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第17讲氮及其化合物考纲要求1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质和应用。2.了解氮的化合物对环境质量的影响。考点一氮气及其氧化物1氮气写出有关化学方程式：3MgN2Mg3N2；N23H22NH3；N2O22NO。特别提醒将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定，固定氮的方式有自然固氮和人工固氮。(1)自然固氮(2)人工固氮：合成氨工业2氮的氧化物氮元素有1、2、3、4、5五种正价，五种正价对应六种氧化物：N2O(俗称“笑气”，具有麻醉作用)、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5(白色固体)。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。它们都是空气污染物，空气中的NO2是造成光化学污染的主要因素。另外，在思考某些问题时，要注意：2NO2?N2O4对气体体积及平均相对分子质量的影响。3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，产生了一种有毒的烟雾。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。氮及其氧化物的性质(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化()(2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的()(3)氮元素有负化合价、正化合价和零价，因而常温下，N2既能与氧气反应，又能与H2反应()解析N2在放电或高温条件下才能与O2反应；在高温高压、催化剂条件下才能与H2化合生成NH3。(4)在实验室里，NO和NO2均用排水法收集()(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物()(6)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气()(7)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂()解析3NO2H2O=2HNO3NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂。(8)溴蒸气和NO2都是红棕色气体，不能用湿润淀粉KI试纸和NaOH溶液鉴别，可用AgNO3溶液或蒸馏水或CCl4鉴别()比较认识NO和NO2的性质1(从物理性质上认识NO和NO2)NO是一种无色，无味有毒难溶于水的气体；NO2是一种红棕色，有刺激性气味有毒的气体，NO2易液化，易溶于水。2(从化学性质上掌握NO和NO2)按要求书写方程式：(1)NO和O2的反应：2NOO2=2NO2。(2)NO2与SO2：NO2SO2=SO3NO；NO、CO2(体积比为11)与足量Na2O2：2NO2CO22Na2O2=2Na2CO32NO2；NO2和NaHSO3溶液反应(写离子方程式，NO2的还原产物为NO)：NO2HSO=HSONO。(3)除去NO中的NO2：3NO2H2O=2HNO3NO。3(从实验室制法上掌握NO和NO2的性质)按要求回答问题：(1)铜和稀HNO3反应制NO，化学方程式：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，用排水法收集。(2)铜和浓HNO3反应制NO2，化学方程式：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，用浓H2SO4或P2O5干燥，用向上排空气法收集。题组一氮的氧化物对环境的影响1(2017银川质检)德国科学家格哈德埃特尔的成就之一是证实了气体在固体催化剂表面进行的反应，开创了表面化学的方法论。在汽车尾气净化装置里，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()ANO2是该过程的最终产物BNO和O2必须在催化剂表面才能反应C汽车尾气的主要污染成分是CO2和NOD该催化转化的总化学方程式：2NOO24CO4CO2N2答案D解析A项，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程中先生成二氧化氮，然后在催化剂表面和一氧化碳反应，最终生成无毒气体，起到尾气净化的作用，错误；B项，NO和O2在常温下就会发生反应，错误；C项，汽车尾气的主要污染成分是CO、NO、NO2等，错误；D项，尾气处理净化的目的是把有毒的污染气体在催化剂作用下转化为空气中的无毒成分，化学方程式为2NOO24CO4CO2N2正好是过程图中的变化，正确。2(2018大连检测)汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为2NO22NO2O，2NOO22NO2，OO2O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是()ANO2起催化剂作用BNO起催化剂作用CNO2只起氧化剂作用DO3与O2为同分异构体答案A解析反应过程得O22O，OO2O3，NO2起催化剂作用，反应过程中NO2还作氧化剂，A项正确，B、C项错误；O3与O2不是同分异构体，属同素异形体，D项错误。3(2017河北正定中学高三模拟)NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO22NaOH=MNaNO3H2O,8NH36NO2=7X12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是()ANaNO2、N2BHNO2、N2CNO、HNO3DN2、N2答案A解析根据化合价升降关系以及原子守恒，判断M为NaNO2，X为N2。4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：_。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。NOx与NaOH溶液反应问题分析(1)NO2能被NaOH溶液吸收生成2种盐。(2)NO不能被NaOH溶液吸收。(3)n(NO2)n(NO)1时能完全被NaOH溶液吸收。题组二氮氧化物溶于水的定量判断5(NOx与H2O反应计算)(2017衡水质检)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为()A11B57C75D43答案A解析NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)n(NO)，根据原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为11。6(2017湖南大学附中模拟)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是NO和NO2，NO2和O2，NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是()AV1V2V3BV1V3V2CV2V3V1DV3V1V2答案B解析设各种气体的体积都为1体积。