为HNO3，溶液充满烧瓶，则c(HNO3)＝eq\f(\f(4,5)×\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(4,5)×eq\f(1,22.4)mol·L－1＝eq\f(1,28)mol·L－1。(4)若n(NO2)∶n(O2)＝2∶1，则反应剩余eq\f(1,6)的氧气，溶液充至烧瓶的eq\f(5,6)，溶质为HNO3，计算方法同(3)，c(HNO3)＝eq\f(1,28)mol·L－1。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真题演练明确考向1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)(全国卷Ⅱ，13B)加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝，说明NH4HCO3显碱性()(2)(天津，1D)用烧碱处理含高浓度NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的废水并回收利用氨()(3)(江苏，3A)NH4HCO3受热易分解，因而可用作化肥()(4)(北京，8D)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀，反应中氨气被还原()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×2．(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．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”A[A.自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2转化为NO，A错误；B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O＋NH3＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl，B正确；C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O、2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO、4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，C正确；D.氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，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”，D正确。]3．(2021·江苏卷)N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH＝－116.4kJ·mol－1。大气中过量的NOx和水体中过量的NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))转化为N2。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是()学生用书第99页A．NO(g)eq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3(aq)B．稀HNO3(aq)eq\o(→,\s\up7(Cu))NO2(g)C．NO(g)eq\o(→,\s\up7(CO),\s\do5(高温、催化剂))N2(g)D．NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(aq)eq\o(→,\s\up7(O3))N2(g)C[A.NO不溶于水也不与水反应，A错误；B.稀HNO3与Cu反应得到硝酸铜、水和NO，得不到NO2，B错误；C.NO有氧化性，CO有还原性，在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2，C正确；D.O3有强氧化性，不能作还原剂将硝酸根离子还原，D错误。]4．(2022·海南卷)磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备(NH4)2HPO4，装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。回答问题：(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)制备氨气的化学方程式为____________________。(2)现有浓H3PO4质量分数为85%，密度为1.7g/mL。若实验需100mL1.7mol/L的H3PO4溶液，则需浓H3PO4________mL(保留一位小数)。(3)装置中活塞K2的作用为_________________________________________________。实验过程中，当出现________现象时，应及时关闭K1，打开K2。(4)当溶液pH为8.0～9.0时，停止通NH3，即可制得(NH4)2HPO4溶液。若继续通入NH3，当pH＞10.0时，溶液中OH－、________和________(填离子符号)浓度明显增加。(5)若本实验不选用pH传感器，还可选用________作指示剂，当溶液颜色由________变为________时，停止通NH3。解析：本实验的实验目的为制备磷酸二氢铵[(NH4)2HPO4]，实验原理为2NH3＋H3PO4=[(NH4)2HPO4]。