考点13 氮及其化合物
【学业要求】
1.了解氮及其重要化合物的主要物理性质。2.知道氮单质及其重要化合物的主要用途；了解氮气的稳定性。3.了解二氧化氮与水的反应。4.了解氨气与水、酸的反应；了解氨水的成分以及一水合氨的不稳定性；了解铵盐受热易分解、与碱反应等性质。5.了解硝酸的强氧化性；了解浓硝酸、稀硝酸分别与铜、木炭的反应；了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。6.了解氮循环对生态平衡的重要作用；了解氮氧化物等污染物的来源和危害；认识氮氧化物对生态环境的影响，形成可持续发展的思想。
【考点梳理】
一、氮气的结构与物理性质
1．氮元素及其存在
(1)原子结构：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族
氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子的电子式：∶N N∶，结构式为N≡N。
破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。
氮元素在自然界中的存在形态：①游离态：以氮分子的形式存在于空气中。
②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
2．氮气物理性质
色态 气味 密度 溶解性 毒性
无色气体 无味 比空气 的略小 难溶 无毒
3．氮的固定
(1)概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。
高能固氮的实例——“雷雨发庄稼”
(1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理：
N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。
二、一氧化氮和二氧化氮的性质
1．不同价态的氮的氧化物
氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5
对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
2．NO和NO2
(1)物理性质
NO NO2
颜色 无色 红棕色
状态 气态 气态
气味 无味 刺激性气味
毒性 有毒 有毒
水溶性 难溶 易溶
(2)相互转化
①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2 NO接触空气就会变红棕色
②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
③2NO2N2O4 存在NO2时就存在N2O4
3．危害及处理：
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，与水反应生成HNO3和HNO2，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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(4)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、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。
4．应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。
三、氨气的性质及用途
1．氨气的物理性质
颜色 气味 密度 水溶性 液化难易
无色 刺激性 气味 比空 气小 极易溶于水，1体积水大约可溶解700体积氨气 易被液化
液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以液态氨在工业上常用来作制冷剂。
2．喷泉实验
实验装置 操作及现象 结论
①打开活塞，并挤压滴管的胶头 ②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色 氨极易溶于水，水溶液呈碱性
3.氨水的性质
(1)氨气溶于水，大部分和水反应生成NH3·H2O，反应的化学方程式是NH3＋H2ONH3·H2O。NH3·H2O很不稳定，受热易分解为氨气和水，反应的化学方程式是NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)氨水具有弱碱性，电离方程式是NH3·H2ONH＋OH－，能使酚酞溶液变红色(或使湿润的红色石蕊试纸变蓝色)。
4．氨气与氯化氢的反应
(1)将分别蘸有浓氨水、浓盐酸的两支玻璃棒渐渐靠近，观察到的现象是有大量白烟产生。
(2)铵盐大多是无色晶体，运输、储存比较方便，并且都能溶于水，易于被农作物吸收。因此，固态氮肥已经代替了氨水，成为目前使用最广泛的化肥。
5．从氮元素的化合价分析氨的性质
(1)NH3分子中氮元素的化合价为－3价，在化学反应中氮元素化合价可能的变化是只能升高，不能降低，因此氨气具有还原性。
