第18讲 氮及其氧化物和氢化物 铵盐
[目标速览] 结合真实情境中的应用实例,或通过实验探究,了解氮及其主要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
微考点 核心突破
考点1 氮气及氮的氧化物
知|识|梳|理
一、氮气的结构与性质
1.氮元素的存在与氮的固定
2.N2的物理性质
无色、无味的气体,密度比空气的略________,________溶于水。
3.N2的化学性质
写出有关反应的化学方程式:
①___________________________________________________________;
②___________________________________________________________;
③N2+O22NO。
二、氮的氧化物
比较 NO NO2
物理性质 颜色 ________ ________
毒性 ________ ________
溶解性 ________ ________
化学性质 与O2 反应 __________________ —
与H2O 反应 — ___________________________________________________________ ___________________________________________________________
与人体、环 境的关系 ①与血红蛋白结合,使人中毒 ②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.固氮反应一定属于氧化还原反应。( )
2.NO中的NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去。( )
3.CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在。( )
4.N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2。( )
5.可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物。( )
知|识|拓|展
一、NO2和溴蒸气的比较
1.相同点。
①均为红棕色气体。
②均有氧化性。
③溶于水后均有酸生成。
④能与碱反应。
2.鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉 KI试纸、碱溶液等,但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。
①通入水中,NO2溶于水发生反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,反应后溶液呈无色,而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色。
②通入AgNO3溶液中,有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气(Br2+H2OHBr+HBrO,HBr+AgNO3===AgBr↓+HNO3),无此现象的为NO2。
③通入CCl4有机溶剂中,易溶于CCl4且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(g),无此现象的为NO2。
3.(1)氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4存在平衡2NO2N2O4,因此实验测得NO2的平均相对分子质量大于46小于92。
(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。
二、氮的氧化物溶于水的计算
1.方程式法。
(1)有关化学反应方程式。
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ②
4NO+3O2+2H2O===4HNO3 ③
2NO+O2===2NO2 ④
(2)不同情况及剩余气体的体积。
序号 气体 反应 剩余 气体 剩余气体 的体积
Ⅰ NO2 ① NO V(NO2)
Ⅱ NO2+NO ① NO V(NO)原+ V(NO2)
Ⅲ NO2 +O2 =4∶1 ② 无 0
<4∶1 ② O2 V(O2)原- V(NO2)
>4∶1 ①② NO [V(NO2)- 4V(O2)]
Ⅳ NO +O2 =4∶3 ③ 无 0
>4∶3 ③ NO V(NO)原- V(O2)
<4∶3 ③ O2 V(O2)原- V(NO)
(3)NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水:
若先按①反应后,再据表Ⅳ进行计算。
若先按④反应后,再据表Ⅲ进行计算。
2.原子组成法。
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,即1.(1)中的②③两种情况中的总反应式都与N2O5+H2O===2HNO3等效。这不仅是记忆1.(1)中的②③二式的方法,也为上述问题的解决提供了新的思路,即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断。
N(N)∶N(O)
3.电子守恒法。
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述两种气体与O2混合通入水中时,O2得电子,且得失电子数必然相等,这是电子守恒法解答此类题目的依据。
知|识|对|练
角度一 自然界中氮的循环及N2的性质
1.(2025·广州联考)在半导体光催化的作用下,N2被光催化材料捕获进而被还原实现“N2—→NH3”的转化图示如下。下列说法错误的是( )
A.此方法属于人工固氮
B.该反应过程中有极性共价键的断裂和生成
C.该反应的化学方程式为N2+3H22NH3
D.该方法实现了光能向化学能的转化
2.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,常温下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
角度二 氮的氧化物的性质
3.氮氧化物(用NOx表示)是大气污染的重要因素,根据NOx的性质特点,科研人员开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。
(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知:4NH3+6NO5N2+6H2O、8NH3+6NO27N2+12H2O。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________。
(2)工业尾气中氮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____________。
角度三 有关氮的氧化物计算类试题
4.盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL 无色气体,则原混合气体中O2的体积可能是( )
A.1.2 mL B.2.4 mL
C.3.6 mL D.4.8 mL
考点2 氮的氢化物(NH3和N2H4)和铵盐
知|识|梳|理
一、氨气
1.物理性质
颜色为________,有________气味,密度比空气的______,溶解性:常温常压下,1体积水大约可溶解______体积氨。
2.化学性质
(1)与水反应。
氨水显碱性,反应原理为___________________________________________________________。
(2)与酸反应。
与浓盐酸的反应为___________________________________________________________。
现象:____________。
(3)与盐反应。
向AlCl3溶液中滴加过量氨水,反应的离子方程式为___________________________________________________________。
(4)与氧气反应。
___________________________________________________________。
3.制法
(1)实验室制法。
NH4Cl和Ca(OH)2共热反应的化学方程式为
___________________________________________________________。
(2)工业制法。
___________________________________________________________。
二、铵盐
1.物理性质
铵盐是由________和________构成的化合物,都是白色或无色晶体,绝大多数都____溶于水。
2.化学性质
(1)受热分解。
NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为___________________________________________________________、
___________________________________________________________。
(2)与强碱溶液反应。
NH4NO3与NaOH溶液加热反应的化学方程式为___________________________________________________________。
三、N的检验
铵盐(N)无色气体(NH3)试纸变蓝
四、N2H4的结构与性质
1.无水N2H4为无色发烟液体,并有微弱氨的气味。它的稳定性比NH3弱,受热即发生爆炸性分解,生成N2、NH3和H2。
2.燃烧
N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l)
ΔH=-622 kJ·mol-1
N2H4的主要用途是作导弹、宇宙飞船飞行的火箭燃料。
3.N2H4的水溶液呈弱碱性,其强度比氨水弱。
N2H4+H2ON2+OH-
N2+H2ON2+OH-
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。( )
2.氨水具有弱碱性,说明氨水是弱电解质。( )
3.氨水中的微粒种类与NH4Cl溶液中的微粒种类相同。( )
4.检验溶液中是否含N时,取少量溶液于试管中,加入浓NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体。( )
实|验|回|放
实验一:氨气溶于水的喷泉实验
实验准备 实验操作 实验现象
在干燥的圆底烧瓶中充满氨气,用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口,倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水(含酚酞)的烧杯中 打开橡胶管上的夹子,轻轻挤压滴管的胶头使少量水进入烧瓶 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成美丽的红色喷泉,烧瓶内液体呈红色
归纳总结 氨气喷泉实验的解释
(1)能形成喷泉说明氨气极易溶于水,使烧瓶内的压强迅速减小,烧杯内的水在大气压的作用下进入烧瓶;烧瓶内液体呈红色,说明氨气溶于水得到的溶液呈碱性。
(2)氨气喷泉实验成功的关键:①装置气密性良好;②圆底烧瓶要干燥;③装置内气体的纯度要高。
实验二:氨气的实验室制法
1.加热固态铵盐和碱的混合物。
一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物:
2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O。
(1)装置:“固体+固体气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的发生装置相同)。
(2)收集:只能用向下排空气法。
(3)干燥:用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。
(4)验满方法:①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。
(5)尾气处理:收集时,一般在管口塞一团用稀硫酸浸湿的棉花球,可减小NH3与空气的对流速度,收集到纯净的NH3,同时也可避免污染空气。
