2023年高考化学总复习第一部分考点指导第二章典型元素及其化合物 第7讲氮及其化合物

第7讲氮及其化合物
【课标要求】
1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。

2．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，理解氮及其化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

【学科素养】
1.证据推理与模型认知：能从原子守恒、电子守恒、电荷守恒的角度认识金属与硝酸反应的计算规律，形成模型意识。

2．科学态度与社会责任：结合实例认识氮及其化合物的多样性，理解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用中的重要价值。

考点考题
考点一：氮及其氧化物2021河北选择考第4题2020江苏高考第1题2019江苏高考第9题
考点二：硝酸2021河北选择考第10题考点三：氨气铵盐2019江苏高考第3题
考点四：不同价态含氮物质的转化2021浙江6月选考第16题2019江苏高考第9题
分析近五年全国高考试题，高考命题在本讲有以下规律：
1．从考查题型和内容上看，题型以选择题、综合推断题、实验题为主。

考查内容主要有以下三个方面：
(1)以新材料、新技术为背景或框图推断题综合考查氮及其化合物相互转化及生活应用；
(2)以氮及其化合物的制备、性质的实验为载体考查基本实验操作及实验的设计评价和实验探究能力；
(3)结合化学与生活考查氮氧化物对环境污染与防治及其预防措施等。

2．从命题思路上看，以侧重考查实验探究及其化学与生活的联系为主。

(1)选择题
常以考查氮及其化合物的性质、检验方法、实际应用及化学基本实验操作为重点；
(2)非选择题
以氮及其化合物的基础知识为主线，以最新的信息处理和知识的应用考查为重点，与物质结构、电化学、电解质溶液等知识，考查学生综合运用知识的能力。

3．从考查学科素养的角度看，注重考查证据推理与模型认知、科学态度与社会责任的学科素养。

根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：
(1)注重氮及其化合物在生活中的应用。

(2)结合相关工业生产注重氮及其化合物对环境质量的影响。

(3)氮及其化合物的性质。

考点一：氮及其氧化物(基础性考点)
(一)从氮原子结构层面理解N
2
的性质
1．氮的原子结构
(1)氮的原子结构示意图：
(2)N
2的电子式为∶N⋮⋮N∶，结构式为N≡N，N
2
属于非极性(填“极性”或“非极性”)分子。

微点拨
(1)氮元素非金属性强
(2)N
2分子中存在N≡N，键能大，破坏难，N
2
非常稳定。

2．自然界中氮的存在和氮的固定：3．氮气的性质
写出有关化学方程式及N
2
表现的性质：
①N
2＋3Mg=====
点燃
Mg
3
N
2
，N
2
→氧化性。

②N
2＋3H
2
2NH
3
，N
2
→氧化性。

③N
2＋O
2
=====
放电
2NO，N
2
→还原性。

(二)从多种价态层面理解氮的氧化物
1．氮的氧化物：N
2O、NO、N
2
O
3
、NO
2
、N
2
O
4
、N
2
O
5。

助理解
有关氮的氧化物应注意两点：(1)对应的酸性氧化物：
HNO
2→N
2
O
3
，HNO
3
→N
2
O
5。

(2)NO
2与N
2
O
4
可相互转化2NO
2
⇌N
2
O
4。

2．NO、NO
2
的比较
物质NO NO
2
颜色、毒性无色，有毒红棕色，有毒溶解性难溶于水易溶于水
与O
2或与H
2
O反应2NO＋O
2
===2NO
2
3NO
2
＋H
2
O===2HNO
3
＋NO
制备Cu与稀HNO
3
反应Cu与浓HNO
3
反应
收集方法排水法向上排空气法
与人体、环境的关系①与血红蛋白结合，使人中毒
②转化成NO
2
，形成酸雨、光化学烟
雾
形成酸雨、光化学烟雾
辨易错
(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) 密闭容器中2 mol NO与1 mol O
2
充分反应，产物的分子数为2N A。

