高考化学一轮复习 补充习题 第三讲　氮及其化合物

第三讲氮及其化合物【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。一、氮气、氮的氧化物1.自然界中氮的存在和氮的固定2.氮气(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(2)化学性质写出有关化学方程式：①3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2；②N2＋3H2eq\o(,\s\up15(高温、高压),\s\do15(催化剂))2NH3；③N2＋O2eq\o(=,\s\up15(放电或高温))2NO。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NONO2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性难溶于水易溶于水与O2或与H2O反应2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO收集方法排水法向上排空气法与人体、环境的关系①与血红蛋白结合，使人中毒；②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾【诊断1】判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。(1)固氮反应一定属于氧化还原反应(√)(2)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气(×)(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去(√)(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在(×)二、氨和铵盐1.氨的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。液氨可作制冷剂。2.氨的化学性质(1)溶于水：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－(2)与酸反应：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(NH3＋HCl=NH4Cl（现象：产生白烟）,NH3＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)))(3)配合反应：Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O(4)催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O3.铵盐(1)物理性质铵盐都是白色固体，均易溶于水。(2)化学性质(3)NHeq\o\al(＋,4)的检验4.氨气的实验室制法【诊断2】判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。(1)氨易液化，可用来作制冷剂(√)(2)浓氨水可用于检验氯气管道是否漏气(√)(3)向某无色溶液中加入稀NaOH溶液，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，不变蓝，则原溶液中不含NHeq\o\al(＋,4)(×)(4)用浓NH4Cl溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为NH4Cl隔绝了空气(×)三、硝酸1.物理性质硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。常见的有浓硝酸和稀硝酸。质量分数69%2.化学性质(1)不稳定性浓硝酸分解反应的化学方程式为4HNO3eq\o(=,\s\up15(光照),\s\do15(或△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O。(2)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＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。②与非金属(如木炭)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。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(或铝桶)盛装。【诊断3】判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(√)(2)浓硝酸在光照下久置，会变黄(√)(3)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3＋(×)(4)在1.0mol·L－1的KNO3溶液中可以存在H＋、Fe2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)(×)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”构建氮及其化合物的知识结构，写出图中相关的化学方程式。①N2＋3H2eq\o(,\s\up15(高温、高压),\s\do15(催化剂))2NH3；②N2＋O2eq\o(=,\s\up15(放电))2NO；③4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O；④Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；⑤3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；⑥2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。【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“√”，错误的划“×”)。(1)上述路径①、②、③是工业生产硝酸的主要途径(√)(2)路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是自然固氮的一种途径(√)(3)上述所有转化都属于氧化还原反应(×)(4)反应③中通入过量O2可使NO2完全转化成HNO3(√)考点一氮及其氧化物的性质和应用【题组训练】1.关于NO的叙述正确的是()①NO可以是某些含低价氮的物质氧化的产物②NO是亚硝酸的酸酐③NO可以是某些含高价氮的物质还原的产物④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A.全部 B.①③④C.②③④ D.①④答案B解析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。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→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A.① B.②⑤C.④ D.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①N2→NO2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3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。3.