2.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 NH3·H2ONH3↑+H2O
浓氨 水+ 固体 NaOH ①NaOH溶于水放热,促使氨水分解。②OH-浓度增大,使平衡NH3+H2ONH3·H2ON+OH-左移,有利于NH3的生成
浓氨 水+ 固体 CaO (或碱 石灰) ①CaO与水反应,使溶剂(水)减少。②反应放热,促使氨水分解。③生成OH-,使平衡NH3+H2ONH3·H2ON+OH-左移,有利于NH3的生成。化学方程式为 NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
知|识|拓|展
1.喷泉实验原理
(1)喷泉形成的原理。
容器内外存在较大的压强差,在这种压强差的作用下,液体迅速流动,通过带有尖嘴的导管喷出,即形成喷泉。
(2)使容器内外产生较大的压强差的两类情况。
①容器内的气体极易溶于水或容器内的气体易与溶液中的溶质发生化学反应。因此当外部的水或溶液接触容器内的气体时,由于气体分子数大量减少,从而使容器内气压迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入容器,形成喷泉。
气体与吸收剂形成喷泉的几种情况:
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、 H2S、SO2 NO2与O2 混合
吸收剂 水、NaOH 溶液 水、 盐酸 NaOH溶液 H2O
②由于液体受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或发生化学反应,使容器内产生大量气体,压强迅速增大,促使容器内的液体迅速向外流动,也能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。
(3)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:
①HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时:所得溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。
②当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时,c(HNO3)= mol·L-1。
2.氨水的多重成分
(1)氨水组成:三种分子为NH3、NH3·H2O、H2O;三种离子为N、OH-、H+。
(2)氨水性质:容易挥发;氨水质量分数越大,其密度越小;氨水是很好的沉淀剂,能使Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+转变为氢氧化物沉淀,其中AgOH、Cu(OH、Zn(OH)等沉淀能溶于过量氨水生成配合物离子。
(3)涉及氨水的离子方程式的书写。
①氨水作反应物,用分子式NH3·H2O表示,如Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N。
②生成氨水时,若反应物(强碱溶液)为浓溶液或在加热条件下:N+OH-NH3↑+H2O。
③生成氨水时,若反应物(强碱溶液)为稀溶液且不加热:N+OH-NH3·H2O。
知|识|对|练
角度四 氨气的实验室制法
5.实验室制取少量NH3,下列方法不能达到目的的是( )
A.加热分解氯化铵固体
B.加热分解浓氨水
C.将浓氨水滴到碱石灰上
D.加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物
角度五 氨、肼的性质应用
6.实验室制取氨、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氨
B.用装置乙收集氨时气体应该从a口进b口出
C.装置丙中黑色固体变成红色时还原产物一定为铜
D.可以用装置丁吸收氨,进行尾气处理
7.联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。
(1)联氨的电子式为________,其中氮元素的化合价为________价。
(2)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式:____________________________________,联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为____________________。
角度六 铵盐的性质
8.为激发同学们的学习兴趣,王老师表演了魔术“会冒烟的绳子”。他先将盛有少量液体的烧杯放在桌面上,再把一根下端湿润的绳子悬于烧杯上方,绳子立即冒白烟。白烟过后,绳子完好无损。烧杯中和绳子上原有的物质分别是( )
A.浓氢氧化钠溶液——浓盐酸
B.稀碳酸钠溶液——浓盐酸
C.浓盐酸——浓氨水
D.稀硫酸——浓氨水
角度七 喷泉实验
9.用充有NH3的烧瓶进行“喷泉实验”,装置及现象如图。下列关于该实验的分析正确的是( )
A.产生“喷泉”证明NH3与H2O发生了反应
B.无色溶液变红证明NH3极易溶于水
C.红色溶液中存在含有离子键的含氮微粒
D.加热红色溶液可观察到红色变浅或褪去
10.如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
微充电 素养提升
拓展视野——氮族元素知识拓展(P、As)
【素材归纳】
1.磷及其重要化合物。
(1)磷的同素异形体。
白磷(黄磷,P4)为正四面体结构(),与红磷(赤磷)是同素异形体。
(2)单质磷的化学性质。
①与氧气反应。
P4+5O22P2O5(五氧化二磷)。
②与卤素单质反应。
P4+6Cl24PCl3(白雾),P4+10Cl24PCl5(白烟)。
③与稀硝酸反应。
3P+5HNO3+2H2O3H3PO4+5NO↑。
(3)五氧化二磷。
五氧化二磷是磷酸的酸酐,有很强的吸水性,是一种干燥剂。
(4)磷酸。
磷酸易溶于水、难挥发,属于三元非氧化性中强酸(可当作弱酸对待),具有酸的通性。
①电离方程式。
H3PO4H++H2P
H2PH++HP
HPH++P
②与碱反应。
NaOH+H3PO4===NaH2PO4+H2O(生成磷酸二氢盐)
2NaOH+H3PO4===Na2HPO4+2H2O(生成磷酸氢盐)
3NaOH+H3PO4===Na3PO4+3H2O(生成正盐)
2.砷及其化合物。
【母题】 次磷酸(H3PO2)的电离常数Ka(H3PO2)=5.9×10-2。碱性条件下,次磷酸盐可与硝酸银溶液反应进行化学镀银。下列说法不正确的是( )
A.次磷酸具有强还原性
B.次磷酸溶液中通入足量氯气,pH增大
C.次磷酸钠溶液滴入酚酞变红色
D.化学镀银的反应为H2P+4Ag++6OH-===P+4Ag↓+4H2O
【衍生】 砷(As)及其化合物与生产、生活密切相关,广泛应用在杀虫剂以及药物中。回答下列问题:
(1)砷是第四周期第ⅤA族元素。下列关于第ⅤA族元素及其化合物的说法不正确的是______(填字母)。
a.沸点:PH3b.酸性:HNO3>H3AsO4
c.As的氧化物的水化物是强碱
d.形成的简单离子半径随着原子序数递增而增大
(2)工业生产中常用“古氏试砷法”检验微量砷,其反应原理如下:
①将含砷化合物转化为具有极强还原性的AsH3。
②AsH3与AgNO3溶液反应产生As2O3与另一种固体,该反应的离子方程式:____________________________________。
(3)砷及其化合物几乎都有毒,通常+3价砷化合物的毒性强于+5价砷化合物。海产品中含有微量+5价砷化合物,食用海鲜后不能马上进食水果的原因是____________________________________。
(4)砷酸(H3AsO4)可用于制造杀虫剂、药物。As2O3溶于稀硝酸中可得砷酸,此反应的化学方程式:____________________________________。
微真题 把握方向
考向一 氨的制取及性质
1.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液中含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3===Li++[e(NH3)n]-
2.(2023·广东卷)1827年,英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下,兴趣小组利用以下装置,进行如下实验。其中,难以达到预期目的的是( )
A.图1:喷泉实验 B.图2:干燥NH3
C.图3:收集NH3 D.图4:制备NH3
考向二 氮的氧化物
3.(2021·河北卷)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注,下列说法正确的是( )
A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因
B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定
D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
考向三 喷泉实验
4.(2020·全国卷Ⅲ)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( )
选项 气体 溶液
A H2S 稀盐酸
B HCl 稀氨水
C NO 稀硫酸
D CO2 饱和NaHCO3溶液
考向四 氮族元素
5.(2022·海南卷)磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备(NH4)2HPO4,装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。
回答下列问题:
(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)制备氨气的化学方程式为____________________________________。
(2)现有浓磷酸,质量分数为85%,密度为1.7 g·mL-1。若实验需100 mL 1.7 mol·L-1的H3PO4溶液,则需浓磷酸________ mL(保留一位小数)。
(3)装置中活塞K2的作用为______________。实验过程中,当出现________现象时,应及时关闭K1,打开K2。
(4)当溶液pH为8.0~9.0时,停止通NH3,即可制得HPO4溶液。若继续通入NH3,当pH>10.0时,溶液中OH-、________和________(填离子符号)浓度明显增加。
(5)若本实验不选用pH传感器,还可选用________作指示剂,当溶液颜色由________变为________时,停止通NH3。
第18讲 氮及其氧化物和氢化物 铵盐
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
一、1.人工固氮 2.小 难
3.①3Mg+N2Mg3N2 ②N2+3H22NH3
二、无色 红棕色 有毒 有毒 不溶于水 易溶于水
2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO
思维辨析
1.√ 提示:固氮是游离态的氮生成化合态的氮,所以氮元素的化合价一定发生变化。
2.√ 提示:NO2与水反应生成NO和HNO3,可除去NO中的NO2。
3.× 提示:NO遇O2反应生成NO2。
4.× 提示:N2与O2在放电条件下直接化合生成NO。
5.× 提示:NO2与H2O反应生成HNO3和NO,氮元素价态由+4价变为+5价和+2价,不符合酸性氧化物的通性。
知识对练
1.C 解析 氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮,该过程N2转化为NH3,属于人工固氮,A项正确;反应过程中,N2与H2O反应产生NH3和O2,断裂化学键有H2O中的H—O键,生成的新化学键中有NH3的N—H键,故该反应过程中有极性键的断裂和形成,B项正确;由图可知,该反应的化学方程式是2N2+6H2O4NH3+3O2,C项错误;该方法实现了光能向化学能的转化,D项正确。
2.C 解析 氮气分子中含有氮氮三键,结构稳定,常温下很难和其他物质发生反应,A项正确;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,B项正确;工业上是通过氨的催化氧化生成NO、NO被氧化为NO2、NO2和水反应三个转化来生产硝酸的,C项错误;图中Ⅱ中氮元素从-3价升高到+3价、Ⅲ中氮元素从+3价升高到+5价,都为硝化过程,均可通过加入氧化剂实现,D项正确。
