1、第第 4 讲讲氮及其化合物氮及其化合物 【2021备考】 最新考纲命题统计 1.掌握氮元素的单质及其化合物的主要性质与应用。 2.了解氮元素的单质及其化合物的制备方法。 3.了解氮的氧化物、氢化物、硝酸等对环境的影响。 素养落地：多角度、动态地分析工业合成氨、氨水的组成与性质；以氮气及其化 合物性质为载体发现、设计探究性实验进行探究；从氮的化合物对环境的影响出 发，认识化学与社会的关系，发展学生的绿色环保意识。 考点一氮气及其氧化物 知识梳理 1.自然界中氮的存在和氮的固定 (1)自然固氮 雷雨天产生 NO 气体 豆科植物根瘤菌固氮 (2)人工固氮：合成氨工业。 2.氮气的结构与性质 N2的电
2、子式NN，结构式为 NN。 写出有关化学方程式： 3MgN2= 点燃 Mg3N2；N23H2高温、高压 催化剂 2NH3； N2O2= 放电或高温2NO。 名师提示你 (1)氮元素电负性值为 3.04，非金属性强，但 N2分子中存在 NN，键能大，破坏 难，N2稳定。 (2)N2、CO 为等电子体，二者的结构式分别为 NN，CO 为极性分子，CO 远比 N2活泼。 3.氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物 氧化物的化学式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5 氮元素的价态12345 N2O 俗称笑气，有麻醉作用；N2O3是亚硝酸的酸酐；N2O5为硝酸的酸酐。 (2)NO 和 NO2的比较
3、 物理性质 NONO2 颜色无色红棕色 毒性有毒有毒 溶解性不溶于水易溶于水 化学性质 既有氧化性又有还原 性，以还原性为主 既有氧化性又有还 原性， 以氧化性为主 (氧化 S2 、I、Fe2 等) 与 O2反应2NOO2=2NO2 与 H2O 反应 3NO2 H2O=2HNO3 NO 制备 原理 3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(N O3)22NO4H2O Cu 4HNO3(浓)=Cu(N O3)22NO2 2H2O 收集排水法向上排空气法 对环境影响 有毒，转化成 NO2形 成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、 光化学烟 雾 (3)常见的 NOx尾气处理方法 碱液吸收法 2NO22NaOH=Na
4、NO3NaNO2H2O NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O 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。 链接新教材 (新教材 RJ 第二册 P289 习题变式练) (1)N2常 用 作 保 护 气 ( 如 填 充 灯 泡 、 焊 接 保 护 等 ) ， 原 因 是 _。 工业冶镁时保护气可选用_。 N2CO2Ar (2)为避免硝酸工业生产尾气中氮
5、的氧化物(以 NO2为例)污染环境，人们开发了如 下尾气处理方法：用 NaOH 溶液吸收尾气；用 NH3催化还原为 N2。相关反 应的化学方程式为_ _。 (3)汽车尾气中含有 NO，NO 产生的原因为_ _(用化学方程式 表示) 答案(1)N2性质稳定(2)2NaOH2NO2=NaNO3NaNO2H2O8NH3 6NO2= 催化剂7N 212H2O(3)N2O2= 放电 2NO 考向突破 考向一氮气、氮的氧化物的性质及应用 氮气、氮的氧化物性质理解与辨析 题目设计 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)食品袋中充氮气可用来防腐() (2)固氮反应一定属于氧化还原反应() (3)通
6、过灼热的镁粉，可除 N2中的少量氧气() (4)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的 NO() (5)可用 NO2与水反应制取硝酸，故 NO2是酸性氧化物() 自然界中氮的循环 题目设计 2.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)。 分析图示回答相关问题： (1)雾霾中所含氮成分为_。 (2)为减少雾霾污染，可以采取的措施为_。 a.禁止秸杆焚烧 b.控制 SO2、NOx的排放 c.减少农业生产中的铵态氮肥的施用 (3)SO2、NOx同时排放会加快、加重酸雨污染，原因是_ _。 提示(1)NH4NO3、(NH4)2SO4(2)a、b、c (3)SO2NO2=S
