1、第第 24 讲讲氮及其化合物的转化氮及其化合物的转化 复习目标1.了解氮及其化合物的转化关系。2.了解 NOx与 H2O、金属与 HNO3的相关计算。3.了 解其他含氮化合物的性质。 考点一考点一氮及其化合物的相互转化氮及其化合物的相互转化 1氮在自然界中的循环 2含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如：3NO2H2O=2HNO3NO 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O (2)归中不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。 如：6NO4NH3= 5N26H2O NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O 3氮元素的“价类二
2、维图” 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的 转化关系。 题组一氮在自然界中的循环 1氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表 示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是() A海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B海洋中的氮循环属于固氮作用的是 C海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 D向海洋中排放含 NO 3的废水会影响海洋中 NH 4的含量 答案D 解析A 项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B 项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是， 错误；C 项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足
3、的条件下还原 N，不一定有 氧气参与，错误；D 项，由氮的循环过程可知，硝酸根离子增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中 NH 4的含量，正确。 2(2020河南联考)一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。 回答下列问题： (1)氮的原子结构示意图为_。 (2)图中属于“氮的固定”的是_(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是 _。 (3)若“反应 h”是在 NO2和 H2O 的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 _。 (4) 若 “ 反 应 i” 是 在 酸 性 条 件 下 由 NO 3与 Zn 的 作 用 实 现 ， 则 该 反 应 的 离
4、子 方 程 式 为 _。 答案(1)(2)k 和 ca 和 l(3)21 (4)4Zn2NO 310H =4Zn2N2O5H2O 解析(3)反应 h 的化学方程式为 3NO2H2O=2HNO3NO，HNO3是氧化产物，NO 是还原产物， 因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为 21。 题组二氮及其化合物转化关系的综合应用 3(2020济宁模拟)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法不正确的是() AX 是 N2O5 B可用排空气法收集 NO 气体 C工业上以 NH3、空气、水为原料生产硝酸 D从原理上看，NH3可与 NO2反应实现 NH3N2的转化 答案B 解析NO 遇空气中的氧气
5、被氧化为 NO2，不可用排空气法收集 NO 气体，故 B 错误。 4(2020哈尔滨三中高三开学考试)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下 列说法正确的是() A合成氨采用 400500 是为了提高原料转化率和反应速率 B湿润的淀粉-KI 试纸可以鉴别气体 2 和溴蒸气 C在饱和 NaCl 溶液中先通入过量 CO2再通入过量 NH3可得到固体 1 D1 L 气体 1、2 的混合气与 1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积 比为 11 答案D 解析由图可知： 气体 1 为 NO， 气体 2 为 NO2， NO2与水反应生成硝酸， 固体 1 为 N
6、aHCO3， NaHCO3 受热分解生成的固体 2 为 Na2CO3；1 L NO、NO2的混合气体与 1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的 物质，反应方程式为 2NH3NONO2= 一定条件2N 23H2O，NO、NO2的体积之比等于化学计量数之比，为 11，故 D 正确。 5如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，回答下列问题： (1)写出 N2的一种用途：_。 (2)从 N 元素化合价分析，N2具有氧化性和还原性。各举一例说明(用化学方程式表示) 氧化性：_。 还原性：_。 (3)HNO3与图中的物质 C 常用于检验 Cl 的存在，则 C 的化学式为_。 (4)实验室制取物质