3.答案 (1)1∶3
(2)①2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O ②NaNO2
解析 (1)设NO的体积为V(NO),NO2的体积为V(NO2),依据方程式知,处理NO需NH3的体积为V(NO),处理NO2需NH3的体积为V(NO2),则,解得V(NO)=0.75 L,V(NO2)=2.25 L,V(NO)∶V(NO2)=1∶3。(2)①生成两种钠盐,必然是NO2发生歧化反应,依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。②NO中氮元素的化合价为+2价,NO2中氮元素的化合价为+4价,二者按1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐,依据得失电子守恒可知,钠盐中氮元素的化合价为+3价,即NaNO2。
4.A 解析 根据题意,剩余的气体可能是O2,也可能是NO。①当剩余气体是O2时,由于剩余2 mL O2,则有12 mL-2mL=10 mL气体按反应式4NO2+O2+2H2O===4HNO3中量的关系进行反应,则原气体中O2的体积为V(O2)=10 mL×+2 mL=4 mL。②当剩余气体是NO时,即剩余NO为2 mL,而NO来源于NO2与水的反应,根据反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,反应的NO2的体积为2 mL×3=6 mL。则有12 mL-6 mL=6 mL的混合气体按4NO2+O2+2H2O===4HNO3中量的关系进行反应,故原气体中氧气的体积为V(O2)=6 mL×=1.2 mL。
考点2
知识梳理
一、1.无色 刺激性 小 700
2.(1)NH3+H2ONH3·H2ON+OH-
(2)NH3+HCl===NH4Cl 产生大量白烟
(3)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N
(4)4NH3+5O24NO+6H2O
3.(1)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)N2+3H22NH3
二、1.铵根离子 酸根离子 易
2.(1)NH4ClNH3↑+HCl↑
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
(2)NH4NO3+NaOHNH3↑+NaNO3+H2O
思维辨析
1.× 提示:氯化铵气化的实质是发生分解反应。
2.× 提示:氨水是混合物,不属于电解质也不属于非电解质。
3.× 提示:NH4Cl溶液比氨水中多了Cl-,所以微粒种类不完全相同。
4.√ 提示:本法通过加浓NaOH溶液并加热产生NH3来检验溶液中N的存在。
知识对练
5.A 解析 加热分解氯化铵固体,反应生成氨气和氯化氢,由于氨气和氯化氢在冷处反应生成氯化铵,因此不能用分解氯化铵得到氨气,A项符合题意;一水合氨不稳定,受热分解生成氨气和水,因此加热分解浓氨水可制得氨气,B项不符合题意;将浓氨水滴到碱石灰上,浓氨水中的水与氧化钙反应,放出大量热,固体氢氧化钠溶解在浓氨水中放出大量的热,一水合氨不稳定,因此能制得氨气,C项不符合题意;氯化铵和氢氧化钙固体加热反应生成氨气、氯化钙和水,因此加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物能制得氨气,D项不符合题意。
6.B 解析 装置中的氯化铵固体分解生成氨和氯化氢气体,在试管口处重新反应生成固体氯化铵,A项错误;氨的密度比空气小,用乙装置收集NH3时,从a口进b口出,B项正确;氧化铜被还原为铜、氧化亚铜都是生成红色固体,C项错误;氨极易溶于水,导管直接插入水溶液中吸收易发生倒吸,D项错误。
7.答案 (1) -2
(2)N2H4+H2ON2+OH- N2H6(HSO4)2
解析 (1)联氨分子中每个N原子和两个H原子形成共价键,氮原子之间存在氮氮单键,每个N原子还含有一个孤电子对,则其电子式为HH;N原子对电子的吸引能力更强,所以联氨分子中H元素为+1价,N元素为-2价。(2)根据NH3在水中的电离可知联氨的第一步电离方程式为N2H4+H2ON2+OH-;联氨第二步电离方程式为N2+H2ON2+OH-,因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6(HSO4)2。
8.C 解析 A项浓氢氧化钠溶液、B项稀碳酸钠溶液、D项稀硫酸都不具有挥发性,都错误;C项浓盐酸、浓氨水都具有挥发性,挥发出的氨气和氯化氢化合为固体NH4Cl,呈白烟状,正确。
9.D 解析 氨气能形成喷泉,说明氨气极易溶于水从而产生压强差,不能说明氨气和水发生反应了,A项错误;无色酚酞试液遇碱变红色,氨水溶于水后溶液由无色变为红色,说明氨水呈碱性,B项错误;红色溶液中存在的含氮微粒为铵根离子、一水合氨,两者均含有共价键、不含有离子键,C项错误;氨水受热不稳定,受热分解放出氨气,从而使碱性减弱,故滴有酚酞呈红色的氨水受热后红色变浅或褪色,D项正确。
10.B 解析 H2难溶于NaOH溶液和水,不能使烧瓶内外形成较大压强差,故不能引发喷泉。
微充电·素养提升
母题 B 解析 H3PO2中P元素显+1价,具有还原性,A项正确;H3PO2具有还原性,通入足量氯气发生反应H3PO2+2Cl2+2H2O===H3PO4+4HCl,故溶液pH减小,B项错误;根据Ka(H3PO2)=5.9×10-2可知,H3PO2为一元弱酸,故次磷酸钠溶液中H2P水解使溶液显碱性,酚酞遇碱变红,C项正确;根据“碱性条件下,次磷酸盐可与硝酸银溶液反应进行化学镀银”可知,该反应中硝酸银溶液中的Ag+得到电子被还原成Ag,H2P中P元素失去电子被氧化成P,该反应在碱性条件下进行,所以还有OH-参与反应,D项正确。
衍生 答案 (1)c
(2)2AsH3+12Ag++3H2O===As2O3+12H++12Ag↓
(3)水果中富含还原性物质(如维生素C等),能把+5价砷的化合物还原为毒性更大的+3价砷的化合物
(4)3As2O3+4HNO3+7H2O===6H3AsO4+4NO↑
微真题·把握方向
1.C 解析 碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于NH3逸出,A项正确;锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B项正确;第一个干燥管的目的是干燥氨气,P2O5为酸性干燥剂,能与氨气反应,所以不能用P2O5,而装置末端干燥管的作用为吸收过量的氨气,可用P2O5,C项错误;双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3===Li++[e(NH3)n]-,D项正确。
2.B 解析 NH3极易溶于水,溶于水后圆底烧瓶内压强减小,从而产生喷泉,A项可以达到预期;P2O5为酸性氧化物,NH3具有碱性,两者可以发生反应,故不可以用P2O5干燥NH3,B项不可以达到预期;NH3的密度比空气小,可采用向下排空气法收集,C项可以达到预期;CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热,促使NH3挥发,可用此装置制备NH3,D项可以达到预期。
3.D 解析 NO2是红棕色且有刺激性气味的气体,而SO2是无色有刺激性气味的气体,A项错误;汽车尾气的主要大气污染物为碳与氮的氧化物,如NOx和CO等,B项错误;氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态,且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料,不能直接吸收空气中的氮氧化物,C项错误;工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除,如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理,D项正确。
4.B 解析 由于硫化氢气体和盐酸不发生反应且硫化氢在水中的溶解度较小,烧瓶内外压强差变化不大,不会出现喷泉现象,A项错误;氯化氢可以和稀氨水中的一水合氨发生反应,使烧瓶内外产生较大压强差,能够出现喷泉现象,B项正确;一氧化氮不与硫酸发生反应且不溶于水,烧瓶内外不会产生压强差,不会出现喷泉现象,C项错误;二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度很小,向圆底烧瓶中挤入饱和NaHCO3溶液,不能造成圆底烧瓶内气压明显减小,不会出现喷泉现象,D项错误。
5.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O
(2)11.5 (3)平衡气压防倒吸 溶液倒吸 (4)N P
(5)酚酞溶液 无色 浅红色
解析 (2)100 mL 1.7 mol·L-1的H3PO4溶液中H3PO4的质量是100×10-3 L×1.7 mol·L-1×98 g·mol-1=16.66 g,需质量分数为85%的浓磷酸的质量为16.66 g÷85%=19.6 g,体积为19.6 g÷1.7 g·mL-1=11.5 mL。(3)氨气极易溶于水,用磷酸吸收时可能产生倒吸,当出现倒吸现象时,应及时关闭K1,打开K2,以平衡瓶内部气压。(4)继续通入NH3,发生反应(NH4)2HPO4+NH3===(NH4)3PO4,故当pH>10.0时,溶液中OH-、N、P浓度明显增加。(5)酚酞的变色范围为8.2~10.0,因此还可选用酚酞溶液作指示剂,当溶液颜色由无色变为浅红色时,停止通入NH3。(共86张PPT)
第18讲
大单元三 非金属及其化合物
氮及其氧化物和氢化物 铵盐
目
标
速
览
结合真实情境中的应用实例，或通过实验探究，了解氮及其主要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
考点1 氮气及氮的氧化物
微考点/核心突破
第一部分
一、氮气的结构与性质
1.氮元素的存在与氮的固定
2.N2的物理性质
无色、无味的气体，密度比空气的略 ， 溶于水。
人工固氮
小
难
二、氮的氧化物
比较 NO NO2
物理 性质 颜色 ___________ ___________
毒性 ___________ ___________
溶解性 _______________ _______________
无色
红棕色
有毒
有毒
不溶于水
易溶于水
化学 性质 与O2反应 ______________________ —
与H2O反应 — _____________________________
与人体、环 境的关系 ①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.固氮反应一定属于氧化还原反应。( )
2.NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去。( )
提示：固氮是游离态的氮生成化合态的氮，所以氮元素的化合价一定发生变化。
提示：NO2与水反应生成NO和HNO3，可除去NO中的NO2。
3.CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在。( )
4.N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2。( )
5.可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。( )
提示：NO遇O2反应生成NO2。
提示：N2与O2在放电条件下直接化合生成NO。
提示：NO2与H2O反应生成HNO3和NO，氮元素价态由+4价变为+5价和+2价，不符合酸性氧化物的通性。
一、NO2和溴蒸气的比较
1.相同点。
①均为红棕色气体。
②均有氧化性。
③溶于水后均有酸生成。
④能与碱反应。
二、氮的氧化物溶于水的计算
1.方程式法。
(1)有关化学反应方程式。
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ②
4NO+3O2+2H2O===4HNO3 ③
2NO+O2===2NO2 ④
(2)不同情况及剩余气体的体积。
序号 气体 反应 剩余 气体 剩余气体
的体积