根据3NO2H2O=2HNO3NO，即剩余NO的体积V1(1)体积。根据4NO2O22H2O=4HNO3，即剩余O2的体积V2(1)体积。剩余N2的体积V31体积。即B项符合题意。氮氧化物溶于水的问题分析无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，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。(1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO3O22H2O=4HNO3(43)。(2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2O22H2O=4HNO3(41)。考点二典型的氧化性酸硝酸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：4HNO3(浓)2H2O4NO2O2。(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。按要求完成下列反应的方程式：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。与非金属反应：浓硝酸与C的反应：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。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(3)与有机物反应硝化反应(与反应)：；颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。特别提醒(1)硝酸与金属反应的规律HNO3与金属反应一般不能产生H2。还原产物一般为HNO3(浓)NO2，HNO3(稀)NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。(2)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题忽视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。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的写成复分解反应。硝酸的性质(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化()(2)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S()(3)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO()(4)浓硝酸在光照下久置，会变黄()(5)浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最终变为红色()解析浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使石蕊溶液先变红后褪色。(6)稀硝酸可除去试管内壁的银镜()(2015海南，7C)(7)常温下，将浓硝酸滴加到用砂纸打磨过的铝条上，会产生红棕色气体()(2015全国卷，13B)解析常温下，Al、Fe遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化现象。用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应在浓硝酸中放入Cu片，(1)反应开始时的化学方程式为_，实验现象为_。(2)若Cu片有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_。(3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是_。答案(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应1(全面描述金属与硝酸反应的现象)在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯，请回答下列问题：(1)实验过程中，观察到的主要现象是_；_；_；_。(2)用该装置做铜与浓硝酸反应的实验，最突出的优点是_。(3)若要验证最终得到的气体生成物，最简便的操作及现象是_。答案(1)铜片表面产生气泡，铜片慢慢溶解并逐渐消失小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色大烧杯中有红棕色气体生成，后来慢慢变成无色大烧杯内液面上升，水槽中液面下降(2)反应体系封闭，无氮氧化合物逸出，不污染环境(3)轻轻掀起倒扣的大烧杯，通入适量的空气，若有红棕色气体生成，则证明最终气体生成物为NO气体解析(1)小烧杯中，Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，铜片逐渐溶解，硝酸铜溶液呈蓝色，有红棕色的NO2气体产生，接着NO2和烧杯中的O2、H2O发生反应4NO2O22H2O=4HNO3，若O2消耗完，则发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，故气体颜色慢慢变成无色，由于烧杯中的气体减少，故大烧杯内液面上升，水槽中液面下降。(2)该反应体系密闭，反应产生的NO2和NO不会逸出，不污染环境。(3)利用NO与O2反应生成红棕色的NO2的性质来检验最终气体是否为NO气体。2(2017临川第二中学高三测试)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。请回答有关问题：(1)设计装置A的目的是_。(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热之，观察到装置B中的现象是_；B中反应的离子方程式为_。(3)装置E和F的作用是_；为实现此作用，其操作方法是_。(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有_的功能。答案(1)产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O(3)验证NO的生成将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO(4)防止倒吸现象描述答题模板(1)全面描述现象的程序“海、陆、空”“海”溶液有什么变化；“陆”固体有什么变化；“空”气体有什么变化。(2)规范描述现象的答题模板如颜色：由(具体颜色)变为(具体颜色)；气体：溶液中产生(颜色)的气体，(或)在固体表面产生(颜色)气体；沉淀：在(颜色)溶液中产生(颜色)的沉淀(浑浊)。3(金属与硝酸反应的计算)将32.64g铜与140mL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11.2L。请回答下列问题：(1)NO的体积为_L，NO2的体积为_L。(2)参加反应的HNO3的物质的量是_。