2023统考版高考化学一轮第四章非金属及其化合物第4讲氮及其化合物课件

第4讲　氮及其化合物\n考点一考点二考点三真题演练·素养通关\n【考纲要求】1.掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2.掌握氮元素重要化合物对环境质量的影响。3.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法。\n考点一　氮气和氮的氧化物\n基础梳理·自我排查1.氮气的性质写出有关化学方程式：①_________________________________；②_________________________________；③__________________________________。3Mg＋N2Mg3N2N2＋3H22NH3N2＋O22NO\n2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物，如N2O、________、________、________、N2O3、N2O5等。NO与NO2性质的比较性质NONO2颜色状态气味_________气体______色有刺激性气味的气体溶解性难溶于水与水反应毒性有毒(跟血红蛋白结合)有毒与水反应不反应______________________与氧气反应__________________不反应NONO2N2O4无色红棕3NO2＋H2O===2HNO3＋NO2NO＋O2===2NO2\n3.氮氧化物对环境的污染(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______和______，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。(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。HNO3HNO2\n4．氮的固定游离人工化合\n[思考]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①2NO2===2NO＋2O，②2NO＋O2===2NO2，③O＋O2===O3。问题：(1)NO2在反应过程中的作用______________。(2)生成O3的总反应方程式为____________。催化作用3O22O3\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气()(2)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应()(3)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂()(4)NO2与水反应的离子方程式：===＋NO()(5)密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA()(6)标准状况下，6.72LNO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA()(7)NO能与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒()×√×√××√\n微点拨1．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。2．NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。硝酸的酸酐是N2O5；NO2不是酸性氧化物。3．NO2能使湿润的淀粉—碘化钾试纸变蓝，原因是二氧化氮先与水反应生成HNO3，HNO3再将碘化钾氧化为I2，最终淀粉遇I2变蓝。\n考点专练·层级突破练点一氮的氧化物的性质1．下列有关氮气的说法正确的是()A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼B．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物答案：D\n解析：A项，氮原子最外层5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气能反应生成NO2，NO2和水反应生成NO。\n2．Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是()①NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物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．②③④D．①④答案：B解析：NO中氮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。\n3．如图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内物质的密度为()A．等于1.369g·L－1B．等于2.054g·L－1C．在1.369g·L－1和2.054g·L－1之间D．大于2.054g·L－1答案：D\n解析：一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮，2NO＋O2===2NO221222．4mL11.2mL22.4mL反应后生成了22.4mL二氧化氮，假设二氧化氮的体积不变，则容器中气体的密度为ρ(NO2)＝≈2.054g·L－1，因存在转化平衡：2NO2⇌N2O4，则混合气体的体积小于22.4mL，所以容器中气体的密度应大于2.054g·L－1。\n方法总结氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法(1)关系式法①NO2和O2混合气体溶于水的计算：由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：②NO与O2同时通入水中：由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知：\n③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：a.可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。b.也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。(2)得失电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。\n练点二氮的氧化物对环境的影响4．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＋4CO4CO2＋N2答案：D\n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＋4CO4CO2＋N2。\n5．工业废气NO、NO2是造成大气污染的气体之一，工业上常用：NOx＋NH3―→N2＋H2O，使其转化为无毒的N2。现有NO、NO2的混合气体3.0L，可与3.5L相同状况的NH3完全反应，全部转化为N2，则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是()A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶3答案：D解析：设气体处于标准状况下，molNH3含molH，生成H2Omol，即molNOx中含molO；现设NO和NO2的物质的量分别为mmol和nmol，则有：mmol＋nmol＝mol，mmol＋2nmol＝mol，解得m＝，n＝，则m∶n＝1∶3。\n6．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)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_______________________。(2)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)。(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：_________________________。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO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2CO＋2NON2＋2CO2\n解析：(2)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。\n(4)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________。②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONaNO2\n方法总结NOx尾气的处理方法(1)碱液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、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。