(2)氨气与氧气在催化剂作用下生成NO的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
四、硝酸
1.强酸性
硝酸的电离方程式为HNO3===H＋＋NO，具有酸的通性。
2.不稳定性
硝酸在受热或见光条件下即可分解，化学方程式为：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑ ，常见浓硝酸显黄色，原因是HNO3分解产生的NO2溶于溶液中，故浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中。
3.强氧化性
(1)与金属反应：常温下，浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而发生钝化。一定条件下硝酸能与除铂以外的多数金属反应。
①浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；
②稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
(2)浓硝酸与非金属单质碳反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
【真题演练】
例1. (2023 .江苏合格考真题)汽车尾气净化装置中发生反应：2NO + 2CO N2 + 2CO2,下列说法正确的是
A. CO是氧化剂 B NO失去电子
C. 用催化剂减慢该反应的速率 D. 该反应可减少氮氧化物的排放
例2. (2022 .江苏合格考真题)自然界存在多种元素的循环，下图表示的是自然界中的
A. 碳循环 B. 氮循环 C. 氧循环 D. 硫循环
例3．(2017·江苏学测)下列有关浓硝酸的说法正确的是( )
A.保存在棕色瓶中 B.不易挥发
C.与铜不反应 D.受热不分解
例4．(2014·江苏学测)有关物质的转化关系如下图所示(部分物质和条件已略去)。A是海水中含量最多的盐，B、E、F是气体单质，C是金属单质，X是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，Y是最常见的无色液体。
请回答下列问题：
(1)X的化学式为____________。 (2)E的电子式为____________。
(3)写出C与Y反应的化学方程式：________________________________________________。
(4)写出D溶液与G溶液反应的离子方程式：__________________________________。
例5．(2011·江苏学测)某氮肥硫酸铵中混有硫酸氢铵。为测定该氮肥的含氮量，一化学研究性学习小组取一定量氮肥样品，研磨使其混合均匀，备用。已知：
氢氧化钠少量时：2NH4HSO4＋2NaOH===(NH4)2SO4＋Na2SO4＋2H2O
氢氧化钠过量时：NH4HSO4＋2NaOH===Na2SO4＋NH3↑＋2H2O
(1)同学们设计的实验装置图如下，请回答相关问题。
①装置中碱石灰的作用是 ____________________。
②广口瓶内四氯化碳的作用是____________________。
③指导老师指出，用该装置进行实验，即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外逸，测得的样品含氮量仍将偏低，其原因可能是________________________________。
(2)同学们改进实验装置后(改进装置图略)，进行如下实验。
称取不同质量的上述样品分别与40.00 mL相同浓度的氢氧化钠溶液混合，完全溶解后，加热充分反应(此温度下铵盐不分解)，并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收，测得氨气的质量。部分实验数据如下：
氢氧化钠溶液体积/mL 40.00
样品质量/g 7.750 15.50 23.25
氨气质量/g 1.870 1.870 1.700
请计算(计算结果保留两位小数)：
①样品中氮元素的质量分数是________________ %。
②所用氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 ____________ mol·L－1。
③若样品质量为31.00 g，则生成氨气的质量为 ________________ g。
【核心归纳】1．新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。
2．氯气的实验室制取流程及相应原理
【过关检测】
1．（2023秋·江苏·高二学业考试）通常状况下，下列物质呈蓝色的是
A． B． C．铁 D．氯气
2．（2023秋·江苏扬州·高二统考学业考试）“喷泉”实验的装置如图所示，烧瓶中盛放下列气体能引发“喷泉”现象的是
A． B． C． D．
3．（2023·江苏泰州·高二泰州中学学业考试）水体中部分含氮物质的循环过程如图所示。其中属于氮的固定的是
A．①③ B．④ C．⑤ D．②⑥
4．（2023·江苏南京·高二南京师范大学附属扬子中学校考学业考试）下列气体可用排水集气法收集的是
A．O2 B．NO2 C．NH3 D．HCl