(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamolL1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。(4)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。答案(1)5.8245.376(2)1.52mol(3)(4)57.8解析(1)n(Cu)0.51mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体的总体积为11.2L，有：xy0.5mol。根据得失电子守恒，有：3xy(0.512) mol。解方程组得：x0.26mol，y0.24mol。则：V(NO)0.26mol22.4Lmol15.824LV(NO2)11.2L5.824L5.376L。(2)参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51mol20.5mol1.52mol。(3)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为103aVmol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为103aVmol。所以，c(HNO3)molL1。(4)由得失电子守恒得：2n(Cu)2n(H2O2)，2n(H2O2)2，n(H2O2)0.51mol，则m(H2O2)17.34g。需30%的双氧水：17.34g30%57.8g。金属与硝酸反应的思维模型考点三氨、铵盐1氨的分子结构和物理性质电子式密度气味水溶性比空气小强烈刺激性气味极易溶于水(1700)2.氨的化学性质(1)氨气与水的反应NH3H2O?NH3H2O?NHOH，氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3H2O、NH3、H2O、NH、OH、H。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3H2ONH3H2O。(2)氨气与酸的反应：蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式：HClNH3=NH4Cl、NH3HNO3=NH4NO3。(3)与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。(4)氨气的还原性氨的催化氧化化学方程式：4NH35O24NO6H2O。3氨气的实验室制法4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(3)NH的检验未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。氨气、铵盐的性质判断(1)氨易液化，因此可用来作制冷剂()(2)氨溶解于水显弱碱性，因此可使酚酞溶液变为红色()(3)氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟()解析硫酸难挥发，与氨气反应不产生白烟。(4)实验室可用浓氨水与生石灰制取氨气()(5)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()(6)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH()(7)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性()解析NH4HCO3、(NH4)2S溶液呈碱性。(8)施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用，是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效()(9)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NH()(10)NH4H的结构与NH4Cl相似，NH4H固体与少量H2O反应可有两种气体生成()(11)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()(12)现有1molL1的氨水，则该溶液中NH3H2O的浓度是1molL1()1(有关氨气性质和制法的多维探究)浓氨水可以用来检验氯气管道是否漏气，其原理是8NH33Cl2=N26NH4Cl(用化学方程式回答)。2根据下述装置回答下列问题。(1)该装置能否制得纯净、干燥的NH3？原因是什么？答案不能，因为NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，它们在试管口又重新生成NH4Cl。(2)若要制得纯净、干燥的NH3，若还是选用一种固体药品，应选择_，其原理是_。(结合方程式和必要的文字说明)答案NH4HCO3或(NH4)2CO3NH4HCO3NH3H2OCO2或(NH4)2CO32NH3H2OCO2，生成的H2O和CO2可以被碱石灰吸收，可制得纯净、干燥的NH3(3)在实验室中还可以把浓氨水滴入NaOH固体中，制备NH3，下列适宜的装置是。其收集装置可以选用AG。尾气处理装置可以选用bd。实验室制取NH3的简易方法分析方法化学方程式(或原理)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的生成浓氨水固体CaOCaO与水反应，使溶剂(水)减少，且OH浓度的增大有利于生成NH3；反应放热，促使氨水分解。化学方程式：NH3H2OCaO= NH3Ca(OH)2题组一氨气、铵盐的性质实验1(2018长春高三模拟)探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水B向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NHC加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3具有热不稳定性D将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨气催化氧化的产物中有NO答案B解析B项，因为氨水中存在氨分子，加热氨气逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨气，错误；D项，4NH35O24NO6H2O,2NOO2=2NO2，NH3的氧化产物应为NO，正确。2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是一种可溶性碱答案A解析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属于碱，NH3不属于碱。题组二氨气制备与性质实验的综合3(2017泰安模拟)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)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(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。