\n考点二　氨和铵盐\n基础梳理·自我排查1.氨气(1)氨气的物理性质______色有________气味的气体，密度比空气________，易液化，极易溶于水(1∶700)。其溶解性可用_________实验验证。无刺激性小喷泉\n(2)氨的化学性质①还原性与氧气反应：_________________________________。②与酸反应与氯化氢反应：_______________________________。现象：________。应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。4NH3＋5O24NO＋6H2ONH3＋HCl===NH4Cl产生白烟\n③与水反应：________________，____________________，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。④与盐溶液的反应如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：________________________________。向AgNO3溶液逐滴滴加稀氨水，反应的离子方程式：_________________________________________________________________。NH3＋H2O⇌NH3·H2O＋OH－======、===＋OH－＋2H2O\n2．氨的实验室制法2NH3↑＋CaCl2＋2H2O碱石灰\n干燥蓝白烟稀硫酸\n3．铵盐(1)铵盐的物理性质铵盐都是____色固体，均易溶于水。(2)铵盐的化学性质白NH4ClNH3↑＋HCl↑NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O＋OH－NH3↑＋H2O\n4.的检验未知液呈碱性湿润的____色石蕊试纸变____色，则证明含。红蓝\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)氨水中含氮原子最多的微粒是()(2)浓氨水可检验氯气管道是否漏气()(3)分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明二者均易溶于水()(4)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3并不涉及氧化还原反应()(5)氨水能使酚酞变红，氨气是碱()(6)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()(7)现有1mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1mol·L－1()×√√√×××\n微点拨1．氨水的成分是三分子：NH3、NH3·H2O、H2O；三离子：、OH－、H＋，氨水呈弱碱性。计算氨水浓度时，溶质视为NH3。2．NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，发生了化学变化；固态碘受热升华成为碘蒸气，是物理变化。3．NH3是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题的突破口，确定NH3的存在。\n考点专练·层级突破练点一氨气和氨水1．下列关于氨水的说法中，不正确的是()A．氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是纯净物B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(水除外)C．氨水显弱碱性，是弱电解质D．在1mol·L－1氨水中，NH3·H2O、、NH3的物质的量浓度之和为1mol·L－1答案：C解析：氨极易溶于水，发生如下反应：＋OH－；生成的氨水是混合物，其中的NH3·H2O是弱电解质，电离程度小，且NH3分子极易与H2O结合，故其中浓度最大的粒子是NH3·H2O(H2O除外)。\n2．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而且几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()A．NH3、NO2、N2B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N2答案：B解析：由无色气体知一定无NO2，通过浓H2SO4体积减小，一定有NH3，无色气体变为红棕色，一定有NO，还要有能与Na2O2产生氧气的气体，即为CO2。\n练点二氨气的制备3．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()A．①②B．②③C．③④D．①③答案：D\n解析：NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，③中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管破裂，故①③符合题意。\n4．实验室用如下装置制取、收集、验证NH3的性质并进行尾气处理。\n请回答下列问题(1)写出甲装置中的反应方程式________________________________________。(2)乙装置收集NH3时从________(填字母)进气。(3)丙装置中的现象为_____________________________。(4)丁装置存在安全隐患，应如何改进(画出改进后的装置图)。Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2Ob固体由黑色变为红色，管壁上有水珠(或等合理即可)\n方法总结实验室制取少量NH3的两种简易方法(1)加热浓氨水①反应原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O。②装置：见图甲。\n(2)浓氨水中加固态碱性物质①反应原理：浓氨水中存在以下平衡：＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。②装置：见图乙。\n练点三喷泉实验5．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．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹B\n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。\n6．氨气易溶于水可通过喷泉实验验证。回答相关问题。氨气的喷泉实验装置如图Ⅰ(1)按图Ⅰ引发喷泉实验的操作为_______________________。(2)图Ⅰ、图Ⅱ(同温同压下)喷泉实验后，烧瓶内溶液物质的量浓度的关系为________(填“相等”或“不相等”)。(3)如用图Ⅲ、图Ⅳ做喷泉实验，操作为_________________________________________________________________________________________。打开止水夹，挤压胶头滴管相等图Ⅲ：打开止水夹后用热毛巾捂住烧瓶，一段时间后松开即可；图Ⅳ：打开止水夹后向水槽中加入浓硫酸或碱石灰等\n练后归纳1．喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。2．形成喷泉的条件从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。3．常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2＋O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水\n考点三　硝酸\n基础梳理·自我排查1.物理性质硝酸是无色易________的液体，有刺激性气味。挥发\n2．化学性质(1)不稳定性反应：_____________________________________。(2)强氧化性硝酸有强氧化性，而且浓度______，氧化性越强。按要求完成下列反应的方程式：①与金属反应：稀硝酸与铜反应：_____________________________________；浓硝酸与铜反应：_____________________________________。4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑越大3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O\n②与非金属反应：浓硝酸与C的反应：____________________________________。③与还原性物质反应：硝酸可氧化_________________________等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：_________________________________。