第7讲 硝酸 氮及其化合物的相互转化

第7讲硝酸氮及其化合物的相互转化

复习目标1.了解硝酸的主要性质。2.认识硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。3.了解通过

化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。

考点一硝酸

小题过基础

(1)根据硝酸的性质按要求填空。

①硝酸不稳定,见光受热易分解:

反应式:。

②硝酸无论浓、稀都具有强氧化性,而且浓度越大,氧化性越强。

a.与金属反应

稀硝酸与铜反应的化学方程式:;

浓硝酸与铜反应的化学方程式:。

b.与非金属反应

浓硝酸与C反应的化学方程式:。

c.与还原性化合物反应

2+

硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe等还原性物质。

稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式:

。

③硝化反应(与反应):

。

答案①4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑

②a.3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

b.C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O

2++3+

c.3Fe+4H+N===3Fe+NO↑+2H2O

−

O3

③+HNO3+H2O

(2)在下列反应或处理方式中利用到硝酸的某些性质。把相应性质的序号填在题后的空白处。

A.酸性B.强氧化性C.挥发性D.不稳定性。

①浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色。

②碳酸钙加入硝酸中,逐渐溶解并放出气体。

③铝槽车运输冷的浓硝酸。

④浓硝酸显黄色。

⑤用棕色瓶盛装浓硝酸。

⑥能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去。

⑦氧化亚铁和浓硝酸反应。

⑧碳与浓硝酸在加热条件下反应。

答案①AB②A③B④D⑤D⑥A

⑦AB⑧B

名师点核心

(1)硝酸的物理性质

硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。

(2)硝酸的化学性质

1.下列说法错误的是。

①常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化

②可用稀HNO3与FeS固体反应制取H2S

③铜、碳分别与浓HNO3反应,都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性

④在酸性条件下,N与、、等离子均不能大量共存

−2−

33

⑤Cu在KNO3溶液O和稀IH−2SO4F中e2均+不溶SO解,但能溶解在其混合液中

⑥试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去,也可用氨水除去

⑦浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存,其原理相同

⑧浓HNO3溅到皮肤上,皮肤会变黄

答案②③⑥

2.(2024·浙江5月联考)实验室用如图所示装置制备硝酸(加热装置已省略),下列有关说法错误的是

()

A.冷却水的作用是促进硝酸蒸气冷凝,避免形成酸雾

B.该装置不使用橡皮塞和橡皮管,可避免被酸腐蚀

C.制得的硝酸可盛装在无色透明的洁净试剂瓶中

D.曲颈甑不适合制备沸点过低的物质

答案C

解析A.硝酸沸点低,用流水冷却可促进硝酸蒸汽冷凝,避免形成酸雾(工业制硫酸需要用98.3%浓硫

酸也是同理),故A正确;B.硝酸具有强氧化性,会腐蚀橡胶塞和橡皮管,故B正确;C.硝酸见光易分

解,4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,应用棕色玻璃细口瓶盛装,故C错误;D.曲颈甑可代替冷凝管

起冷却作用,但冷却效果较差,若沸点过低,则难以收集,故不适合制备沸点过低的物质,故D正确。

3.(2024·浙江开学考试)为确定某一铁铜样品中各成分的含量,某同学进行了如下实验:准确称取一份

质量为12.24g铁铜样品,逐渐加入一定体积某浓度的稀硝酸,每次实验充分反应后,测得生成NO气

体的体积为VL(已换成标准状况,假设生成的NO全部逸出),并测得剩余固体质量为mg。各次实验

的数据如下表:

稀硝酸体积(mL)080160240320400

NO体积V(L)00.8961.7922.6883.5844.48

剩余固体质量m(g)12.248.885.521.9200

根据以上实验数据,请回答:

(1)上述实验当加入320mL稀硝酸后,所发生反应的离子方程式

为。

(2)稀硝酸的物质的量浓度为mol·L-1。

(3)样品中Fe、Cu的物质的量之比为。

2++3+

答案(1)3Fe+4H+N===3Fe+NO↑+2H2O

−

O3

(2)2(3)5∶2

解析(1)根据表格数据,硝酸体积从320mL到400mL,固体质量都是0,但是生成NO,说明是硝酸与

2+2++3+

Fe反应生成的,离子方程式为3Fe+4H+N===3Fe+NO↑+2H2O;(2)根据前2阶段数据,硝酸的

−

体积、NO的体积、金属减少的质量均成O3比例,可以判断开始为Fe反应生成Fe2+,有关系

式:3Fe~8HNO3~2NO,第1阶段生成的NO的物质的量为0.04mol,则消耗的HNO3为0.16mol,体积

为80mL,硝酸的物质的量浓度为=2mol·L-1;(3)分析表格的数据:前2阶段数据,硝酸的体积每增

0.16mol

加80mL,NO的体积增加0.896L、0.0金8L属减少的质量均成3.36g,可以判断为Fe反应生成Fe2+,当硝酸

体积从160mL到240mL,NO的体积增加0.896L、而金属的质量减少3.6g,说明这一阶段是把剩余

的铁反应成Fe2+,铜反应了一部分,剩余铜1.92g;设这3.6g的金属中Fe的物质的量为x,铜的物质的

量为y,有方程组:2x+2y=×3=0.12;56x+64y=3.6;解得x=0.03mol,y=0.03mol,则原样品中铜的

0.896L

−1

总质量为0.03mol×64g·2m2.o4lL-1·m+o1l.95g=3.84g,铜的总物质的量为0.06mol;铁的总质量为12.24g-3.84

g=8.4g,物质的量为=0.15mol;样品中Fe、Cu的物质的量之比为0.15mol∶0.06mol=5∶2。

8.4g

−1

56g·mol考点二氮及其化合物的相互转化

1.在氮及其化合物的“价—类”二维图中填充N2、NH3、NH3·H2O、NH4Cl、NO、NO2、N2O4、HNO3、

Cu(NO3)2。

2.含氮元素物质之间的转化关系

典型物质间转化方程式再落实,按要求写出下列反应的化学方程式。

(1)工业合成氨:N2+3H22NH3;

(2)实验室用NH4Cl固体制NH3:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2;

(3)NH3的催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O;

(4)NO2溶于水:3NO2+H2O===2HNO3+NO;

+2+

(5)Cu溶于稀HNO3(离子方程式):3Cu+8H+2N===3Cu+2NO↑+4H2O;

−

+32+

(6)Cu溶于浓HNO3(离子方程式):Cu+4H+2NO===Cu+2NO2↑+2H2O;

−

O3

(7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O;

(8)浓硝酸见光分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。

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,过量的B跟Cl2反应除生成C

外,另一产物是盐酸盐。

下列说法不正确的是()

A.当X是强酸时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F可能是H2SO4

B.当X是强碱时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F是HNO3

C.当X是强酸时,C在常温下是气态单质

D.B和Cl2的反应为氧化还原反应

答案C

解析当X是强碱时,和强碱反应产生的气态氢化物B可判断为NH3,则A为铵盐,过量的B跟Cl2

反应生成的盐酸盐是NH4Cl,则C为N2,由此判断D为NO、E为NO2、F为HNO3。A和强酸反应

生成的B能被Cl2氧化,且生成的C能被O2连续氧化,在常见的物质中可考虑A为硫化物,所以,当X

是强酸时,A、B、C、D、E、F可分别为(NH4)2S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4,故A、B正确,C错误;B

是氨气或硫化氢,氨气与Cl2反应生成氯化铵和氮气,硫化氢和氯气反应生成硫单质和氯化氢,因此B

与氯气的反应是氧化还原反应,故D正确。

2.(2024·四川成都开学考试)氮的“价-类”二维图如下。回答下列问题:

(1)从氮元素的价态角度分析,物质B具有性。

(2)KNO3是生产黑火药的原料之一,其爆炸反应为2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑。该反应中非金

