「精品」高考化学讲与练 第4章 第4讲 氮及其化合物(含解析)新人教版

第4章 第4讲氮及其化合物

李仕才

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： ①3Mg ＋N 2=====点燃

Mg 3N 2； ②N 2＋3H 2????高温、高压

催化剂2NH 3； ③N 2＋O 2=====放电或高温

2NO 。

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?

??

??

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：N 2O(俗称“笑气”，具有麻醉作用)、NO 、N 2O 3、NO 2、N 2O 4、N 2O 5(白色固体)。其中N 2O 3和N 2O 5分别是HNO 2和HNO 3的酸酐。它们都是空气污染物，空气中的NO 2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：2NO 2??N 2O 4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

①光化学烟雾：NO x 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：NO x 排入大气中后，与水反应生成HNO 3和HNO 2，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。

(2)常见的NO x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NO x 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NO x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3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，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：2NO＋O2===2NO2。

(2)①NO2与SO2：NO2＋SO2===SO3＋NO；

②NO、CO2(体积比为1∶1)与足量Na2O2：2NO＋2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋2NO2；

③NO2和NaHSO3溶液反应(写离子方程式，NO2的还原产物为NO)：NO2＋HSO－3===H＋＋SO2－4＋NO。

(3)除去NO中的NO2：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

3．(从实验室制法上掌握NO 和NO 2的性质)按要求回答问题：

(1)铜和稀HNO 3反应制NO ，化学方程式：3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，用排水法收集。 (2)铜和浓HNO 3反应制NO 2，化学方程式：Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ，用浓H 2SO 4或P 2O 5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( )

A ．NO 2是该过程的最终产物

B ．NO 和O 2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CO 2和NO

D ．该催化转化的总化学方程式：2NO ＋O 2＋4CO =====催化剂

4CO 2＋N 2 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O 2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 、NO 2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2NO ＋O 2＋4CO =====催化剂

4CO 2＋N 2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NO 2，NO 2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO 2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O 3，加重空气污染。反应过程为①2NO 2―→2NO ＋2O ，②2NO ＋O 2―→2NO 2，③O ＋O 2―→O 3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是( ) A ．NO 2起催化剂作用 B ．NO 起催化剂作用 C ．NO 2只起氧化剂作用 D ．O 3与O 2为同分异构体

答案 A

解析 反应过程①＋②得O 2―→2O ，③O ＋O 2―→O 3，NO 2起催化剂作用，反应过程中NO 2还作氧化剂，A 项正确，B 、C 项错误；O 3与O 2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)NO 2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2NO 2＋2NaOH===M ＋NaNO 3＋H 2O,8NH 3＋

6NO 2===7X ＋12H 2O 。则M 、X 代表的物质的化学式分别是( ) A ．NaNO 2、N 2 B ．HNO 2、N 2 C ．NO 、HNO 3 D ．N 2、N 2

答案 A

解析 根据化合价升降关系以及原子守恒，判断M 为NaNO 2，X 为N 2。

4．汽车尾气主要含有CO 2、CO 、SO 2、NO x 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)NO x 能形成酸雨，写出NO 2转化为HNO 3的化学方程式：___________________________ ________________________________________________________________________。

(3)汽车尾气中的CO 、NO x 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 N 2与O 2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)3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO (3)2CO ＋2NO =====催化剂

N 2＋2CO 2

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，N 2和O 2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 、NO x 反应后生成的无毒气体为CO 2和N 2。

NO x 与NaOH 溶液反应问题分析

(1)NO 2能被NaOH 溶液吸收生成2种盐。 (2)NO 不能被NaOH 溶液吸收。

(3)n (NO 2)∶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．(NO x 与H 2O 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NO 2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( )

A ．1∶1

B ．5∶7

C ．7∶5

D ．4∶3

答案 A

解析 NO 2、NO 装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n (NO 2)＝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1∶1。 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①NO 和NO 2，②NO 2和O 2，③NH 3和N 2。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V 1、V 2、V 3，则下列的关系正确的是( ) A ．V 1＞V 2＞V 3 B ．V 1＞V 3＞V 2 C ．V 2＞V 3＞V 1 D ．V 3＞V 1＞V 2

答案 B

解析 设各种气体的体积都为1体积。①根据3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，即剩余NO 的体积V 1＝(1＋1

3)