7、 B 的化学方程式为_。 (5)NO2与水反应生成物质 A 的化学方程式为_ _。 (6)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为_。 答案(1)作保护气、保存粮食(或合成氨、制硝酸等) (2)N23H2 催化剂 高温、高压 2NH3(或 N23Mg= 点燃 Mg3N2)N2O2= 放电或高温 2NO(3)AgNO3 (4)Ca(OH)22NH4Cl= CaCl22NH32H2O (5)3NO2H2O=2HNO3NO (6)4HNO3(浓)C= CO24NO22H2O 考点二考点二氮氧化物氮氧化物(NOx)、HNO3的相关计算的相关计算 一、NOx与水、氧气反应的理解及有关计算 1关系式法
8、(1)NO 和 O2的混合气体通入水中 由 2NOO2=2NO2和 3NO2H2O=2HNO3NO 得总反应为 4NO3O22H2O= 4HNO3。 (2)NO2和 O2的混合气体通入水中 由 3NO2H2O=2HNO3NO 和 2NOO2=2NO2得总反应为 4NO2O22H2O= 4HNO3。 (3)NO、NO2和 O2三种混合气体通入水中 先按 3NO2H2O=2HNO3NO 计算出生成 NO 的体积，再加上原来混合气体中 NO 体积，再按(1) 计算。 2电子守恒法 NOx转化为硝酸时失去电子，如果是 NOx与 O2的混合气体，则反应中 O2得到的电子数与 NOx失去的 电子数相等。
9、4NO2O2和 4NO3O2从组成上均相当于 2N2O5，都与 N2O5H2O=2HNO3等效；当 NO、NO2、 O2的混合气体溶于水时利用混合气体中 N、O 原子个数比进行分析判断。 二、金属与硝酸反应的计算 1金属与硝酸反应计算的思维流程 2“四法”突破金属与硝酸的计算 原子守 恒法 HNO3与金属反应时，一部分 HNO3起酸的作用，以 NO 3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 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
10、电荷守 恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑 OH )，c(NO 3)c(H )nc(Mn )(Mn代表金属离子) 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 NO 3在 H2SO4 提供 H 的条件下能继续与金属反应，因此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 NO 3进行相关计算， 且溶液中要符合电荷守恒 题组一NOx与 H2O、O2反应的计算 1 有一充有 20 mL NO 和 NO2混合气体的试管， 倒置于盛有水的水槽中， 充分反应后， 仍有 12 mL 无 色气体，则原混合气体中 NO 和 NO2的
11、体积之比为(气体体积均在相同状况下测得)() A23B32C14D41 答案A 解析二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮， 设混合气体中二氧化氮的体积为 V，则： 3NO2H2O=2HNO3NO气体体积减少 312 V20 mL12 mL8 mL 所以 V38 mL 2 12 mL，即二氧化氮的体积为 12 mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为 20 mL 12 mL8 mL，则原混合气体中 NO 和 NO2的体积之比为 8 mL12 mL23。 2(2020贵阳模拟)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
12、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，则下列的关系正确的是() AV1V2V3BV1V3V2 CV2V3V1DV3V1V2 答案B 解析设各种气体的体积都为 1。根据 3NO2H2O=2HNO3NO，即剩余 NO 的体积 V111 3。 根据 4NO2O22H2O=4HNO3，即剩余 O2的体积 V211 4。剩余 N 2的体积 V31，即 B 项符合题 意。 3将盛有 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。 (1)若剩余的气体是
13、_，则 NO2、O2的体积分别是_。 (2)若剩余的气体是_，则 NO2、O2的体积分别是_。 答案(1)O28 mL、4 mL(2)NO10.8 mL、1.2 mL 解析解题依据的化学方程式： 4NO2O22H2O=4HNO3； 3NO2H2O=2HNO3NO。 设 O2的体积为 x，剩余的气体有两种可能： (1)若剩余 O2，则 V剩x1 4(12 mLx)2 mL， 解得 x4 mL，则 NO2体积是 8 mL； (2)若剩余 NO，则 V剩1 3(12 mLx)4x2 mL， 解得 x1.2 mL，则 NO2体积是 10.8 mL。 题组二金属与硝酸反应的计算 4(2020湖北鄂东南市