Ⅰ NO2 ① NO V(NO2)
Ⅱ NO2+NO ① NO V(NO)原+V(NO2)
Ⅲ NO2+O2 =4∶1 ② 无 0
<4∶1 ② O2 V(O2)原-V(NO2)
>4∶1 ①② NO [V(NO2)-4V(O2)]
Ⅳ NO+O2 =4∶3 ③ 无 0
>4∶3 ③ NO V(NO)原-V(O2)
<4∶3 ③ O2 V(O2)原-V(NO)
(3)NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水：
若先按①反应后，再据表Ⅳ进行计算。
若先按④反应后，再据表Ⅲ进行计算。
3.电子守恒法。
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合通入水中时，O2得电子，且得失电子数必然相等，这是电子守恒法解答此类题目的依据。
解析
2.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，常温下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
氮气分子中含有氮氮三键，结构稳定，常温下很难和其他物质发生反应，A项正确；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，B项正确；工业上是通过氨的催化氧化生成NO、NO被氧化为NO2、NO2和水反应三个转化来生产硝酸的，C项错误；图中Ⅱ中氮元素从-3价升高到+3价、Ⅲ中氮元素从+3价升高到+5价，都为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现，D项正确。
解析
1∶3
(2)工业尾气中氮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+H2O
NaNO2
解析
角度三 有关氮的氧化物计算类试题
4.盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应 后，还剩余2 mL 无色气体，则原混合气体中O2的体积可能是( )
A.1.2 mL B.2.4 mL
C.3.6 mL D.4.8 mL
根据题意，剩余的气体可能是O2，也可能是NO。①当剩余气体是O2时，由于剩余2 mL O2，则有12 mL-2mL=10 mL气体按反应式4NO2+O2+2H2O===4HNO3中量的关系进行反应，则原气体中O2的
解析
体积为V(O2)=10 mL×+2 mL=4 mL。②当剩余气体是NO时，即剩余NO为2 mL，而NO来源于NO2与水的反应，根据反应3NO2+H2O===2HNO3+NO，反应的NO2的体积为2 mL×3=6 mL。则有12 mL-6 mL=6 mL的混合气体按4NO2+O2+2H2O===4HNO3中量的关系进行反应，故原气体中氧气的体积为V(O2)=6 mL×=
1.2 mL。
解析
考点2 氮的氢化物(NH3和N2H4)和铵盐
微考点/核心突破
第一部分
一、氨气
1.物理性质
颜色为_______，有________气味，密度比空气的____，溶解性：常温常压下，1体积水大约可溶解____体积氨。
无色
刺激性
小
700
2.化学性质
(1)与水反应。
氨水显碱性，反应原理为___________________________________。
(2)与酸反应。
与浓盐酸的反应为___________________________。
现象：___________________。
(3)与盐反应。
向AlCl3溶液中滴加过量氨水，反应的离子方程式为__________________________________________。
NH3+HCl===NH4Cl
产生大量白烟
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N
(4)与氧气反应。
____________________________。
3.制法
(1)实验室制法。
NH4Cl和Ca(OH)2共热反应的化学方程式为
_______________________________________。
(2)工业制法。
__________________________。
二、铵盐
1.物理性质
铵盐是由___________和___________构成的化合物，都是白色或无色晶体，绝大多数都____溶于水。
铵根离子
酸根离子
易
2.化学性质
(1)受热分解。
NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为
______________________、_______________________________。
(2)与强碱溶液反应。
NH4NO3与NaOH溶液加热反应的化学方程式为________________________________________。
三、N的检验
四、N2H4的结构与性质
1.无水N2H4为无色发烟液体，并有微弱氨的气味。它的稳定性比NH3弱，受热即发生爆炸性分解，生成N2、NH3和H2。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。( )
2.氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质。( )
提示：氯化铵气化的实质是发生分解反应。
提示：氨水是混合物，不属于电解质也不属于非电解质。
3.氨水中的微粒种类与NH4Cl溶液中的微粒种类相同。( )
4.检验溶液中是否含N时，取少量溶液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体。( )
提示：NH4Cl溶液比氨水中多了Cl-，所以微粒种类不完全相同。
提示：本法通过加浓NaOH溶液并加热产生NH3来检验溶液中N的存在。
实验一：氨气溶于水的喷泉实验
实验准备 实验操作 实验现象
在干燥的圆底烧瓶中充满氨气，用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口，倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水 (含酚酞)的烧杯中 打开橡胶管上的夹子，轻轻挤压滴管的胶头使少量水进入烧瓶 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成美丽的红色喷泉，烧瓶内液体呈红色
归纳总结 氨气喷泉实验的解释
(1)能形成喷泉说明氨气极易溶于水，使烧瓶内的压强迅速减小，烧杯内的水在大气压的作用下进入烧瓶；烧瓶内液体呈红色，说明氨气溶于水得到的溶液呈碱性。
(2)氨气喷泉实验成功的关键：①装置气密性良好；②圆底烧瓶要干燥；③装置内气体的纯度要高。
(2)收集：只能用向下排空气法。
(3)干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)。
(4)验满方法：①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。
(5)尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。
2.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 NH3·H2O NH3↑+H2O
1.喷泉实验原理
(1)喷泉形成的原理。
容器内外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出，即形成喷泉。
(2)使容器内外产生较大的压强差的两类情况。
①容器内的气体极易溶于水或容器内的气体易与溶液中的溶质发生化学反应。因此当外部的水或溶液接触容器内的气体时，由于气体分子数大量减少，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，形成喷泉。
气体与吸收剂形成喷泉的几种情况：
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、 H2S、SO2 NO2与O2
混合
吸收剂 水、NaOH溶液 水、盐酸 NaOH溶液 H2O
②由于液体受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或发生化学反应，使容器内产生大量气体，压强迅速增大，促使容器内的液体迅速向外流动，也能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。
角度四 氨气的实验室制法
5.实验室制取少量NH3，下列方法不能达到目的的是( )
A.加热分解氯化铵固体
B.加热分解浓氨水
C.将浓氨水滴到碱石灰上
D.加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物
加热分解氯化铵固体，反应生成氨气和氯化氢，由于氨气和氯化氢在冷处反应生成氯化铵，因此不能用分解氯化铵得到氨气，A项符合题意；一水合氨不稳定，受热分解生成氨气和水，因此加热分解浓氨水可制得氨气，B项不符合题意；将浓氨水滴到碱石灰上，浓氨水中的水与氧化钙反应，放出大量热，固体氢氧化钠溶解在浓氨水中放出大量的热，一水合氨不稳定，因此能制得 氨气，C项不符合题意；氯化铵和氢氧化钙固体加热反应生成氨气、氯化钙和水，因此加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物能制得氨气，D项不符合题意。
解析
角度五 氨、肼的性质应用
6.实验室制取氨、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氨
B.用装置乙收集氨时气体应该从a口进b口出
C.装置丙中黑色固体变成红色时还原产物一定为铜
D.可以用装置丁吸收氨，进行尾气处理
装置中的氯化铵固体分解生成氨和氯化氢气体，在试管口处重新反应生成固体氯化铵，A项错误；氨的密度比空气小，用乙装置收集NH3时，从a口进b口出，B项正确；氧化铜被还原为铜、氧化亚铜都是生成红色固体，C项错误；氨极易溶于水，导管直接插入水溶液中吸收易发生倒吸，D项错误。
解析
7.联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。
(1)联氨的电子式为 ，其中氮元素的化合价为 价。
(2)联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式：_________________________，联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为______________。
-2
N2H6(HSO4)2
解析
角度六 铵盐的性质
8.为激发同学们的学习兴趣，王老师表演了魔术“会冒烟的绳子”。他先将盛有少量液体的烧杯放在桌面上，再把一根下端湿润的绳子悬于烧杯上方，绳子立即冒白烟。白烟过后，绳子完好无损。烧杯中和绳子上原有的物质分别是( )
A.浓氢氧化钠溶液——浓盐酸
B.稀碳酸钠溶液——浓盐酸
C.浓盐酸——浓氨水
D.稀硫酸——浓氨水
A项浓氢氧化钠溶液、B项稀碳酸钠溶液、D项稀硫酸都不具有挥发性，都错误；C项浓盐酸、浓氨水都具有挥发性，挥发出的氨气和氯化氢化合为固体NH4Cl，呈白烟状，正确。
解析
角度七 喷泉实验
9.用充有NH3的烧瓶进行“喷泉实验”，装置及现象如图。下列关于该实验的分析正确的是( )
A.产生“喷泉”证明NH3与H2O发生了反应
B.无色溶液变红证明NH3极易溶于水
C.红色溶液中存在含有离子键的含氮微粒
D.加热红色溶液可观察到红色变浅或褪去
氨气能形成喷泉，说明氨气极易溶于水从而产生压强差，不能说明氨气和水发生反应了，A项错误；无色酚酞试液遇碱变红色，氨水溶于水后溶液由无色变为红色，说明氨水呈碱性，B项错 误；红色溶液中存在的含氮微粒为铵根离子、一水合氨，两者均含有共价键、不含有离子键，C项错误；氨水受热不稳定，受热分解放出氨气，从而使碱性减弱，故滴有酚酞呈红色的氨水受热后红色变浅或褪色，D项正确。
解析
10.如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
H2难溶于NaOH溶液和水，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。
解析
拓展视野——氮族元素知识拓展
(P、As)
微充电/素养提升
第二部分
2.砷及其化合物。