用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成气体必须通过分别盛有_、_试剂的洗气瓶；D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_；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)或用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)(3)饱和食盐水浓硫酸3Cl28NH3=6NH4ClN2NaOHCl22OH=ClClOH2O解析(1)在浓氨水中存在平衡：NH3H2O?NH3H2O?NHOH，向其中加入生石灰发生反应CaOH2O=Ca(OH)2生成Ca(OH)2或烧碱，都会使平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发。碱石灰的成分是烧碱和生石灰，原理同上述，都可快速制备氨气。(2)氨气极易溶于水，不溶于CCl4，需选择防倒吸装置进行实验探究，因此需选择图2中的或。根据喷泉实验的原理，要使装置D发生喷泉现象，可用热毛巾将烧瓶捂热，D中氨气受热膨胀通过导管与水接触，即产生“喷泉”。(3)用二氧化锰与浓盐酸制取的氯气中，混有氯化氢气体和水蒸气，要得到纯净、干燥的氯气需通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气。探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生白烟，联系NH3HCl=NH4Cl可知，“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味的气体”必为氨气的氧化产物，可推知为氮气。氯气是有毒气体，可与强碱溶液反应，因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。微专题喷泉实验及拓展应用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烧杯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、(43)NO2、O2(41)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。设计说明：装置()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()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()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()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()打开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处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。装置()中，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。4喷泉实验产物的浓度计算关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度：(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时：溶质的物质的量浓度为molL1。(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为41时，c(HNO3)molL1。专题训练1如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是()ACO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉BNH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉CH2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉DHCl(AgNO3溶液)/白色喷泉答案A解析二氧化碳难溶于碳酸氢钠溶液，不能产生压强差，无法形成喷泉，A项与实验事实不相符。2(2017长沙质检)下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()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在装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹答案B解析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。3如下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)41的混合气体，则c(HNO3)_。(4)若用n(NO2)n(O2)21的混合气体，则c(HNO3)_。答案(1)molL1(2)molL1(3)molL1(4)molL1解析设烧瓶的容积为VL，则气体的物质的量均为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)molL1。(2)若为NO2，喷泉后，溶质为HNO3，3NO2H2O=2HNO3NOmolmol则喷泉后溶液的体积为VL，c(HNO3)molL1。(3)(4)思路同上。4某学生积极思考产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置。(1)在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是_(填字母)。ACu与稀盐酸BNaHCO3与NaOH溶液CCaCO3与稀硫酸DNH4HCO3与稀盐酸这种方法产生喷泉的原理是_。(2)在图示锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精；水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是_(填字母)。A浓硫酸B食盐C硝酸钾D硫酸铜这种方法产生喷泉的原理是_。答案(1)DNH4HCO3与稀盐酸反应，产生二氧化碳气体，锥形瓶中气体压强增大，把液体压入烧瓶，形成喷泉(2)A浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶中的酒精气化，锥形瓶中气体压强增大，把酒精压入烧瓶中形成喷泉解析(1)Cu与稀盐酸不反应，NaHCO3与NaOH溶液反应不产生气体，不能形成压强差，故不能形成喷泉；CaCO3与稀硫酸反应产生CO2，但生成的CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3的表面，会使反应很快停止，不能形成较大的压强差，故不能形成喷泉；NH4HCO3与稀盐酸反应能产生较多的CO2气体，从而使锥形瓶内压强远大于烧瓶内压强，从而形成喷泉。