属元素的原子半径从小到大的顺序是,标准状况下,生成33.6LCO2时,转移电子的数目

为。

(3)在催化剂和加热的条件下,物质A与O2反应生成NO是工业制物质C的重要反应,其化学方程式

为。

(4)下列事实能证明碳元素与氮元素非金属性相对强弱的有(填标号)。

A.单质熔点:C>N2

B.酸性:HNO3>H2CO3

C.沸点:NH3>CH4

D.分解温度:NH3>CH4

(5)对工业尾气中NO和NO2脱除后产生的含N溶液可用下图装置在弱酸性条件下进行电化学环

−

保处理。碳电极上的电极反应式为O3,若

甲室处理37.2gN,则乙室可生成molN2。

−

O3

答案(1)氧化性和还原(性)

24

(2)O<N<C<S6NA(或3.612×10)

(3)4NH3+5O24NO+6H2O

(4)BD

+-

(5)2N+12H+10e===N2↑+6H2O0.5

−

3

解析O由氮元素的“价-类”二维图可知,A为NH3,B为NO,C为HNO3;(1)N元素最低-3价,最高+5

价,+2价N元素的化合价可以升高、可以降低,则从氮元素的价态角度分析,NO有氧化性和还原性;(2)

根据同一周期从左往右原子半径依次减小,电子层数越多原子半径依次增大可知,S、C、O和N四种

-

元素的原子半径从小到大的顺序是O<N<C<S,反应中3molCO2~12mole~12NA,则1.5mol

24

CO2~6NA=3.612×10;(3)在催化剂和加热的条件下,氨气的催化氧化生成一氧化氮和水,反应的化学

方程式为4NH3+5O24NO+6H2O;(4)A.单质熔点与元素的金属性、非金属性强弱没有必然联

系,A不符合题意;B.非金属元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,B符合

题意;C.简单氢化物的沸点与元素的非金属性无关,C不符合题意;D.非金属性越强,其氢化物的稳定

性越强,分解温度就越高,D符合题意;(5)碳电极是将硝酸根转化为氮气,电极反应式为

+-

2N+12H+10e===N2↑+6H2O,若甲室处理37.2gN,物质的量n==0.6

−−�37.2g

−1

3+-3�62g·mol

molO;2N+12H+10e===N2↑+6H2O,转移电子3mol,由电子守O恒得,电路中转移电子=3mol,乙室中

−

3-

2N~NO2~6e,则乙室可生成氮气物质的量0.5mol。

+

本讲H4感悟

疑点:

盲点:

1.(2023·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.实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物:HNO3(稀)NONO2

B.工业制硝酸过程中的物质转化:N2NOHNO3

C.汽车尾气催化转化器中发生的主要反应:2NO+2CON2+2CO2

D.实验室制备少量NH3的原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O

答案B

解析A.Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO,NO与氧气发生反应2NO+O2===2NO2生成NO2,A正

确;B.氮气与氧气在放电或高温条件下生成NO,但NO无法与水发生化学反应,B错误;C.汽车尾气催

化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体,故该反应方程式为2NO+2CO

N2+2CO2,C正确;D.实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2

CaCl2+2NH3↑+2H2O,D正确。

2.(2024·湖南卷)某学生按图示方法进行实验,观察到以下实验现象:

①铜丝表面缓慢放出气泡,锥形瓶内气体呈红棕色;

②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快,气体颜色逐渐变深;

③一段时间后气体颜色逐渐变浅,至几乎无色;

④锥形瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升,最终铜丝与液面脱离接触,反应停止。

下列说法正确的是()

A.开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢,原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化

B.锥形瓶内出现了红棕色气体,表明铜和稀HNO3反应生成了NO2

C.红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+H2O===2HNO3+NO

D.铜丝与液面脱离接触,反应停止,原因是硝酸消耗完全

答案C

解析A.金属铜与稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,故A说

法错误;B.由于装置内有空气,铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2,产生的

NO2浓度逐渐增加,气体颜色逐渐变深,故B说法错误;C.装置内氧气逐渐被消耗,生成的NO2量逐渐

达到最大值,同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,气体颜色变浅,故

C说法正确;D.由于该装置为密闭体系,生成的NO无法排出,逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗,铜