(×)
提示：NO与O
2反应生成NO
2
，但常温下，NO
2
与N
2
O
4
之间存在平衡，所以产物的分子数小于2N A。

(3) 制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。

(×) 提示：二氧化氮与水反应产生NO，不能用水吸收。

(三)常见NO x的污染及其处理方法
1．氮氧化物对环境的污染及防治
2．常见的NO x尾气处理方法
(1)碱液吸收法
2NO
2＋2NaOH===NaNO
3
＋NaNO
2
＋H
2
O
NO
2＋NO＋2NaOH===2NaNO
2
＋H
2
O，NO
2
、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：在催化剂、加热条件下，氨将氮氧化物转化为无毒气体(N
2
)或NO x与CO在一定
温度下催化转化为无毒气体(N
2和CO
2
)。

一般适用汽车尾气的处理。

能力点一：氮及其化合物的性质
【典例】(2021·河北选择考)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。

下列说法正确的是( )
A．NO2和SO2均为红棕色①且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO
2
和PM2.5
C．植物直接吸收②利用空气中的NO和NO
2
作为肥料，实现氮的固定③
D．工业废气中的SO
2
可采用石灰法进行脱除
[解题思维]解答本题的思维流程如下：
提取信息①NO
2
和SO
2
均为红棕色；②植物直接吸收；③氮的固定；
信息转化①SO
2
为无色气体；②植物不能直接吸收空气中的氮氧化物；③氮的
固定是N
2
转化为化合物。

联想质疑实验室制取NO、NO
2
时，分别用什么方法收集？
提示：NO只能用排水法收集，NO
2
只能用排空气法收集。

【解析】选D。

SO
2
是无色有刺激性气味的气体，A错误；汽车尾气的主要大气污染物为C与N
的氧化物，如NO x和CO等，B错误；植物不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误；工业废气
中的SO
2
可采用石灰法进行脱除，如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理，D正确。

思维拓展·延伸设问
能否用湿润的淀粉－碘化钾试纸鉴别NO
2和Br
2
蒸气？说明理由。

提示：不能。

NO
2和Br
2
都能使淀粉－碘化钾试纸变蓝，二氧化氮先与水反应生成HNO
3
，HNO
3
再将碘化钾氧化为I
2，最终淀粉遇I
2
变蓝。

可以用水鉴别。

1．(2022·中山模拟)自然界中氮循环的部分过程如图所示。

下列说法正确的是( )
A.雷电是使大气中的氮转化为硝酸盐的最主要方式
B．氨或铵盐转化为亚硝酸盐属于氮的固定
C．多数蛋白质在动物体内被直接吸收
D．研究自然界中的元素循环有利于解决环境和资源问题
【解析】选D。

A.雷电只能使大气中少量的氮转化为硝酸盐，不是使大气中的氮转化为硝酸盐的最主要方式，故A不选；B.氨或铵盐转化为亚硝酸盐是不同化合态的氮之间的转化，不属于氮的固定，故B不选；C.多数蛋白质在动物体内水解生成氨基酸，能够被动物体直接吸收，故C不选；D.研究自然界中的元素循环有利于解决环境和资源问题，说法正确，故D选。

2．(2022·深圳模拟)工业废气中的NO可用来生产NH
4NO
3
，工艺流程如图所示：
若装置Ⅰ中反应后n(NO －
3
)∶n(NO
－
2
)＝1∶1，下列说法错误的是( )
A．装置Ⅰ中反应的离子方程式为2NO＋4Ge4＋＋3H
2O===4Ge3＋＋NO
－
3
＋
NO －
2
＋6H＋
B．装置Ⅰ中若有5.6 L(标准状况)NO参与反应，则转移0.625 mol 电子C．装置Ⅱ中的操作是电解，则阳极反应式为Ge3＋－e－===Ge4＋
D．装置Ⅲ中反应的氧化剂是O
2
【解析】选B。

