第12讲 氮及其化合物
(时间：45分钟 满分：100分)
考 点
题 号
氮的氧化物的性质
2、4、11
氨和铵盐的性质
3、8
硝酸的性质及综合应用
1、5、6、7、9、10
技巧：讨论法
10
一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意)
1．(2013·绵阳一检)下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是
( )。
A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2
C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
解析 硝酸是一种具有强氧化性的强酸，并且浓度越大，氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故选项A错；硝酸是一种氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S，与Na2CO3反应能生成CO2，所以选项B、C错；选项D正确。
答案 D
2．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。下列对该反应过程及产物叙述正确的是 ( )。
A．NO2起催化剂作用
B．NO起催化剂作用
C．NO2只起氧化剂作用
D．O3与O2互为同分异构体
解析 反应过程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化剂作用，反应过程中NO2既作氧化剂又作还原剂，A项正确，B、C项错误；O3与O2的相对分子质量不相同，不互为同分异构体，互为同素异形体，D项错误。
答案 A
3．(高考变式题)铵盐是一类重要的氮的化合物，设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 ( )。
A．1 mol NH含有的电子数为11NA
B．NH中N元素的化合价为－3，在氧化还原反应中常作氧化剂
C．0.1 L 3 mol·L－1的NH4NO3溶液中氮原子数等于0.6NA
D．硫酸铵中既含有离子键，又含有共价键，而氯化铵中只含有离子键
解析 1个NH中含有10个电子，A错；NH中N元素的化合价为－3价，化合价最低在氧化还原反应中常作还原剂；B错误；0.1 L 3 mol·L－1的NH4NO3溶液中的氮原子数为0.6 NA；C正确；铵根离子中，氮与氢原子之间为共价键，D错。
答案 C
4．(2013·东北师大附中摸底)把3体积NO2气体依次通过①饱和NaHCO3溶液；②浓硫酸；③Na2O2后(假设每一步的反应都是充分的)，再用排水法收集残留气体，则收集到的气体是 ( )。
A．1体积NO B．1体积NO2和体积O2
C.体积O2 D.体积NO
解析 3体积的NO2通过饱和NaHCO3溶液，发生的反应有3NO2＋2NaHCO3===2NaNO3＋H2O＋NO＋2CO2，剩余气体通过浓硫酸后除去H2O，通过Na2O2时发生反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，此时剩余气体为1体积O2和1体积NO，排水法收集气体时发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，显然O2过量，剩余体积O2。
答案 C
5．(高考变式题)已知HNO2在低温下较稳定，酸性比醋酸略强，既有氧化性又有还原性，其氧化产物、还原产物与溶液pH的关系如下表。
pH范围
＞7
＜7
产物
NO
NO、N2O、N2中的一种
下列有关说法错误的是 ( )。
A．碱性条件下，NaNO2与NaClO反应的离子方程式为NO＋ClO－===NO＋Cl－
B．向冷的NaNO2溶液中通入CO2可得到HNO2
C．向冷的NaNO2溶液中加入稀硫酸可得到HNO2
D．向冷的NaNO2溶液中加入滴有淀粉的氢碘酸，溶液变蓝色
解析 由表中数据知，碱性条件下，HNO2可被氧化为NO，而ClO－有强氧化性，A对；HNO2的酸性比碳酸强但比硫酸弱，故CO2不能与亚硝酸盐作用而硫酸能，B错、C对；酸性条件下，NaNO2有氧化性，而I－具有强还原性，NO能将I－氧化成I2，D对。
答案 B
6.如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L－1的硝酸并加热，待反应结束时，下列微粒在体系中一定大量存在的是 ( )。
①NO ②Fe3＋ ③H＋ ④NO
⑤NO2
A．① B．①⑤
C．②④⑤ D．①②③⑤
解析 Fe与浓HNO3反应时，开始生成的还原产物是NO2，并且若铁少量时，还原产物只有NO2；当铁过量时，氧化产物是Fe2＋，当HNO3过量时，氧化产物是Fe3＋。因产物有硝酸盐，故溶液中一定还有NO。
答案 B
7．(2013·眉山统考)一定体积0.01 mol·L－1的稀硝酸恰好能氧化一定质量的铁、铝混合物，已知两种金属均被氧化为最高价态，还原产物只有NO。若用0.01 mol·L NaOH溶液溶解相同质量的该混合物，当反应完全时所需氢氧化钠溶液的体积是稀硝酸的，则样品中铁、铝的物质的量之比为 ( )。