丝与液面脱离接触,反应停止,故D说法错误。

3.(2023·湖北卷)铜与浓硝酸反应的装置如下图,仪器A的名称为,装置B的作用

为。

答案具支试管防倒吸

高考热点总结

基础落实

选择题只有1个选项符合题意

1.(2024·河北邢台期末)《物理小识》是一部小百科式自然科学与技术书,其中载有“有硇水(一种常见

无机酸)者,剪银块投之,则旋而为水。”下列说法错误的是()

A.硇水可能指HNO3溶液

B.硇水与银发生置换反应

C.硇水适合用棕色细口瓶保存

D.工业上常用热分解法冶炼银

答案B

解析由题给信息可知,硇水(一种常见无机酸)可溶解银,可能为HNO3溶液,A项正确;银单质与

HNO3溶液反应生成硝酸银、氮氧化物和水,该反应不属于置换反应,B项错误;硝酸见光易分解,适合

用棕色细口瓶保存,C项正确;氧化银等银的化合物不稳定,受热分解生成银单质,工业上常用热分解

法冶炼银,D项正确。

2.硝酸被称为“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性质对应不准

确的一组是()

A.硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性

B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性

C.要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性

D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性

答案D

解析D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”,其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧

化而褪色,但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应,究竟是哪个原因,还需要实验验证,D项不准

确。

3.(2024·西湖高级中学高三测试)自然界中的氮循环部分转化关系如图所示。

下列说法错误的是()

A.氮气分子结构稳定,常温很难和其他物质发生反应

B.Ⅰ过程属于氮的固定

C.工业上也是利用图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个转化来生产硝酸的

D.图中Ⅱ、Ⅲ为硝化过程,均可通过加入氧化剂实现

答案C

解析A项,氮气分子中含有氮氮三键结构稳定,常温很难和其他物质发生反应,故A正确;B项,氮的

固定是指游离态的氮转化为化合态的氮,Ⅰ过程从N2到N,属于氮的固定,故B正确;C项,工业上

+

4

是通过氨的催化氧化生成NO、NO被氧化为NO2、NO2和H水反应三个转化来生产硝酸的,故C错

误;D项,图中Ⅱ中氮从-3价升高到+3价、Ⅲ中氮从+3价升高到+5价,都为硝化过程,均可通过加

入氧化剂实现,故D正确。

4.(2024·浙江五校联考)某实验小组同学利用如图所示装置(夹持装置已略去)进行铜丝和浓硝酸的探

究实验,下列说法正确的是()

A.具支试管中的现象是有无色气泡产生,溶液变为蓝色

B.实验开始后,烧杯的溶质可能有NaNO3、NaNO2

C.若消耗0.1molCu,则被还原的HNO3为0.4mol

D.若把铜丝换成铁丝,反应更剧烈

答案B

解析A.铜与浓硝酸反应生成二氧化氮气体和硝酸铜,具支试管中的现象是有红棕色气泡产生,溶液

变为蓝色,故A错误;B.二氧化氮与NaOH溶液反生成NaNO3、NaNO2,实验开始后,烧杯的溶质可能

有NaNO3、NaNO2,故B正确;C.由关系式Cu~2HNO3(被还原),若消耗0.1molCu,则被还原的HNO3

为0.2mol,故C错误;D.若把铜丝换成铁丝,会发生钝化,故D错误。

5.下列关于含氮化合物之间转化反应的离子方程式书写错误的是()

