（江苏专用）2022年高考化学一轮复习 专题4 硫、氮和可持续发展 2 第二单元 生产生活中的含氮化合物教案

（江苏专用）2022年高考化学一轮复习 专题4 硫、氮和可持续发展 2 第二单元 生产生活中的含氮化合物教案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.以上各部分知识的综合应用。氮气及常见氮的氧化物 知识梳理一、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(1)与氧气反应：N2O22NO(雷电固氮和导致汽车尾气中产生氮的氧化物)。(2)与氢气反应：N23H22NH3。二、氮的氧化物1氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。2NO和NO2的比较物质NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水能溶于水化学性质与O2反应2NOO2=2NO2与H2O反应3NO2H2O=2HNO3NO对人体或环境的影响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、光化学烟雾自我检测1俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮，请同学们写出三个有关的化学方程式：(1)_；(2)_；(3)_。答案：(1)N2O22NO(2)2NOO2=2NO2(3)3NO2H2O=2HNO3NO2下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3ABC D解析：选C。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、从化合价角度来看都升高，但反应N2NO2不能一步反应完成；而反应NO2HNO3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如3NO2H2O=2HNO3NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应N2NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。(1)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大于46。(2)NO只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。(3)验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。(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。(2015高考北京卷)下列关于自然界中氮循环(如图)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AN2NH3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C元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。答案A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，选项B电解食盐水与固氮无关。 题组一NO、NO2的性质及对环境的影响1下列说法正确的是()ACO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在BNO可用于某些疾病的治疗CNO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象D常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合解析：选B。NO易被氧化为NO2；NO2通入FeSO4溶液中首先生成HNO3，然后生成的HNO3能把Fe2氧化成Fe3，溶液由浅绿色变成棕黄色；常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2。2氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。(1)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。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)。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。反应的化学方程式可表示为_。(2)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_。(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_。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；N2和O2在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，产生温室效应等。CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)由题意列方程组可得解得V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 L。V(NO)V(NO2)13。(3)NO中氮的化合价为2价，NO2中氮的化合价为4价，两者按物质的量之比11混合时与NaOH反应生成的钠盐中氮的化合价必然为3价，即为NaNO2。答案：(1)汽油的不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内高温环境下反应形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应等(任填两种即可)2xCO2NOx2xCO2N2(2)13(3)NaNO2氮氧化物(NOx)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，产生的一种有毒的烟雾。(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面。(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。2常见的NOx尾气处理方法(1)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。(2)催化转化：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。 