5．（2023·江苏扬州·高二统考学业考试）常温下，下列物质能与空气中O2反应的是
A．N2 B．NO2 C．NO D．NH3
6．（2023春·江苏南通·高二启东中学学业考试）下列关于氨水的说法正确的是
A．氨水受热难分解B．氨水是无色透明的纯净物
C．向氨水中滴加酚酞，溶液变红D．将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硫酸有白烟产生
7．（2023秋·江苏·高二统考学业考试）在大气中下列气体的含量超标会造成酸雨的是
A．CO2 B．CH4 C．NO2 D．CO
8．（2023秋·江苏盐城·高二统考学业考试）下列实验室制取、干燥、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是
A B C D
制取 干燥 收集 尾气处理
9．（2023秋·江苏南京·高二南京市第二十九中学校考学业考试）下列反应条件的改变对3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl反应速率的影响正确的是
A．增大Cl2的浓度能加快反应速率
B．减小N2的浓度能加快反应速率
C．降低温度能加快反应速率
D．及时将生成的NH4Cl移出可加快反应速率
10．（2023秋·江苏徐州·高二校联考学业考试）某溶液可能含有Cl-、SO、CO、、 Fe3+、A13+和K+。取该溶液100mL，加入过量NaOH溶液，加热得到0.02mol气体，同时产生红褐色沉淀；过滤，洗涤，灼烧，得到1.6g固体；向上述滤液中加足量BaC12溶液，得到4.66g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中
A．至少存在5种离子 B．CO、A13+一定不存在，K+可能存在
C．SO、一定存在，C1-可能不存在 D．Cl-一定存在
11．（2023秋·江苏南京·高二南京市第二十九中学校考学业考试）依据反应原理：NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl，并利用下列装置制取碳酸氢钠粗品，实验装置正确且能达到实验目的的是
A．A图：用装置制取氨气
B．B图：用装置制取二氧化碳
C．C图：用装置分离碳酸氢钠与母液
D．D图：用装置制取碳酸氢钠
12．（2023秋·江苏徐州·高二统考学业考试）H2SO4、HNO3是化工生产中两种重要的酸，下列叙述错误的是
A．浓H2SO4能使蔗糖碳化，表现了浓硫酸的脱水性
B．浓HNO3能溶解金属铜，说明浓硝酸具有强酸性
C．浓HNO3不稳定易分解，需要避光保存
D．常温下浓H2SO4、浓HNO3都能使金属铝钝化
13．（2023·江苏南通·高二统考学业考试）某化学学习小组模拟侯德榜制碱法制取Na2CO3的过程如下：
已知：①反应Ⅰ的化学方程式为：NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl；②反应Ⅱ的条件为加热
下列说法正确的是
A．过滤后所得滤液中，溶质只有NH4Cl
B．验证滤液中含的方法是：取少量滤液于试管中，加入足量NaOH溶液，加热试管，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近，试纸变蓝，说明滤液中含
C．反应Ⅱ的产物只有和Na2CO3和H2O
D．检验反应Ⅱ中NaHCO3是否完全分解的方法是：取少量反应Ⅱ后的固体，加水溶解，向其中加入澄清石灰水，若有白色沉淀生成，说明反应Ⅱ中NaHCO3完全分解
14．（2023秋·江苏徐州·高二统考学业考试）实验室制备、干燥、收集NH3并进行尾气处理，下列装置能达到实验目的的是
A．制取NH3 B．干燥NH3 C．收集NH3 D．处理NH3尾气
15．（2023·江苏连云港·高二统考学业考试）氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。
(1)循环图中能够说明含氮有机物可以转化为无机物的是 (填转化序号)。
(2)循环图中转化④的反应之一可表示为N+2O2 X+2H++H2O，写出X的化学式： 。
(3)下列有关氮循环说法正确的是 。
a． 图中转化②③④都属于氮的固定
b． 雷雨天气容易发生转化②的过程
c． 动植物蛋白质中一定含有氮元素
(4)氨气与二氧化氮在一定条件下可以发生反应，生成参与大气循环的物质，写出反应的化学方程式： 。
1考点13 氮及其化合物
【学业要求】
1.了解氮及其重要化合物的主要物理性质。2.知道氮单质及其重要化合物的主要用途；了解氮气的稳定性。3.了解二氧化氮与水的反应。4.了解氨气与水、酸的反应；了解氨水的成分以及一水合氨的不稳定性；了解铵盐受热易分解、与碱反应等性质。5.了解硝酸的强氧化性；了解浓硝酸、稀硝酸分别与铜、木炭的反应；了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。6.了解氮循环对生态平衡的重要作用；了解氮氧化物等污染物的来源和危害；认识氮氧化物对生态环境的影响，形成可持续发展的思想。
【考点梳理】
一、氮气的结构与物理性质
1．氮元素及其存在
(1)原子结构：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族
氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子的电子式：∶N N∶，结构式为N≡N。
破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。
氮元素在自然界中的存在形态：①游离态：以氮分子的形式存在于空气中。
②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
2．氮气物理性质
色态 气味 密度 溶解性 毒性
无色气体 无味 比空气 的略小 难溶 无毒
3．氮的固定
(1)概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。
高能固氮的实例——“雷雨发庄稼”
(1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理：
N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。
二、一氧化氮和二氧化氮的性质
1．不同价态的氮的氧化物
氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5
对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5
N2O俗称笑气，具有麻醉作用
2．NO和NO2
(1)物理性质
NO NO2
颜色 无色 红棕色
状态 气态 气态
气味 无味 刺激性气味
毒性 有毒 有毒
水溶性 难溶 易溶
(2)相互转化
①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2 NO接触空气就会变红棕色
②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
③2NO2N2O4 存在NO2时就存在N2O4
3．危害及处理：
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，与水反应生成HNO3和HNO2，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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(4)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、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。
4．应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。
三、氨气的性质及用途
1．氨气的物理性质
颜色 气味 密度 水溶性 液化难易
无色 刺激性 气味 比空 气小 极易溶于水，1体积水大约可溶解700体积氨气 易被液化
液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以液态氨在工业上常用来作制冷剂。
2．喷泉实验
实验装置 操作及现象 结论
①打开活塞，并挤压滴管的胶头 ②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色 氨极易溶于水，水溶液呈碱性
3.氨水的性质
(1)氨气溶于水，大部分和水反应生成NH3·H2O，反应的化学方程式是NH3＋H2ONH3·H2O。NH3·H2O很不稳定，受热易分解为氨气和水，反应的化学方程式是NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)氨水具有弱碱性，电离方程式是NH3·H2ONH＋OH－，能使酚酞溶液变红色(或使湿润的红色石蕊试纸变蓝色)。
4．氨气与氯化氢的反应
(1)将分别蘸有浓氨水、浓盐酸的两支玻璃棒渐渐靠近，观察到的现象是有大量白烟产生。
(2)铵盐大多是无色晶体，运输、储存比较方便，并且都能溶于水，易于被农作物吸收。因此，固态氮肥已经代替了氨水，成为目前使用最广泛的化肥。
5．从氮元素的化合价分析氨的性质
(1)NH3分子中氮元素的化合价为－3价，在化学反应中氮元素化合价可能的变化是只能升高，不能降低，因此氨气具有还原性。
(2)氨气与氧气在催化剂作用下生成NO的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
四、硝酸
1.强酸性
硝酸的电离方程式为HNO3===H＋＋NO，具有酸的通性。
2.不稳定性
硝酸在受热或见光条件下即可分解，化学方程式为：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑ ，常见浓硝酸显黄色，原因是HNO3分解产生的NO2溶于溶液中，故浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中。
3.强氧化性
(1)与金属反应：常温下，浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而发生钝化。一定条件下硝酸能与除铂以外的多数金属反应。
①浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；
②稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
(2)浓硝酸与非金属单质碳反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
【真题演练】
例1. (2023 .江苏合格考真题)汽车尾气净化装置中发生反应：2NO + 2CO N2 + 2CO2,下列说法正确的是
A. CO是氧化剂 B NO失去电子
C. 用催化剂减慢该反应的速率 D. 该反应可减少氮氧化物的排放
【答案】D
【解析】
【详解】A．反应中CO的C由+2价升为CO2中的+4价，被氧化，是还原剂，A错误；
B．反应中NO中的N由+2价降为N2中的0价，得到电子，B错误；
C．尾气净化装置处理尾气的时间较短，因此应用催化剂加快反应速率，C错误；
D．该反应将NO转化为无污染的N2，可以减少氮氧化物的排放，D正确；
故选D。
例2. (2022 .江苏合格考真题)自然界存在多种元素的循环，下图表示的是自然界中的
A. 碳循环 B. 氮循环 C. 氧循环 D. 硫循环
【答案】B
【解析】
【详解】该体系中自然固氮、生物固氮、人工固氮均为N2的相关反应，铵盐、氨亚硝酸盐、硝酸盐中均含有N元素，所以该过程为氮元素的循环；
故选B。
例3．(2017·江苏学测)下列有关浓硝酸的说法正确的是( )
A.保存在棕色瓶中 B.不易挥发
C.与铜不反应 D.受热不分解
【答案】A
【解析】
浓硝酸不稳定，见光易分解，应保存在棕色瓶中，故A正确；浓硝酸是挥发性强酸，故B错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解铜生成硝酸铜和NO2，故C错误；浓硝酸不稳定，受热分解，故D错误。
例4．(2014·江苏学测)有关物质的转化关系如下图所示(部分物质和条件已略去)。A是海水中含量最多的盐，B、E、F是气体单质，C是金属单质，X是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，Y是最常见的无色液体。
请回答下列问题：
(1)X的化学式为____________。
(2)E的电子式为____________。
(3)写出C与Y反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(4)写出D溶液与G溶液反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
【答案】(1)NH3 (2)N N
(3)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(4)NH＋OH－NH3↑＋H2O
【解析】
海水中最多的盐是氯化钠，电解熔融的氯化钠生成氯气和金属钠，B、E、F是气体单质，则B是氯气，Y是最常见的无色液体，Y是水，钠和水反应生成氢气和氢氧化钠，则F是氢气，G是氢氧化钠，能使红色石蕊试纸变蓝的常见的气体是氨气，X是氨气，E、F化合生成氨气，E是气体单质，则E是氮气，氢氧化钠和D反应生成氨气和氯化钠，则D是氯化铵。
例5．(2011·江苏学测)某氮肥硫酸铵中混有硫酸氢铵。为测定该氮肥的含氮量，一化学研究性学习小组取一定量氮肥样品，研磨使其混合均匀，备用。已知：
氢氧化钠少量时：2NH4HSO4＋2NaOH===(NH4)2SO4＋Na2SO4＋2H2O
氢氧化钠过量时：NH4HSO4＋2NaOH===Na2SO4＋NH3↑＋2H2O
(1)同学们设计的实验装置图如下，请回答相关问题。
①装置中碱石灰的作用是 ____________________。
②广口瓶内四氯化碳的作用是____________________。
③指导老师指出，用该装置进行实验，即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外逸，测得的样品含氮量仍将偏低，其原因可能是________________________________。
(2)同学们改进实验装置后(改进装置图略)，进行如下实验。
称取不同质量的上述样品分别与40.00 mL相同浓度的氢氧化钠溶液混合，完全溶解后，加热充分反应(此温度下铵盐不分解)，并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收，测得氨气的质量。部分实验数据如下：
氢氧化钠溶液体积/mL 40.00
样品质量/g 7.750 15.50 23.25
氨气质量/g 1.870 1.870 1.700
请计算(计算结果保留两位小数)：
①样品中氮元素的质量分数是________________ %。
②所用氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 ____________ mol·L－1。
③若样品质量为31.00 g，则生成氨气的质量为 ________________ g。
【答案】(1)①吸收氨气中的水蒸气 ②防止倒吸 ③残留在反应装置中的氨气未被稀硫酸吸收