7、O3NO2NOO2=2NO2 氮的氧化物与环境污染 题目设计 3.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2NO2=2NO2O，2NOO2=2NO2，OO2=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_ _。 提示(1)催化作用(2)3O2= NO2 2O3 考向二氮的氧化物的计算 题目设计 4.(1)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
8、混合气体中氧气的体积可能为_。 (2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。 已知： 4NH36NO = 催化剂 5N26H2O， 8NH3 6NO2= 催化剂 7N212H2O。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_。 提示(1)1.2 mL 或 4 mL(2)13 考向三氮的氧化物的制备与性质探究 题目设计 5.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
9、。请回答有关问题： 问题讨论： (1)设置装置 A 的目的是_； 能 否 将 多 孔 隔 板 上 的 固 体 更 换 成 锌粒 ， 理 由 是 _。 (2) 证 明 B 中 反 应 的 产 物 为 NO 的 装 置 为 _ ， 操 作 方 法 为 _。 (3)D 装置的作用为_。 提示(1)排除装置内的空气，以免对实验造成干扰不能。因为 Zn 与稀硝酸生 成 NO 而不生成 H2 (2)E、F将 F 中的空气缓缓推入 E 中，E 中呈红棕色说明生成气体为 NO (3)吸收氮氧化物，防止空气污染，防倒吸 考点二硝酸及氮的转化 知识梳理 1.硝酸的物理性质 2.硝酸的化学性质 (1)不稳定性 反应
10、：4HNO3(浓) = 或光照2H 2O4NO2O2。 保存方法：棕色瓶，阴凉处。 名师提示你 (1)工业盐酸常略带黄色原因是含少量 FeCl3。 (2)久置的 KI 溶液呈黄色原因是 KI 被空气中的氧气氧化生成 I2溶于水所致。 (3)久置的浓硝酸呈黄色原因是浓硝酸分解产生的 NO2溶解于其中。 (2)强氧化性 浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。 还原产物一般为 HNO3(浓)NO2，HNO3(稀)NO。 按要求完成下列反应的化学(离子)方程式。 与金属反应 a.常温下，浓硝酸使铁、铝钝化； b.稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2
11、2NO4H2O； c.浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。 与非金属反应 如浓硝酸与 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。 如稀硝酸与 FeSO4溶液反应的离子方程式为 3Fe2 4HNO 3=3Fe3 NO 2H2O。 名师提示你 硝酸与金属反应的规律 金属与硝酸反应一般不生成 H2。还原产物一般为 HNO3(浓)NO2， HNO3(稀)NO， 如果硝酸的浓度很稀，其还原产物也可能是 N2O、N2或 NH4NO3 铜与浓 HNO3反应：若 Cu
12、 过量，开始时硝酸的还原产物为 NO2，随着反应的 进行，浓 HNO3变稀，硝酸的还原产物为 NO，最终应得到 NO2和 NO 的混合气 体。 NO 3在酸性条件下具有强氧化性，不能与 S2 、SO2 3、Fe2 、I等还原性离子 共存。注意 HNO3与 Na2S、Na2SO3、FeO、Fe3O4反应中隐含着氧化还原反应。 金、铂溶解须用王水(V浓硝酸V浓盐酸13)。 3.含氮物质化合价的变化及规律 (1)歧化：3NO2H2O=2HNO3NO； 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O。 (2)归中：6NO4NH3=5N26H2O； NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O。 (3)连续