体积。②根据4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3，即剩余O 2的体积V 2＝(1－1

4)体积。③剩余N 2的体积V 3＝1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(NO 2)，还是NO 、NO 2、O 2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO,2NO ＋O 2===2NO 2，故若有气体剩余只能是NO 或O 2，不可能是NO 2。 (1)若NO 和O 2通入水中，总关系式为4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3(4∶3)。 (2)若NO 2和O 2通入水中，总关系式为4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3(4∶1)。

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：4HNO 3(浓)=====△或光照

2H 2O ＋4NO 2↑＋O 2↑。

(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： ①与金属反应： 稀硝酸与铜反应：

3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ； 浓硝酸与铜反应：

Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 。 ②与非金属反应： 浓硝酸与C 的反应：

C ＋4HNO 3(浓)=====△

CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。 ③与还原性化合物反应：

硝酸可氧化H 2S 、SO 2、Na 2SO 3、HI 、Fe 2＋

等还原性物质。 稀硝酸与FeSO 4溶液反应的离子方程式： 3Fe 2＋

＋4H ＋

＋NO －

3===3Fe 3＋

＋NO ↑＋2H 2O 。 (3)与有机物反应

①硝化反应(与反应)：

――→浓硫酸△

；

②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 ①HNO 3与金属反应一般不能产生H 2。

②还原产物一般为HNO 3(浓)→NO 2，HNO 3(稀)→NO ；很稀的硝酸还原产物也可能为N 2O 、N 2或NH 4NO 3。 ③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。 (2)涉及HNO 3的离子反应常见的易错问题

①忽视NO －

3在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO －

3不能与Fe 2＋

、I －

、SO 2－

3、S 2－

等还原性较强的离子大量共存。

②在书写离子方程式时，忽视HNO 3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Ⅱ，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)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出

(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

(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

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________；

④________________________________________________________________________。

(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)①铜片表面产生气泡，铜片慢慢溶解并逐渐消失

②小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色

③大烧杯中有红棕色气体生成，后来慢慢变成无色

④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，Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，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4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若O2消耗完，则发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，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CO 2，赶走装置中的空气，防止因NO 与O 2反应生成NO 2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 3Cu ＋8H ＋

＋2NO －

3===3Cu 2＋

＋2NO ↑＋4H 2O

(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①颜色：……由……(具体颜色)变为……(具体颜色)；

②气体：溶液中产生……(颜色)的气体，(或)在固体表面产生……(颜色)气体； ③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NO 2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 ，NO 2的体积为________L 。

(2)参加反应的HNO 3的物质的量是_______________________________________________。 (3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L －1

的NaOH 溶液，恰好使溶液中的Cu 2＋

全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_________________________________mol·L －1

。

(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH 溶液中全部转化为NaNO 3，至少需要30%的双氧水_________g 。

答案 (1)5.824 5.376 (2)1.52mol (3)

aV ×10－3＋0.5

0.14

(4)57.8

解析 (1)n (Cu)＝32.64g

64g·mol －1＝0.51mol ，设混合气体中NO 的物质的量为x ，NO 2的物质的量为y 。

根据气体的总体积为11.2L ，有：x ＋y ＝0.5mol 。 根据得失电子守恒，有：3x ＋y ＝(0.51×2) mol 。 解方程组得：x ＝0.26mol ，y ＝0.24mol 。 则：V (NO)＝0.26mol ×22.4L·mol －1

＝5.824L

V (NO 2)＝11.2L －5.824L ＝5.376L 。

(2)参加反应的HNO 3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO 3)2；另一部分被还原成NO 2和NO ，所以参加反应的HNO 3的物质的量为0.51mol ×2＋0.5mol ＝1.52mol 。

(3)HNO 3在反应中一部分变成气体，一部分以NO －

3的形式留在溶液中。变成气体的HNO 3的物质的量为0.5mol 。加入NaOH 溶液至正好使溶液中Cu 2＋

全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO 3，其物质的量为10－3

aV mol ，也就是以NO －

3形式留在溶液中的HNO 3的物质的量为10－3

aV mol 。 所以，c (HNO 3)＝

aV ×10－3＋0.5

0.14

mol·L －1

。

(4)由得失电子守恒得：2×n (Cu)＝2×n (H 2O 2)，32.64g

64g·mol

－1×2＝n (H 2O 2)×2，n (H 2O 2)＝0.51mol ，则

m (H 2O 2)＝17.34g 。需30%的双氧水：17.34g÷30%＝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

