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1、第四单元生产生活中的含氮化合物,考点1:氮气和氮的氧化物一、氮气的结构与性质(a、c)1.氮元素的存在与氮的固定,2.N2的结构及性质,写出有关反应的化学方程式:_;_;_。,3Mg+N2Mg3N2,N2+3H22NH3,N2+O22NO,二、氮的氧化物(a)(1)氮有多种价态的氧化物,如_、_、_、_、N2O3、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是_;NO2与N2O4相互转化的化学方程式:_。,N2O,NO,NO2,N2O4,N2O3、N2O5,2NO2N2O4,(2)NO和NO2的比较:,无,有毒,红棕,有毒,难溶,2HNO3+NO,排水法,向上排空气法,血红蛋白,光化,学烟雾,(3)常见N
2、Ox的尾气处理方法:碱液吸收法2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O,催化转化:在催化剂、加热条件下,氨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)。一般适用汽车尾气的处理。,【典例精析】【典例】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5molL-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是()A.60mLB.45mLC.30m
3、LD.15mL,【解析】选A。NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,完全生成HNO3,则整个过程中HNO3反应前后没有变化,即Cu失去的电子都被O2得到了,根据得失电子守恒:,n(Cu)2=n(O2)4=解得:n(Cu)=0.15mol,所以Cu(NO3)2为0.15mol,根据Cu2+2OH-0.15moln(OH-)则NaOH为0.15mol2=0.3mol,则NaOH体积V=0.06L,即60mL。,【强化训练】1.思维诊断(正确的打“”,错误的打“”)(1)食品袋中充氮气可用来防腐。()提示:。氮气的化学性质稳定,可用来防腐。,(2)氮的
4、氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾,又是形成酸雨的主要物质。()提示:。硫的氧化物不能形成光化学烟雾。(3)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在。()提示:。NO能与空气中的氧气反应。,(4)在实验室里,NO和NO2均用排水法收集。()提示:。NO不溶于水,用排水法收集,NO2可与水反应,不可用排水法收集。(5)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物。()提示:。NO2与水反应时除生成硝酸,还有NO生成,故NO2不是酸性氧化物。,(6)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂。()提示:。3NO2+H2O=2HNO3+NO,NO2既是氧化剂,又是还原剂。,2.
5、常温常压下,注射器甲中装有NO2气体,注射器乙中装有相同体积的空气,注射器与U形管连通,固定活塞。如图所示,打开两个止水夹,足够时间后,将会看到U形管中液面世纪金榜导学号()A.a端上升,b端下降B.a端下降,b端上升C.U形管中液面无变化D.无法判断,【解析】选A。打开两个止水夹后,甲中NO2与水反应生成HNO3和NO,U形管中左侧气体压强减小,a端液面上升,b端下降。,3.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NO和NO2,NO2和O2,NH3和N2。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V1、V2、V3,则下列关系正确的是(
6、)A.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2,【解析】选B。设各种气体的体积都为1。根据3NO2+H2O=2HNO3+NO,即剩余NO的体积V1=(1+)体积。根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3,即剩余O2的体积V2=(1-)体积。剩余N2的体积V3=1体积。即B项符合题意。,4.将充有mmLNO和nmLNO2气体的试管倒立于水槽中,然后通入mmLO2,若已知nm,则充分反应后,试管中的气体在同温同压下的体积为()A.B.C.D.3(n-m)mL,【解析】选B。根据3NO2+H2O=2HNO3+NO知,nmLNO2气体反应后生成mLNO气体,再根据4NO+3O2+2
7、H2O=4HNO3得,(m+)m43,可知NO过量,故剩余的体积为(m+)mL-mL=mL。,5.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx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_,NO来自_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。,(2)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:_。(3)汽车尾气中的CO、NOx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:_。,【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,N2