14、级示范高中学校联考)铜和镁的合金 4.6 g 完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还 原只产生 4 480 mL 的 NO2气体和 336 mL 的 N2O4气体(都已折算成标准状况)， 在反应后的溶液中， 加入足 量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为() A9.02 gB8.51 gC8.26 gD7.04 g 答案B 解析最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合的 OH 的质量。由于金属阳离子结合的 OH 的物质的量就是金属失去电子的物质的量，所以根据得失电子守恒可 知， 金属失去电子的物质的量是 4.48 L 22.4 Lmol 1 0.336 L 22.4 L
15、mol 120.23 mol， 所以和金属阳离子结合的 OH 的物 质的量也是 0.23 mol，质量是 3.91 g，则沉淀的质量是 8.51 g，B 项正确。 5(2020河南洛阳模拟)有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液 200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加 入铜粉，最多溶解 9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量增加的变化如图所示，且 每一阶段只对应一个反应(已知硝酸只被还原为 NO 气体)。下列分析或结果错误的是() A原混合酸中 NO 3的物质的量为 0.1 mol BOA 段产生的是 NO，AB 段的反应为 Fe2Fe3 =3Fe2，BC 段产生 H2 C第
16、二份溶液中最终溶质为 FeSO4 DH2SO4浓度为 1.5 molL 1 答案AD 解析铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，题图中，OA 段产生的是 NO，反应为 FeNO 34H =Fe3 NO2H2O；AB 段的反应为 Fe2Fe3=3Fe2；BC 段产生的是 H2，反应为 Fe2H=Fe2 H2。 根据 OA 段发生反应的离子方程式可知第二份溶液中 NO 3的物质的量为 5.6 g 56 gmol 10.1 mol， 则 原混合酸中 NO 3的物质的量为 0.2 mol。 第二份溶液中最终溶质为 FeSO4， 此时参加反应的铁的质量是 14.0 g，物质的量为 0.25 mol，FeSO
17、4中 n(Fe2 ) n(SO2 4)11，故 n(H2SO4)n(Fe)0.25 mol，原混合酸中 H2SO4浓度为0.25 mol 0.1 L 2.5 mol L 1。综上所述，A、D 项符合题意。 1(2018全国卷，8)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(如下图所示)。 下列叙述错误的是() A雾和霾的分散剂相同 B雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 CNH3是形成无机颗粒物的催化剂 D雾霾的形成与过度施用氮肥有关 答案C 解析NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C 项错误；雾和霾的分散剂都是空气，A 项 正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B 项正确；
18、过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D 项 正确。 2(2018海南，2)某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为 74，该 NOx可表示为() AN2OBNOCN2O3DNO2 答案A 解析 nN nO 7 14 4 16 2 1，故 NO x可表示为 N2O。 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1(2020广州高三调研测试)下列关于自然界中氮循环的说法错误的是() A氮肥均含有 NH 4 B雷电作用固氮中氮元素被氧化 C碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环 D合成氨工业的产品可用于侯氏制碱法制备纯碱 答案A 解析氮肥是含氮元素的肥料，尿素CO(NH2)2和 KNO3中不含
19、NH 4，A 项错误；雷电作用固氮发生 反应：N2O2= 放电 2NO，氮元素被氧化，B 项正确；由硝酸盐制造蛋白质、动物摄食蛋白质、由动物排 泄物及遗体得到氨或铵盐，这些过程中碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环，C 项正确；侯氏制碱 法的反应原理：NaClH2OCO2NH3=NaHCO3NH4Cl，2NaHCO3= Na2CO3H2OCO2， 氨气作为原料气，D 项正确。 2关于氮的变化关系图如图： 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 解析工业上生产硝酸的流程
20、：氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应：4NH35O2= 催化剂 4NO 6H2O(路线)，一氧化氮与氧气反应：2NOO2=2NO2(路线)，二氧化氮被水吸收：3NO2 H2O=2HNO3NO(路线)，路线是工业生产硝酸的主要途径，故 A 正确；在放电条件下，氮气 和氧气发生化合反应：N2O2= 放电 2NO(路线)；NO 不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO O2=2NO2(路线)，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2H2O=2HNO3NO(路线)，故 B 正确；从氮的 变化关系图可知：N 从 N2(0 价)NO(2 价)NO2(4 价)HNO3(5 价)，都是氧化还原反应，故 C 正 确；上述