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NO2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。考点二氨的性质与制备题组一氨和铵盐的性质1.如图所示是NH3的两个性质实验，下列有关说法中错误的是()A.实验一证明了NH3极易溶于水，氨气是碱性气体B.实验二证明了浓氨水和浓盐酸均易挥发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是还原性气体答案D解析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，使酚酞溶液变红色，证明氨气是碱性气体，A正确；实验二中浓氨水挥发出的氨气和浓盐酸挥发出的氯化氢结合生成白烟是氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水和浓盐酸都易挥发，B正确；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，C正确。2.中学实验中，通常利用如图所示的装置进行喷泉实验，来验证气体的“溶解性”，下列有关说法不正确的是()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也能用于做喷泉实验C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验，烧瓶中将充满稀硝酸答案D解析本题综合考查了喷泉实验的原理，即由于气体溶于水或某种溶液(或与水、某种溶液反应)，导致烧瓶中的压强迅速减小，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，从而被吸收，能与外界产生压强差，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，故液体不能充满烧瓶，D错误。3.下列说法错误的是()A.检验溶液中是否含有NHeq\o\al(＋,4)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NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，并将产生的气体通入酚酞溶液中，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K2CO3与NH4Cl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NHeq\o\al(＋,4)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；NH4Cl与Ca(OH)2混合加热生成氨气，氨气通入酚酞溶液中，溶液变成红色，B正确；K2CO3溶于水显碱性，与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效，C正确；NH4HCO3中含有氮元素，可用作氮肥，D错误。喷泉实验的拓展与应用❶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。❷形成喷泉实验的气体和吸收剂气体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❸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)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，则可产生双喷泉题组二氨的实验室制法4.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()答案A解析NH4Cl加热生成的NH3和HCl，冷却后又生成NH4Cl，不能得到NH3。5.(2021·1月江苏适应性考试)实验室制取NH3时，下列装置能达到相应实验目的是()答案B解析实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)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，应该用向下排空气法，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。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)2❷实验装置的创新

考点三硝酸的性质与应用【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，皮肤会变黄答案C解析A项，HNO3和氯水中的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，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HNO3能使蛋白质显黄色，正确。2.在通风橱中进行下列实验：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，迅速停止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()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HNO3D.针对Ⅲ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(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，阻止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，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。多角度突破HNO3的强氧化性❶硝酸与金属的反应①除Au、Pt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＋NO2↑＋H2O。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－、SOeq\o\al(2－,3)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()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③C.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NOeq\o\al(－,3)的废水会影响海洋中NHeq\o\al(＋,4)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NHeq\o\al(＋,4)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_____________________________________________________________________。(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和H2O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NOeq\o\al(－,3)与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为__________________________________________________________________。