(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)在加热的条件下制备氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑；(2)根据公式c＝eq\f(\a\vs4\al(1000ρw),M)可得，浓H3PO4的浓度c＝eq\f(\a\vs4\al(1000ρw),M)＝eq\f(1000×1.7g·mL－1×85%,98)≈14.7mol/L，溶液稀释前后溶质的物质的量不变，因此配制100mL1.7mol/L的H3PO4溶液，需要浓H3PO4的体积V＝eq\f(0.1L×1.7mol/L,14.7mol/L)≈0.0115L＝11.5mL；(3)由于NH3极易溶于水，因此可选择打开活塞K2以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，当出现倒吸现象时，应及时关闭K1，打开K2；(4)继续通入NH3，(NH4)2HPO4继续反应生成(NH4)3PO4，当pH＞10.0时，溶液中OH－、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的浓度明显增加；(5)由(4)可知，当pH为8.0～9.0时，可制得(NH4)2HPO4，说明(NH4)2HPO4溶液显碱性，因此若不选用pH传感器，还可以选用酚酞作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红时，停止通入NH3，即可制得(NH4)2HPO4溶液。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(2)11.5(3)平衡气压防倒吸倒吸(4)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))(5)酚酞无浅红课时精练(二十)氮及其氧化物、氢化物和铵盐eq\a\vs4\al(\f(对应学生,用书P372))(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．下图中能实现人工固氮的是()D[选项A、C为自然固氮，合成氨为人工固氮，选项B电解食盐水与固氮无关。]2．(2022·全国模拟预测)自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是()A．①中N2与O2反应生成NO2是大气固氮B．②中合成氨属于人工固氮C．③中的氮元素被氧化D．氮循环过程中没有氧元素参加B[A.①中N2与O2反应生成NO是大气固氮，而不是N2与O2反应产生NO2，A错误；B.②中N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反应产生NH3，是将游离态的氮转化为氮的化合物，因此合成氨属于人工固氮，B正确；C.③中细菌还原硝酸根中正五价的氮，生成无污染的0价的N2，所以③中氮元素化合价降低，得到电子被还原，而不是被氧化，C错误；D.如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的NO气体，氧元素参与了反应，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和NO，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，也有氧元素参加反应，D错误。]3．氨气溶于水得到氨水，氯气溶于水得到氯水，下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是()A．“两水”都是混合物，溶液中含有的粒子种类、数目相同B．“两水”都有刺激性气味，都能漂白有机色素C．“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡D.“两水”放置时间较久后都会因为相同的原理而变质C[新制氯水中存在的微粒有Cl2、H2O、HClO、Cl－、ClO－、H＋和OH－，新制氨水中存在的微粒有NH3、H2O、NH3·H2O、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、H＋和OH－，溶液中含有的粒子种类、数目均不相同，A错误；氨水无漂白性，不能漂白有机色素，B错误；氯水变质是因为HClO见光分解，氨水变质是由于氨气的挥发，变质的原理不相同，D错误。]4．清代《本草纲目拾遗》中关于“鼻冲水(氨水)”的记载明确指出：“鼻冲水，……贮以玻璃瓶，紧塞其口，勿使泄气，则药方不减……唯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。”下列有关“鼻冲水”的推断不正确的是()A．鼻冲水是弱电解质B．鼻冲水滴入酚酞溶液中，溶液变红色C．鼻冲水中含有分子和离子的种类为6种D．存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－A[鼻冲水为氨水，氨水中的主要成分NH3·H2O为弱电解质，氨水本身为混合物，所以鼻冲水不是弱电解质，故A错误；氨水溶液显碱性可以使酚酞溶液变红，故B正确；氨水中含有的分子为NH3、H2O、NH3·H2O，离子有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、OH－、H＋，共六种，故C正确；氨水中存在如下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－，故D正确。]5．据研究，NO广泛分布于生物体内各组织中，可将积存在血管壁上的脂肪、胆固醇带走，被称为“血管清道夫”。下列说法中错误的是()A．NO极易与氧气反应生成一种红棕色气体B．实验室中，可利用铜与稀硝酸的反应制取NOC．人体吸入大量NO气体，可以预防心血管疾病D．雷雨天气，氮气和氧气能生成NOC[A项，NO极易与氧气反应生成一种红棕色气体NO2，反应原理为：2NO＋O2=2NO2，A正确；B项，实验室中，可利用铜与稀硝酸的反应制取NO，反应原理为：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，B正确；C项，人体吸入大量NO气体，NO与血红蛋白结合，造成人中毒甚至死亡，C错误；D项，雷雨天气，氮气和氧气在放电的条件下反应生成NO，反应原理为：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，D正确。]6．已知2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋H2O。图中装置不能达到相应实验目的的是()ABCD生成NO2收集NO2吸收NO2尾气使NO2充分转化为HNO3B[浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、水和NO2，A正确；NO2的密度比空气大，应用向上排空气法收集，即长进短出，B错误；根据题目所给信息可知NO2可以和NaOH溶液反应得到可溶性盐，所以可以用NaOH溶液处理尾气，C正确；试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，可以使NO2充分转化为HNO3，D正确。]