8、和O2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反应后生成的无毒气体为CO2和N2。,答案:(1)汽油的不完全燃烧N2与O2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)3NO2+H2O=2HNO3+NO(3)2CO+2NON2+2CO2,【加固训练】N2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂,以下反应能产生N2O:3CO+2NO23CO2+N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是()A.上述反应中,每消耗2molNO2,就会生成22.4LN2OB.N2O有氧
9、化性,且为HNO2的酸酐C.等质量的N2O和CO2含有相等的电子数D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合,使人中毒,【解析】选C。A项,该反应中每消耗2molNO2,会生成1molN2O,但没有说明温度和压强,故不一定是22.4L,错误;B项,HNO2的酸酐为N2O3,错误;D项,题干已指出N2O曾用作可吸入性麻醉剂,说明其无毒或毒性非常小,不会迅速与人体血红蛋白结合,使人中毒,错误。,【归纳总结】(1)氮氧化物溶于水的问题分析无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2,故若有气体剩余只能是NO或
10、O2,不可能是NO2。,若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O=4HNO3(43)。若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3(41)。(2)NOx与NaOH溶液反应问题分析NO2能被NaOH溶液吸收生成2种盐。NO不能被NaOH溶液吸收。n(NO2)n(NO)1时能完全被NaOH溶液吸收。,考点2:氨和铵盐一、氨(b)氨气的性质与制备(1)NH3的结构和物理性质,无,极易,易,(2)氨的化学性质,(3)氨气的实验室制法常规方法:固+固NH3,其他方法:,(4)用途制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。,二、铵盐(b)1.化学性质,2.的检验,【典例
11、精析】【典例1】某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:世纪金榜导学号(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是_(填字母)。A.将氯化铵固体加热分解收集产生的气体B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体C.将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体,(2)根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气,适宜的装置是_。,(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是_(填序号)。密度颜色溶解性热稳定性与氧气反应,(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是_,集气的原理是_。,【解题
12、思路】(1)根据所给物质的性质以及氨的性质进行分析。(2)根据氨的制备原理及药品性质选择装置。(3)收集气体主要有排气法和排液法,主要利用了气体的密度、溶解性等。(4)氨气极易溶于水、密度比空气小。,【解析】(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作,而且节约氨水的用量。(2)将浓氨水滴入氢氧化钠固体中制氨气用C装置,将碳酸氢铵加热分解,产生的气体用碱石灰干燥制氨气选用D装置。(3)收集气体可,采用排空气法(气体密度、气体不能被氧气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。(4)氨
13、气极易溶于水,故采用向下排空气法收集。,答案:(1)B、C(2)C、D(3)(4)d利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨气,【考题变式】(1)在(2)中更换为下图装置用于实验室制取氨气(夹持装置略)。,是否可行?提示:不可行。应将试管内固体更换为氯化铵与氢氧化钙,且氨气不能用排水法收集。,(2)用(2)中B装置加热氯化铵与氢氧化钙固体制取氨气时,能否用NaOH代替Ca(OH)2?提示:不能。Ca(OH)2不能用KOH或NaOH代替,因两者易吸湿,易结块,不利于产生NH3,且高温下腐蚀试管。,【典例2】某课外活动小组欲利用CuO与NH3反应,研究NH3的某种性质并测定其组
14、成,设计了如下实验装置(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:,(1)仪器a的名称为_。(2)实验室中,利用装置A,还可制取的无色气体是_(填字母)。A.Cl2B.O2C.CO2D.NO2,(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体,量气管有无色无味的气体生成,上述现象证明NH3具有_性,写出相应的化学方程式_。(4)E装置中浓硫酸的作用_。(5)读取气体体积前,应对装置F进行的操作:_。,(6)实验完毕,若测得干燥管D增重mg,装置F测得气体的体积为nL(已折算成标准状况),则氨分子中氮、氢的原子个数比为_(用含m、n字母的代数式表示)。,【解析】(1)仪器a为分液漏斗。(2)