答案(1)(2)k和ca和l(3)2∶1(4)4Zn＋2NOeq\o\al(－,3)＋10H＋=4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O解析(3)反应h的化学方程式为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∶1。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)部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bB.b为红棕色，可转化为cC.密闭体系中，c存在2NO2N2O4D.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，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即NO2，B说法错误；C.c存在2NO2N2O4，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()A.合成氨采用400～500℃是为了提高原料转化率和反应速率B.湿润的淀粉－KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气C.在饱和NaCl溶液中先通入过量CO2再通入过量NH3可得到固体1D.1L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，NO2与水反应生成硝酸，固体1为NaHCO3，NaHCO3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＋NO2eq\o(=,\s\up7(一定条件))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。含氮元素物质之间的转化关系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＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O❷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\up7(△))5N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O微专题12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2.气体制备的发生装置及创新设计(1)“固(液)＋液eq\o(→,\s\up7(△))气体”装置的创新(适用于Cl2、HCl等)图A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。(2)“固＋液→气体”装置的创新(适用于H2、CO2、SO2、NO、NO2等)(3)“固＋固→气体”装置的创新(适用于NH3、O2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CO2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。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置图常见干燥剂浓H2SO4、(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，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、CO2、SO2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CO2最好用NaOH不用Ca(OH)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CO2，又有SO2，通常用品红溶液检验SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品红溶液检验是否除尽，最后用澄清石灰水检验CO2。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。(2)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)①实验室制取Cl2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(ClO2)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℃，可用于处理含硫废水。回答下列问题：ClO2的制备已知：SO2＋2NaClO3＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO4。(1)装置A中反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________。(2)欲收集ClO2，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)。(3)装置D的作用是____________________________________________________。【图解分析】答案(1)Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)g→h→b→c→e→f→d或h→g→b→c→e→f→d(3)冷凝并收集ClO2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＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(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→g→h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a→h→g→b→c→e→f→d。(3)装置D的作用为冷凝并收集ClO2。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、AlCl3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：【迁移应用】(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()气体试剂制备装置收集方法AO2KMnO4adBH2Zn＋稀H2SO4beCNOCu＋稀HNO3bcDCO2石灰石＋稀H2SO4bc答案B解析O2的密度比空气稍大且难溶于水，通常用排水法收集，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O2氧化，通常采用排水法收集，C项错误；稀硫酸与CaCO3反应制取CO2时，CaCO3表面会附着CaSO4而阻止反应的进行，实验室通常用CaCO3与稀盐酸制备CO2，D项错误。