【母题】 次磷酸(H3PO2)的电离常数Ka(H3PO2)=5.9×10-2。碱性条件下，次磷酸盐可与硝酸银溶液反应进行化学镀银。下列说法不正确的是( )
A.次磷酸具有强还原性
B.次磷酸溶液中通入足量氯气，pH增大
C.次磷酸钠溶液滴入酚酞变红色
D.化学镀银的反应为H2P+4Ag++6OH-===P+4Ag↓+4H2O
H3PO2中P元素显+1价，具有还原性，A项正确；H3PO2具有还原性，通入足量氯气发生反应H3PO2+2Cl2+2H2O===H3PO4+4HCl，故溶液pH减小，B项错误；根据Ka(H3PO2)=5.9×10-2可知，H3PO2为一元弱酸，故次磷酸钠溶液中H2P水解使溶液显碱性，酚酞遇碱变红，C项正确；根据“碱性条件下，次磷酸盐可与硝酸银溶液反应进行化学镀银”可知，该反应中硝酸银溶液中的Ag+得到电子被还原成Ag，H2P中P元素失去电子被氧化成P，该反应在碱性条件下进行，所以还有OH-参与反应，D项正确。
解析
【衍生】 砷(As)及其化合物与生产、生活密切相关，广泛应用在杀虫剂以及药物中。回答下列问题：
(1)砷是第四周期第ⅤA族元素。下列关于第ⅤA族元素及其化合物的说法不正确的是 (填字母)。
a.沸点：PH3b.酸性：HNO3>H3AsO4
c.As的氧化物的水化物是强碱
d.形成的简单离子半径随着原子序数递增而增大
c
(2)工业生产中常用“古氏试砷法”检验微量砷，其反应原理如下：
①将含砷化合物转化为具有极强还原性的AsH3。
②AsH3与AgNO3溶液反应产生As2O3与另一种固体，该反应的离子方程式：_________________________________________。
(3)砷及其化合物几乎都有毒，通常+3价砷化合物的毒性强于+5价砷化合物。海产品中含有微量+5价砷化合物，食用海鲜后不能马上进食水果的原因是_____________________________________________
____________________________________________。
2AsH3+12Ag++3H2O===As2O3+12H++12Ag↓
水果中富含还原性物质(如维生素C等)，能把+5价砷的化合物还原为毒性更大的+3价砷的化合物
(4)砷酸(H3AsO4)可用于制造杀虫剂、药物。As2O3溶于稀硝酸中可得砷酸，此反应的化学方程式：
__________________________________________。
3As2O3+4HNO3+7H2O===6H3AsO4+4NO↑
微真题/把握方向
第三部分
考向一 氨的制取及性质
1.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液中含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3===Li++[e(NH3)n]-
碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物，可以吸收浓氨水中的水 分，同时吸水过程大量放热，有利于NH3逸出，A项正确；锂片表面有Li2O，Li2O会阻碍Li和液氨的接触，所以必须打磨出新鲜表面，B项正确；第一个干燥管的目的是干燥氨气，P2O5为酸性干燥剂，能与氨气反应，所以不能用P2O5，而装置末端干燥管的作用为吸收过量的氨气，可用P2O5，C项错误；双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3===Li++[e(NH3)n]-，D项正确。
解析
2.(2023·广东卷)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是( )
A.图1：喷泉实验 B.图2：干燥NH3
C.图3：收集NH3 D.图4：制备NH3
NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷 泉，A项可以达到预期；P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，B项不可以达到预期；NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，C项可以达到预期；CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥 发，可用此装置制备NH3，D项可以达到预期。
解析
考向二 氮的氧化物
3.(2021·河北卷)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是( )
A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定
D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
NO2是红棕色且有刺激性气味的气体，而SO2是无色有刺激性气味的气体，A项错误；汽车尾气的主要大气污染物为碳与氮的氧化物，如NOx和CO等，B项错误；氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态，且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，C项错误；工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除，如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理，D项正确。
解析
考向三 喷泉实验
4.(2020·全国卷Ⅲ)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( )
选项 气体 溶液
A H2S 稀盐酸
B HCl 稀氨水
C NO 稀硫酸
D CO2 饱和NaHCO3溶液
由于硫化氢气体和盐酸不发生反应且硫化氢在水中的溶解度较 小，烧瓶内外压强差变化不大，不会出现喷泉现象，A项错误；氯化氢可以和稀氨水中的一水合氨发生反应，使烧瓶内外产生较大压强差，能够出现喷泉现象，B项正确；一氧化氮不与硫酸发生反应且不溶于水，烧瓶内外不会产生压强差，不会出现喷泉现象，C项错误；二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度很小，向圆底烧瓶中挤入饱和NaHCO3溶液，不能造成圆底烧瓶内气压明显减小，不会出现喷泉现象，D项错误。
解析
考向四 氮族元素
5.(2022·海南卷)磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备(NH4)2HPO4，装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。
回答下列问题：
(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)制备氨气的化学方程式为____________________________________________。
(2)现有浓磷酸,质量分数为85%,密度为1.7 g·mL-1。若实验需100 mL 1.7 mol·L-1的H3PO4溶液，则需浓磷酸 mL(保留一位小数)。
(3)装置中活塞K2的作用为 。实验过程中，当出现 现象时，应及时关闭K1，打开K2。
11.5
平衡气压防倒吸
溶液倒吸
(4)当溶液pH为8.0~9.0时，停止通NH3，即可制得HPO4溶液。若继续通入NH3，当pH>10.0时，溶液中OH-、 和 (填离子符号)浓度明显增加。
(5)若本实验不选用pH传感器，还可选用 作指示剂，当溶液颜色由 变为 时，停止通NH3。
N
P
酚酞溶液
无色
浅红色
(2)100 mL 1.7 mol·L-1的H3PO4溶液中H3PO4的质量是100×10-3 L ×1.7 mol·L-1×98 g·mol-1=16.66 g，需质量分数为85%的浓磷酸的质量为16.66 g÷85%=19.6 g，体积为19.6 g÷1.7 g·mL-1=
11.5 mL。(3)氨气极易溶于水，用磷酸吸收时可能产生倒吸，当出现倒吸现象时，应及时关闭K1，打开K2，以平衡瓶内部气压。
(4)继续通入NH3，发生反应(NH4)2HPO4+NH3===(NH4)3PO4，故当pH>10.0时，溶液中OH-、N、P浓度明显增加。(5)酚酞的变色范围为8.2~10.0，因此还可选用酚酞溶液作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红色时，停止通入NH3。
解析(共47张PPT)
课时微练(十八)
氮及其氧化物和氢化物 铵盐
基础训练
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2.下列氮及其化合物的性质与用途不具有对应关系的是( )
A.N2性质稳定，可用作保护气
B.NH3易液化，可用作制冷剂
C.KNO3具有氧化性，可用于制黑火药
D.NH4Cl受热易分解，可用于制造化肥
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3.在一支50 mL注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①。打开弹簧 夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象②。振荡注射器，静置后再观察现象③。
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下列关于该过程的分析不正确的是( )
A.现象①②，主要体现了NO难溶于水、还原性
B.现象②③，针筒示数：③<②
C.过程中若将空气10 mL改成15 mL，③能观察到针筒内无气体剩余
D.此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2可以提高氮原子利用率
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在一支50 mL注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①中注射器中气体无色，注射器活塞几乎不发生移动，NO难溶于水；打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象②为注射器内气体变为红棕色，气体体积减小，注射器活塞向里移动，NO具有还原性，被氧化为NO2；振荡注射器，静置后再观察现象③气体由红棕色变为无色，气体体积减小，注射器活塞向里移动，据
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此回答。由分析知，现象①②主要体现了NO难溶于水、还原性，A项正确；现象②中水进入针筒，NO被氧化为二氧化氮，现象③中二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，故针筒示数：③<②，B项正确；过程中若将空气10 mL改成15 mL，则氧气有约3 mL，20 mL NO和3 mL氧气反应时，NO过量，故③能观察到针筒内有气体剩余，C项错误；此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2，可以提高氮原子利用率，D项正确。
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4.将充有n mL NO和m mL NO2气体的试管倒立于盛水的水槽中，然后通入n mL O2。m>n，则充分反应后，试管中气体在同温同压下的体积为( )
A. mL B. mL
C. mL D. mL
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5.实验室采用如图装置制取氨气，正确的是( )
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A B C D
生成NH3 干燥NH3 收集NH3并验满 吸收多余的NH3
氯化铵受热分解生成HCl和氨气，HCl和氨气在试管口遇冷又会化合生成氯化铵，不能用加热氯化铵来制取氨气，A项错误；浓硫酸能与氨气反应，不能用浓硫酸来干燥氨气，B项错误；氨气的密度比空气小，应该用向下排空气法收集氨气，导管应该伸到试管底部，C项错误；氨气极易溶于水，尾气吸收应采取防倒吸的措施，D项正确。