A．2∶3 B．1∶3
C．1∶4 D．5∶3
解析 设样品中铁和铝的物质的量分别为x和y，根据Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O、Al＋4HNO3(稀)===Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O，反应中消耗HNO3的物质的量为4x＋4y；而2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑中消耗NaOH的物质的量为y，即＝，解得x∶y＝1∶4。
答案 C
二、非选择题(本题共4个小题，共58分)
8．(14分)(2013·珠海模拟)甲、乙、丙均为中学化学常见的气体单质，A、B、C为常见的化合物，已知：
①A和B都极易溶于水，用两根玻璃棒分别蘸取A和B的浓溶液后，相互靠近会看到白烟。
②各物质之间存在如图所示的转化关系
→CC溶液
请回答下列问题：
(1)C溶液显________性(填“酸”、“碱”或“中”)，理由是
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)乙和甲反应生成A的化学方程式为______________________________________________________________。
C和氢氧化钠溶液生成A的离子方程式为______________________________________________________________。
(3)丙气体通入1 L氢氧化钠溶液中恰好完全反应，此时电子转移为2 mol，则氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。
(4)常温下，向含白色沉淀M的浊液中加入氯化钠固体，M的溶解度将________(填“增大”、“减小”或“不变”)，Ksp(M)将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案 (1)酸 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
(2)N2＋3H22NH3 NH＋OH－NH3↑＋H2O (3)4 mol·L－1 (4)减小 不变
9．(14分)工业上可用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜。在实际生产中，先把铜屑在空气中灼烧，再跟用等体积水稀释的浓硝酸反应来制取硝酸铜。请回答下列问题：
(1)不宜于用铜屑直接与硝酸反应来制取硝酸铜的原因是
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)浓硝酸用等体积水稀释的目的是________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(3)要得到硝酸铜晶体，应选用________。
(4)反应中硝酸表现出________性。
解析 (1)铜与硝酸直接反应会有氮的氧化物生成，既产生污染，又降低硝酸的利用率；铜屑在空气中灼烧生成CuO，CuO与HNO3反应没有氮的氧化物生成，既避免了污染，又提高了硝酸的利用率。
(2)浓硝酸易挥发、不稳定，对设备腐蚀严重，稀硝酸挥发性小，且稀硝酸和氧化铜反应同样生成硝酸铜。(3)由于得到的是硝酸铜溶液，因此要得到晶体需浓缩结晶。(4)硝酸与氧化铜发生反应生成了硝酸铜和水，没有化合价变化，因此体现了硝酸的酸性。
答案 (1)铜与硝酸直接反应会有氮的氧化物生成，既产生污染，又降低硝酸的利用率；铜屑在空气中灼烧生成CuO，CuO与HNO3反应没有氮的氧化物生成，既避免了污染，又提高了硝酸的利用率
(2)浓硝酸易挥发、不稳定，对设备腐蚀严重
(3)结晶法(或重结晶法)
(4)酸
10．(15分)(2013·雅安四校联考)某同学设计如图所示装置用粗铁粒与某浓度稀硝酸反应制取NO气体。
(1)当打开开关a，关闭开关b时，A中干燥管中观察到的实验现象是________________，烧杯B中盛的是________溶液。当________时关闭开关a，打开开关b，此时C中用排水法收集NO气体。当C中收集满气体后，关闭开关b，装置A中观察到的现象是______________________________________________________________。
(2)将a mol Fe与含b mol HNO3的稀溶液充分反应后，若硝酸的还原产物只有NO。试讨论分析烧杯A中最终溶液中的主要阳离子组成及其物质的量，将结果填入下表未完成的空格中。
取值范围
最终溶液中的主要阳离子及其物质的量
＜
＝
a mol Fe3＋
大于小于
＝
a mol Fe2＋
＞