装置Ⅰ中反应为Ge4＋氧化NO，生成Ge3＋和NO －
3
、NO
－
2
、
H＋，离子方程式为2NO＋4Ge4＋＋3H
2O===4Ge3＋＋NO
－
3
＋NO
－
2
＋6H＋，在装置Ⅱ中进行电解，在
阳极将Ge3＋氧化为Ge4＋循环利用，再向含有NO －
3
、NO
－
2
、H＋的溶液中通入氨气和氧气，氧气
氧化NO －
2
生成NO
－
3。

A.根据分析可知，装置Ⅰ中反应的离子方程式为2NO＋4Ge4＋＋3H
2
O===4Ge3
＋＋NO －
3
＋NO
－
2
＋6H＋，故A正确；B.装置Ⅰ中若有5.6 L(标准状况)NO参与反应，即n(NO)
＝
5.6 L
22.4 L·mol－1
＝0.25 mol，则转移电子为0.25 mol×
4
2
＝0.5 mol，故B错误；C.装置Ⅱ
中的操作是电解，则阳极反应式为Ge3＋－e－===Ge4＋，故C正确；D.装置Ⅲ中反应的氧化剂是
O 2，还原剂是NO －
2 ，故D 正确。

【加固训练】
(2022·淮安模拟)根据文献记载，如图属于新型催化氮气固氮机理，下列叙述错误的是( )
A ．加压有利于该反应提高产率
B ．Ti 3＋L 3是反应催化剂
C ．使用催化剂提高固氮速率的原因是降低了该反应的焓变
D ．整个催化过程中存在N —Ti 键的断裂和生成
【解析】选C 。

A.依据催化固氮反应机理可知，氮气固定的总反应化学方程式为3H 2＋N 2
2NH 3，该反应为气体计量数减小的反应，加压有利于该反应提高产率，故A 正确；B.
由Ti 3＋L 3表面催化氮气固定机理分析得到，Ti 3＋L 3质量和化学性质都没有改变，为反应催化剂，故B 正确；C.催化剂提高固氮速率的原因是降低了该反应的活化能，但是不能改变该反应的焓变，故C 错误；D.分析图示变化得到，整个催化过程中，存在N —Ti 键的断裂和生成，故D 正确。

能力点二： 氮的氧化物与水、氧气的反应 反应原理
3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ① 2NO ＋O 2===2NO 2 ② 由方程式①×2＋②得： 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3 ③ 由方程式①×2＋②×3得： 4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3 ④
1．(2022·惠州模拟)常温常压下，a 、b 、c 、d 四支相同的试管中，分别装入等体积的两种气体，a 试管内是NO 2与O 2，b 试管内为Cl 2和SO 2，c 试管内为NO 与O 2，d 试管内是NH 3与N 2，
将四支试管同时倒立于水中，最终各试管中水面上升高度顺序应为( )
A．b＞c＞a＞d B．b＞a＞c＞d
C．d＞b＞a＞c D．b＞d＞c＞a
【解析】选A。

首先写出有关反应的化学方程式，根据方程式计算，剩余气体越少，试管中水面上升的高度越大。

设试管的体积为V L。

a.等体积的NO2与O2，发生4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，
最后剩余O
2，体积为(0.5V－
1
4
×0.5V)＝
3
8
V；b.等体积的Cl
2
和SO
2
，发生Cl
2
＋SO
2
＋
2H
2O===2HCl＋H
2
SO
4
，气体完全反应，没有气体剩余；c.等体积的NO与O
2
，发生4NO＋3O
2
＋
2H
2O===4HNO
3
，最后剩余O
2
，体积为(0.5V－0.5V×
3
4
)＝
1
8
V；d.等体积的NH
3
与N
2
，氨气极易
溶于水，氮气不溶于水，剩余气体为氮气，体积为0.5V，剩余气体越少，试管中水面上升的高度越大，最终各试管中水面上升高度顺序应为b＞c＞a＞d。