15、氯气和二氧化氮是有色气体,故排除A、D,该装置适用于固液混合不加热制取的气体,所以可以是氧气和二氧化碳,故选B、C。(3)该反应中氧化铜被还原生成铜单质,所以氨气有还原性,氨气和氧化铜反应生成铜、水和氮气,反应方程式为3CuO+2NH33Cu+3H2O+N2。,(4)吸收未反应的氨气,阻止F中水蒸气进入D。(5)慢慢上下移动右边漏斗,使左右两管液面相平。(6)干燥管吸收的物质是水,收集的气体是氮气,水的物质的量为所以含有的氢原子物质的量为mol,氮气的物质的量为所以氮原子的物质的量为mol,所以氨分子中氮、氢的原子个数比为,答案:(1)分液漏斗(2)B、C(3)还原3CuO+2NH33Cu+3
16、H2O+N2(4)吸收未反应的氨气,阻止F中水蒸气进入D(5)慢慢上下移动右边漏斗,使左右两管液面相平(6),【考题变式】(1)若将装置B撤去,则最后所得氨分子中氮、氢原子个数比与实际值相比有什么变化?提示:偏小。若撤去装置B,则进入C中的氨气中会混有少量的水蒸气,使干燥管D增重偏大,即会使氢原子的量增大。,(2)若读取气体体积时,装置F右边漏斗中液面低于左侧量气管中液面,则所测得氨分子中氮、氢原子个数比与实际值相比有什么变化?提示:偏大。若装置F右边漏斗中液面低于左侧液面,则装置中气体压强小于外界大气压,此时气体的体积偏大,即N2体积偏大,则氮、氢原子个数比偏大。,【强化训练】1.思维诊断(
17、正确的打“”,错误的打“”)(1)NH4HCO3受热易分解,可用作氮肥。()提示:。NH4HCO3中含有氮元素,可用作氮肥。,(2)将红热的铂丝伸入盛浓氨水的锥形瓶中,瓶口出现少量红棕色气体,说明氨气的氧化产物为NO2。()提示:。氨气催化氧化生成一氧化氮,一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮。,(3)取少量试液于试管中,加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,检验溶液中是否含。()提示:。向含的溶液中加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体即可。,(4)加热盛有NH4Cl的试管,试管底部有固体消失,试管口有晶体凝结,说明NH4Cl固体可以升华。()提示
18、:。不是升华,试管底部NH4Cl分解生成NH3和HCl,试管口NH3与HCl反应生成了NH4Cl,发生了化学反应。,(5)NH4Cl溶液与Ca(OH)2溶液混合的离子方程式为+OH-=NH3+H2O。()提示:。NH4Cl溶液与Ca(OH)2溶液混合产生NH3H2O。,2.如图,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()世纪金榜导学号,【解析】选A。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,NaOH固体溶于水放热,氨水易挥发,会产生氨气,与浓盐酸反应生成氯化铵,反应现象是有白烟生成,故A正确;氨气为碱性气体,与浓硫酸
19、发生中和反应生成硫酸铵,故B错误;氨气与氯化物发生复分解反应生成氢氧化物,如氯化物溶液变浑浊,可能生成难溶性氢氧化物,但不一定为Al(OH)3,也可能为Mg(OH)2等沉淀,故C错误;,氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是与水反应生成NH3H2O,电离产生OH-,溶液呈碱性,氨气为非电解质,不属于碱,故D错误。,3.根据如图装置回答下列问题。,(1)该装置能否制得纯净、干燥的NH3?_,原因是_。(2)若要制得纯净、干燥的NH3,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),(3)在实验室中还可以把浓氨水滴入NaOH固体中,制备NH3,下列适宜的装置是_。,其收
20、集装置可以选用_。,尾气处理装置可以选用_。,答案:(1)不能NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl,它们在试管口又重新生成NH4Cl(2)NH4HCO3或(NH4)2CO3NH4HCO3NH3+H2O+CO2或(NH4)2CO32NH3+H2O+CO2,生成的H2O和CO2可以被碱石灰吸收,可制得纯净、干燥的NH3(3)Abd,【加固训练】某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质。,(1)装置A中烧瓶内试剂可选用_(填序号)。a.碱石灰b.浓硫酸c.生石灰d.五氧化二磷e.烧碱固体,(2)若探究氨气的溶解性,需在K2的导管末端连接下表装置中的_(填序号),当装置D中集满氨气后
21、,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、干燥氯气的装置。用二氧化锰与浓盐酸制取氯气,生成气体必须通过盛有_试剂的洗气瓶。D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_。,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_。,【解析】(1)在浓氨水中存在平衡:NH3+H2ONH3H2O+OH-,加入生石灰CaO+H2O=Ca(OH)2或NaOH固体,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,将浓氨水加入碱石灰中