+

A.氧化物转化为酸:3NO2+H2O===2H+2N+NO

−

-3

B.氧化物转化为两种盐:2NO2+2OH===NO+H2O

−−

23

C.氢化物转化为络合物:4NH3+Cu(OH)2==O=[C+u(NHO3)4](OH)2

+3+

D.酸转化为氧化物:Fe+4H+N===Fe+NO↑+2H2O

−

答案CO3

+

解析NO2和水反应生成NO和HNO3,离子方程式为3NO2+H2O===2H+2N+NO,A正确;NO2和

−

-3

NaOH溶液反应生成硝酸钠和亚硝酸钠,离子方程式为2NO2+2OH===NO+H2O,B正确;氢氧

−−

2+22+3-

化铜和氨水反应生成[Cu(NH3)4],离子方程式为Cu(OH)2+4NH3===[Cu(ONH+3)4N]O+2OH,C错误;Fe和

+3+

稀硝酸反应生成NO和硝酸亚铁,离子方程式为Fe+4H+N===Fe+NO↑+2H2O,D正确。

−

6.(2024·金华十校4月联考)中国科学院研究团队开发了一种O3基于钯修饰二氧化钛的串联光热催化氮

气氧化制备硝酸的新反应体系,实现了高选择性制备单一氧化产物硝酸(过程如图所示)。下列有关说

法错误的是()

A.N中N原子的杂化方式为sp2

−

B.PdO/H3-TiO2的作用是提高N2的平衡转化率

C.该过程可实现太阳能向化学能转化

D.总反应的化学方程式:2N2+5O2+2H2O===4HNO3

答案B

解析A.N中原子周围的价层电子对数为(5+1-3×2)=3,根据杂化轨道理论可知,该N原子

−1

32

的杂化方式O为spN,A正确;B.由题干信息可知,Pd3/H+-T2iO2的作用是催化剂,催化剂只能影响化学反应

速率,而不能使平衡发生移动,故不能提高N2的平衡转化率,B错误;C.由题干图示信息可知,该过程可

实现太阳能向化学能转化,C正确;D.由题干图示信息可知,该转化过程的反应有:N2+O2

2NO,2NO+O2===2NO2,4NO2+O2+2H2O===4HNO3,故总反应的化学方程

式:2N2+5O2+2H2O===4HNO3,D正确。

7.过硝酸钠(NaNO4)能与水发生反应:NaNO4+H2O===NaNO3+H2O2,下列说法不正确的是()

A.过硝酸钠具有强氧化性,没有还原性

B.过硝酸钠中含有—O—O—结构

C.过硝酸钠可用于杀菌消毒

2++3+

D.将过硝酸钠加入酸性FeSO4溶液中发生的离子方程式:N+2Fe+H2O

−−

答案AO4+2Fe+2H===NO3

解析A.过硝酸钠中氧元素的化合价有-1价和-2价,-1价的氧既有氧化性又有还原性,故A选;B.过

硝酸钠中含有-1价的两个氧原子,含有—O—O—结构,故B不选;C.过硝酸钠与水反应生成过氧化氢,

过氧化氢具有强氧化性,可用于杀菌消毒,故C不选;D.过硝酸钠-1价的氧具有氧化性,亚铁离子具有

还原性,将过硝酸钠加入酸性FeSO4溶液发生氧化还原反应,发生的离子方程式是

2++3+

N+2Fe+H2O,故D不选。

−−

8.O(2402+4·2镇Fe海+中2学H选=考==调N研O)3某化学教师利用如图装置(部分装置省略)改进铜与硝酸及相关反应。

回答下列问题:

(1)按图所示装置组装实验仪器,打开K1、K2、K3、K5,关闭K4,并向两侧烧杯中加水至,

用气压法检查装置气密性。

(2)在集气瓶中的下层加入四氯化碳,上层加入水,并将绕有铜丝固定的封铁短玻璃导管固定于下层;

关闭K2、K3、K4、K5,打开K1,用磁铁固定绕有铜丝固定的封铁短玻璃导管于试管口,加入3mL浓

硝酸,关闭K1,打开K2、K3、K5,将铜丝移入浓硝酸中,其中四氯化碳的作用是;铜与浓硝

酸反应现象为;