2.氨的化学性质

(1)氨气与水的反应

NH 3＋H 2O ??NH 3·H 2O ??NH ＋

4＋OH －

，氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH 3·H 2O 、NH 3、H 2O 、NH ＋

4、OH －、H ＋

。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH 3·H 2O=====△NH 3↑＋H 2O 。 (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：HCl ＋NH 3===NH 4Cl 、NH 3＋HNO 3===NH 4NO 3。 (3)与盐溶液的反应

如过量氨水与AlCl 3反应的离子方程式： Al 3＋

＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋

4。 (4)氨气的还原性——氨的催化氧化 化学方程式：4NH 3＋5O 2=====催化剂

△4NO ＋6H 2O 。

3．氨气的实验室制法

4．铵盐及NH ＋

4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 ＋

4的检验

未知液――→OH －

呈碱性――→△湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH ＋

4。

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NH 4Cl 固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH 4Cl 固体可以升华(×) (6)氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH ＋

4(×) (7)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性(×) 解析 NH 4HCO 3、(NH 4)2S 溶液呈碱性。

(8)施肥时，草木灰(有效成分为K 2CO 3)不能与NH 4Cl 混合使用，是因为K 2CO 3与NH 4Cl 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 ＋

4(×)

(10)NH 4H 的结构与NH 4Cl 相似，NH 4H 固体与少量H 2O 反应可有两种气体生成(√) (11)用浓NH 4Cl 溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为NH 4Cl 隔绝了空气(×) (12)现有1mol·L －1

的氨水，则该溶液中NH 3·H 2O 的浓度是1mol·L －1

(×)

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8NH 3＋3Cl 2===N 2＋6NH 4Cl(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NH 3？原因是什么？

答案 不能，因为NH 4Cl 固体受热分解生成NH 3和HCl ，它们在试管口又重新生成NH 4Cl 。

(2)若要制得纯净、干燥的NH 3，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 NH 4HCO 3[或(NH 4)2CO 3] NH 4HCO 3=====△NH 3↑＋H 2O ＋CO 2↑[或(NH 4)2CO 3=====△

2NH 3↑＋H 2O ＋CO 2↑]，生成的H 2O 和CO 2可以被碱石灰吸收，可制得纯净、干燥的NH 3

(3)在实验室中还可以把浓氨水滴入NaOH 固体中，制备NH 3，下列适宜的装置是③。

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NH 3的简易方法分析

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NH ＋

4

C ．加热NH 4HCO 3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH 4HCO 3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，4NH 3＋5O 2=====Pt

△4NO ＋6H 2O,2NO ＋O 2===2NO 2，NH 3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( )

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NH3·H2O，NH3·H2O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

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。

①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；

②D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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

③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)Ⅱ或Ⅲ用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)(3)①饱和食盐水浓硫酸②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2③NaOH Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

解析(1)在浓氨水中存在平衡：NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋4＋OH－，向其中加入生石灰[发生反应CaO ＋H2O===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Ⅱ或Ⅲ。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)①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。

②探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生白烟，联系NH3＋HCl===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。

③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。

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(Ⅰ)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(Ⅱ)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(Ⅲ)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(Ⅳ)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(Ⅴ)打开①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②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。装置(Ⅵ)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1

22.4

mol·L－1。

(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c(HNO3)＝1

28

mol·L－1。

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( )

A．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉

B．NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉

C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉

D．HCl(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

答案 B

解析 H 2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NO 2气体，则c (HNO 3)＝________________________________________________。 (3)若用n (NO 2)∶n (O 2)＝4∶1的混合气体，则c (HNO 3)＝___________________________。 (4)若用n (NO 2)∶n (O 2)＝2∶1的混合气体，则c (HNO 3)＝___________________________。 答案 (1)122.4mol·L －1 (2)122.4mol·L －1(3)128mol·L －1 (4)128mol·L －1

解析 设烧瓶的容积为V L ，则气体的物质的量均为V

22.4

mol 。

(1)若是HCl 气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为V L ，c (HCl)＝V

22.4 mol V L ＝122.4

mol·L

－

1

。

(2)若为NO 2，喷泉后，溶质为HNO 3， 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO V

22.4mol 23×V

22.4mol 则喷泉后溶液的体积为2

3

V L ，

c (HNO 3)＝23×V 22.4 mol 23V L ＝122.4mol·L －1

。

(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)。A．Cu与稀盐酸

B．NaHCO3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___________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案(1)D NH4HCO3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。