题组二有关氮的氧化物的简单计算3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 mL3 mL4 mLABC D解析：选D。首先分析可能发生的反应为4NO2O22H2O=4HNO3，3NO2H2O=2HNO3NO，则剩余的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V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的2 mL气体是NO，则混合气中V(O2)(12 mL2 mL3)1.2 mL，D项正确。4设空气中O2的体积分数为0.2，N2的体积分数为0.8。在有水存在的条件下，某氮的氧化物(NO与NO2形成的混合物)和一定量空气混合恰好完全反应生成硝酸，反应后气体体积减少了一半(相同条件下)。则该氮的氧化物中NO与NO2的体积比是()A15 B14C13 D任意比解析：选A。氮氧化物与空气恰好完全反应生成HNO3，发生反应为4NO2O22H2O=4HNO3，4NO3O22H2O=4HNO3，剩余气体为N2，设剩余N2为0.8 L，则由空气组成可知氧气为0.2 L，原气体总体积为1.6 L，即NO和NO2混合气体体积为0.6 L。有V(NO)V(NO2)0.6 L、V(NO)V(NO2)0.2 L，得V(NO)0.1 L，V(NO2)0.5 L，则V(NO)V(NO2)15。氮氧化物溶于水的计算问题(1)应先明确原理无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2H2O=2HNO3NO，2NOO2=2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。若NO和O2通入水中，总化学方程式为4NO3O22H2O=4HNO3。若NO2和O2通入水中，总化学方程式为4NO2O22H2O=4HNO3。(2)注意原子守恒和得失电子守恒的运用有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程，如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算，反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 氨与铵盐 知识梳理一、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(1700)，可由喷泉实验证明。二、氨的化学性质1还原性与氧气反应：4NH35O24NO6H2O。2与酸反应与氯化氢反应：NH3HCl=NH4Cl(产生白烟)。3与水反应NH3H2ONH3H2ONHOH，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。4与盐溶液反应盐溶液现象离子方程式FeCl3溶液生成红褐色沉淀Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH_AlCl3溶液生成白色沉淀Al33NH3H2O=Al(OH)33NH_三、氨的用途1液氨汽化时吸收大量的热，故可用作制冷剂。2制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。四、氨的制法加热固态铵盐和碱的混合物，如图所示：碱石灰 湿润的红色石蕊 白烟五、铵盐及NH的检验1铵盐的物理性质铵盐都是白色固体，均易溶于水。2铵盐的化学性质 NH4HCO3NH3CO2H2O 3NH的检验自我检测1判断下列说法是否正确，不正确的说明理由。(1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。(2)实验室可用浓氨水与NaOH固体制取氨气。(3)氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟。(4)某晶体与NaOH共热放出一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NH。(5)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH。(6)把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应。(7)液氨作为清洁能源的反应原理是4NH35O24NO6H2O。(8)在1 molL1氨水中，NH3H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 molL1。答案：(2)(3)(4)(8)正确。(1)不正确，NH3本身不能电离，溶于水，与水发生反应NH3H2ONH3H2ONHOH而导电，故NH3不是电解质。(5)不正确，氨水中存在大量的NH3H2O和少量的NH。(6)不正确，NH3和HNO3等物质的量反应时，得到NH4NO3溶液，NH水解使溶液显酸性，pH7。(7)不正确，产生的NO是污染性气体。2用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是(1)_；(2)_。答案：(1)氯化铵分解吸收热量，降低了温度(2)氯化铵分解产生的气体隔绝了空气(1)氨气极易溶于水，直接通入水中会引起倒吸。氨水的成分主要是NH3H2O，但在计算浓度时，溶质应为NH3。(2)固体中NH的检验方法是取样溶解，加入浓氢氧化钠溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝说明原固体含有NH。(3)液氨是由氨气液化而得到的纯净物，所含粒子只有NH3分子；氨水是由NH3溶于水而形成的混合物，所含粒子有三种分子：NH3、NH3H2O、H2O，三种离子：NH、OH、H。(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管中压强小于外压下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是_。解析：NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者在试管口遇冷会重新反应生成NH4Cl，在此过程中还有可能出现堵塞导管的情况，因此不能用的方法制取氨气。中试管口未向下倾斜，会导致水蒸气冷却倒流入试管而使试管炸裂，不可行。浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生：CaONH3H2O=Ca(OH)2NH3，故可用的方法制取氨气。浓氨水受热产生氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，故可用的方法制取氨气。