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6.氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。下列说法错误的是( )
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甲装置需要提供氨气和氧气，如果甲装置中的固体是NaOH或
CaO，只能提供氨气，不能提供氧气，X应为过氧化钠等，A项错误；无水氯化钙能与氨气反应形成配合物，不能用来干燥氨气，B项正确；戊中观察到紫色溶液变红，说明生成了酸性物质，可以说明一氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸，D项正确。
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7.某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N2，排尽装置内的空气。
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装置B中盛有水，用于吸收挥发出的HNO3；装置E中盛有FeSO4溶液，用于检验NO，A项正确；装置D中红色粉末变为黑色，说明Cu生成了CuO，则NO与Cu发生了反应，B项错误；实验结束时，为防止倒吸，要先熄灭酒精灯，待装置冷却后再关闭分液漏斗的活塞，C项正确；由于FeSO4与NO的反应是可逆反应，NO不能被装置E中的FeSO4溶液完全吸收，且NO与水不反应，故装置F收集的气体中一定含有NO，D项正确。
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O3与O2是同种元素组成的不同单质，二者互为同素异形体，A项错误；NOx是大气污染物，在大气中有可能形成硝酸型酸雨或光化学烟雾，B项正确；N2O5是一种酸性氧化物，但不是所有酸性氧化物都可以和水反应生成相应的酸，例如SiO2不和水反应，C项错误；H2O是一种V形分子，D项错误。
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9.为探究氨及铵盐的性质，将NH4Cl晶
体装入如图所示T形三通管两端，进行
微型实验。下列说法错误的是( )
A.轻轻挤压任一乳胶头，若蒸馏水中
有气泡冒出，则装置气密性良好
B.同时点燃两个酒精灯后，两端湿润的pH试纸均变蓝
C.实验过程中竖直支管上方会出现白烟
D.停止加热后可以交替挤压两边乳胶头，使气体更充分吸收，减少污染
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整套装置是密闭体系，若装置气密性良好，轻轻挤压任一乳胶 头，则蒸馏水中均有气泡冒出，A项正确；pH试纸遇酸变红，遇碱变蓝，氯化铵受热分解生成氨气和HCl，左边氯化钙会吸收氨气，右边NaOH会吸收HCl，因此同时点燃两个酒精灯后，左边pH试纸变红，右边pH试纸变蓝，B项错误；竖直支管上方同时有氨气和HCl，两者相遇生成氯化铵产生白烟，C项正确；停止加热 后，不断交替挤压两边乳胶头，增大压强，将残余的气体全部赶入蒸馏水中被吸收，减少污染，D项正确
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10.NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理的装置依次为 (填字母)。
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能力训练
ACG
(2)按如图装置进行NH3的性质实验探究。
①先打开旋塞1，B瓶中的现象是 ，原因是__________
，稳定后，关闭旋塞1。
②再打开旋塞2，B瓶中的现象是_______________________________
________________。
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有白烟生成
A瓶中的氯化氢扩散到B瓶中，与B瓶中的氨气反应生成氯化铵，能看到白烟
石蕊水溶液进入B瓶中，溶液的颜色变红
(1)制备氨气时，加热固体的试管口应略向下倾斜，所以制备装置应选取装置A；氨气的密度比空气的小，因此应用向下排空气法收集，所以收集装置应选取装置C；氨气极易溶于水，应防止发生倒吸，因此尾气处理装置应选取装置G。(2)①A瓶的压强大于B瓶的，因此A瓶中的氯化氢进入B瓶中与氨气反应生成氯化铵，可以看到B瓶中有白烟生成。②由于氯化氢和氨气反应导致B瓶中的压强降低，且B瓶中的氯化氢相对过量，因此打开旋塞2时，石蕊水溶液会被倒吸入B瓶中，遇氯化氢溶液变为红色。
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11.本实验将氨的制备与性质探究及尾气处理综合在一起进行一体化创新设计，实验装置如图1所示，实验中使用氢氧化钠固体与浓氨水在常温下反应快速制备少量氨，省时高效。
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(1)紫甘蓝溶液的变色范围如表所示，本实验改进了氨的喷泉实验，运用自制紫甘蓝溶液替代常规的水加无色酚酞溶液，使“喷泉”的颜色由常规的 色变得绚丽多彩。
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pH 1 2~3 4~6 7~9 10 11 12~14
紫甘蓝溶 液颜色变化 深红 紫红 浅紫 蓝 青 绿 黄
红
(2)本实验用水与无水乙醇以体积比1∶1混合而成的乙醇溶液作尾气吸收试剂，与常规的吸收试剂如水或稀硫酸相比，其优点为_______
______________________________________________________。
(3)制备NH3的实验步骤
①检查装置气密性。如图1所示连接好装置，打开开关 (填“1”或“2”，下同)，关闭开关 ，使整个装置密闭。记录大、小注射器活塞的初始位置，缓慢向下拉大注射器活塞一段距离，松开大注射器活塞，观察，若大、小注射器活塞均回到原来的位置，则说明装置气密性良好。②装入试剂，准备实验。
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不仅可以充分吸收逸出的氨气，还不用增加常规的防倒吸装置
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(4)用如图2所示装置制备氨气并探究氨气的还原性，仪器接口的连接顺序为 ，装置B的作用为 ，实验开始前应先通一段时间的N2，其目的是 。
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adecbf(或aedcbf)
作安全瓶，防倒吸
排尽装置内的空气
(5)反应结束后装置C中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体的成分，进行实验：取15.6 g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸，充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重，得固体9.6 g。已知Cu2O为红色固体，在酸性溶液中不稳定Cu2O+H2SO4=== Cu+CuSO4+H2O。则红色固体的成分及对应的物质的量为_____________________________________。
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0.075 mol Cu2O、0.075 mol Cu
(1)运用常规的水加无色酚酞溶液进行NH3的喷泉实验时，“喷泉”颜色为红色。(2)用水与无水乙醇以体积比1∶1混合而成的乙醇溶液来处理尾气，不仅可以充分吸收氨气，还能有效防止倒吸，不用增加常规的防倒吸装置。(3)检查装置气密性，如题图1所示连接好装置，打开开关1，关闭开关2，使整个装置密闭。(4)装置A为氨气的制取、干燥装置，干燥的氨气通过装置C；探究氨气的还原性，多余的氨气用装置D进行尾气处理，为了防倒吸，装置 C、D之间要增加装置B用作安全瓶,故仪器接口连接顺序为adecbf
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12.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：
Ⅰ.氨气的制备
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(1)实验室制备氨气的化学方程式为
_______________________________________。
(2)装置B中的干燥剂可以选用 。
(3)气体通过C、D装置时，试纸颜色会发生变化的是 (填字母)，原因是_______________________________________________________
_________________________________________________________。
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碱石灰
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干燥的氨气没有碱性，氨气与湿润的红色石蕊试纸中的H2O反应生成一水合氨，一水合氨呈碱性，使湿润的红色石蕊试纸变蓝
Ⅱ.氨气与二氧化氮的反应
(4)二氧化氮的制备：铜和浓硝酸产生NO2的离子方程式是____________________________________。
(5)将Ⅰ中收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入(5)中产生的NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。
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Cu+4H++2N===Cu2++2NO2↑+2H2O
在一定温度下按图示装置进行实验。打开K1，推动注射器活塞，
使X中的气体缓慢通入Y管中，Y管中实验现象是_________________
________________________；反应的化学方程式是 _________________________________。
Ⅲ.某氨氮废水(N、NH3·H2O)的生物法处理流程如图所示：
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红棕色气体颜色变浅，管壁上出现水珠
(6)检验氨氮废水中含有N的方法是___________________________
_____________________________________________________________________________________________。
(7)过程Ⅱ在硝化细菌作用下实现N→N→N的转化；称为硝化过程。在碱性条件下实现上述硝化过程的总反应的离子方程式为 _______________________________________。
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向氨氮废水中加入NaOH溶 液，然后加热，若生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则说明有铵根离子
A装置中氢氧化钙和氯化铵加热条件下反应生成氨气，生成的氨气经过B干燥后进入C中，干燥的氨气不能使干燥的红色石蕊试纸变蓝，C中试纸无变化，D中NH3与水结合生成一水合氨，D中湿润的红色石蕊试纸变蓝。E中氨气与浓盐酸反应生成氯化铵，E中出现白烟，F的作用为吸收多余的氨气，且进行了防倒吸处理。
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13.利用硝酸厂尾气中较高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3，流程如图：
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已知：2NaOH+NO+NO2===2NaNO2+H2O。
(1)写出Na2CO3溶液和NO、NO2反应的化学方程式：