其反应的离子方程式为。

(3)pH传感器读数逐步下降到1以下时,将铜丝与浓硝酸脱离,(填操作),此时右侧烧杯

内的NaOH溶液会倒吸入具支试管中,同时产生蓝色沉淀。

(4)用磁铁将集气瓶中的铜丝移至水层,水层中产生无色气体,同时溶液变为蓝色,水层发生反应的离

子方程式为。

(5)针筒中充满红棕色气体,颜色逐渐变浅,并产生白烟,白烟名称为。

(6)左侧烧杯中NaOH溶液的作用:。

(7)任写一条该实验设计的优点:。

答案(1)浸没导管末端

(2)防止倒吸产生大量红棕色气体,溶液呈现蓝色

+2+

Cu+4H+2N===Cu+2NO2↑+2H2O

−

(3)关闭K2,打O开3K1

+2+

(4)3Cu+8H+2N===3Cu+2NO↑+4H2O

−

(5)硝酸铵(6)吸O收3尾气,防止污染

(7)体系密封,无污染

解析(1)由实验装置图可知,检查装置气密性的操作为打开K1、K2、K3、K5,关闭K4,并向两侧烧杯

中加水至浸没导管末端,形成封闭体系,用酒精灯微热集气瓶的底部,若烧杯的水中有气泡逸出,冷却

后,导气管中产生一段水柱,说明装置气密性良好;(2)二氧化氮易溶于水,能与水反应生成硝酸和一氧

化氮,若二氧化氮直接通入水中,会因气体压强减小而产生倒吸,所以将二氧化氮通入四氯化碳中,可

以隔绝二氧化氮与水的接触,能起到防止产生倒吸的作用;试管中铜与浓硝酸能剧烈反应生成硝酸铜

+2+

和红棕色的二氧化氮和水,反应的离子方程式为Cu+4H+2N===Cu+2NO2↑+2H2O,实验中观察

−

到的实验现象为产生大量红棕色气体,溶液呈现蓝色;(3)二氧化O3氮能与氢氧化钠溶液反应使试管中

的气体压强减小,所以使右侧烧杯内的氢氧化钠溶液会倒吸入具支试管中,同时产生蓝色沉淀的操作

为pH传感器读数逐步下降到1以下时,将铜丝与浓硝酸脱离,关闭K2,打开K1,使二氧化氮与烧杯中

氢氧化钠溶液接触反应,使试管内的气体压强减小,在外界大气压的作用下,将氢氧化钠溶液压入试

管中,使氢氧化钠溶液与反应生成的硝酸铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀;(4)集气瓶中二氧化氮

与水反应生成硝酸和一氧化氮,实验中,用磁铁将集气瓶中的铜丝移至水层时,铜会与稀硝酸反应生

+2+

成硝酸铜、一氧化氮和水,反应的离子方程式为3Cu+8H+2N===3Cu+2NO↑+4H2O;(5)针筒中的

−

二氧化氮与水蒸气反应生成硝酸和一氧化氮,硝酸与浓氨水挥O发3产生的氨气反应生成硝酸铵时,会产

生大量白烟;(6)由实验装置图可知,左侧烧杯中盛有的氢氧化钠溶液是用于吸收氮的氧化物,防止污

染空气;(7)该实验设计达到了多反应、多现象一体化设计目的,具有体系密封,无污染的优点。

能力提升

9.(2024·浙江温州高三一模)探究氮及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是()

实验方案现象结论

常温下,将Fe片分别插入稀硝一段时间后,前者有气体

A稀硝酸的氧化性强于浓硝酸

酸和浓硝酸中产生,后者无明显现象

将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸

B溶液变红Fe(NO3)2晶体已氧化变质

后,滴加KSCN溶液

向两个同规格烧瓶中分别装入

一段时间后,两烧瓶内颜

C同比例的NO2和N2O4气体,并NO2→N2O4的转化存在限度

色深浅不同

分别浸泡于热水和冷水中

试管底部固体消失,试管

D将盛有NH4Cl固体的试管加热NH4Cl固体受热易升华

口有晶体凝结

答案C

解析A项,铁遇浓硝酸会发生钝化,浓硝酸的氧化性比稀硝酸强,A错误;B项,向Fe(NO3)2溶液中滴

加稀硫酸,酸性条件下硝酸根离子与亚铁离子发生氧化还原反应生成铁离子,结论不合理,B错误;C项,

向两个同规格烧瓶中分别装入同比例的NO2和N2O4气体,并分别浸泡于热水和冷水中,一段时间后,

两烧瓶内颜色深浅不同,说明温度影响平衡移动,NO2→N2O4的转化存在限度,不能完全转化,C正

确;D项,将盛有NH4Cl固体的试管加热,发生反应NH4ClNH3↑+HCl↑,氨气和氯化氢在试管口遇

冷又生成氯化铵,所以试管口处有晶体出现,D错误。

10.(2025·金华一中检测)为了探究浓硝酸的性质,进行以下五组实验,均观察到红棕色气体。下列分析

错误的是()