(2)①19.87 ②3.25 ③1.53
【解析】
(1)①生成的氨气中含有水分，用碱石灰吸收氨气中的水分；②氨气极易溶于水，容易发生倒吸，所以广口瓶内四氯化碳用于防止倒吸；③用该装置进行实验，即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外泄，由于装置内的氨气不能完全被稀硫酸吸收，测得的样品含氮量仍将偏低。
(2)①设氮肥硫酸铵的质量分数为x，则硫酸氢铵的质量分数为1－x，从实验方案的数据看出，第一个实验和第二个实验中生成的氨气质量相同，说明第一个实验中氢氧化钠是过量的，所有铵离子都生成了氨气，根据氮元素守恒，×2×17＋×17＝1.870，
解得：x≈0.85，
即氮肥中硫酸铵的质量分数为85%，硫酸氢铵的质量分数为15%，
根据氮原子守恒：氮原子的物质的量就等于氨气的物质的量，所以样品中氮元素的质量分数为×100%＝19.87%；
②假如第二个实验方案中氢氧化钠是过量的，则生成氨气质量为×2×17＋×17≈3.74 g＞1.870 g，这说明第二个实验方案中，氢氧化钠的物质的量不足，氢氧化钠反应完硫酸氢铵中的氢离子后全部生成硫酸铵，剩余的氢氧根离子不足以将全部铵根离子反应逸出，而是只反应了一部分硫酸铵，放出了1.870 g氨气，根据反应方程式：2NH4HSO4＋2NaOH===(NH4)2SO4＋Na2SO4＋2H2O，(NH4)2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2NH3↑＋2H2O，加入的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)＝n(NH4HSO4)＋n(NH3)＝ mol＋mol ≈0.13 mol，所以氢氧化钠溶液的浓度为c(NaOH)＝＝3.25 mol·L－1；
③若样品质量为31.00 g，则加入的氢氧化钠物质的量还是0.13 mol，根据反应方程式：2NH4HSO4＋2NaOH===(NH4)2SO4＋Na2SO4＋2H2O，反应中硫酸氢铵消耗的氢氧化钠的物质的量为mol＝0.04 mol，剩余的NaOH物质的量为0.13 mol－0.04 mol＝0.09 mol，根据反应方程式：(NH4)2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2NH3↑＋2H2O，生成的氨气的物质的量为0.09 mol，所以生成的氨气的质量为17 g·mol－1×0.09 mol＝1.53 g。
【核心归纳】1．新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。
2．氯气的实验室制取流程及相应原理
【过关检测】
1．（2023秋·江苏·高二学业考试）通常状况下，下列物质呈蓝色的是
A． B． C．铁 D．氯气
【答案】A
【解析】A．呈蓝色，故A符合题意；
B．呈红棕色，故B不符合题意；
C．铁是银白色，故C不符合题意；
D．氯气是黄绿色，故D不符合题意。
综上所述，答案为A。
2．（2023秋·江苏扬州·高二统考学业考试）“喷泉”实验的装置如图所示，烧瓶中盛放下列气体能引发“喷泉”现象的是
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】该装置引起喷泉现象的原理是利用气体在水中较大的溶解度，引起内外压强差，从而形成喷泉现象，N2、O2、NO均难溶于水，不能形成压强差，NH3易溶于水，可以形成压强差，从而形成喷泉，故选B。
3．（2018·江苏泰州·高二泰州中学学业考试）水体中部分含氮物质的循环过程如图所示。其中属于氮的固定的是
A．①③ B．④ C．⑤ D．②⑥
【答案】C
【解析】氮的固定是指游离态氮元素转化为化合态的氮元素，根据反应过程，①②③④⑥均为化合物转化为其他物质，只有⑤为氮气转化为铵根离子，属于氮的固定，故选C。
4．（2023·江苏南京·高二南京师范大学附属扬子中学校考学业考试）下列气体可用排水集气法收集的是
A．O2 B．NO2 C．NH3 D．HCl
【答案】A
【分析】用排水集气法收集的气体不能溶于水，也不能与水反应。
【解析】A．O2不易溶于水，也不与水反应，可以用排水集气法收集，A符合题意；
B．NO2与水反应，3NO2+H2O=2HNO3+NO，不能用排水集气法收集，B不符合题意；
C．NH3极易溶于水，不能用排水集气法收集，C不符合题意；
D．HCl极易溶于水，不能用排水集气法收集，D不符合题意；
故选A。
5．（2023·江苏扬州·高二统考学业考试）常温下，下列物质能与空气中O2反应的是
A．N2 B．NO2 C．NO D．NH3
【答案】C
【解析】A．N2与O2在放电或高温的条件下才能反应生成NO，在常温下不反应；
B．NO2与O2在常温下不反应；
C．NO在常温下与O2反应生成NO2；
D．NH3与O2在催化剂、加热的条件下反应生成NO，在常温下不反应；
故选C。
6．（2017春·江苏南通·高二启东中学学业考试）下列关于氨水的说法正确的是
A．氨水受热难分解 B．氨水是无色透明的纯净物
C．向氨水中滴加酚酞，溶液变红 D．将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硫酸有白烟产生