2．(2022·梅州模拟)如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的不可能是( )
A.可能是N
2与NO
2
的混合气体
B．可能是O
2与NO
2
的混合气体
C．可能是NO与NO
2
的混合气体
D．可能是NO
2
一种气体
【解析】选A。

试管中盛装的是红棕色气体，一定含有NO
2
，当向试管内鼓入氧气后，试管内
完全被水充满，则一定不含N
2，混合气体可能发生以下反应：4NO
2
＋O
2
＋2H
2
O===4HNO
3
，4NO＋
3O
2＋2H
2
O===4HNO
3
，气体恰好发生反应时，试管内完全被水充满。

A.N
2
不溶于水，在溶液中不
与氧气反应，试管不可能完全被水充满，故A错误；B.如是O
2与NO
2
的混合气体，能发生：
4NO
2＋O
2
＋2H
2
O===4HNO
3
，气体恰好发生反应时，试管内完全被水充满，故B正确；C.如是NO
与NO
2的混合气体，通入氧气，可能发生：4NO
2
＋O
2
＋2H
2
O===4HNO
3
，4NO＋3O
2
＋2H
2
O===4HNO
3
，
气体恰好发生反应时，试管内完全被水充满，故C正确；D.如全部是NO
2
一种气体，通入氧气，
能发生4NO
2＋O
2
＋2H
2
O===4HNO
3
，气体恰好发生反应时，试管内完全被水充满，故D正确。

3．(2022·东莞模拟)为了避免NO、NO
2、N
2
O
4
对大气的污染，常采用NaOH溶液进行吸收处理(反
应方程式：2NO
2＋2NaOH===NaNO
3
＋NaNO
2
＋H
2
O；NO
2
＋NO＋2NaOH===2NaNO
2
＋H
2
O)。

现有由a mol
NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收(无气体剩余)，则此NaOH 溶液的物质的量浓度为( )
A．a＋b＋c
V
mol·L－1 B．
2a＋b＋c
V
mol·L－1
C．a＋b＋2c
V
mol·L－1 D．
b＋2c
V
mol·L－1
【解析】选C。

为了避免NO、NO
2、N
2
O
4
对大气的污染，常采用NaOH溶液进行吸收处理，根据
反应方程式2NO
2＋2NaOH===NaNO
3
＋NaNO
2
＋H
2
O；NO
2
＋NO＋2NaOH===2NaNO
2
＋H
2
O，最终变为
NaNO
3、NaNO
2
，a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收(无
气体剩余)，再根据元素守恒得到NaOH物质的量为(a＋b＋2c)mol，因此NaOH溶液的物质的
量浓度为c＝
n
V（aq）
＝
（a＋b＋2c）mol
V L
＝
a＋b＋2c
V
mol·L－1，故C符合题意。

考点二：硝酸(基础性考点)
(一)从氧化还原反应层面理解硝酸的性质
1．硝酸的物理性质
色→无色；态→易挥发的液体；味→刺激性气味。

2．硝酸的化学性质
(1)不稳定性：4HNO
34NO
2
↑＋O
2
↑＋2H
2
O。

补短板
①市售浓硝酸呈黄色的原因是硝酸分解生成的NO
2
溶解在硝酸里。

②浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。

(2)强氧化性：不论浓、稀硝酸都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。

①与金属反应时→不产生H 2。

a ．常温下，浓硝酸→Fe 、Al 钝化； b ．浓硝酸与铜反应的离子方程式：
Cu ＋4H ＋＋2NO －
3 ===Cu 2＋＋2NO 2↑＋2H 2O 。

c ．稀硝酸与铜反应的离子方程式：
3Cu ＋8H ＋＋2NO －
3 ===3Cu 2＋＋2NO ↑＋4H 2O ②与非金属反应。

如浓硝酸与C 反应的化学方程式：
C ＋4HNO 3(浓)=====△
CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。