答案：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NH3H2ONH3H2O浓氨水固体NaOHNaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH的浓度增大有利于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NH3H2OCaO=NH3Ca(OH)2 题组一氨和铵盐的性质及应用1NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(见下图)，下列说法正确的是()ANH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥BNH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解CNH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D图中所涉及的O2都要用纯氧解析：选C。化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质，NaHCO3 不是化肥，A不正确；Na2CO3受热不易分解，B不正确；NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C正确；氨的催化氧化以及NO与O2的反应用空气就可以，不一定要用纯氧，D不正确。2如图所示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不正确的是()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与挥发出来的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氯化物溶液中有红褐色沉淀该溶液一定是FeCl3溶液D干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3H2O是一种可溶性碱解析：选B。挥发出来的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体，产生白烟，A正确；NH3与浓H2SO4反应，但因浓H2SO4难挥发，故无明显现象，B错误；NH3遇到FeCl3溶液生成红褐色Fe(OH)3沉淀，C正确；干燥的红色石蕊试纸不变色，而湿润的红色石蕊试纸变蓝，可说明NH3溶于水生成的NH3H2O为碱，但不能说NH3是碱，D正确。3(2018保定高三月考)如图是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作中不可能引发喷泉现象的是()A挤压装置的胶头滴管使稀盐酸全部进入烧瓶，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适量的浓硫酸并打开止水夹解析：选A。A项中稀盐酸与Cl2不能发生反应，烧瓶内的压强没有减小，不能引发喷泉现象；B项中挤入的NaOH溶液与CO2作用，导致烧瓶内的压强降低，在大气压作用下，烧杯内的水被压入烧瓶而形成喷泉；C项中鼓入空气使锥形瓶内的压强增大，从而将水压入烧瓶而形成喷泉；D项中浓硫酸溶于水时放热，使锥形瓶内的NH3H2O分解生成NH3，导管中浓氨水分解的NH3进入烧瓶，与HCl作用生成NH4Cl，从而导致烧瓶内的压强降低，锥形瓶内的氨水进入烧瓶而形成喷泉。喷泉实验的形成原理(1)形成喷泉的原理：形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。(2)常见喷泉的形成主要有以下两类：极易溶于水的气体(NH3、HCl等)与水可形成喷泉；酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH溶液可形成喷泉。(3)喷泉实验成功的关键：盛气体的烧瓶必须干燥；气体要充满烧瓶；烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。 题组二氨和铵盐的实验探究4某氮肥样品可能含有NH4HCO3、NH4Cl、NH4NO3中的一种或几种。为探究其成分，称取该样品0.500 0 g，溶解配成100 mL溶液，加过量浓NaOH溶液，加热，将产生的氨气通入60.00 mL 0.100 0 molL1的H2SO4溶液中(设产生的NH3全部逸出)，剩余的H2SO4溶液能消耗20.00 mL 0.225 0 molL1的NaOH溶液。下列说法正确的是()A吸收NH3消耗的H2SO4为6.000103 molB上述过程共产生NH3 268.8 mL(标准状况下)C该样品中NH的质量分数为43.2%D该氮肥样品必含NH4Cl解析：选D。0.006 mol H2SO4除了吸收NH3还中和NaOH，有n(NH3)n(NaOH)2n(H2SO4)，n(NH3)0.004 5 mol0.012 mol，n(NH3)0.007 5 mol，标准状况下V(NH3)168 mL，吸收NH3消耗的H2SO4为0.003 75 mol，w(NH)100%27%。NH4HCO3、NH4Cl、NH4NO3中NH含量分别约为(22.8%)、(33.6%)、(22.5%)，只有NH4Cl中NH 含量大于27%，故该氮肥样品中一定有NH4Cl。5某同学用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气制取的实验探究。请回答下列问题：(1)若用装置制取NH3，其反应的化学方程式为_；若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是_(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是_。(2)若用装置制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂是_，分液漏斗中装的试剂是_，收集装置应选择_(填装置序号)。解析：(1)装置适用于固固加热制取气体，制取NH3时试剂是NH4Cl固体和Ca(OH)2固体。若测定NH3的体积，必须用排液法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与NH3反应，也不溶解NH3且不易挥发才行。(2)装置是固液反应不需加热的装置，制取NH3时，可用浓氨水和碱石灰(或其他试剂)作用。答案：(1)2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O氨气难溶于该试剂，且该试剂不易挥发，不与氨气反应(2)CaO(或NaOH固体或碱石灰)浓氨水(或浓NH4Cl溶液)硝酸 知识梳理一、物理性质硝酸是无色、易挥发的液体，有刺激性气味。二、化学性质1不稳定性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。