13、氧化：NH3 O2 NO O2 NO2 H2O HNO3； N2 O2 NO O2 NO2 H2O HNO3。 链接新教材 (新教材 RJ 第二册 P206 习题变式练) 用如图所示装置进行实验 (1)硝酸为稀硝酸：实验发现开始时烧杯中导管内液面上升，一段时间后导管口有 气泡冒出。 问 题 如 图 装 置 设 计 与 将 铜 粉 直 接 加 入 硝 酸 中 相 比 较 ， 优 点 为 _。 开 始 时 烧 杯 中 导 管 内 液 面 上 升 的 原 因 为 ( 用 化 学 方 程 式 表 示)_。 (2)硝酸为浓硝酸，反应剧烈，溶液变绿，试管上方出现红棕色气体。 问题铜与浓硝酸反应的离子方程式
14、为_ _。 据分析反应后溶液呈绿色的原因是生成的 NO2溶解在溶液中造成的。为探究其 实质，某同学设计了如下实验：取绿色溶液少许置于试管中，向其中加入适量水， 溶液变蓝色。试分析其原因_ (用化学方程式表示)。使溶液由绿色变为蓝色还可采用_方法(一种方法即 可)。 答案(1)通过铜丝的抽拉控制反应4NO3O22H2O=4HNO3 (2)Cu4H 2NO 3=Cu2 2NO22H2O 3NO2H2O=2HNO3NO加热(或通入 O2等) 考向突破 考向一硝酸的性质及应用 硝酸的性质理解与辨析 题目设计 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)浓硝酸在光照下久置，会变黄() (2)做过银
15、镜反应实验的试管内壁上的银可用稀硝酸进行洗涤() (3)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有 NO() (4)用砂纸打磨过的铝片插入浓硝酸中产生红棕色气体() (5)用稀硝酸与亚硫酸反应制二氧化硫的离子方程式为 SO2 32H =SO2 H2O() 硝酸的性质及应用 题目设计 2.(1)下列事实对应硝酸的性质 浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色_。 不能用稀硝酸与锌反应制氢气_。 用棕色瓶盛装浓硝酸_。 能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去_。 (2)木炭屑与浓 HNO3共热，产生的气体 X 等分为和两份，将两份气体分别按 下图实验： 、中澄清石灰水中的现象分别为_、_。 提示(1)酸性、强氧化性
16、强氧化性不稳定性酸性(2)变浑浊 无现象 浓硝酸与金属反应的动态分析 题目设计 3.(1)向盛有铁片的试管中滴加浓硝酸，铁片是否溶解_，然后滴加蒸馏水 一段时间后，铁片是否溶解_。 (2)向盛有浓 HNO3的试管中加入铜粉，铜粉溶解_(位置)可观察到红棕色 气体，反应的离子方程式为 _； 继续加入铜粉至不溶解，将要结束时_(位置)可观察到红棕色气体，反应 的化学方程式为_ _。 向不再产生气体的试管中再加入少量稀硫酸，又有气泡产生，原因是 _ _(用离子方程式 表示)。 提示(1)不溶解溶解 (2)试管内Cu4H 2NO 3=Cu2 2NO22H2O试管口3Cu 8HNO3=3Cu(NO3)2
17、2NO4H2O3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO 4H2O 考向二硝酸性质的实验探究 题目设计 4.硝酸是氧化性酸，其本质是 NO 3有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关 NO 3氧化性的探究(实验均在通风橱中完成)。 实验装置编号溶液 X实验现象 实验 6 molL 1 稀硝酸 电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色 气体，在液面上方变为红棕色 实验 15 molL 1 浓硝酸 电流计指针先向右偏转， 很快又偏向左边， 铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变 为绿色 回答相关问题： (1)实验中，铝片作_(填“正”或“负”极)，实验中电流计指针先偏 向右边后偏向左边的原因是_ _。 (2
18、)用图示装置进行实验：溶液 X 为 1 molL 1 稀硝酸溶液，电流计指针向 _偏转。 (3)资料显示活泼金属与 1 molL 1 稀硝酸反应有 H2和 NH 4生成，NH 4生成的原 理是产生 H2的过程中 NO 3被还原。 为探究碱性条件下，NO 3的氧化性，进行如图所示实验，观察到 A 中有 NH3 生 成 ， B 中 无 明 显 现 象 。 A 、 B 产 生 不 同 现 象 的 解 释 是 _。 提示(1)负Al 开始作原电池的负极，钝化后 Cu 作负极 (2)右(3)Al 与 NaOH 溶液反应产生的 H2将 NO 3还原为 NH3， Mg 不与 NaOH 溶 液反应 考向三金属