③与还原性物质反应。

硝酸可氧化H 2S 、SO 2、Na 2SO 3、HI 等还原性物质。

深思考
(1)Fe 2＋与NO －
3 能否在溶液中共存？在酸性条件下，Fe 2＋与NO －
3 能否在溶液中共存？为什么？
提示：能 不能。

Fe 2＋与NO －
3 能在溶液中共存，但在酸性条件下，Fe 2＋与
NO －
3 不能在溶液中共存，因为3Fe 2＋＋NO －
3 ＋4H ＋===3Fe 3＋＋NO ↑＋2H 2O 。

(2)NO －
3 在酸性条件下，能否与I －、SO 2－
3 、S 2－等还原性较强的离子大量共存。

提示：不能。

NO －
3 在酸性条件下，能氧化I －、SO 2－
3 、S 2－等离子。

(二)从含氮物质之间的转化层面理解硝酸工业制法 1．工业制备原理
2．写出下列反应的化学方程式为 反应②：4NH 3＋5O 2=====催化剂△ 4NO ＋6H 2O
反应④：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO
【辨易错】
(1)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN 溶液，有气体生成，溶液呈红色，证明稀硝酸将Fe 氧化为Fe 3＋ 。

(×)
提示：稀硝酸与过量的Fe 反应，则生成硝酸亚铁和NO 气体、水，无铁离子生成，所以加入KSCN 溶液后，不变红色，现象错误。

(2)能使甲基橙变黄的溶液中，Na ＋、NO －
3 、Cl －、Fe 2＋能共存。

(×)
提示：能使甲基橙变黄的溶液中，可能是酸性，也可能是碱性，Fe 2＋和NO －
3 在酸性条件下不能共存，Fe 2＋在碱性条件下也不能存在。

(3)稀硝酸可除去试管内壁的银镜。

(√)
提示：Ag 可溶于稀HNO 3，可用稀HNO 3除去试管内壁的银镜。

(三)硝酸参与的氧化还原反应的实验探究 1．硝酸的反应特征
2．硝酸与还原性化合物的反应
低价态的金属氧化物、低价态的金属氢氧化物均能被HNO 3氧化，如 3FeO ＋10HNO 3(稀)===3Fe(NO 3)3＋NO ↑＋5H 2O 3Fe(OH)2＋10HNO 3(稀)===3Fe(NO 3)3＋NO ↑＋8H 2O 3．硝酸与金属反应的规律
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。

能力点一： 硝酸的性质
1．(2022·广州模拟)某同学设计如图所示实验，探究Fe 与稀硝酸、稀硫酸的反应。

实验过
程中发现①、③中产生的气体在试管口处变为红棕色。

下列说法正确的是( )
A.②中大量存在的离子有Fe2＋、NO －
3
、H＋
B．①、③产生气体的组成可能不同
C．③溶液中一定既含有Fe2＋，又含有Fe3＋D．实验结论：稀硫酸的氧化性大于稀硝酸
【解析】选B。

A.酸性条件下NO －
3
具有强氧化性，Fe2＋具有还原性，酸性条件下Fe2＋、NO
－
3
能
发生氧化还原反应生成Fe3＋、NO而不能大量共存，故A错误；B.稀硝酸和Fe反应生成NO，稀硫酸和Fe反应生成H
2
，①中只有Fe和稀硝酸反应生成NO，③中加入稀硫酸相当于含有稀硝酸，Fe反应生成NO，也有稀硫酸，Fe和稀硫酸反应生成氢气，所以①、③产生气体的组成可能不同，故B正确；C.③中加入稀硫酸后相当于溶液中含有稀硝酸，能氧化②中剩余的Fe，当Fe过量时，溶液中一定不含有Fe3＋，故C错误；D.③中加入稀硫酸后相当于溶液中含有稀硝酸，稀硝酸氧化Fe生成NO，硝酸具有强氧化性、稀硫酸具有弱氧化性，故D错误。

2．(2022·合肥模拟)下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A．使石蕊溶液变红
B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO
3) 2
C．与Na
2CO
3
反应放出CO
2
气体，生成NaNO
3
D．与C单质混合共热时生成CO
2和NO
2
【解析】选B。