22、能快速制备氨气。,(2)氨气极易溶于水,不溶于CCl4,要用防倒吸装置,因此选择或。要使装置D发生喷泉现象,必须使烧瓶中的压强迅速降低,形成内外压强差。用热毛巾将烧瓶焐热,可使D中氨气受热膨胀,通过导管后溶于水,D中压强变小即产生“喷泉”。,(3)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,通过饱和食盐水除去氯化氢,通过浓硫酸除去水蒸气。探究氨气具有还原性,氯气与氨气反应产生白烟,联系反应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“无色无味气体”必为氨气的氧化产物,可推知为氮气。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
23、收。,答案:(1)ace(2)或用热毛巾将烧瓶焐热片刻(其他合理答案均可)(3)饱和食盐水、浓硫酸3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2NaOHCl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,【归纳总结】氨气实验室制法的注意事项(1)实验室用固体铵盐与碱共热制NH3时,不能使用NH4HCO3、NH4NO3及NaOH固体,因为NH4HCO3受热分解产生CO2,使制得的NH3不纯;NH4NO3受热时易发生爆炸;NaOH容易吸水结块,不利于NH3的产生和逸出,且加热条件下NaOH容易腐蚀玻璃。,(2)干燥氨气时不能选用酸性干燥剂,如浓硫酸、P2O5等,也不能选用无水CaCl2,因为它们均能与NH3发生反
24、应,通常选用碱石灰。,(3)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。可用于吸收氨气(或HCl)并能防倒吸的常用装置为,(4)实验室制取氨气的简易方法,考点3:硝酸及氮的转化一、硝酸(a、b、c)1.硝酸的物理性质:,2.硝酸的化学性质,(1)不稳定性反应:_。,4HNO32H2O+4NO2+O2,(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化学方程式:,与金属反应:稀硝酸与铜反应:_;浓硝酸与铜反应:_。,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,与非金属反应:浓硝酸与C
25、的反应:_;,C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O,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。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式:_。,3Fe2+4H+=3Fe3+NO+2H2O,(3)与有机物反应硝化反应(与C6H6反应):_;颜色反应:蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。,C6H6+HNO3C6H5NO2+H2O,二、含氮物质的转化(c)1.氮及其化合物的转化关系:,2.含氮物质的化合价变化及规律:(1)氮元素间的歧化和归中。歧化:3NO2+H2O=2HNO3+NO;2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。归中:6NO+4NH
26、3=5N2+6H2O;NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O。,(2)含氮物质的连续氧化。NH3_;N2_。,NO,NO2,HNO3,NO,NO2,HNO3,【典例精析】【典例】在浓硝酸中放入铜片:世纪金榜导学号(1)开始反应的化学方程式为_,实验现象为_。(2)若铜有剩余,则反应将要结束时的化学方程式是_。,(3)待反应停止后,再加入少量质量分数为25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是_。(4)若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜耗完时,共产生气体(NO和NO2的混合物)5.6L(标准状况)。则所消耗的硝酸的物质的量是_,所得气体的平均相对分子质量为_。,【解题思路】浓
27、硝酸与铜反应,开始时生成NO2,随着反应的进行,硝酸浓度降低,生成NO。此时反应混合溶液中仍有大量硝酸根离子,当加入稀硫酸时,又会发生反应生成NO。第(4)问可根据反应时硝酸最终变为硝酸铜和NOx,利用原子守恒和电子得失守恒的方法进行分析计算。,【解析】(2)随着反应的进行,硝酸浓度不断减小,故反应后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。(4)有关金属与硝酸反应的计算是考查的热点,在解决问题的时候要多从原子守恒和电子守恒的角度来思考,如硝酸在反应中有两个去处:一个是硝酸盐;一个是NO或NO2气体。在计算时可以从这个角度入手,去解决有关硝酸消耗的题目。,n(NOx)=0.25mol,故消耗n(HNO3)
28、=2n(Cu)+n(NOx)=2+0.25mol=0.65mol。设产生NO2的物质的量为x,则NO的物质的量为(0.25mol-x)。根据得失电子守恒,得下列方程x1+(0.25mol-x)3=解得x=0.175mol,=41.2gmol-1故所得气体的平均相对分子质量为41.2。,答案:(1)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O铜片逐渐溶解,溶液逐渐变蓝,有红棕色气体逸出(2)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(3)加入稀硫酸后,原溶液中的NO与H2SO4提供的氢离子构成强氧化性的条件,又能与过量的Cu反应(4)0.65mol41.2,【