解析 (1)A装置利用启普发生器原理，Fe与稀硝酸反应生成无色的NO气体，当遇干燥管中的O2时，则转变成红棕色的NO2气体，NO2用碱液吸收。当气体再变成无色时，说明装置中的O2已完全反应，则可用排水法收集NO。当关闭b时，A装置中继续产生NO，则会将干燥管中的HNO3压入烧杯内，从而与Fe脱离，反应停止。(2)铁与HNO3反应，可能生成Fe2＋，也可能生成Fe3＋，或二者的混合物。当铁过量时，反应化学方程式为3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O；当HNO3过量时，反应化学方程式为Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。＝时，刚好生成a mol Fe3＋，HNO3没有剩余；＜时，则HNO3过量，仍为a mol Fe3＋，根据化学反应方程式，不难得出剩余的HNO3为(b－4a)mol。当＝时，刚好生成a mol Fe2＋，HNO3没有剩余。当＞时，铁过量，以HNO3计算，b mol HNO3生成Fe2＋为 mol。当＜＜时，可以分段计算，即先按反应化学方程式Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O中HNO3完全反应来计算，然后过量的铁按Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋计算即可。
答案 (1)气体由无色逐渐变成红棕色 NaOH 气体又变无色 烧杯中液面上升，干燥管中液面下降，固体与溶液脱离
(2)
取值范围
最终溶液中的主要阳离子及其物质的量
＜
a mol Fe3＋，(b－4a)mol H＋
＝
a mol Fe3＋
大于小于
mol Fe3＋，mol Fe2＋
＝
a mol Fe2＋
＞
mol Fe2＋
11.(15分)某化学活动小组想通过如图所示装置(夹持装置已略去)进行实验，探究Na2O2与NO反应的产物。
实验前，他们查阅有关资料得到如下信息：
①2NaNO32NaNO2＋O2↑；
②NaNO2为白色粉末状固体，既有氧化性又有还原性；
③NaNO2溶液显弱碱性(原因：强碱弱酸盐的水解)。
实验开始时，先在A装置中加入适量的碳酸钙和足量稀硝酸，待不再有气体产生时，将铜丝插入稀硝酸中。
请回答下列问题：
(1)A装置中放入碳酸钙的目的是______________________________________________________________。
(2)装置B、C中的试剂分别是：B________、C________，E的作用是______________________________________________________________。
(3)如何检验反应中是否有氧气生成？_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
(4)假如Na2O2已反应完全，为确定D中固体产物的成分，甲同学将固体溶于水后，经测定发现溶液显强碱性，再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。由此现象推断固体产物中可能含有的物质是________(填化学式)。
(5)乙同学取适量固体于试管中密闭加热，发现白色固体部分变为淡黄色。此现象说明固体中还可能含有的成分是________(填化学式)。根据以上推测，请写出Na2O2与NO反应的化学方程式________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
解析 本题探究NO与过氧化钠的反应，实验设计必须考虑如下因素：①产生NO时，要除尽装置中的空气；②装置必须干燥，防止水与过氧化钠反应；③排尽装置中的二氧化碳，防止二氧化碳与过氧化钠反应；④采取措施，防止空气进入装置。新信息挖掘：反应①暗示如果产物中有硝酸钠，受热会产生氧气；信息②暗示若D中固体呈黄色，一定有硝酸钠、亚硝酸钠以外的物质生成；亚硝酸钠具有还原性，加入强氧化剂如酸性高锰酸钾溶液，会发生反应，高锰酸钾溶液由红色变成无色。信息③暗示亚硝酸钠溶液呈弱碱性，若产物溶于水呈强碱性，说明有强碱生成。若显中性，说明没有亚硝酸钠生成。由以上分析，若Na2O2已反应完全，D中固体产物溶于水，溶液显强碱性说明含有Na2O，向溶液中加入酸性MnO4溶液，紫色褪去，说明存在还原性物质，即可能有NaNO2，D中白色固体产物密闭加热部分变为淡黄色，说明其中还有NaNO3,2NaNO32NaNO2＋O2↑、生成的O2再次把Na2O氧化为Na2O2而显淡黄色，由此可知Na2O2与NO反应的产物有NaNO3、NaNO2和Na2O，其反应的化学方程式为：2Na2O2＋2NO===NaNO3＋NaNO2＋Na2O
答案 (1)使碳酸钙与稀硝酸反应生成CO2，排除装置中的空气
(2)NaOH溶液 浓硫酸 防止空气中的CO2、水蒸气进入装置D中，干扰产物的判断 (3)将带火星的木条放在E装置的气体出口处，观察木条是否复燃，若复燃，则说明有氧气生成；若不复燃，说明无氧气产生
(4)Na2O、NaNO2
(5)NaNO3 2Na2O2＋2NO===NaNO3＋NaNO2＋Na2O
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