19、与硝酸反应的计算 题目设计 5.(1)在 100 mL 的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是 0.3 molL 1、0.15 molL 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_ molL 1。 (2)向 200 mL 2 molL 1 HNO3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。 Ob 段与 bc 段消耗 Fe 的物质的量之比为_。 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 。 提示(1)0.225(2)21100 考点三氨铵盐
20、知识梳理 1.氨的分子结构与物理性质 密度气味水溶性特性 比空气小强烈刺激性气味极易溶于水(1700)易液化 电子式，结构式，空间构型三角锥形。 2.氨的化学性质 (1)与水反应 NH3H2ONH3H2ONH 4OH 。 氨水中含有的微粒有 NH3、NH3H2O、NH 4、H2O、OH 、H(极少量)。 NH3H2O 为可溶性一元弱碱， 不稳定， 易分解， 化学方程式为 NH3H2O= NH3 H2O。 (2)与酸的反应 蘸有浓盐酸(或浓硝酸)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。 化学方程式分别为 HClNH3=NH4Cl、NH3HNO3=NH4NO3。 (3)与盐溶液的反
21、应 如过量氨水与 AlCl3反应的离子方程式： Al3 3NH3H2O=Al(OH)33NH 4。 向 AgNO3溶 液 逐 滴 滴 加 稀 氨 水 ， 反 应 的 离 子 方 程 式 ： Ag NH3H2O=AgOHNH 4、AgOH2NH3H2O=Ag(NH3) 2OH 2H2O。 (4)氨气的还原性 催化氧化：4NH35O2= 催化剂 4NO6H2O。 在纯氧中燃烧：4NH33O2= 点燃 2N26H2O。 与氯气反应：2NH33Cl2=N26HCl 或 8NH33Cl2=N26NH4Cl。 与 CuO 反应：2NH33CuO= N23Cu3H2O。 3.氨气的制法及用途 (1)氨气的实
22、验室制法 (2)实验拓展 方法化学方程式(或原理)气体发生装置 加热浓氨水 NH3H2O= NH3H2O 浓氨水 固体 NaOH NaOH 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 CaO CaO 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 (3)工业制法 N23H2高温、高压 催化剂 2NH3 (4)用途 制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。 4.铵盐 (1)物理性质：无色或白色晶体，易溶于水。 (2)化学性质“三解” 不稳定性(热解) a.NH4Cl 受热分解：NH4Cl= NH3H
23、Cl。 b.NH4HCO3受热分解：NH4HCO3= NH3CO2H2O。 与碱反应(碱解) 铵盐与碱溶液反应的离子方程式 a.在稀溶液中不加热：NH 4OH =NH3H2O。 b.加热时或浓溶液：NH 4OH = NH3H2O。 铵盐溶于水易水解(水解)：NH 4H2ONH3H2OH 。 (3)NH 4的检验： 链接新教材 (新教材 RJ 第二册 P309 习题变式练)氨既是一种重要的化工产品， 又是一种重要的 化工原料。 下图为合成氨以及氨催化氧化制硝酸的流程示意图。 请回答下列问题。 (1)氧化炉中的化学方程式为_ _。 (2)A 为 _( 填 化 学 式 ) ， 向 吸 收 塔 中 通
24、 入 A 的 作 用 为 _。 (3)如尾气中 NO、NO2的体积比为 11，以 NaOH 溶液吸收时反应的离子方程式 为_。 答案(1)4NH35O2= 催化剂 4NO6H2O(2)O2提高氮元素的利用率(3)NO NO22OH =2NO 2H2O 考向突破 考向一氨气、铵盐的性质及应用 性质理解与辨析 题目设计 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)NH3易溶于水，故可用作制冷剂() (2)氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质() (3)氨气是碱性气体，故可用 CaCl2干燥() (4)氨遇到浓盐酸、浓硫酸都会发生反应，产生白烟() (5)加热盛有 NH4Cl 固体的试管，试管底