_________________________________。
(2)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Na2CO3溶液
(3)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有少量 和 __________(填化学式)。
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Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2
BC
NaHCO3
NaNO3
(4)中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是 ；蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的 (填操作名称)最合理。
(5)母液Ⅱ需回收利用，下列处理方法合理的是 。
a.转入中和液 b.转入结晶Ⅰ操作
c.转入转化液 d.转入结晶Ⅱ操作
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防止NaNO3析出而降低NaNO2的纯度
溶碱
c
(6)NaNO2能与N2H4反应生成NaN3，该反应中NaNO2 (填“被
氧化”或“被还原”)，N2H4的电子式是____________，NaN3中含有的化学键类型是 。
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被还原
离子键和(非极性)共价键
(1)碳酸钠溶液显碱性，结合已知可得，Na2CO3溶液和NO、NO2反应生成NaNO2，根据原子守恒，还会有CO2生成。(2)加快通入尾气的速率，如果速率过快，可能会导致吸收不完全，反而降低去除率，A项不符合题意; 采用气、液逆流的方式吸收尾气，可以增加尾气与吸收剂的接触面积，从而提高去除率，B项符合题意; 吸收尾气过程中定期补加适量Na2CO3溶液可以保证吸收剂的浓度，从而增加去除率，C项符合题意。(3)由制备流程可知，碳酸钠溶解后，碱吸收过程可能发生Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2、
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3NO2+H2O===2HNO3+NO、Na2CO3+2HNO3===2NaNO3+H2O+ CO2↑、Na2CO3+HNO3===NaNO3+NaHCO3等反应，所以中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有少量NaHCO3和NaNO3。(4)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,若水的蒸发量过大,则溶液浓度过大，可能有NaNO3析出，从而降低NaNO2的纯度；蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，应循环利用，提高利用率，所以将其冷凝后用于流程中的“溶碱”最合理。(5)母液Ⅱ中的溶质主要是NaNO3，将其转入转化液之后再进行蒸发结晶等操作，可以提高利用率，选c。
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4课时微练(十八) 氮及其氧化物和氢化物 铵盐
基础训练
1.宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一。下列关于含氮化合物的物质性质实验对应的反应方程式书写不正确的是( )
A.将过量氨气通入氯化铝溶液中:Al3++4NH3·H2O[Al(OH)4]-+4N
B.用浓氨水检验氯气管道是否泄漏:8NH3+3Cl26NH4Cl+N2
C.温度升高气体颜色加深:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0
D.NaNO2溶液显碱性:N+H2OHNO2+OH-
2.下列氮及其化合物的性质与用途不具有对应关系的是( )
A.N2性质稳定,可用作保护气
B.NH3易液化,可用作制冷剂
C.KNO3具有氧化性,可用于制黑火药
D.NH4Cl受热易分解,可用于制造化肥
3.在一支50 mL注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器,静置后观察现象①。打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象②。振荡注射器,静置后再观察现象③。
下列关于该过程的分析不正确的是( )
A.现象①②,主要体现了NO难溶于水、还原性
B.现象②③,针筒示数:③<②
C.过程中若将空气10 mL改成15 mL,③能观察到针筒内无气体剩余
D.此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2可以提高氮原子利用率
4.将充有n mL NO和m mL NO2气体的试管倒立于盛水的水槽中,然后通入n mL O2。m>n,则充分反应后,试管中气体在同温同压下的体积为( )
A. mL B. mL
C. mL D. mL
5.实验室采用如图装置制取氨气,正确的是( )
A B C D
生成NH3 干燥NH3 收集NH3并验满 吸收多余的NH3
6.氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质,设计了如图所示装置。下列说法错误的是( )
A.甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B.乙装置中的干燥剂不能是无水氯化钙
C.丙中发生的反应是4NH3+5O24NO+6H2O
D.若戊中观察到紫色溶液变红,则说明已制得HNO3
7.某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO,实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前,向装置中通入一段时间的N2,排尽装置内的空气。
已知:在溶液中发生反应FeSO4+NO[Fe(NO)]SO4(棕色),该反应可用于检验NO。
下列说法不正确的是( )
A.装置B、E中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液
B.若观察到装置D中黑色粉末变为红色,则NO与Cu发生了反应
C.实验结束后,先熄灭酒精灯,再关闭分液漏斗的活塞
D.装置F收集的气体中一定含NO
8.(2025·河北模拟)大气中NO达到一定浓度时,会对人体造成伤害。NO在大气中转化过程如图所示。
NONO2N2O5HNO3
下列说法正确的是( )
A.O3在转化过程中表现出强氧化性,与O2互为同位素
B.NOx是大气污染物,在大气中有可能形成硝酸型酸雨或光化学烟雾
C.N2O5是一种酸性氧化物,酸性氧化物都可以和水反应生成相应的酸
D.H2O是一种直线形分子,电子式为H︰︰H
9.为探究氨及铵盐的性质,将NH4Cl晶体装入如图所示T形三通管两端,进行微型实验。下列说法错误的是( )
A.轻轻挤压任一乳胶头,若蒸馏水中有气泡冒出,则装置气密性良好
B.同时点燃两个酒精灯后,两端湿润的pH试纸均变蓝
C.实验过程中竖直支管上方会出现白烟
D.停止加热后可以交替挤压两边乳胶头,使气体更充分吸收,减少污染
能力训练
10.NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理的装置依次为________(填字母)。
(2)按如图装置进行NH3的性质实验探究。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是________________________________,原因是________________________________,稳定后,关闭旋塞1。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是________________________________________________________________________。
11.本实验将氨的制备与性质探究及尾气处理综合在一起进行一体化创新设计,实验装置如图1所示,实验中使用氢氧化钠固体与浓氨水在常温下反应快速制备少量氨,省时高效。
(1)紫甘蓝溶液的变色范围如表所示,本实验改进了氨的喷泉实验,运用自制紫甘蓝溶液替代常规的水加无色酚酞溶液,使“喷泉”的颜色由常规的________色变得绚丽多彩。
pH 1 2~3 4~6 7~9 10 11 12~14
紫甘蓝溶 液颜色变化 深红 紫红 浅紫 蓝 青 绿 黄
(2)本实验用水与无水乙醇以体积比1∶1混合而成的乙醇溶液作尾气吸收试剂,与常规的吸收试剂如水或稀硫酸相比,其优点为________________________________。
(3)制备NH3的实验步骤
①检查装置气密性。如图1所示连接好装置,打开开关________(填“1”或“2”,下同),关闭开关________,使整个装置密闭。记录大、小注射器活塞的初始位置,缓慢向下拉大注射器活塞一段距离,松开大注射器活塞,观察,若大、小注射器活塞均回到原来的位置,则说明装置气密性良好。②装入试剂,准备实验。
(4)用如图2所示装置制备氨气并探究氨气的还原性,仪器接口的连接顺序为__________,装置B的作用为________________,实验开始前应先通一段时间的N2,其目的是________________________________。
图2
(5)反应结束后装置C中的氧化铜完全反应生成红色固体,为了探究红色固体的成分,进行实验:取15.6 g红色固体于烧杯中,加入足量稀硫酸,充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重,得固体9.6 g。已知Cu2O为红色固体,在酸性溶液中不稳定Cu2O+H2SO4Cu+CuSO4+H2O。则红色固体的成分及对应的物质的量为____________________________________。
12.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:
Ⅰ.氨气的制备
(1)实验室制备氨气的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)装置B中的干燥剂可以选用____________________________________。
(3)气体通过C、D装置时,试纸颜色会发生变化的是________(填字母),原因是________________________________________________________________________。
Ⅱ.氨气与二氧化氮的反应
(4)二氧化氮的制备:铜和浓硝酸产生NO2的离子方程式是____________________________________。
(5)将Ⅰ中收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入(5)中产生的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。打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中,Y管中实验现象是________________________________;反应的化学方程式是________________________________。
Ⅲ.某氨氮废水(N、NH3·H2O)的生物法处理流程如图所示:
氨氮废水低浓度氨氮废水含硝酸废水达标废水
(6)检验氨氮废水中含有N的方法是_________________________________________________________。
(7)过程Ⅱ在硝化细菌作用下实现N→N→N的转化;称为硝化过程。在碱性条件下实现上述硝化过程的总反应的离子方程式为______________________________。
13.利用硝酸厂尾气中较高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3,流程如图:
已知:2NaOH+NO+NO22NaNO2+H2O。