29、考题变式】若(4)问改为铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与5.6LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为_g。,提示:32。HNO3NOxHNO3铜转移电子的物质的量与氧气转移电子的物质的量相等。,【强化训练】1.下列说法不正确的是()A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入KNO3固体,铜粉仍不溶解B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体的水溶液一定显碱性,C.铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H+2=3Cu2+2NO+4H2OD.HNO3NONO2,以上各步变化均能通过一步实验完成,【解析】选
30、A。A项中加入KNO3固体后,Cu和H+、发生反应:3Cu+8H+2=3Cu2+2NO+4H2O,A错误;气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体的水溶液一定显碱性,B正确;C、D正确。,2.(2019湛江模拟)下列图象表示铁跟一定量硝酸反应时,铁和硝酸铁物质的量(mol)之间的关系,其中正确的是世纪金榜导学号(),【解析】选B。硝酸与铁反应时,随着铁的物质的量的增加,先后发生下列反应:4HNO3(稀)+Fe=Fe(NO3)3+NO+2H2O或6HNO3(浓)+FeFe(NO3)3+3NO2+3H2O,2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2,可见生成Fe(NO3)3消耗的Fe与Fe(NO3
31、)3变为Fe(NO3)2消耗的Fe的物质的量之比为21,故图象B正确。,3.某化学兴趣小组进行有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(),A.实验中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,说明稀硝酸被Cu还原为NO2B.实验中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强C.实验发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4=4CuSO4+2NO+4H2OD.由上述实验可以得出结论:Cu在常温下既可以和稀硝酸反应,也可以和稀硫酸反应,【解析】选C。稀硝酸被Cu还原为NO,A项错误;Cu与稀硫酸不反应,但硝酸铜在酸性溶液中具有硝酸的强氧化性,
32、继续与Cu反应,稀硫酸的氧化性比稀硝酸弱,B项错误;实验发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4=4CuSO4+2NO+4H2O,C项正确;由上述实验可得出结论:Cu在常温下可以和稀硝酸反应,D项错误。,4.如图是中学化学中常见物质间的反应转化关系图,其中部分产物已略去。常温下,G为固体单质,B、I为液体,其余都为气体。A为化合物,I的浓溶液与G在加热条件下生成F、B和C。H可用作工业上冶炼金属的还原剂。请按要求填空:,(1)写出下列物质的化学式:A_,B_,C_。(2)写出F+BI的化学方程式_,A+ED的化学方程式_。(3)写出G和I的浓溶液反应的化学方程式_。,【解析
33、】液体B能被电解说明B是H2O,则E是H2或O2,又根据气体A与E反应条件为催化剂加热,反应产物D又和E反应生成F,可确定E是O2,A是NH3,则D是NO,F是NO2,F与B(H2O)反应生成的I是HNO3。固体单质G与I的浓溶液(HNO3)在加热条件下反应生成F(NO2)、B(H2O)和C,C为一种气体,猜测G可能是碳,则C是CO2;CO2与碳高温下反应生成H(CO),G(C)与E(O2)反应也可生成H(CO),而CO可用作还原剂,在工业上可冶炼铁,进而可确定G是碳。,答案:(1)NH3H2OCO2(2)3NO2+H2O=2HNO3+NO4NH3+5O24NO+6H2O(3)C+4HNO3(
34、浓)CO2+4NO2+2H2O,【加固训练】1.当硝酸与金属和非金属反应时,反应物或反应条件不同,硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题:(1)金属Zn与某浓度的硝酸反应时无气体产生,那么硝酸的还原产物为_(填化学式)。,(2)某混酸由200mL3molL-1的稀硝酸和200mL2.5molL-1的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液的体积变化)。将其分成两等份,分别与铜和铁反应,还原产物只有NO,则最多能溶解_molCu和_gFe。,(3)200mL16molL-1的浓硝酸与3.2gCu反应,反应过程中还原产物只有NO2,则反应结束后,产生气体的体积为_(标准状况下),溶液中c(H+)c()=_(忽
35、略HNO3的挥发)。,(4)用试管将(3)反应产生的NO2收集满并倒立在足量的水中,待试管中液面不再上升时,试管中剩余气体的体积约为原气体体积的_。试管中的液体的物质的量浓度为_(假设试管中的液体不对外扩散,此反应条件下1mol气体的体积为25.0L)。如果NO2中混有N2O4气体,试管中的液体的物质的量浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。,【解析】(1)硝酸被还原,氮元素化合价降低,若无气体产生,则还原产物为NH4NO3。,(2)设最多溶解xmolCu,一份溶液中n()=0.3mol,n(H+)=0.8mol据3Cu+8H+2=3Cu2+2NO+4H2O382x0.80.3可知x=0.