25、部固体消失，试管口有晶体凝结，说明 NH4Cl 固体可以升华() 氨气性质及应用 题目设计 2.氨气在工农业生产中有重要应用。 (1)如下图所示，向培养皿中 NaOH 固体上滴少量浓氯化铵溶液，迅速盖上另一个 培养皿，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 Fe2 2NH3H2O=Fe(OH)22NH 4和_。 (2)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
26、 加 入 适 量NaOH可 使NH3脱 除 率 增 大 ， 解 释 其 原 因 _。 (3)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_ _。 提示(1)NH3HCl=NH4Cl(NH4)2SO4或 NH4HSO44Fe(OH)2O2 2H2O=4Fe(OH)3 (2)NaOH 溶于水，c(OH )增大，NH3H2O NH 4OH 平衡左移，NH3 逸出， 从而增大 NH3的脱除率 (3)2NH33O2= 微生物2HNO 22H2O 铵盐的性质及应用 题目设计 3.铵盐是一种农作物常施化肥。回答相关问题。 (1) 向 NH4Cl 溶 液
27、中 加 入 NaOH 溶 液 加 热 ， 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _。 (2) 向 稀 NH4Cl 溶 液 中 滴 加 稀 NaOH 溶 液 ， 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _。 (3) 向 NH4HSO4溶 液 中 滴 加 少 量 NaOH 溶 液 ， 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _。 (4)向 NH4HSO4溶液中加入足量 NaOH 溶液加热，反应的离子方程式为 _。 (5)铵态氮肥不能与草木灰混合施用，原因是 _ _。 提示(1)NH 4OH = NH3H2O (2)NH 4OH =NH3H2O (3)H OH=H2O (4)NH 4H 2OH= NH32H2
28、O (5)草木灰溶于水，水解溶液呈碱性，与 NH 4反应生成 NH3，逸出，肥效降低 考向二氨气的制备 常规制备 题目设计 4.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。 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)。 提示(1)Ca(OH)22NH4Cl= CaCl22NH32H2O(2)b (3)固体由黑色变为红色，管壁上有水珠 (4)(或等合理即可) 拓展制备 题目设计 5. 实验室里用如图装置，将浓氨水滴加到生石灰或氢氧化钠或
29、碱石灰上，都能制得 氨气。以碱石灰为例分析产生氨气的原因_ _ _ _。 提示发生 CaOH2O=Ca(OH)2，溶剂减少；上述反应为放热反应，NaOH 溶于水放热，温度升高，NH3溶解度减小；NaOH 溶于水，增大溶液中 c(OH )， NH3H2ONH3H2ONH 4OH 使上述平衡逆向移动。 以上因素都有利于 氨气逸出 考向三氨气的性质探究 氨气的性质探究 题目设计 6.在如图所示装置中进行氨的催化氧化实验：向三颈瓶内的浓氨水中不断通入空 气，将红热的铂丝插入瓶中并接近液面。反应过程中，可观察到瓶中有红棕色气 体产生，铂丝始终保持红热。根据实验回答相关问题。 (1)三颈烧瓶中有红棕色气体
30、产生，原因为_ _(用化学方程式 表示)。 (2)铂丝始终保持红热的原因是_ _。 (3) 某 同学 经分析后认为 溶液中含 NO 3，他的 判断是否合理 ？理由是 _。 提示(1)4NH35O2= Pt 4NO6H2O、2NOO2=2NO2(2)反应放热，放出 的热量使铂丝保持红热 (3)合理，反应生成的 NO2溶于溶液生成 NO 3 氨气的喷泉实验 题目设计 7.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 (1)按图引发喷泉实验的操作为_。 (2)图、图(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、图做喷