依据硝酸在反应中化合价变化解答，反应中硝酸既表现出氧化性又表现出酸性则氮元素化合价部分降低、部分生成盐，据此分析解答。

A.使石蕊溶液变红只表现硝酸酸
性，故A不选；B.与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO
3)
2
，氮元素化合价部分降低、部分生成
盐，所以硝酸既表现出氧化性又表现出酸性，故B选；C.与Na
2CO
3
反应放出CO
2
气体，生成
NaNO
3为复分解反应，不表现硝酸的氧化性，故C不选；D.与C单质混合共热时生成CO
2
和NO
2
，
氮元素化合价全部降低，硝酸只表现氧化性，故D不选。

【加固训练】
(2022·青岛模拟)木炭与浓HNO
3
共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按图实验：
则澄清石灰水的变化可能是( )
A．①不变浑浊，②变为乳白色浑浊
B．①、②都不变浑浊
C．①变为乳白色浑浊，②不变浑浊
D．①、②均变为乳白色浑浊
【解析】选C。

木炭和浓硝酸共热生成CO
2、NO
2
和H
2
O，CO
2
能使澄清石灰水变浑浊，NO
2
和H
2
O
的反应方程式为3NO
2＋H
2
O===2HNO
3
＋NO，生成的硝酸能溶解碳酸钙，实验①中水和二氧化氮
反应生成硝酸，然后CO
2
通入澄清石灰水后，与澄清石灰水反应生成难溶性的碳酸钙而导致变
成乳白色浑浊；实验②中二氧化氮和水生成的硝酸阻止CO
2和Ca(OH)
2
发生反应，所以②不变
浑浊。

3．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图。

下列有关说法正确的是( )
A.①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为 NO
2
B．③中反应的离子方程式为3Cu＋2NO －
3
＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H
2
O
C．③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的强D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应
【解析】选B。

A.Cu与稀硝酸发生反应，8HNO
3(稀)＋3Cu===3Cu(NO
3
)
2
＋2NO↑＋4H
2
O，NO遇空
气中的O
2生成NO
2
，试管口有红棕色气体产生，故A错误；B.③中溶液含有NO
－
3
，滴加稀硫
酸后，Cu、NO －
3
、H＋继续与铜反应生成NO，3Cu＋2NO
－
3
＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H
2
O，故B
正确；C.③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋，与NO －
3
形成硝酸体系，HNO
3
继续与Cu
反应，故C错误；D.Cu是不活泼金属，在常温下可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，故D错误。

能力点二：金属与硝酸的有关计算
1．硝酸与金属反应的思维模板
2．硝酸与金属反应的计算技巧
(1)原子守恒法
HNO
3与金属反应时，一部分HNO
3
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HNO
3中氮原子的物质的量。

(2)得失电子守恒法
HNO
3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO
3
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
HNO
3
过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：
c(NO －
3
)＝c(H＋)＋nc(M n＋)(M n＋代表金属离子)。

【典例】将11.2 g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸①中，收集反应产生的气体X(假定产生的气体全部逸出)。

再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液②，产生21.4 g沉淀。

根据题意推断气体X③的成分可能是( )
A．0.3 mol NO
2
和0.3 mol NO
B．0.2 mol NO
2和0.1 mol N
2
O
4
C．0.6 mol NO
D．0.1 mol NO、0.2 mol NO
2和0.05 mol N
2
O
4
[解题思维] 解答本题的思维流程如下：
提取信息①Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸；②向所得溶液中加入足量的NaOH溶液；
③气体X
信息转化①Mg、Cu混合物与硝酸反应，Mg、Cu失去电子生成Mg2＋、Cu2＋，氮元素得电子；
②向所得溶液中加入足量NaOH溶液生成Mg(OH)
2
、Cu(OH)
2
沉淀
③气体X可以根据电子得失和电荷守恒分析：
Mg、Cu Mg2＋、Cu2＋Mg(OH)
2
、Cu(OH)
2
→硝酸中的N原子得n(e－)＝Mg、Cu失n(e－)＝Mg2＋、Cu2＋结合n(OH－)
联想质疑若将生成的气体和足量的O
2
同时通入水中，最终产生的气体全部被水吸收，如何
计算通入O
2
的物质的量是多少？写出对应关系式。