(1)与金属反应稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)与非金属反应浓硝酸与C的反应：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。(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。例如：稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。3有机反应(1)硝化反应(与苯反应)：HNO3NO2H2O。(2)颜色反应：部分蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色。()(2)硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2。()(3)硝酸可与Na2S反应制得H2S气体。()(4)过量的铜与浓HNO3反应有NO生成。()(5)常温下，铝和铁在浓HNO3中“钝化”，说明铝和铁与浓HNO3不反应。()(6)可用浓HNO3与Cu反应制备NO2。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2久置的硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存硝酸？答案：硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生分解，生成的NO2溶于硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2O22H2O=4HNO3。应将硝酸保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。3写出下列反应的离子方程式，并指出HNO3所表现的性质。(1)Fe3O4和稀HNO3反应：_，_。(2)NaI和稀HNO3反应：_，_。(3)Na2SO3和稀HNO3反应：_，_。答案：(1)3Fe3O428HNO=9Fe3NO14H2O酸性和强氧化性(2)6I8H2NO=3I22NO4H2O强氧化性(3)3SO2H2NO=3SO2NOH2O强氧化性涉及HNO3的离子反应常见的易错问题(1)忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2、I、SO、S2等还原性较强的离子大量共存。(2)在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。(2018三门峡高三模拟)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 molL1 NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A60 mLB45 mLC30 mL D15 mL解析由题意可知：HNO3HNO3，则Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等，即n(Cu)2n(O2)20.15 mol。根据质量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式：n(NaOH)2nCu(NO3)22n(Cu)0.3 mol，则V(NaOH)0.06 L60 mL。答案A将上题修改为“19.2 g铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与一定量O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。”请问需要标准状况的O2多少升？答案：根据电子转移关系，铜失去的电子最终被氧气所得，则有关系式2CuO2，O2的体积(标准状况)为19.2 g64 g/mol222.4 L/mol3.36 L。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。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。 题组一硝酸的性质及实验探究1(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。2如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。.浓硝酸的强氧化性实验将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸，往具支试管中放入约2 mL浓硝酸。(1)具支试管中发生反应的化学方程式为_。(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是_。.稀硝酸的强氧化性实验(3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是_。(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是_(填写序号)。Ac中收集到无色气体Bc中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色Cb中产生的无色气体接触空气后变为红棕色解析：(1)Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2和水。反应的化学方程式为Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)浓硝酸作氧化剂，能将Cu氧化成Cu2(蓝色溶液)，其还原产物是NO2(红棕色气体)。(3)将浓HNO3稀释成稀HNO3，再与Cu发生反应，即可进一步证明稀HNO3的强氧化性。(4)NO为无色气体，遇空气中的O2转化成红棕色的NO2气体。答案：(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(2)试管中溶液变蓝，且有红棕色气体产生(3)向试管中加水将浓硝酸稀释(4)C 题组二关于硝酸的计算3(2018福州模拟)向500 mL稀硝酸中加入一定质量的铁粉，恰好使铁粉完全溶解，放出NO气体5.6 L(标准状况)，同时溶液质量增加9.3 g。下列判断正确的是()A原溶液中投入铁粉物质的量是0.25 molB原溶液中HNO3的浓度是 2.0 molL1C反应后的溶液中还可溶解9.6 g铜D反应后的溶液中 c(Fe2)c(Fe3)12解析：选B。n(NO)0.25 mol，m(NO)0.25 mol30 gmol17.5 g。