31、泉实验，操作为_ _。 提示(1)打开止水夹，挤压胶头滴管 (2)相等 (3)图：打开止水夹后用热毛巾捂住烧瓶，一段时间后松开即可图：打开止 水夹后向水槽中加入浓硫酸或碱石灰等 拓展拾遗：压强差原理在化学实验中的应用 压强差原理应用 (1)通过压强的变化，检查装置的气密性 检查装置气密性的原理一般都是通过改变装置内气体压强实现的。若检查气密性 的装置本身是一个非气密性装置， 则首先要处理成一个密闭体系。 其叙述形式是： 装置形成封闭体系操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)描述现象得出结 论。 (2)防止压强减小，出现倒吸现象 根据气体溶解度较大造成装置内压强降低容易倒吸的现象， 对吸收装置加以
32、改进， 从而起到防止倒吸的作用。 (3)通过增大或减小压强，产生喷泉 喷泉现象是指极易溶于水的一类气体被水吸收，或易发生化学反应的气体被吸收 剂吸收而使气体分子数减少造成压强降低；或者降低气体的温度，或增大气体外 界的温度造成内外压强差，或者通过增多气体分子数而增大压强等，从而形成喷 泉。 (4)消除压强差，以防产生堵塞现象 这是一类防止气体制备过程中，因装置堵塞或气体产生速率太快，系统内压强增 大造成危险而改进的装置。装置改进的目的就是消除压强差。 案例 1装置气密性检验 (1)某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验 式。 按图连接好实验装置。检查装置
33、的气密性，方法是_。 (2)制备氮化镁的装置示意图如下： 回答下列问题： 检查装置 A 气密性的方法是_ _。 答案(1)关闭活塞 K，微热反应管，试管 A 中有气泡冒出，停止加热，冷却后若 末端导管中水柱上升且高度保持不变，则说明装置气密性良好 (2)用止水夹将 A 右侧橡胶管夹住， 通过分液漏斗向烧瓶中加蒸馏水至漏斗中有一 段液柱，一段时间后，液面不变，说明气密性良好，否则说明漏气 案例 2喷泉实验探究 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)。 A.Cu 与稀盐酸 B.NaHCO3
34、与 NaOH 溶液 C.CaCO3与稀硫酸 D.NH4HCO3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_ _。 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； NH4HC
35、O3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。 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 中的酒精汽化，锥形瓶中气体压强增大，把酒精压入烧瓶中形成喷泉 案例 3防堵安全装置 (1)发生装置中 a 的作用是_ _。 (2)B 装置中 b 的作用
36、是_。 (3)装置 D 的作用是_。 答案(1)连通气体，平衡压强，保证分液漏斗内液体顺利流下 (2)缓冲作用，防止系统内压强过大 (3)安全瓶，防倒吸 基础知识巩固 1.(2020河南中原名校第一次质量考评)二十四节气是中国历法的独特创造。四月 农谚：“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是节气谷雨。下列元素在自然界中的 转化与“雷雨肥田”有关的是() A.KB.N C.PD.C 答案B 2.(2019濮阳检测)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，其中能达到实验 目的的是() A.用装置甲制备氨气 B.用装置乙除去氨气中的少量水 C.用装置丙收集氨气 D.用装置丁吸收多余的氨气 答案D 3.为
37、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 答案C 4.(2020东北师大附中模拟)关于氮的变化关系图如下： 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.上述所有反应都是氧化还原反应 D.上述反应中只有属于氮的固定 答案D 考试能力过关 5.(2020沧州模拟)将相同质量的铜分别与足量的浓
38、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 C.试管内壁上的铜用浓硝酸除好，因反应速率快 D.两者用排水法收集的气体的体积相同 解 析由3Cu 8HNO3=3Cu(NO3)2 2NO 4H2O 、 Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 可知，相同质量的铜参加反应时转移电 子总数相等。浓硝酸消耗硝酸多、产生有毒气体多、反应速率快，故 A、B、C 错误。用排水法收集所得气体均为 NO，故体积相同，D 项正确。 答案D 6.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