A.将带火星的木条靠近①的试管口,木条复燃,说明NO2能支持燃烧

B.②中的铁片钝化,红棕色气体由浓硝酸分解产生,③中溶液变为绿色

C.①④⑤实验对比,④中的红棕色气体可能是由挥发的浓硝酸受热分解产生的

D.五支试管中的红棕色气体均为还原产物

答案B

解析A.灼热的玻璃棒插入浓硝酸中,HNO3分解生成NO2、O2和H2O,分解产生的二氧化氮与氧气

为4∶1与空气中氮气与氧气比例相当,空气不能复燃,混合气复燃,说明二氧化氮支持燃烧,A正确;B.

灼热的铁片在浓硝酸中发生反应,且生成红棕色的NO2,不能钝化,B错误;C.浓硝酸具有强挥发性,挥

发出的HNO3(g)受灼热木炭作用,发生分解反应生成红棕色NO2,C正确;D.红棕色气体均为NO2,都是

HNO3被还原生成的,均为还原产物,D正确。

11.(2024·精诚联盟联考)将2.56gCu投入12mL10mol·L-1硝酸中,恰好完全反应,向反应后的溶液中

-12+

加入40mLamol·LNaOH溶液,Cu恰好完全沉淀,将生成的气体与bmolO2一起通入足量NaOH

溶液中,气体恰好被完全吸收生成cmolNaNO3。下列判断正确的是()

A.生成的气体中只有NOB.a=3

C.b=0.02D.c=0.08

答案C

解析A.由分析可知,2.56gCu的物质的量为=0.04mol,若生成的气体中只含有NO,由方程

2.56g

−1

64g·mol

式3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知,0.04molCu需要消耗molHNO3,而12mL10

0.32

-13

mol·L硝酸中n(HNO3)=0.12mol,mol<0.12mol,说明还会发生反应

0.32

Cu+4HNO3===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,生成的3气体有NO和NO2,A错误;B.2.56gCu的物质的量为

=0.04mol,投入12mL10mol·L-1硝酸中,恰好完全反应,向反应后的溶液中加入40mLamol·L-

2.56g

−1

164g·mol2+

NaOH溶液,Cu恰好完全沉淀,则n[Cu(OH)2]=0.04mol,则n(NaOH)=0.08mol,NaOH溶液的浓度为

-1-1

=amol·L=2mol·L,a=2,B错误;C.将生成的气体与bmolO2一起通入足量NaOH溶液中,气体

0.08mol

恰0.0好4L被完全吸收生成cmolNaNO3,由得失电子守恒可知,O2得到的电子数和Cu失去的电子数相等,

则bmol×4=0.04mol×2,则b=0.02,C正确;D.Cu和HNO3溶液反应完全后,生成NO、NO2的混合气体,

加入NaOH溶液后溶液中存在NaNO3,则NO、NO2的总物质的量为0.12mol-0.08mol=0.04mol,由

N元素守恒可知,气体恰好被完全吸收生成n(NaNO3)=0.04mol,c=0.04,D错误。

12.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问题:

(1)下列有关NH3的说法不正确的是(填字母)。

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污染,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(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,若用通式NOx表示氮氧化物,则每摩尔氨可将

mol的NOx转化为N2。

答案(1)CD(2)(或0.045)(3)4NH3+3O22N2+6H2O(4)氧化(5)①NaNO2②1∶3

13

解析(5)②7m22o.4l氨失去21mol电子,根据题意和得失电子守恒可得n(NO)+n(NO22�)=6

mol,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;若用通式NOx表示氮氧化物,反应