m(Fe)9.3 g7.5 g16.8 g，n(Fe)0.3 mol，由得失电子守恒知反应后溶液中存在Fe2、Fe3，则n(Fe2)n(Fe3)0.3 mol；由得失电子守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)3n(NO)，2n(Fe2)3n(Fe3)0.25 mol3，解得n(Fe2)0.15 mol，n(Fe3)0.15 mol。n(HNO3)2n(Fe2)3n(Fe3)n(NO)0.15 mol20.15 mol30.25 mol1 mol，c(HNO3)2.0 molL1。还可溶解铜：n(Cu)n(Fe3)/20.075 mol，m(Cu)0.075 mol64 gmol14.8 g。4将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答：(1)NO的体积为_L，NO2的体积为_L。(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_molL1。(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水_g。解析：(1)Cu与HNO3反应过程中，Cu作还原剂失去的电子等于HNO3作氧化剂得到的电子，由得失电子守恒可得n(Cu)2n(NO)3n(NO2)1，即231，得V(NO)5.824 L，则V(NO2)5.376 L。(2)硝酸与Cu反应中，硝酸显酸性和氧化性，其中显氧化性的硝酸全部转化为NO、NO2，当溶液中的Cu2全部转化为沉淀时，所得溶液为NaNO3溶液，则n(NO)溶液n(NaOH)V103 La molL1aV103 mol，根据N元素守恒，作氧化剂的硝酸与生成的气体的物质的量相等，则有n(HNO3)被还原n(气体)0.5 mol。n(HNO3)n(NO)溶液n(HNO3)被还原aV103 mol0.5 mol。(3)根据(1)中计算可得n(NO)0.26 mol，n(NO2)0.24 mol。从反应的始终态分析：即要将NO中的2价的N元素和NO2中的4价的N元素完全转化为NaNO3中的5价的N元素。根据得失电子守恒得n(NO)3n(NO2)1n(H2O2)2，即0.26 mol30.24 moln(H2O2)2，求得n(H2O2)0.51 mol。m(H2O2)0.51 mol34 gmol117.34 g，需要30%的双氧水的质量为17.34 g30%57.8 g。答案：(1)5.8245.376(2)(3)57.8 课后达标检测一、选择题1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，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NOO24CO4CO2N2。2已知氨气极易溶于水，而难溶于有机溶剂CCl4。下列装置中不适宜作氨气尾气吸收装置的是()解析：选C。A项，氨气不溶于CCl4，不会发生倒吸；B项，导管末端连接倒置漏斗，漏斗下沿刚好没入水中可有效防止倒吸；C项，会发生倒吸；D项，导管末端连接干燥管，干燥管细口没入水中少许可有效防止倒吸。3下列关于氮及其化合物的说法正确的是()AN2分子的结构稳定，因而氮气不能支持任何物质的燃烧B液氨汽化时要吸收大量热，因而液氨可用作制冷剂CNO可用向上排空气法或排水法收集D浓硝酸保存在棕色瓶内是因为硝酸易挥发解析：选B。Mg能在N2中燃烧，A项错误；NO能与空气中的O2反应生成NO2，C项错误；浓硝酸见光易分解，故保存在棕色瓶内，D项错误。4某同学仿照喷泉实验原理在实验室里做了一个“喷烟实验”。如图所示，在甲、乙两个烧瓶中分别装入X、Y两种无色气体，胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶中，然后打开弹簧夹，便可看到甲烧瓶中的导管喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅最后褪为无色。则X、Y分别为()ANH3和HClBHCl和NH3CSO2和HCl DNO和HCl解析：选A。要想产生“喷烟”现象，应具备两个条件：一是形成压强差，二是两种气体反应会生成白烟，排除C、D项。根据甲中溶液颜色发生的变化，结合题给条件“胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液”可知，甲中气体溶于水所得溶液显碱性，即X为NH3，故Y为HCl，选A。5用加热法可以分离的一组物质是()A氯化铵和消石灰 B碳酸氢铵和过氧化钠 C氯化铵和氯化钠 D碘和氯化铵解析：选C。铵盐可与碱反应，因此选项A在加热时发生反应2NH4ClCa(OH)22NH32H2OCaCl2，不能用于分离。选项B中的NH4HCO3受热分解，且产生的H2O及CO2能与Na2O2反应，也无法达到分离的目的。选项D中碘在受热时升华，NH4Cl受热分解再重新化合后仍与碘混合，无法达到分离的目的。对于选项C，NH4Cl受热分解后可从体系中脱离，遇冷又重新化合为NH4Cl晶体，从而达到与NaCl分离的目的。6下列说法不正确的是()A在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解B某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性C铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu4H2NO=Cu22NO22H2ODHNO3NONO2，以上各步变化均能通过一步实验完成解析：选A。A项中加入Cu(NO3)2固体后，Cu和H、NO发生反应：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O，该项不正确。7N2O俗称“笑气”，曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生N2O：3CO2NO23CO2N2O。下列关于N2O的说法正确的是()A上述反应中每生成1 mol N2O，消耗1.5 mol COB等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数CN2O只具有氧化性，无还原性DN2O会迅速与人体血红蛋白结合，使人中毒解析：选B。由方程式知，生成1 mol N2O时消耗3 mol CO，A错误；1 mol N2O与1 mol CO2都含有22 mol电子，B正确；N2O中氮元素的化合价为1价，是氮元素的中间价态，所以N2O既具有氧化性又具有还原性，C错误；NO能与人体血红蛋白结合，使人体中毒，D错误。8(2015高考北京卷)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中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NOO2=2NO2B中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应C对比、中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D针对中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化解析：选C。