39、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=2NO2 B.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、中现象，说明稀 HNO3的氧化性强于浓 HNO3 D.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 F
40、e 表面形成致密的氧化膜， 阻止 Fe 进一步反应； C.浓 HNO3 的氧化性强于稀 HNO3；D.在铁、铜之间加一个电流计，根据电子的流向，可判 断铁是否被氧化，若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。 答案C 7.将 Mg、Cu 组成的 m g 混合物投入适量稀 HNO3中恰好完全反应，固体完全溶 解时收集到的还原产物 NO 气体为 0.896 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入 2 molL 1 NaOH 溶液 60 mL 时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀质量为() A.(m2.28) gB.(m2.04) g C.(m3.32) gD.(m4.34) g 解析金属离子恰好沉淀时，m(沉淀
41、)m(金属)m(OH )，根据电子守恒可知， n(OH )n(金属失电子)n(NO 得到的电子)30.896 22.4 mol0.12 mol，m(沉淀) m(金属)m(OH )m g(0.1217) g(m2.04) g，B 正确。 答案B 1 拓展拾遗：磷、砷及其化合物性质探究 一、磷及其化合物 1.磷的氢化物(PH3) 磷的氢化物 PH3(磷化氢)又称为膦，膦分子与氨分子的结构相似，也呈三角锥形。 膦是一种较强的还原剂，稳定性较差，在水中的溶解度很小。 2.磷的含氧酸 (1)亚磷酸(H3PO3)性质和结构： 纯净的亚磷酸是一种无色固体， 在水中有较大溶解 度；亚磷酸是一种中强二元酸，它的
42、电离常数是 K11.610 2，K27107。 其电子式和结构式分别是： (2)次磷酸(H3PO2)性质和结构：次磷酸是一种无色的晶体，熔点 26.5 ，易溶解， 它是中强酸，又是一元酸，并依下式电离：H3PO2H H2PO 2，其电子式和 结构式分别是 二、砷及其化合物 1.砷(As) 旧名“砒” 。有灰、黄、黑褐三种同素异形体，具有金属性。 2.砷的氢化物(AsH3) 砷与氢结合生成剧毒的砷化氢(AsH3)，砷化氢相当不稳定，加热时分解为单质砷， 砷化氢还是一种很强的还原剂。 3.砷的氧化物 砷有两种氧化物，三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)。三氧化二砷，俗称砒 霜，是最具
43、商业价值的砷化合物及主要的砷化学开始物料。它也是最古老的毒物 之一，无臭无味，外观为白色霜状粉末，故称砒霜。 4.砷化物 砷化物是指一种含有金属砷的化合物。金属与砷生成的化合物。自然界中存在砷 铜矿 Cu3As、斜方砷铁矿 FeAs2、砷钴矿 CoAs2等砷化物。 案例 1磷及其化合物性质探究 三氯氧磷(POCl3)常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。 氯化水解法生产三氯氧磷 的流程如下： (1)氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为_ _。 (2)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中 Cl 元素含量，实验步骤如下： .取 a g 产品于锥形瓶中， 加入足量 NaOH 溶液， 待完全水解后加稀硝酸
44、至酸性。 .向锥形瓶中加入 0.100 0 molL 1 的 AgNO3溶液 40.00 mL，使 Cl 完全沉淀。 .向其中加入 2 mL 硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。 .加入指示剂，用 c molL 1 NH4SCN 溶液滴定过量 Ag 至终点，记下所用体积。 已知：Ksp(AgCl)3.210 10，Ksp(AgSCN)21012 滴 定 选 用 的 指 示 剂 是 _( 填 字 母 ) ， 滴 定 终 点 的 现 象 为 _。 a.FeCl2b.NH4Fe(SO4)2 c.淀粉d.甲基橙 实验过程中加入硝基苯的目的是_， 如无此操作所测 Cl 元素含量将会_(填“偏大”“