7．下列制取、干燥收集氨气并验证其部分性质的装置和原理不能达到实验目的的是()A．用甲装置制取少量氨气B．用乙装置干燥氨气C．用丙装置收集氨气D．用丁装置验证氨气极易溶于水B[A项，氢氧化钙与氯化铵加热反应生成氯化钙、氨气和水，可利用图示装置制取少量氨气，可达到实验目的，A正确；B项，氨气是碱性气体，和浓硫酸反应被吸收，不能用浓硫酸干燥氨气，不能达到实验目的，B错误；C项，氨气的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，即导管采用“长进短出”的方式，图示收集方法合理，C正确；D项，挤压胶头滴管，气球变大，说明圆底烧瓶中压强减小，可证明氨气极易溶于水，能达到实验目的，D正确。]8．标况下，将一盛有等体积NO、NO2的试管倒立在水槽中，充分反应后，下列叙述不正确的是(设试管中的溶质不往试管外扩散)()A．溶液体积占试管容积的2/3B．此反应中水既不作氧化剂也不作还原剂C．试管内溶液中溶质的物质的量浓度为eq\f(1,22.4)mol/LD．若将试管中的气体改为氯化氢或氨气，则水充满试管A[A项，将一盛有等体积NO、NO2的试管倒立在水槽中，发生的反应为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，溶液体积占试管容积的eq\f(1,2)×eq\f(2,3)＝1/3，A不正确；B项，将一盛有等体积NO、NO2的试管倒立在水槽中，发生的反应为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，水既不是氧化剂也不是还原剂，B正确；C项，试管内溶液中溶质是硝酸，设试管容积为VL，浓度为eq\f(\f(\f(1,2)VL×\f(2,3),22.4L/mol),\f(1,2)VL×\f(2,3))＝eq\f(1,22.4)mol/L，C正确；D项，若将试管中的气体换为氯化氢或者氨气，二者均易溶于水，因此水充满试管，D正确。]9．某实验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是()A．①中固体可换为只有NH4ClB．反应一段时间后，③中黑色固体变为红色C．②中药品为无水CaCl2D．反应一段时间后，④中锥形瓶收集到液氨B[实验室制取氨气，利用氯化铵和碱石灰在加热的条件下反应生成氯化钙、氨气和水，从试管中逸出的氨气进入U形管，U形管中盛装碱石灰干燥氨气，NH3具有还原性，可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质，④中锥形瓶收集到③中逸出的氨气和水反应得到的氨水。A项，NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体，遇冷重新反应生成NH4Cl，无法制取NH3，A错误；B项，NH3具有还原性，可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质，则反应一段时间后，③中黑色固体变为红色，B正确；C项，无水CaCl2会与氨气形成氨合物CaCl2·nNH3，因此不能用来干燥氨气，C错误；D项，液氨的沸点为－33.5℃，无法在冰中液化，氨气与氧化铜反应后生成水，过量的氨气可溶于水，故收集到的是氨水，D错误。]10．某工厂拟综合处理含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(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：下列说法错误的是()A．X可以是空气，但不能过量B．捕获剂所捕获的气体主要是COC．固体1中主要含有CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2D．处理含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))废水时，发生的反应为4H＋＋NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋5NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))=6NO↑＋4H2OD[工业废气中CO2、SO2可被石灰乳吸收，生成固体1为CaCO3、CaSO3及过量石灰乳，气体1是不能被过量石灰水吸收的N2、NO、CO；气体1通入气体X，用氢氧化钠溶液处理后生成物为NaNO2，X可以为空气，但不能过量，否则得到的是NaNO3，NaNO2与含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的溶液反应生成无污染的N2，则气体2含有CO、N2，捕获剂所捕获的气体主要是CO。A项，根据上述分析可知：X可以是空气，但不能过量，否则会将NO氧化为NO2，NO2与NaOH溶液反应产生NaNO3，无法与NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的溶液反应生成无污染的N2，A正确；B项，气体2主要含有CO和N2，捕获剂捕获气体后得到无污染的气体，则捕获剂捕获的气体主要是CO，防止污染空气，B正确；C项，工业废气中CO2、SO2可被石灰乳吸收，生成固体1为CaCO3、CaSO3及过量Ca(OH)2，C正确；D项，不符合题意中的反应事实，处理含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))废水时，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))与含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的溶液反应生成无污染的N2，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式为：NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))=N2↑＋2H2O，D错误。]11．科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出化学式为N4H4(SO4)2的物质，该物质的晶体中含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和N4Heq\o\al(\s\up1(4＋),\s\do1(4))两种离子，当N4Heq\o\al(\s\up1(4＋),\s\do1(4))遇到碱性溶液时，会生成N4分子。