干燥管的“一器多用”【仪器装置】干燥管，气体流向：“粗进细出”位置不同，作用不同(1)在整套实验装置的中间横放——干燥、吸收及检验装置①干燥管内装有固体干燥剂，可用于干燥气体。②干燥管内盛有无水硫酸铜时，可用于水的检验。③可用于定量测定气体的质量。(2)在整套实验装置的最后横放——“左吸右挡”既可以吸收多余的尾气，防止污染空气，又可以阻挡外界空气中的干扰气体(如CO2、水蒸气等)进入装置中，简记为“左吸右挡”。【创新使用】A.防倒吸装置B.简易的过滤器，如净化天然水C.简易的启普发生器【迁移应用】1.球形干燥管是中学化学常用的一种玻璃仪器。下列有关球形干燥管的创新用途，错误的是()选项装置用途A用于尾气处理，防倒吸B用于铜丝与Cl2反应，防污染C简易的天然水净化过滤器D用Na2CO3固体与稀硫酸反应制备CO2气体，可随制随停答案D解析A项，该装置用于尾气处理，可防倒吸，正确；B项，该装置中多余的氯气可被NaOH溶液吸收，正确；C项，活性炭具有吸附作用，该装置利用吸附原理可以达到净水的目的，正确；D项，碳酸钠易溶于水，会溶解在稀硫酸中，不能随制随停，错误。2.(2021·荆州模拟)某化学小组用如图装置制取溴苯。(1)仪器甲的名称是________________。甲中放置蘸有四氯化碳的棉花，其作用是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)本实验根据观察到装置乙中________________________________________(填现象)，装置乙的作用是_______________________________________________。答案(1)干燥管除去溴化氢气体中的溴蒸气(2)产生白烟防倒吸1.下列说法正确的是()A.(2021·湖南卷)2molNO与1molO2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NAB.(2021·河北卷)浓HNO3和稀HNO3和Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强C.(2021·浙江1月选考)工业上用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫D.(2021·全国甲卷)把铝片投到冷的浓硝酸中制备NO2气体答案C解析2molNO与1molO2恰好完全反应生成2molNO2，由于存在平衡：2NO2N2O4，所以充分反应后容器中的分子数小于2NA，A错误；氧化性的强弱与得到电子的数目无关，与得到电子的难易程度有关，浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，B错误；SO2与氨水反应生成(NH4)2SO3，亚硫酸铵又被空气中的O2氧化成硫酸铵，既可以消除SO2带来的污染，又可得到副产品硫酸铵，C正确；铝片在冷的浓HNO3中发生“钝化”，D错误。2.(双选)下列说法正确的是()A.(2021·浙江6月选考)应避免铵态氮肥与草木灰混合施用B.(2021·浙江6月选考)亚硝酸钠与氯化铵溶液受热反应：NOeq\o\al(－,2)＋NHeq\o\al(＋,4)eq\o(=,\s\up7(△))N2↑＋2H2OC.(2021·全国乙卷)过量铁粉投入到稀HNO3中：Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2OD.(2021·全国甲卷)3molNO2与水完全反应时转移的电子数为4NA答案AB解析铵态氮肥中的NHeq\o\al(＋,4)与草木灰中的COeq\o\al(2－,3)发生相互促进的水解反应生成NH3·H2O，一水合氨分解产生NH3，从而降低肥效，A项正确；NaNO2与NH4Cl溶液混合加热能发生价态归中反应生成N2和H2O，B项正确；过量铁粉与稀HNO3反应时生成Fe2＋而不是Fe3＋，C项错误；3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，3molNO2与水完全反应时转移的电子数为2NA，D项错误。3.(2020·北京卷)某同学进行如下实验：实验步骤实验现象Ⅰ将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着Ⅱ将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)下列说法不正确的是()A.根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应B.根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快C.Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl水解造成的D.根据试管中部有白色固体附着，说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3答案C解析氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，故A正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快，故B正确；Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的，故C错误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，故D正确。4.(2018·海南卷)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为7∶4，该NOx可表示为()A.N2O B.NOC.N2O3 D.NO2答案A解析eq\f(n（N）,n（O）)＝eq\f(\f(7,14),\f(4,16))＝2∶1，故NOx可表示为N2O。1.(2021·金华模拟)下列关于氮及其化合物的说法，不正确的是()A.在日光照射下，二氧化氮能使氧气经过复杂的反应生成臭氧B.氨水可作化肥，氮肥还有铵态氮肥、硝态氮肥和尿素C.硝酸不稳定，在常温下见光或受热会发生分解D.亚硝酸钠与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的沉淀答案D解析光化学烟雾形成的过程中，在日光照射下，二氧化氮能使氧气经过复杂的反应生成臭氧，臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用，生成一种有毒的烟雾，叫作光化学烟雾，据此可知，A正确；氮肥是指以氮(N)为主要成分，施于土壤可提供植物氮素营养的肥料，氮肥按含氮基团可分为氨态氮肥、铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵态氮肥、氰氨态氮肥和酰胺态氮肥(尿素)，B正确；硝酸不稳定，在常温下见光或受热会发生分解：4HNO3eq\o(=,\s\up10(△或光照))4NO2↑＋2H2O＋O2↑，C正确；亚硝酸钠与硝酸银溶液反应：NaNO2＋AgNO3=AgNO2↓＋NaNO3，生成淡黄色的AgNO2，AgNO2可以与稀硝酸反应，D错误。2.(2021·1月江苏适应性考试)下列有关氨的说法正确的是()A.NH3的空间构型为平面三角形B.NH3与H2O能形成分子间氢键C.NH3的水溶液不能导电D.氨催化氧化制硝酸是利用了NH3的氧化性答案B解析NH3的价层电子对数为4，孤电子对数为1，空间构型为三角锥形，故A错误；N和O的电负性比较大，半径比较小，NH3与H2O之间存在分子间氢键，故B正确；NH3溶于水得到氨水，氨水中存在自由移动的铵根离子和氢氧根离子，可导电，故C错误；氨催化氧化制硝酸，NH3中N元素的化合价为－3，硝酸中N元素的化合价为＋5，化合价升高，NH3作还原剂，利用的是NH3的还原性，故D错误。3.(2021·邯郸模拟)资料显示：一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性，利用下列装置(含药品)进行实验，其中错误的是()答案A解析氯化铵分解生成氨气和氯化氢，在试管口附近氨和氯化氢相遇又生成了白色固体氯化铵，故不能用于制备氨，选项A错误；可以在硬质玻璃管中进行氨还原氧化铜的反应，选项B正确；碱石灰可以干燥氨，选项C正确；氨极易溶于稀硫酸，该装置吸收尾气中的氨可以防止倒吸，选项D正确。