21、反应中路线是空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，路线、 是含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，故 D 错误。 3某无色透明的混合气体中可能含有 Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此混合气 体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分 的判断中正确的是() A肯定有 SO2、O2和 NO B肯定没有 Cl2、O2和 NO2 C可能有 Cl2和 O2 D肯定只有 NO 答案B 解析无色气体，说明无 Cl2、NO2；使品红褪色，说明有 SO2；通入空气变红棕色，说明有 NO
22、，无 O2。 4(2020福建三明高三期末)下图是某元素的价类二维图，其中 X 是一种强碱，A 为正盐，通常条件 下 Z 是无色液体，D 的相对分子质量比 E 小 16，各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是() AA 是可与草木灰混合使用的肥料 BC 可用排空气法收集 CF 和 B 能发生复分解反应生成盐 DB 在一定条件下可直接与 Y 反应生成 D 答案D 解析A 为正盐，X 是一种强碱，二者反应生成氢化物 B，则 A 为铵盐、B 为 NH3，B 连续与 Y 反应 得到氧化物 D 与氧化物 E，且 E 的相对分子质量比 D 大 16，则 Y 为 O2、C 为 N2、D 为 NO、E 为
23、NO2， 通常条件下 Z 是无色液体，E 与 Z 反应得到含氧酸 F，则 Z 为 H2O、F 为 HNO3，F 与强碱 X 发生酸碱中 和反应得到 G 为硝酸盐。物质 A 为铵盐，草木灰的主要成分是 K2CO3，水溶液呈碱性，二者混合会发生 反应放出氨气，使肥效降低，A 错误；C 是 N2，氮气的密度与空气接近，不宜采取排空气法收集，B 错误； B 是 NH3，F 是 HNO3，二者发生化合反应生成 NH4NO3，C 错误；B 是 NH3，Y 为 O2，NH3在催化剂存在 并加热的条件下，与 O2反应生成 NO 和 H2O，D 正确。 5“封管试验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。观察下列四
24、个“封管试验”(夹持装置已略去)， 判断下列说法正确的是() A加热时，a 上部聚集了固体 NH4Cl，说明 NH4Cl 的热稳定性比较好 B加热时，发现 b 中 I2变为紫色蒸气，在上部又聚集为紫黑色的固体 C加热时，c 中溶液红色变深，冷却后又变浅 D水浴时，d 内气体颜色变浅，e 内气体颜色加深 答案B 解析A 项，NH4Cl 受热易分解，遇冷又生成 NH4Cl；B 项，I2易升华；C 项，加热含 NH3的酚酞溶 液，NH3逸出，红色变浅；D 项，NO2存在：2NO2(红棕色)N2O4(无色)H0，加热，上述平衡左移， d 内颜色加深。 6 (2020辽宁铁岭协作体联考)已知Cu(NO3
25、)2受热分解的化学方程式为2Cu(NO3)2= 2CuO4NO2 O2，将少量的 Cu(NO3)2固体放入试管中加热，然后用带火星的木条放入试管中，木条复燃，则下列说 法正确的是() ANO2能支持燃烧 BNO2不能支持燃烧 C木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故 D木条复燃是因为硝酸铜分解产生的 CuO 催化作用的结果 答案A 解析氧气具有助燃性，纯氧气能使带火星的木条复燃，但空气中由于含有大量不能助燃的 N2，而氧 气量较少， 所以空气不能使带火星的木条复燃， 反应 2Cu(NO3)2= 2CuO4NO2O2中， 产物中 NO2、 O2的体积比与空气中 N2、O2体积比近似相同，即为
26、41，带火星的木条放入 Cu(NO3)2受热分解得到的混 合气体的试管中，木条复燃，说明 NO2能支持燃烧，A 项正确。 7 科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出化学式为 N4H4(SO4)2的物质， 该物质的晶体中含有 SO 2 4和 N4H 4 4两种离子，当 N4H 4 4遇到碱性溶液时，会生成 N4分子。下列说法正确的是() A14N、N4与 N2互为同位素 BN4H4(SO4)2的电离方程式为 N4H4(SO4)2N4H4 42SO2 4 CN4H4(SO4)2不能与草木灰、K3PO4等化肥混合施用 DN4H4(SO4)2中只含共价键，不含离子键 答案C 解析同位素是指同种元