(1)写出Na2CO3溶液和NO、NO2反应的化学方程式:________________________________________________________________________。
(2)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Na2CO3溶液
(3)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有少量________和________(填化学式)。
(4)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是________________________________________________________________________;
蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的________(填操作名称)最合理。
(5)母液Ⅱ需回收利用,下列处理方法合理的是________。
a.转入中和液 b.转入结晶Ⅰ操作
c.转入转化液 d.转入结晶Ⅱ操作
(6)NaNO2能与N2H4反应生成NaN3,该反应中NaNO2________(填“被氧化”或“被还原”),N2H4的电子式是______________,NaN3中含有的化学键类型是______________________________。
课时微练(十八) 氮及其氧化物和氢化物 铵盐
1.A 解析 将过量氨气通入氯化铝溶液中,反应生成氢氧化铝和氯化铵,离子方程式为Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N,A项错误;用浓氨水检验氯气管道是否泄漏,反应生成氯化铵和氮气,化学方程式为8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2,B项正确;温度升高气体颜色加深,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,C项正确;NaNO2为强碱弱酸盐,水解后溶液显碱性N+H2OHNO2+OH-,D项正确。
2.D 解析 N2化学性质比较稳定,可用作保护气,A项正确;NH3易液化,液氨汽化吸收大量的热,可作制冷剂,B项正确;黑火药发生爆炸的反应为S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑,N元素化合价降低,被还原,KNO3作氧化剂,即KNO3具有氧化性,C项正确;氮元素是农作物生长必需的元素,铵根离子容易被植物吸收,因此NH4Cl可用于制造化肥,D项错误。
3.C 解析 在一支50 mL注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器,静置后观察现象①中注射器中气体无色,注射器活塞几乎不发生移动,NO难溶于水;打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象②为注射器内气体变为红棕色,气体体积减小,注射器活塞向里移动,NO具有还原性,被氧化为NO2;振荡注射器,静置后再观察现象③气体由红棕色变为无色,气体体积减小,注射器活塞向里移动,据此回答。由分析知,现象①②主要体现了NO难溶于水、还原性,A项正确;现象②中水进入针筒,NO被氧化为二氧化氮,现象③中二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,故针筒示数:③<②,B项正确;过程中若将空气10 mL改成15 mL,则氧气有约3 mL,20 mL NO和3 mL氧气反应时,NO过量,故③能观察到针筒内有气体剩余,C项错误;此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2,可以提高氮原子利用率,D项正确。
4.A 解析 可认为首先发生反应4NO+3O2+2H2O4HNO3,反应后剩余 mL O2,然后发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3, mL O2消耗NO2 n mL,则NO2过量(m-n)mL,过量的NO2再与水反应,最后得到NO的体积为过量NO2的三分之一,即 mL。
5.D 解析 氯化铵受热分解生成HCl和氨气,HCl和氨气在试管口遇冷又会化合生成氯化铵,不能用加热氯化铵来制取氨气,A项错误;浓硫酸能与氨气反应,不能用浓硫酸来干燥氨气,B项错误;氨气的密度比空气小,应该用向下排空气法收集氨气,导管应该伸到试管底部,C项错误;氨气极易溶于水,尾气吸收应采取防倒吸的措施,D项正确。
6.A 解析 甲装置需要提供氨气和氧气,如果甲装置中的固体是NaOH或CaO,只能提供氨气,不能提供氧气,X应为过氧化钠等,A项错误;无水氯化钙能与氨气反应形成配合物,不能用来干燥氨气,B项正确;戊中观察到紫色溶液变红,说明生成了酸性物质,可以说明一氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸,D项正确。
7.B 解析 装置B中盛有水,用于吸收挥发出的HNO3;装置E中盛有FeSO4溶液,用于检验NO,A项正确;装置D中红色粉末变为黑色,说明Cu生成了CuO,则NO与Cu发生了反应,B项错误;实验结束时,为防止倒吸,要先熄灭酒精灯,待装置冷却后再关闭分液漏斗的活塞,C项正确;由于FeSO4与NO的反应是可逆反应,NO不能被装置E中的FeSO4溶液完全吸收,且NO与水不反应,故装置F收集的气体中一定含有NO,D项正确。
8.B 解析 O3与O2是同种元素组成的不同单质,二者互为同素异形体,A项错误;NOx是大气污染物,在大气中有可能形成硝酸型酸雨或光化学烟雾,B项正确;N2O5是一种酸性氧化物,但不是所有酸性氧化物都可以和水反应生成相应的酸,例如SiO2不和水反应,C项错误;H2O是一种V形分子,D项错误。
9.B 解析 整套装置是密闭体系,若装置气密性良好,轻轻挤压任一乳胶头,则蒸馏水中均有气泡冒出,A项正确;pH试纸遇酸变红,遇碱变蓝,氯化铵受热分解生成氨气和HCl,左边氯化钙会吸收氨气,右边NaOH会吸收HCl,因此同时点燃两个酒精灯后,左边pH试纸变红,右边pH试纸变蓝,B项错误;竖直支管上方同时有氨气和HCl,两者相遇生成氯化铵产生白烟,C项正确;停止加热后,不断交替挤压两边乳胶头,增大压强,将残余的气体全部赶入蒸馏水中被吸收,减少污染,D项正确
10.答案 (1)ACG (2)①有白烟生成 A瓶中的氯化氢扩散到B瓶中,与B瓶中的氨气反应生成氯化铵,能看到白烟 ②石蕊水溶液进入B瓶中,溶液的颜色变红
解析 (1)制备氨气时,加热固体的试管口应略向下倾斜,所以制备装置应选取装置A;氨气的密度比空气的小,因此应用向下排空气法收集,所以收集装置应选取装置C;氨气极易溶于水,应防止发生倒吸,因此尾气处理装置应选取装置G。(2)①A瓶的压强大于B瓶的,因此A瓶中的氯化氢进入B瓶中与氨气反应生成氯化铵,可以看到B瓶中有白烟生成。②由于氯化氢和氨气反应导致B瓶中的压强降低,且B瓶中的氯化氢相对过量,因此打开旋塞2时,石蕊水溶液会被倒吸入B瓶中,遇氯化氢溶液变为红色。
11.答案 (1)红 (2)不仅可以充分吸收逸出的氨气,还不用增加常规的防倒吸装置 (3)1 2 (4)adecbf(或aedcbf) 作安全瓶,防倒吸 排尽装置内的空气 (5)0.075 mol Cu2O、0.075 mol Cu
解析 (1)运用常规的水加无色酚酞溶液进行NH3的喷泉实验时,“喷泉”颜色为红色。(2)用水与无水乙醇以体积比1∶1混合而成的乙醇溶液来处理尾气,不仅可以充分吸收氨气,还能有效防止倒吸,不用增加常规的防倒吸装置。(3)检查装置气密性,如题图1所示连接好装置,打开开关1,关闭开关2,使整个装置密闭。(4)装置A为氨气的制取、干燥装置,干燥的氨气通过装置C;探究氨气的还原性,多余的氨气用装置D进行尾气处理,为了防倒吸,装置C、D之间要增加装置B用作安全瓶,故仪器接口连接顺序为adecbf(或aedcbf);为了避免装置内的空气干扰实验,实验开始前,先通一段时间的N2,将装置内的空气排尽。(5)由已知信息可知,Cu2O+H2SO4===Cu+CuSO4+H2O,故最后得到的9.6 g固体为Cu,每1 mol Cu2O转化为Cu,固体质量减少80 g,现反应前后固体总质量减少15.6 g-9.6 g=6 g,说明有0.075 mol Cu2O,则15.6 g红色固体中Cu的质量为15.6 g-0.075 mol×144 g·mol-1=4.8 g,4.8 g Cu的物质的量为=0.075 mol,因此红色固体中有0.075 mol Cu2O和0.075 mol Cu。
12.答案 (1)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O (2)碱石灰 (3)D 干燥的氨气没有碱性,氨气与湿润的红色石蕊试纸中的H2O反应生成一水合氨,一水合氨呈碱性,使湿润的红色石蕊试纸变蓝
(4)Cu+4H++2N===Cu2++2NO2↑+2H2O (5)红棕色气体颜色变浅,管壁上出现水珠 8NH3+6NO27N2+12H2O (6)向氨氮废水中加入NaOH溶液,然后加热,若生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则说明有铵根离子 (7) N+2O2+2OH-N+3H2O
解析 A装置中氢氧化钙和氯化铵加热条件下反应生成氨气,生成的氨气经过B干燥后进入C中,干燥的氨气不能使干燥的红色石蕊试纸变蓝,C中试纸无变化,D中NH3与水结合生成一水合氨,D中湿润的红色石蕊试纸变蓝。E中氨气与浓盐酸反应生成氯化铵,E中出现白烟,F的作用为吸收多余的氨气,且进行了防倒吸处理。(5)NH3和NO2在催化剂作用下反应生成N2和H2O,因此可观察到Y管中红棕色气体颜色变浅,管壁上出现水珠,化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。(6)检验铵根离子的方法为向氨氮废水中加入NaOH溶液,然后加热,若生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则说明有铵根离子。(7)碱性条件下,铵根离子与氧气、OH-反应生成硝酸根离子和水,离子方程式为N+2O2+2OH-N+3H2O。
13.答案 (1)Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2 (2)BC
(3)NaHCO3 NaNO3
(4)防止NaNO3析出而降低NaNO2的纯度 溶碱 (5)c
(6)被还原 HH 离子键和(非极性)共价键
解析 (1)碳酸钠溶液显碱性,结合已知可得,Na2CO3溶液和NO、NO2反应生成NaNO2,根据原子守恒,还会有CO2生成。(2)加快通入尾气的速率,如果速率过快,可能会导致吸收不完全,反而降低去除率,A项不符合题意;采用气、液逆流的方式吸收尾气,可以增加尾气与吸收剂的接触面积,从而提高去除率,B项符合题意;吸收尾气过程中定期补加适量Na2CO3溶液可以保证吸收剂的浓度,从而增加去除率,C项符合题意。(3)由制备流程可知,碳酸钠溶解后,碱吸收过程可能发生Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO、Na2CO3+2HNO3===2NaNO3+H2O+CO2↑、Na2CO3+HNO3===NaNO3+NaHCO3等反应,所以中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有少量NaHCO3和NaNO3。(4)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,若水的蒸发量过大,则溶液浓度过大,可能有NaNO3析出,从而降低NaNO2的纯度;蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质,不能直接排放,应循环利用,提高利用率,所以将其冷凝后用于流程中的“溶碱”最合理。(5)母液Ⅱ中的溶质主要是NaNO3,将其转入转化液之后再进行蒸发结晶等操作,可以提高利用率,选c。(6)NaNO2中N元素化合价为+3价,N2H4中N元素化合价为-2价,所以NaNO2与N2H4发生氧化还原反应生成NaN3,该反应中NaNO2被还原;N2H4为共价化合物,N元素化合价为-2价,H元素化合价为+1价,两个N原子间形成一个共用电子对,每个N原子分别与2个H原子形成共用电子对,故电子式为HH;NaN3中含有活泼金属,故为离子化合物,Na+与之间形成离子键,内的N原子间形成(非极性)共价键。