【答案】C
【解析】A．氨水不稳定，受热分解成NH3和H2O，故A错误；
B．氨水是氨气溶于水，属于混合物，故B错误；
C．，溶液显碱性，滴加酚酞，溶液变红，故C正确；
D．浓硫酸是难挥发性酸，靠近氨水时不产生白烟，故D错误；
故选C。
7．（2023秋·江苏·高二统考学业考试）在大气中下列气体的含量超标会造成酸雨的是
A．CO2 B．CH4 C．NO2 D．CO
【答案】C
【解析】“酸雨”是由大气中的氮、硫的氧化物溶于雨水造成的，SO2和NO2气体会转变成硫酸和硝酸，造成酸雨，故选C。
8．（2023秋·江苏盐城·高二统考学业考试）下列实验室制取、干燥、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是
A B C D
制取 干燥 收集 尾气处理
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A．氯化铵固体受热分解生成氨气和氯化氢，气体冷却后又重新化合生成氯化铵，得不到氨气，A错误；
B．浓硫酸能吸收氨气，不能用浓硫酸干燥氨气，B错误；
C．氨气密度小于空气的，应该用向下排空气法收集，即短口进，长口出，C错误；
D．氨气极易溶于水，倒扣的漏斗可以防倒吸，D正确；
答案选D。
9．（2023秋·江苏南京·高二南京市第二十九中学校考学业考试）下列反应条件的改变对3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl反应速率的影响正确的是
A．增大Cl2的浓度能加快反应速率
B．减小N2的浓度能加快反应速率
C．降低温度能加快反应速率
D．及时将生成的NH4Cl移出可加快反应速率
【答案】A
【解析】A．其它条件不变，增大反应物氯气的浓度可以加快反应速率，故A正确；
B．该反应不是可逆反应，减小生成物氮气的浓度，反应速率没有影响，故B错误；
C．其它条件不变温度降低，反应速率减慢，故C错误；
D．氯化铵为生成物，且是固体，及时移出氯化铵，反应物的浓度没有改变，反应速率不变，故D错误；
答案为A。
10．（2023秋·江苏徐州·高二校联考学业考试）某溶液可能含有Cl-、SO、CO、、 Fe3+、A13+和K+。取该溶液100mL，加入过量NaOH溶液，加热得到0.02mol气体，同时产生红褐色沉淀；过滤，洗涤，灼烧，得到1.6g固体；向上述滤液中加足量BaC12溶液，得到4.66g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中
A．至少存在5种离子 B．CO、A13+一定不存在，K+可能存在
C．SO、一定存在，C1-可能不存在 D．Cl-一定存在
【答案】D
【分析】加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02mol气体，可知一定存在铵根离子，红褐色沉淀是氢氧化铁，1.6g固体为三氧化二铁，可知一定有Fe3+的物质的量为=0.02mol，一定没有；4.66g不溶于盐酸的沉淀，为硫酸钡沉淀，物质的量为 =0.02mol，即0.02mol，一定不存在Ag+，由上述分析可知，一定含、、Fe3+，溶液中、Fe3+所带正电荷为0.02mol+3×0.02mol=0.08mol， 所带负电荷为2×0.02mol=0.04mol，据电荷守恒，知溶液中必然大量存在另一种阴离子Cl-，由上述分析可知，一定含Cl-、、、Fe3+四种离子，一定不存在的离子有和Ag+， Al3+和K+可能存在，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，至少Cl-、、、Fe3+四种离子，A错误；
B．由分析可知，CO和Ag+一定不存在，A13+和K+可能存在，B错误；
C．由分析可知，C1-一定存在，C错误；
D．由分析可知，Cl-一定存在，D正确；
故答案为：D。
11．（2023秋·江苏南京·高二南京市第二十九中学校考学业考试）依据反应原理：NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl，并利用下列装置制取碳酸氢钠粗品，实验装置正确且能达到实验目的的是
A．A图：用装置制取氨气
B．B图：用装置制取二氧化碳
C．C图：用装置分离碳酸氢钠与母液
D．D图：用装置制取碳酸氢钠
【答案】D
【解析】A．用氯化铵和氢氧化钙制备氨气，为防止冷凝水倒流，炸裂试管，试管口应略向下倾斜，A项错误；
B．制备二氧化碳用稀盐酸与大理石，不用稀硫酸，因为稀硫酸与大理石反应生成的硫酸钙覆盖在大理石表面上，阻止反应继续进行，B项错误；
C．过滤时要用玻璃棒引流，防止液体溅出，C项错误；
D．向饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，可以制备碳酸氢钠，达到实验目的，D项正确；
答案选D。
12．（2023秋·江苏徐州·高二统考学业考试）H2SO4、HNO3是化工生产中两种重要的酸，下列叙述错误的是
A．浓H2SO4能使蔗糖碳化，表现了浓硫酸的脱水性
B．浓HNO3能溶解金属铜，说明浓硝酸具有强酸性
C．浓HNO3不稳定易分解，需要避光保存
D．常温下浓H2SO4、浓HNO3都能使金属铝钝化