(3)与有机物反应①硝化反应(与反应)：__________________________。②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变________色。C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2OH2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O黄\n[思考]木炭屑与浓HNO3共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验：①、②中澄清石灰水中的现象分别为①________、②________。变浑浊无现象\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)用锌粒与稀硝酸制取纯净H2()(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化()(3)可以选用稀硝酸除去试管内壁的银或铜()(4)含4molHNO3的浓溶液与足量Cu充分反应，理论上可生成2molNO2气体()(5)1molFe与足量的稀硝酸反应，转移2NA个电子()(6)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色()(7)用浓硝酸与Cu反应制取NO()×√√××××\n微点拨硝酸与金属反应的四个注意点1．HNO3与金属反应一般不能产生H2。2．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。3．硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。4．常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。\n考点专练·层级突破练点一硝酸的性质1．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是()A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性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：硝酸能使滴有酚酞的NaOH溶液红色褪去，原因是硝酸和NaOH发生了酸碱中和反应，体现的是硝酸的酸性，D错。\n2．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少B．反应中转移的电子总数：稀硝酸少于浓硝酸C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去比用稀硝酸好，因为反应速率快D．两者用排水法收集的气体的体积相同答案：D解析：铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，化合价由＋5降到＋4，每个氮原子只得到1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集气体时，由于会发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故两种情况收集到的气体一样多。\n练点二硝酸的探究实验3．在通风橱中进行下列实验：下列说法不正确的是()A．Ⅰ中气体由无色变为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中的现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D．针对Ⅲ中的现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化步骤现象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C\n解析：A项，铁与稀硝酸反应生成NO，NO与空气中O2反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，正确；B项，铁遇浓硝酸钝化，阻止铁继续与浓硝酸反应，正确；C项，对比Ⅰ、Ⅱ，说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，错误；D项，装置Ⅲ形成原电池，通过电流计指针偏转的方向，可判断铁是否被氧化，正确。\n4．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()A．①②B．③④C．②③④D．②④实验操作现象解释或结论①过量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋②浓硝酸久置或光照变黄色HNO3不稳定易分解③Al箔插入稀硝酸中无现象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜④用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓硝酸具有酸性和强氧化性答案：D\n解析：①中过量的Fe与HNO3反应生成Fe2＋，滴入KSCN溶液不呈红色；③中Al在常温下遇浓硝酸钝化，而遇稀硝酸反应。\n5．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：\n(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，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。碳酸钙与稀硝酸反应产生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Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O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，则说明铜与稀硝酸反应生成了NO防止倒吸\n练点三硝酸和金属反应的判断与计算6．一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是()①硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少②硝酸浓度不同，生成的Fe(NO3)3的物质的量相同③硝酸浓度越大，产生的气体越少④用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A．只有②B．②④C．③④D．①②③答案：B\n解析：依据Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3(浓)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，①错；根据铁元素守恒，最后生成的Fe(NO3)3的物质的量相同，②正确；③硝酸浓度越大，产生的气体越多，③错；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，④正确。\n7．取xg铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8960mLNO2气体和672mLN2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02g，则x等于()A．8.64B．9.20C．9.00D．9.44答案：B\n解析：铜镁合金与浓硝酸反应时，Cu、Mg失去电子变成Cu2＋和Mg2＋，而浓硝酸中的，一部分生成和Mg(NO3)2，另一部分则得到电子被还原，生成NO2和N2O4。所得溶液中加入足量NaOH溶液后，生成Cu(OH)2和Mg(OH)2沉淀。据此可知，Cu、Mg失去电子的物质的量等于与Cu2＋、Mg2＋反应生成沉淀消耗OH－的物质的量。整个反应过程中，得电子的物质的量为＝0.46mol，根据电子得失守恒可知Cu、Mg失去电子的物质的量也等于0.46mol，从而推知，n(OH－)＝0.46mol，则铜镁合金的质量xg＝17.02g0.46mol×17g·＝9.20g。\n8．(1)在100mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.3mol·L－1、0.15mol·L－1，向该混合液中逐渐加入铜粉至不再溶解，所得溶液中c(Cu2＋)为________mol·L－1。(2)向200mL2mol·L－1HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种)，在此过程中，n(Fe2＋)随n(Fe)变化如图所示。①Ob段与bc段消耗Fe的物质的量之比为________。②向c点所得溶液中加入________mL相同浓度的HNO3可将溶液中Fe2＋全部转化为Fe3＋。0.2252∶1100\n方法总结硝酸与金属反应的计算方法\n真题演练·素养通关\n1．