27、素的不同原子的互称，N4与 N2为两种单质，故 A 错误；N4H4(SO4)2的晶体 中含有 SO 2 4和 N4H4 4， 可知该物质为离子化合物， 完全电离， 电离方程式为 N4H4(SO4)2=N4H4 42SO2 4， 故 B 错误；草木灰、K3PO4等化肥显碱性，根据题给信息 N4H 4 4遇到碱性溶液时，会生成 N4分子判断会 使肥效降低，不能混用，故 C 正确；根据晶体中含有 SO 2 4和 N4H 4 4两种离子可知该晶体中还含离子键， 故 D 错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 8亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略
28、)及药品探 究亚硝酸钠与硫酸的反应及气体产物的成分。 已知气体的沸点为 NO2：21 ，NO：152 。 下列说法错误的是() A用装置 b 代替装置 a 的好处是便于控制反应的发生与停止 B反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，除去装置中的空气 C装置中冰水浴的作用是冷凝，使 NO2液化 D装置中热水浴有利于促进 NO2生成，便于检验是否有 NO 生成 答案A 解析b 代替 a 利于液体流下，不能控制反应的发生与停止。 9将充有 m mL NO 和 n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入 m mL O2，若 mn，则充分反应后， 量筒内剩余的气体体积为() A3(mn) mLB(mn
29、) mL C(mn) mLD.nm 3 mL 答案D 解析发生反应 4NO2O22H2O=4HNO3，4NO3O22H2O=4HNO3，故 NO 与 NO2按 11 混合的总反应为：NONO2O2H2O=2HNO3， 充有 m mL NO 和 n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入 m mL O2，由于 mn，故按总反应进行， NO2有剩余，剩余 NO2的体积为 n mLm mL(nm) mL，再发生 3NO2H2O=2HNO3NO，故生成 NO 的体积为1 3(nm) mL。 10向 200 mL 2 molL 1HNO3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
30、， n(Fe2 )随 n(Fe)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( ) A该过程中产生标准状况下的氢气 4.48 L B向 c 点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象 C图中 a0.15、b0.1 D当加入铁粉 n mol 时(0.1n0.15)，溶液中 n(Fe3 )(0.32n) mol 答案CD 解析硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO 和水，不生成氢气，A 错误；c 点处溶液的溶质是硝酸亚铁，若 加入盐酸，H 、NO 3和 Fe2 发生氧化还原反应生成 Fe3，溶液变为棕黄色，B 错误；向硝酸中加入铁粉 发生的反应为 Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，硝酸的物质的量为 0.4 m
31、ol，则消耗铁的物质的量 为 0.1 mol，b0.1，生成硝酸铁 0.1 mol，随后发生反应 2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)2，生成硝酸亚铁为 0.15 mol，则 a0.15，C 正确；根据上述分析，当加入铁粉 n mol 时(0.1n0.15)，参加反应 2Fe(NO3)3 Fe=3Fe(NO3)2的铁为(n0.1) mol， 消耗硝酸铁为2(n0.1) mol， 则溶液中n(Fe3 )0.1 mol2(n0.1) mol (0.32n) mol，D 正确。 11如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系，则下列说 法不正确的是() A一般来说
32、，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 B用一定量的铁粉与大量的 9.75 molL 1 HNO3溶液反应得到标准状况下气体 2.24 L，则参加反应的 硝酸的物质的量为 0.1 mol C硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多 D当硝酸浓度为 9.75 molL 1时还原产物是 NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为 513 答案BD 解析根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的， A 正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸铁)，因此参加反应的硝酸的物质 的量大于 0.1 mol，B 错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，