45、偏小”或“不变”)。 (3)氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷废水(主要为 H3PO4、H3PO3等)。在废水 中先加入适量漂白粉，再加入生石灰调节 pH 将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并 回收。 在沉淀前先加入适量漂白粉的作用是_。 图 1、图 2 是不同条件对磷的沉淀回收率的影响图像。 处理该厂废水最合适的工艺条件为_(填字母)。 a.调节 pH9b.调节 pH10 c.反应时间 30 mind.反应时间 120 min 答案(1)PCl3H2OCl2=POCl32HCl (2)b滴入最后一滴 NH4SCN 溶液，溶液变为红色，且 30 s 内不褪色防止 在滴加 NH4SCN 时，将 AgCl
46、 沉淀转化为 AgSCN 沉淀，使消耗的 NH4SCN 溶液 增多，从而影响实验结果偏小(3)将废水中的 H3PO3氧化为 PO3 4bc 案例 2砷及其化合物性质探究 砷(As)及其化合物在生产、医疗、科技等方面有许多应用 (1)中国自古有“信口雌黄”、“雄黄入药”之说。雄黄 As2S3和雌黄 As4S4都是 自然界中常见的砷化物， 早期都曾用作绘画颜料， 因都有抗病毒疗效也用来入药。 一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示。 砷元素有2、3、5 等常见价态。雌黄和雄黄中 S 元素的价态相同，其价 态是_。I 中发生的离子方程式是_。 中， 雌黄在空气中加热至 300 时会产生两种物质，
47、若 4.28 gAs4S4反应转移 0.28 mol e ，则 a 为_(填化学式)；双氧水可将砒霜(As2O3)氧化成 H3AsO4 而除去，该反应的化学方程式为：_ _。 (2)AsH3是一种很强的还原剂，室温下， 0.4 mol AsH3气体在空气中自燃，氧化 产 物 为 As2O3固 体 ， 放 出 b kJ 热 量 ， AsH3自 燃 的 热 化 学 方 程 式 是 ： _ _。 (3)将 Na3AsO3(aq)I2(aq)H2O(l)Na2HAsO4(aq)NaI (aq)HI(aq)设计成原 电池如图 1 所示，放电时电流强度(I)与时间关系如图 2 所示。 如图 2 中表示在该
48、时刻上述可逆反应达到平衡状态的点是_(填字母)。 已知： a 点对应如图 1 中电流由 C1极经外电路流向 C2极。 则 d 点对应的负极的 反应式为_ _。 如图 2 中，bc 改变条件可能是_(填代号)，cd 电流强度变化的原因 是_。 A.向左室中加入适量的浓 Na3AsO3溶液 B.向左室中加入适量的烧碱溶液 C.向右室中加入适量的浓 KI 溶液 D.向右室中加入适量的稀硫酸 解析(1)雌黄在空气中加热至 300 时会产生两种物质，其中一种氧化物为剧 毒的砒霜(As2O3)，若 4.28 g As4S4反应转移 0.28 mol e ，则设反应后生成 a 中硫 的化合价为x，则 4.2
49、8 g 428 g/mol4(12x)0.28 mol，解得 x4，所以 a 为 二氧化硫，双氧水将 As2O3氧化为 H3AsO4而除去，氧化还原反应中过氧化氢中 氧元素化合价1 价变化为2 价，As 元素化合价3 价变化为5 价，结合电子 守恒和原子守恒写出该反应的化学方程式为 2H2O2H2OAs2O3=2H3AsO4； (2) 由 0.4 molAsH3气体在空气中自燃，氧化产物为 As2O3固体，放出 b kJ 热量，则 2 molAsH3气体在空气中自燃， 氧化产物为 As2O3固体， 放出 5b kJ 热量， 则 AsH3 自燃的热化学方程式为 2AsH3(g)3O2(g)=As
50、2O3(s)3H2O(l)H5b kJmol 1；(3)可逆反应达到平衡状态即电流强度为 0，则由图像可知表示在该 时刻上述可逆反应达到平衡状态的点是 b; 由 a 点对应图 2 中电流由 C1极经外 电路流向 C2极，则 d 点电流方向与 a 点相反即电流由 C2极经外电路流向 C1极， 则负极 C1极失电子发生氧化反应，反应式为 AsO3 32e H2O=HAsO2 4H ； 由 a 点对应图 2 中电流由 C1极经外电路流向 C2极，则电池总反应为 HI(aq) Na2HAsO4(aq)NaI (aq)=Na3AsO3(aq)I2(aq)H2O(l)，图 2 中，bc 电流方向 改变，则