36、3(过量),因在反应中Fe和Cu的化合价变化均为+2价,则最多溶解Fe的物质的量是0.3mol,质量为56gmol-10.3mol=16.8g。,(3)据电子守恒V(NO2)=222.4Lmol-1=2.24L,原溶液中硝酸的物质的量为16molL-10.2L=3.2mol,根据方程式:Cu+4H+2=Cu2+2NO2+2H2O可知:生成2.24LNO2消耗0.1mol,消耗H+0.2mol,则n(H+)n()=(3.2-0.2)(3.2-0.1)=3031。,(4)根据方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO可知试管中剩余气体的体积约为原气体体积的。设试管的体积为1L,则试管中溶液(HNO3
37、)的物质的量浓度根据c=可得c=若NO2中混有N2O4,则根据3N2O4+2H2O=4HNO3+2NO可知,所得溶液的体积,减小,n(HNO3)的物质的量增加,则HNO3的物质的量浓度将增大。,答案:(1)NH4NO3(2)0.316.8(3)2.24L3031(4)1/30.04molL-1增大,2.问题提出在检验Cu与稀硝酸反应的还原产物时,传统实验,通常是直接在试管中进行,由于试管中有空气,开始往往看到的是红棕色气体,导致实验现象与实验原理无法吻合。某校化学活动小组对这一实验进行了研究,并提出改进措施。,研究目的与要求(1)克服传统实验的缺点,并能证明Cu与稀硝酸反应生成的是NO。NO不
38、溶于水,可以与O2反应产生红棕色的NO2。(2)改进后的实验必须达到的要求:节约药品、操作简便、现象明显、减少污染。,实验过程实验方案一:(1)按图1所示接好仪器,检查装置气密性的方法是_。,(2)根据你对装置和研究目的的理解,请补充制取NO并验证NO不溶于水的实验操作:_。(3)验证NO和O2生成NO2的实验操作和现象是_。,实验方案二:(4)按图2所示连接装置,检查气密性后,在干燥管内加入3.2g铜片,在烧杯中加入适量经过预热的稀硝酸。(5)打开止水夹,用注射器快速抽空干燥管内的空气,使稀硝酸充满整个干燥管,然后关闭止水夹。观察到的现象是_。,(6)反应停止后,打开止水夹,用注射器将抽取的
39、空气慢慢推入干燥管内,发现干燥管内的气体变成红棕色,且液面缓缓上升,Cu和稀硝酸反应继续进行。不断充入O2,直至加入的3.2gCu完全反应,则共消耗的氧气在标准状况下的体积为_L。,【解析】题干已经指出实验的不足,并提出了改进实验方案的要求,要克服实验的缺点,必须使反应在无O2的环境中进行。实验方案一:(1)根据实验装置图1可以确定检查装置气密性的方法是关闭活塞,从U形管的右端加水使两边产生液面差,静置一会,观察液面差是否缩小。,(2)连接好装置,打开活塞,从U形管的右端快速注入稀硝酸,直到左端完全充满液体,关闭活塞,会发现U形管中液面左降右升,这就证明了生成的NO不溶于水。(3)打开分液漏斗
40、的活塞,在压力作用下,NO会进入分液漏斗内,与分液漏斗中的空气反应生成红棕色气体NO2。,实验方案二:(5)根据操作和装置知反应时铜片表面有气泡产生,液面下降,溶液变蓝等现象。(6)根据电子守恒:2n(O2)=n(Cu)=3.264=0.05(mol),V(O2)=0.56L。,答案:(1)关闭活塞,从U形管的右端加水,使两边产生液面差,静置一会,观察液面差是否缩小(2)连接好装置,打开活塞,从U形管的右端注入稀硝酸,直到左端完全充满液体,然后关闭活塞,观察现象,(3)将活塞慢慢打开,观察到分液漏斗内有红棕色气体生成(5)干燥管内铜片溶解,表面有气泡产生,干燥管内液面逐渐下降,溶液变成蓝色,当
41、稀硝酸不与铜片接触时,液面停止下降(6)0.56,【归纳总结】1.不同价态含氮物质的转化,有关氮及其重要化合物的推断题常以“产生白烟、红棕色气体、无色气体在空气中变为红棕色、能使红色石蕊试纸变为蓝色”等特殊现象为突破口。(1)歧化同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如3NO2+H2O=2HNO3+NO、2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。,(2)归中:6NO+4NH3=5N2+6H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O(3)含氮物质的连续氧化,2.金属与硝酸反应的思维模型,3.金属与硝酸反应计算的四种方法(1)原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起
42、酸的作用,以的形式存在于溶液中;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。,(2)得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。,(3)电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)则有c()=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。,(4)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,则此类题目应用离子方程式来计算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。,