4.依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法不正确的是()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的转化答案B解析NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。5.随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，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N2C.NO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2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))4CO2＋N2答案D解析反应过程中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：2NO＋O2=2NO2，2NO2＋4CO=N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))4CO2＋N2。6.一定温度下，探究铜与稀HNO3反应过程如下：下列说法不正确的是()A.过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OB.步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大C.由实验可知，NO2对该反应具有催化作用D.当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解答案B解析A项，过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，正确；B项，步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，错误；C项，由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2对该反应具有催化作用，正确；D项，当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能够与铜继续反应，正确。7.(2021·咸阳模拟)硝酸厂的尾气中含有大量的氮氧化物(NOx)，将尾气与H2混合，通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中实现无害化处理，其转化过程如图所示。下列说法正确的是()A.该转化过程的实质为NOx被H2还原 B.过程Ⅰ发生反应的离子方程式：H2＋Ce4＋=2H＋＋Ce3＋C.处理过程中，混合溶液中Ce3＋和Ce4＋总数减少D.x＝1时，过程Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1答案A解析A.该转化过程的实质为NOx被H2还原为N2，H2被氧化为水，故A正确；B.过程Ⅰ发生的反应为Ce4＋把H2氧化为H＋，自身被还原为Ce3＋，反应的离子方程式为H2＋2Ce4＋=2H＋＋2Ce3＋，故B错误；C.处理过程中，Ce3＋和Ce4＋做催化剂，催化剂在反应前后，质量不变，数量不变，故C错误；D.x＝1时，过程Ⅱ中4Ce3＋＋2NO＋4H＋=4Ce4＋＋N2＋2H2O，过程Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故D错误。8.(2021·全国甲卷)实验室制备下列气体的方法可行的是()气体方法A氨气加热氯化铵固体B二氧化氮将铝片加到冷浓硝酸中C硫化氢向硫化钠固体滴加浓硫酸D氧气加热氯酸钾和二氧化锰的混合物答案D解析实验室可用氢氧化钙和氯化铵固体加热制氨气，而不用加热氯化铵固体制氨气，这是因为氯化铵固体加热生成氨气和氯化氢，二者冷却后又生成氯化铵固体，A不符合题意；将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化，在铝片表面生成致密的氧化膜，阻止反应进一步进行，故不能制得二氧化氮，B不符合题意；向硫化钠固体中滴加浓硫酸，浓硫酸有强氧化性，硫化钠有强还原性，二者会发生氧化还原反应，不能生成硫化氢气体，C不符合题意；加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，由于二氧化锰的催化作用，可加快氯酸钾的分解，从而制得氧气，D符合题意。9.(2021·茂名二模)某实验小组利用如图所示装置制备NH3并探究其性质。下列说法中不正确的是()A.①中固体可换为NH4ClB.②中试剂为碱石灰C.反应一段时间后，③中黑色固体变为红色D.反应一段时间后，④中锥形瓶收集到氨水答案A解析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；可用碱石灰干燥氨气，B正确；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，C正确；氨气与氧化铜反应后生成水，过量的氨气可溶于水，收集到的是氨水，D正确。10.(2022·惠州一调)某化学兴趣小组进行有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是()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：3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4=4CuSO4＋2NO↑＋4H2OC.③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强D.由上述实验可知：Cu在常温下既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应答案B解析①中Cu与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2，使溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被Cu还原为NO，在试管口NO遇到空气中的氧气，生成红棕色的NO2，A项错误；①中反应生成Cu(NO3)2，③中滴加稀硫酸铜片继续溶解，而Cu与稀硫酸不反应，说明③中反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4=4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，B项正确；③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，是因为硝酸根离子在酸性条件下氧化了铜片，稀硝酸的氧化性强于稀硫酸，C项错误；铜与稀硫酸不反应，D项错误。11.(2021·武威模拟)氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：(1)下列有关NH3的说法中，不正确的是____________(填标号)。A.