33、NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大， 其还原产物中价态越高的成分越多，C 正确；根据图像可知当硝酸浓度为 9.75 molL 1时还原产物是 NO、 NO2、N2O，且其物质的量之比为 1062531，D 错误。 三、非选择题 12 某小组的同学欲探究 NH3经一系列反应得到 HNO3和 NH4NO3的过程。 NH3的转化过程如图所示。 甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。 用于 A、B 装置中的可选药品：浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH 固体、MnO2。 (1)装置 A 的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为_ _。 装置 E 有多种作用， 下列关于装置 E 的作用或其中所盛
34、液体的说法中， 不正确的是_(填字母)。 a使氨气和氧气充分混合 b控制通入氨气和氧气的体积比 c平衡装置内的压强 d锥形瓶内液体是饱和食盐水 (2)甲同学先点燃酒精灯，再打开 K1、K2、K3、K4，反应一段时间后，成功模拟了反应过程，并将实 验中产生的气体持续通入装置 H 一段时间后，H 中的溶液变成蓝色，则其中铜片所参与反应的离子方程式 为_， 若制得的氨气仅按的顺序完全转化为硝酸， 欲使装置H中所得溶液为纯净的CuSO4溶液(忽 略 Cu2 的水解)，理论上所需氨气在标准状况下的体积为_ L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全 部排出反应装置)。 (3)乙同学为模拟过程的反应，在甲同学操
35、作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作，使 G 处圆底烧瓶中产生大量白烟，你认为这项操作是_(填字母)。 a关闭 K3并熄灭酒精灯 b关闭 K4并熄灭酒精灯 c关闭 K3、K4并熄灭酒精灯 (4) 丙 同 学 认 为 该 系 统 实 验 装 置 存 在 一 处 明 显 的 设 计 缺 陷 ， 你 认 为 该 设 计 缺 陷 是 _。 答案(1)2H2O2= MnO2 2H2OO2d (2)3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO4H2O 224 (3)a (4)缺少尾气处理装置 解析(1)由题给条件和实验装置图可知，装置 A 是制备氧气的装置，装置 B 是制备氨气的装置，装 置 A 的圆
36、底烧瓶中发生反应的化学方程式为 2H2O2= MnO2 2H2OO2； 装置 E 可以使氨气和氧气充分混合， 观察装置 E 中气泡的速率可以控制通入氨气和氧气的体积比，装置 E 还可以平衡装置内的压强。因为氨气 极易溶于水，所以锥形瓶中液体不能是饱和食盐水，选 d。(2)铜与稀硫酸不反应，溶液呈蓝色，说明铜与 硝酸发生了反应：3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO4H2O。n(H2SO4)0.15 L1 molL10.15 mol， n(H )0.15 mol20.3 mol，n(SO2 4)0.15 mol，根据上述反应和题目要求，可知 SO2 4Cu2 2 3HNO 3， 故需要 HNO
37、3的物质的量为 0.1 mol，根据 NH3NONO2HNO3，可知需要 NH3的物质的量为 0.1 mol，在标准状况下的体积为 2.24 L。(3)过程的反应是 NH3与 HNO3的反应，则应停止供 O2， 关闭 K3，熄灭酒精灯，使氨气进入 G 发生反应，选 a。(4)整套装置没有尾气处理装置。 13(2020烟台模拟)某课题组同学查阅文献知，3(NH4)2SO4(s)= 4NH33SO2N26H2O。 他们拟选择下列装置检验硫酸铵分解的产物(各装置中药品足量)： 回答下列问题： (1)仪器 A 的名称是_。 (2)甲组同学设计方案：CGBDE。 能证明有水生成的实验现象是_ _； B
38、装置的作用是_。 实验中，观察到 D 装置产生白色沉淀。实验完毕后，过滤 D 装置中混合物得白色沉淀。欲验证白 色沉淀是 BaSO4还是 BaSO3，请你设计简单的实验方案：_ _。 D 装置中发生的反应与硝酸钡的量有关，若硝酸钡足量，则 D 中反应的离子方程式为 _。 该实验方案能证明硫酸铵的分解产物中有_(填化学式)。 (3)乙组同学选择上述装置证明产物中是否有 NH3。 气体从左至右，装置的连接顺序为 C_F。 F 装置的作用是_。 答案(1)球形干燥管 (2)G 中白色粉末变蓝色吸收氨气取少量白色沉淀于洁净的试管中，向其中滴加足量盐酸，若 白色沉淀溶解，则是 BaSO3，否则是 BaS
39、O43Ba2 2NO 33SO22H2O=3BaSO42NO4H H2O、SO2 (3)A检验 NH3 解析硫酸铵分解的产物有 NH3和 SO2，NH3和 SO2在水溶液中会发生反应。检验 NH3之前必须除去 SO2，检验 SO2之前必须除去 NH3。(1)仪器 A 为球形干燥管。(2)白色的无水硫酸铜遇水变为蓝色；浓硫 酸只吸收 NH3，不吸收 SO2。亚硫酸钡能溶于盐酸，而硫酸钡不溶于盐酸，故取少量白色沉淀于洁净的 试管中，向其中滴加足量盐酸，若白色沉淀溶解，则是 BaSO3，否则是 BaSO4。若硝酸钡过量，SO2完 全转化成 BaSO4沉淀，化学方程式为 3Ba(NO3)23SO22H2O=3BaSO42NO4HNO3； 若 SO2过量， 则硝酸钡完全反应，化学方程式为 Ba(NO3)23SO22H2O=BaSO42NO2H2SO4。G 装置可检验 H2O，D 装置可检验 SO2(同时生成 NO)，E 装置可收集 N2或 NO 或 NO 和 N2。故该方案只能证明硫酸铵 分解的产物中是否有 H2O 和 SO2，不能证明是否有 NH3和 N2。(3)选择 A 装置吸收 SO2和 H2O，用 F 装置 来检验 NH3。