下列说法正确的是()A．14N、N4与N2互为同位素B．N4H4(SO4)2的电离方程式为N4H4(SO4)2N4Heq\o\al(\s\up1(4＋),\s\do1(4))＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))C．N4H4(SO4)2不能与草木灰、K3PO4等化肥混合施用D．N4H4(SO4)2中只含共价键，不含离子键C[同种元素的不同原子之间互为同位素，N4与N2为单质，A项错误；N4H4(SO4)2晶体中含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和N4Heq\o\al(\s\up1(4＋),\s\do1(4))两种离子，N4H4(SO4)2为离子化合物，电离方程式为N4H4(SO4)2=N4Heq\o\al(\s\up1(4＋),\s\do1(4))＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，B项错误；草木灰的主要成分K2CO3、K3PO4都为强碱弱酸盐，其水溶液显碱性，当N4Heq\o\al(\s\up1(4＋),\s\do1(4))遇到碱性溶液时，会生成N4分子，故不能混合施用，C项正确；N4H4(SO4)2中含有离子键，D项错误。]12．利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)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________________________________________________________________________。(3)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Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是____________________________________________________________________________________________________________________；若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是_______________________________。解析：(1)打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ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Ⅱ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Ⅱ中的压强迅速减小，烧瓶Ⅰ中的HCl气体会进入到烧瓶Ⅱ中，且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。(3)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，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中，形成喷泉；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，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中，形成双喷泉。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)(2)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟(3)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13．氮和氮的化合物与人类有密切关系。(1)下列属于氮的固定的是________(填序号)。①工业上N2和H2合成NH3②N2和O2放电条件下生成NO③NH3催化氧化生成NO写出反应③的化学方程式_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)①治理NO污染通常是在氧化剂作用下，将NO氧化成溶解度高的NO2，然后用水或碱液吸收脱氮。下列物质可以用于氧化NO的是________(填字母)。A．NaCl溶液 B．K2Cr2O7溶液C．Na2CO3溶液 D．KMnO4溶液②NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③目前处理柴油车尾气中NOx和PM2.5等的方法之一，是用车用尿素[CO(NH2)2]溶液在选择性催化还原系统中将NOx无害化处理，写出该系统无害化处理NO的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh作催化剂时该反应的过程示意图如下：过程Ⅰ为________过程(填“吸热”或“放热”)。该反应中氧化产物为________，当生成1molN2时，转移电子________mol。解析：(1)固氮是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素，N2和H2合成NH3，N2和O2放电条件下生成NO，符合固氮的定义，故选：①②；反应③NH3催化氧化生成NO和水，反应的化学方程式：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O；(2)①氧化NO需要氧化剂，NaCl溶液、Na2CO3溶液均不与NO反应，K2Cr2O7、KMnO4溶液具有强氧化性，可以氧化NO，故选：BD；②NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，该反应的离子方程式：2NO＋3ClO－＋2OH－=2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3Cl－＋H2O；③尿素[CO(NH2)2]溶液与NO反应生成氮气和二氧化碳，化学方程式：2CO(NH2)2＋6NO=5N2＋2CO2＋4H2O；(3)过程Ⅰ断裂化学键需要吸热，该反应方程式为2CO＋2NO=N2＋2CO2，C元素化合价升高，氧化产物为CO2，氮元素从＋2降