(2)浓硫酸、生石灰、烧碱溶于水均能放出大量的热，使酒精大量挥发，形成较大的压强差，从而形成喷泉；氯化钠、硝酸钾、硫酸铜溶于水温度变化不大，不能使酒精大量挥发，不能形成较大的压强差，不能形成喷泉。5(2018周口检测)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)若要在烧瓶中产生“喷泉”现象，烧瓶中不产生“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，在烧瓶中产生“喷泉”现象，烧瓶中不产生“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_。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活塞解析(1)打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶中，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中，烧瓶中的气压迅速减小，烧瓶中的HCl气体会流向烧瓶中，且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。(3)在(2)基础上，若关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶中，形成喷泉；若打开b活塞，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧瓶和中，形成双喷泉。考点四氮及其重要化合物的综合应用注意箭头指出可体现物质的性质，指向可寻找该物质的制备方法。题组一氮及其化合物的转化1(2017东北师大附中模拟)氮及其化合物的变化关系如图所示。则下列说法不正确的是()A路线是工业生产硝酸的主要途径B路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C上述所有标号的反应都是氧化还原反应D氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2答案D解析氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，氮气与氧气不能直接生成NO2。2(2016浙江理综，13)为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：下列说法不正确的是()A固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3BX可以是空气，且需过量C捕获剂所捕获的气体主要是COD处理含NH废水时，发生反应的离子方程式为NHNO=N22H2O答案B解析A项，根据题中的流程，可以得出固体1为CaCO3、CaSO3和过量Ca(OH)2，正确；气体1是不能被过量石灰乳吸收的NO、CO和N2，NO和NO2按11的体积比能与NaOH溶液反应生成亚硝酸钠，所以X可以是空气，但不能过量，否则会生成NaNO3，错误；C项，气体2为N2、CO，因“无污染气体”为N2，故捕获的气体主要是CO，正确；D项，NH与NO能够发生归中反应生成氮气，离子方程式为NHNO=N22H2O，正确。3把某黑色固体A加热至红热，投入另一种无色浓溶液B中，产生由两种气体组成的混合气体X，将X做如下图所示的实验：请填写下列空白：(1)写出A和B反应的化学方程式：_。(2)无色气体C的成分为_。(3)写出D和F反应的离子方程式：_。(4)请以Na2CO3为原料，设计一个简单的实验证明D和F反应生成的气体E是无色。简述实验过程：_。答案(1)C4HNO3(浓)CO24NO22H2O(2)CO2、NO(3)3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O(4)取一支试管，加适量Na2CO3粉末，然后加入过量稀HNO3，当生成的CO2把试管上部空气完全排净后，再加入Cu加热，即可观察到有无色气体NO生成解析无色气体C通入澄清石灰水生成白色沉淀，该沉淀应为CaCO3，说明C中含有CO2，无色稀溶液D与单质F反应生成蓝色溶液，该溶液应含有Cu2，则说明F为Cu，无色稀溶液D具有强氧化性，应为稀HNO3溶液，生成气体E为NO，则说明混合气体X应为CO2和NO2的混合物，则A为C，B为HNO3，结合物质的性质解答该题。题组二含氮物质的性质与实验综合4实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气_、氢气_。(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有_、_。(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，_(填“会”或“不会”)发生倒吸，原因是_。(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是_，锥形瓶中还可观察到的现象是_。(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式：_。(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H、OH、_、_。答案(1)ab(2)干燥气体控制氢气和氮气的流速(3)不会混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气(4)氨的氧化反应是一个放热反应有红棕色气体产生(5)4NH35O24NO6H2O(6)NHNO1有关氮及其重要化合物的推断题常以“产生白烟、红棕色气体、无色气体在空气中变为红棕色、能使湿润红色石蕊试纸变为蓝色”等特殊现象为突破口。2不同价态的含氮物质的转化(1)歧化同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如：3NO2H2O=2HNO3NO2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(2)归中：6NO4NH35N26H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2O(3)含氮物质的连续氧化NH3NONO2HNO3N2NONO2HNO3微专题亚硝酸及亚硝酸钠的性质(教师用书独具)1亚硝酸(HNO2)亚硝酸是弱酸。向亚硝酸钠溶液中加酸，生成亚硝酸(HNO2)。亚硝酸不稳定，仅存在于冷的稀溶液中，微热甚至常温下也会分解，产生红棕色的二氧化氮气体。NaNO2H2SO4(稀)=NaHSO4HNO22HNO2=NONO2H2O2亚硝酸钠(NaNO2)(1)亚硝酸钠的物理性质及用途亚硝酸钠的化学式为NaNO2，是可溶性盐。其熔点为271，分解温度为320。亚硝酸钠在建筑业中常用作混凝土掺加剂，以促进混凝土凝固，提高其强度，防止在冬天低温施工时混凝土发生冻结。亚硝酸钠还是一种食品添加剂，用作食品防腐剂和肉类食品的发色剂。(2)亚硝酸钠的氧化性在亚硝酸钠中，氮的化合价为3，处于中间价态。因此，亚硝酸钠与强还原性物质反应时，表现出氧化性。如亚硝酸钠与碘化钾反应可生成单质碘。2NO
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