[2021·全国甲卷，9]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：NH4Cl受热分解能生成NH3和HCl，但试管口温度较低，NH3和HCl在试管口会重新生成NH4Cl，A项错误；铝片遇到冷浓硝酸钝化，不能用该方法制备NO2，B项错误；浓硫酸具有强氧化性，能和Na2S发生氧化还原反应生成S和SO2，不能生成H2S气体，C项错误；加热KClO3和MnO2的混合物可以制备O2，其中MnO2作催化剂，D项正确。\n2.[2020·全国卷Ⅲ，10]喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体－溶液，能出现喷泉现象的是()气体溶液A.H2S稀盐酸B.HCl稀氨水C.NO稀H2SO4D.CO2饱和NaHCO3溶液答案：B\n解析：本题喷泉实验的原理是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，在尖嘴导管口处形成喷泉。A项，H2S气体不易溶于稀盐酸，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；B项，HCl极易溶于水，能与稀氨水迅速反应，使烧瓶内外形成较大的压强差，故可以形成喷泉，正确；C项，NO难溶于水，不能与稀硫酸反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误；D项，CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不能与饱和碳酸氢钠溶液反应，烧瓶内外不能形成压强差，故不能形成喷泉，错误。\n3.[全国卷Ⅱ，8]研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是()A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关答案：C解析：雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2等分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。\n4．[北京卷，12]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①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②中木炭与浓硝酸发生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③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①②③答案：D\n解析：①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项A正确。由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故选项B正确。根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确。红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。\n5．[全国卷Ⅰ]我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A．氨水B．硝酸C．醋D．卤水答案：B解析：根据题意，“强水”能溶解大多数金属和矿物，所以为硝酸。\n6．[2019·江苏卷，16]N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_________________________。2NH3＋2O2N2O＋3H2O解析：根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。\n(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为======＋H2O①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。A．加快通入尾气的速率B．采用气、液逆流的方式吸收尾气C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。BCNaNO3NO\n解析：①若要提高尾气中NO和NO2的去除率，须加快氮氧化物与NaOH的反应速率。B项措施能增大气、液反应物的接触面积，C项措施增大NaOH溶液的浓度，二者均能加快反应速率；A项措施易导致氮氧化物不能及时被吸收，使NO和NO2去除率降低。②据题给反应：===＋H2O可知，NaNO2晶体中含有NaNO3杂质；由于NO与NaOH不反应，故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。\n(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和，其离子方程式为_____________________________________。②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是_____________________________________________________________。===＋5H＋溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强，NO的转化率越高\n解析：①据得失电子守恒可得：→，据电荷守恒可得：→＋5H＋，据原子(质量)守恒可得：===＋5H＋。②NaClO溶液的初始pH越小，c(H＋)越大，c(HClO)越大，氧化NO的能力越强，NO的转化率越高。\n7．[天津卷，9]烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。\n(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用是________。(2)C中填充的干燥剂是(填序号)________。a．碱石灰b．无水CuSO4c．P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用是与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤②加热烟道气的目的是_________________。除尘c防止NOx溶于冷凝水\n解析：(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)C中填充的干燥剂不能吸收NOx，因此不能为碱石灰，而无水CuSO4通常只用于检验水而不是吸收水，故该干燥剂为P2O5。(3)D的作用是吸收NOx，故该装置中应装有碱液，为洗气瓶装置，气体从长管进、短管出。(4)NOx中的NO2能溶于水且与水反应，故加热烟道气的目的是防止NOx溶于冷凝水。\nⅡ.NOx含量的测定将VL气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化为，加水稀释至100.00mL。量取20.00mL该溶液，加入V1mLc1mol·L－1FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗V2mL。(5)NO被H2O2氧化为的离子方程式是__________________________________。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有____________________。===锥形瓶、酸式滴定管＋2H2O解析：(5)NO被H2O2氧化为，则H2O2被还原为H2O，配平离子方程式为===＋2H＋＋2H2O。(6)K2Cr2O7标准溶液具有强氧化性，能氧化碱式滴定管下端的橡胶部分，因此滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、酸式滴定管。\n(7)滴定过程中发生下列反应：＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为_________________mg·m－3。(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)若缺少采样步骤③，会使测定结果________。若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果_______。×104偏低偏高\n解析：(7)根据滴定原理，可得原溶液中消耗的n(Fe2＋)＝[c1mol·L－1×v1×10－3L－c2mol·L－1×v2×10－3L×6]×＝5(c1v1－6c2v2)×10－3mol，则)＝n(Fe2＋)＝(c1v1－6c2v2)×10－3mol，故气样中NOx折合成NO2的含量为(c1v1－6c2v2)×10－3mol×46000mg·mol－1÷(v×10－3)m3＝×104mg·m－3。(8)若缺少采样步骤③，则采集的烟道气中混有空气，测定结果偏低；若FeSO4标准溶液部分变质，则消耗的FeSO4标准溶液的体积偏大，测定结果偏高。