A.铁放入稀HNO3中发生反应Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O，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层，阻止Fe进一步反应。C.浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。D.在铁、铜之间连接一个电流计，根据电子的流向(与电流方向相反)，可判断铁是否被氧化。若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。9等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是()AFeOBFe2O3CFeSO4 DFe3O4解析：选A。根据得失电子守恒，还原剂提供的电子越多，氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多。1 g题述四种物质能提供的电子的物质的量为A.1 mol；B.0 mol；C.1 mol；D.1 mol(Fe3O4也可以写为Fe2O3FeO)，故提供电子的物质的量最多的为FeO。10对于1 L H2SO4和HNO3的混合溶液，若H2SO4和HNO3物质的量浓度存在如下关系：c(H2SO4)c(HNO3)1.2 molL1，则理论上最多能溶解铜的物质的量为()A0.80 mol B0.72 molC0.45 mol D0.40 mol解析：选B。HNO3、H2SO4的混酸和金属反应的有关计算，用离子方程式法计算，因为H2SO4电离出的H能与NO结合继续和铜反应。离子方程式为3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O，设n(H2SO4)x，则n(HNO3)1.2 molx，当两者电离出的H之和与NO的物质的量之比符合离子方程式化学计量数之比时，表明两者完全反应，溶解的铜最多，有，得x0.72 mol，n(NO)0.48 mol，根据离子方程式计算得n(Cu)0.72 mol。二、非选择题11氨气在工农业生产中有重要应用。(1)氮气用于工业合成氨，写出氮气的电子式：_。NH3的稳定性比PH3_(填“强”或“弱”)。(2)如图所示，向NaOH固体上滴几滴浓氨水，迅速盖上盖，观察现象。浓盐酸液滴附近会出现白烟，发生反应的化学方程式为_。浓硫酸液滴上方没有明显现象，一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体，该固体可能是_(写化学式，一种即可)。FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀，过一段时间后变成红褐色，发生的反应包括Fe22NH3H2O=Fe(OH)22NH和_。(3)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下，向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大，用平衡移动原理解释其原因：_。(4)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2)，反应的化学方程式为_，若反应中有0.3 mol电子发生转移，生成亚硝酸的质量为_g。解析：(1)氮气电子式中存在叁键；根据非金属性的判断依据“非金属性越强，气态氢化物越稳定”，很容易判断出NH3的稳定性强于PH3。(2)根据现象写方程式；氨气溶于浓硫酸，能生成(NH4)2SO4或NH4HSO4；根据现象写方程式，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(3)氨水中存在平衡：NH3H2ONH3H2ONHOH，加入NaOH后OH浓度增大，平衡逆向移动，故有利于氨的脱除。(4)由方程式可看出，每当生成1 mol HNO2，转移电子数为6 mol，当有0.3 mol电子发生转移时，生成亚硝酸0.05 mol，即2.35 g。答案：(1)NN强(2)NH3HCl=NH4ClNH4HSO4或(NH4)2SO44Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)氨水中存在平衡：NH3H2ONH3H2ONHOH，加入NaOH后OH浓度增大，平衡逆向移动，故有利于氨的脱除(4)2NH33O22HNO22H2O2.3512工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物，假设不含N2O4)，对生态环境和人类健康带来较大的威胁。(1)工业上可用氨催化吸收法处理NOx，反应原理如下：4xNH36NOx(2x3)N26xH2O某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置(夹持装置略)如下：装置A中发生反应的化学方程式为_。装置D中碱石灰的作用是_。(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx。已知：NO不能与Na2CO3溶液反应。NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2()2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2()当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，x的值不可能是_(填字母)。A1.3B1.6C1.8将1 mol NOx通入Na2CO3溶液中，被完全吸收时，溶液中生成的NO、NO两种离子的物质的量随x变化关系如图所示： 图中线段a表示_离子随x值变化的关系；若用溶质质量分数为21.2%的Na2CO3溶液吸收，则需要Na2CO3溶液至少_g。用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx，每产生22.4 L(标准状况)CO2(全部逸出)时，吸收液质量就增加44 g，则NOx中的x值为_。(3)氨催化吸收法和Na2CO3溶液吸收法处理NOx尾气共同的优点是_。解析：(1)A中发生的是实验室制NH3的反应。碱石灰的作用是作干燥剂。(2)由信息可知，NO不能过量，过量的NO不能被吸收，因此n(NO2)n(NO)，则x1.5。当x1.5时，该氮氧化物为等物质的量的NO2、NO，只发生反应()，生成NaNO2，a表示NO。最终生成N