【答案】B
【解析】A．浓H2SO4具有脱水性，能够使蔗糖等有机物中的H、O以水的组成脱去，即使有机物脱水碳化，这表现了浓硫酸的脱水性，A正确；
B．浓HNO3能溶解金属铜，使其变为金属阳离子，这说明浓硝酸具有强氧化性，B错误；
C．浓HNO3不稳定光照易分解，因此需要避光保存，C正确；
D．浓H2SO4、浓HNO3具有强氧化性，在常温下遇铁、铝时，会将金属的表面氧化而产生一层致密的氧化物保护膜，阻止金属的进一步氧化，即发生钝化现象，因此浓H2SO4、浓HNO3都能使金属铝钝化，可以用铁、铝质容器储存、运输，D正确；
故合理选项是B。
13．（2023·江苏南通·高二统考学业考试）某化学学习小组模拟侯德榜制碱法制取Na2CO3的过程如下：
已知：①反应Ⅰ的化学方程式为：NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl；②反应Ⅱ的条件为加热
下列说法正确的是
A．过滤后所得滤液中，溶质只有NH4Cl
B．验证滤液中含的方法是：取少量滤液于试管中，加入足量NaOH溶液，加热试管，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近，试纸变蓝，说明滤液中含
C．反应Ⅱ的产物只有和Na2CO3和H2O
D．检验反应Ⅱ中NaHCO3是否完全分解的方法是：取少量反应Ⅱ后的固体，加水溶解，向其中加入澄清石灰水，若有白色沉淀生成，说明反应Ⅱ中NaHCO3完全分解
【答案】B
【分析】将NH3、CO2两种气体先后通入饱和食盐水中，发生反应的化学方程式为：NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl；过滤出沉淀，得到NaHCO3固体，加热使固体分解，得到Na2CO3固体、二氧化碳气体等，反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
【解析】A．过滤后所得滤液中，仍含有少量的NaCl、NaHCO3，A不正确；
B．验证滤液中时，取少量先加入足量NaOH溶液，将转化为NH3，加热试管使氨气逸出，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝，由此证明含，B正确；
C．反应Ⅱ发生的是NaHCO3固体的分解反应，产物中含有Na2CO3、CO2和H2O，C不正确；
D．检验NaHCO3是否存在时，应排除Na2CO3的干扰，所以不能使用澄清石灰水，应采用加热法，测定加热前后固体是否发生质量变化，D不正确；
故选B。
14．（2023秋·江苏徐州·高二统考学业考试）实验室制备、干燥、收集NH3并进行尾气处理，下列装置能达到实验目的的是
A．制取NH3 B．干燥NH3 C．收集NH3 D．处理NH3尾气
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解析】A．NH4Cl受热分解产生NH3、HCl，NH3、HCl在试管口遇冷又重新化合生成NH4Cl，因此不能用加热NH4Cl的方法制取NH3，A错误；
B．NH3与碱石灰不能发生反应，因此可以使用碱石灰干燥NH3，B正确；
C．NH3的密度比空气小，应该使用向下排空气的方法收集，而不能使用向上排空气方法收集，C错误；
D．NH3极易溶于水，并能与H2SO4发生反应产生(NH4)2SO4，为防止发生倒吸现象，应该在导气管末端安装一个倒扣漏斗，可以使用水作吸收剂，D错误；
故合理选项是B。
15．（2023·江苏连云港·高二统考学业考试）氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。
(1)循环图中能够说明含氮有机物可以转化为无机物的是 (填转化序号)。
(2)循环图中转化④的反应之一可表示为N+2O2 X+2H++H2O，写出X的化学式： 。
(3)下列有关氮循环说法正确的是 。
a． 图中转化②③④都属于氮的固定
b． 雷雨天气容易发生转化②的过程
c． 动植物蛋白质中一定含有氮元素
(4)氨气与二氧化氮在一定条件下可以发生反应，生成参与大气循环的物质，写出反应的化学方程式： 。
【答案】(1)⑥
(2)N
(3)bc
(4)8NH3+6NO27N2+12H2O
【解析】（1）
氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化，铵盐属于无机物，蛋白质属于有机物，含氮有机物可以转化为无机物的是转化⑥；
（2）
由质量守恒定律可知，生成物和反应物的原子差1个N和3个O原子，结合电荷守恒，可知X的化学式为：N；
（3）
a．氮的固定是将氮元素的单质转化为化合物的过程，转化④是化合态转为另一个化合态，不属于氮的固定，a错误；
b．雷雨天气下氮气与氧气在闪电作用下反应生成NO，再经氧化等系列反应发生转化②的过程，b正确；
c．蛋白质的组成元素中一定含氮元素，则动植物蛋白质中一定含有氮元素，c正确；
故选：bc；
（4）
氨气和二氧化氮反应生成无污染的物质，则生成氮气与水，反应方程式为：8NH3+6NO27N2+12H2O。
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