工业合成NH3需要在高温高压催化剂下进行B.NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥C.NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥D.NH3受热易分解，须置于冷暗处保存(2)NH3极易溶于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为____________mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为____________________________________________。(4)HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的____________性。(5)“吸收塔”尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2的反应原理为Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋____________＋CO2(请填写完成化学方程式)。②氨转化法。已知7mol氨恰好能将含NO和NO2共6mol的混合气体完全转化为N2则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为____________。答案(1)CD(2)eq\f(1,22.4)(或0.045)(3)4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2N2＋6H2O(4)氧化(5)①NaNO2②1∶3解析(1)A项，工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，正确；B项，NH3可与碳酸等反应生成碳铵等，也可以与二氧化碳反应生成尿素，正确；C项，NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，不正确；D项，NH3不易分解，不正确。C、D符合题意。(2)水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为eq\f(1,22.4)mol·L－1≈0.045mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2N2＋6H2O。(4)在常温下浓硝酸能使铝、铁钝化，说明其具有很强的氧化性。(5)①根据质量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一种产物为NaNO2。纯碱溶液与NO2的反应原理为Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋CO2。②7mol氨失去21mol电子，根据题意和得失电子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21mol，解得n(NO)＝1.5mol，n(NO2)＝4.5mol，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3。12.某小组的同学欲探究NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程。NH3的转化过程如图所示。甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。用于A、B装置中的可选药品：浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。(1)装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。装置E有多种作用，下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法中，不正确的是____________(填字母)。a.使氨气和氧气充分混合b.控制通入氨气和氧气的体积比c.平衡装置内的压强d.锥形瓶内液体是饱和食盐水(2)甲同学先点燃酒精灯，再打开K1、K2、K3、K4，反应一段时间后，成功模拟了反应过程，并将实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后，H中的溶液变成蓝色，则其中铜片所参与反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________，若制得的氨气仅按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的顺序完全转化为硝酸，欲使装置H中所得溶液为纯净的CuSO4溶液(忽略Cu2＋的水解)，理论上所需氨气在标准状况下的体积为____________L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)。(3)乙同学为模拟过程Ⅳ的反应，在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作，使G处圆底烧瓶中产生大量白烟，你认为这项操作是________(填字母)。a.关闭K3并熄灭酒精灯b.关闭K4并熄灭酒精灯c.关闭K3、K4并熄灭酒精灯(4)丙同学认为该系统实验装置存在一处明显的设计缺陷，你认为该设计缺陷是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑d(2)3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O2.24(3)a(4)缺少尾气处理装置解析(1)由题给条件和实验装置图可知，装置A是制备氧气的装置，装置B是制备氨气的装置，装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑；装置E可以使氨气和氧气充分混合，观察装置E中气泡的速率可以控制通入氨气和氧气的体积比，装置E还可以平衡装置内的压强。因为氨气极易溶于水，所以锥形瓶中液体不能是饱和食盐水，选d。(2)铜与稀硫酸不反应，溶液呈蓝色，说明铜与硝酸发生了反应：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。n(H2SO4)＝0.15L×1mol·L－1＝0.15mol，n(H＋)＝0.15mol×2＝0.3mol，n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.15mol，根据上述反应和题目要求，可知SOeq\o\al(2－,4)～Cu2＋～HNO3，故需要HNO3的物质的量为0.1mol，根据NH3～NO～NO2～HNO3，可知需要NH3的物质的量为0.1mol，在标准状况下的体积为2.24L。(3)过程Ⅳ的反应是NH3与HNO3的反应，则应停止供O2，关闭K3，熄灭酒精灯，使氨气进入G发生反应，选a。(4)整套装置没有尾气处理装置。13.(2021·宝鸡模拟)某化学兴趣小组用如图所示装置检验Pb(NO3)2受热分解的产物(图中夹持和加热设备略去)。在试管中放入研碎的Pb(NO3)2晶体后，加热；实验结束后，试管中得到黄色粉末(PbO)，U形管下部有少量液体X，集气瓶中收集到无色气体Y。下列说法不正确的是()A.液体X可能是液化的NO2或N2O4B.在装置中用锡纸将胶塞、胶管与产生的气体隔开，主要是为了防止其被生成的气体腐蚀C.气体Y可能是O2，也可能是NO2与水反应后生成的NO D.停止反应，应注意先把导气管移出水面，然后熄灭火焰答案C解析A.Pb(NO3)2晶体加热分解得到PbO、NO2和O2，试管中得到黄色粉末为PbO，U形管中发生2NO2N2O4，实验结束后U形管下部有少量液体X可能是液化的NO2或N2O4，最终集气瓶中收集到无色气体Y为O2，A正确；B.装置中试管和U形管上的橡皮塞最好用锡箔包住，用橡皮管连接的两玻璃管口要相互紧靠，因为NO2气体会损坏橡胶，B正确；