提示：根据电子得失守恒得，O
2
得电子的物质的量＝生成气体失去电子的物质的量＝Mg、Cu混合物失电子的物质的量＝沉淀中OH－的物质的量。

【解析】选D。

向Mg、Cu混合物与足量的硝酸反应所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀为氢氧化镁、氢氧化铜，所以沉淀中m(OH－)为21.4 g－11.2 g＝10.2 g，物质
的量为
10.2 g
17 g·mol－1
＝0.6 mol，根据电荷守恒可知，11.2 g的Mg、Cu提供的电子为0.6 mol。

生成0.3 mol NO
2
和 0.3 mol NO，N元素获得电子为0.3 mol×(5－4)＋0.3 mol×(5－2)＝
1.2 mol，得失电子不相等，A错误；生成0.2 mol NO
2和0.1 mol N
2
O
4
，N元素获得电子为0.2
mol×(5－4)＋0.1 mol×2×(5－4)＝0.4 mol，得失电子不相等，B错误；生成 0.6 mol NO，N元素获得电子为0.6 mol×(5－2)＝1.8 mol，C错误；生成0.1 mol NO、0.2 mol NO
2
和0.05
mol N
2O
4
，N元素获得电子为0.1 mol×(5－2)＋0.2 mol×(5－4)＋0.05 mol×2×(5－4)＝
0.6 mol，得失电子相等，D正确。

【原因分析·理论解释】
将盛有铜片的试管中，加入稀硝酸，完全反应后，铜有剩余，若此时再向试管中加入稀硫酸，有什么现象？_____________________________________。

为什么？______________________________。

提示：铜片慢慢溶解，铜片表面有气泡。

常温下，Cu与稀硝酸反应后生成硝酸铜，加入稀硫
酸，补充了H＋，则又发生3Cu＋8H＋＋2NO －
3
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H
2
O。

请总结求解金属与稀硫酸和稀硝酸的混合溶液反应时的思维过程。

提示：金属与稀硫酸和稀硝酸的混合溶液反应时，由于硝酸盐中的NO －
3
在
H 2SO
4
存在的条件下继续与金属反应，先判断NO
－
3
、H＋谁过量，然后根据离
子方程式进行计算，且溶液中要符合电荷守恒。

·命题角度一：硝酸与金属或低价态的金属化合物反应
1．(2022·长沙模拟)向25 mL 12.0 mol·L－1浓硝酸中加入足量的铜，充分反应后共收集到
标准状况下2.24 L NO和NO
2的混合气体(不考虑NO
2
与N
2
O
4
的相互转化)，则参加反应的铜的
质量为( )
A．3.2 g B．6.4 g C．12.8 g D．19.2 g
【解析】选B。

25 mL 12.0 mol·L－1浓硝酸中含0.3 mol HNO
3
，硝酸反应后生成硝酸铜和氮
的氧化物，标准状况下2.24 L NO和NO
2
是0.1 mol，根据氮元素守恒，生成的硝酸铜中含氮0.3 mol－0.1 mol＝0.2 mol，所以硝酸铜的物质的量为0.1 mol，参加反应的铜为0.1 mol，即6.4 g。

2．取一定质量含Cu、Cu
2
O、CuO的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：
则转化过程中所加稀HNO
3
的物质的量浓度为( )
A．4.4 mol·L－1 B．3.6 mol·L－1
C．4.0 mol·L－1 D．3.2 mol·L－1
【解析】选D。

设其中一份中
n(Cu)＝x，n(Cu
2
O)＝y，n(CuO)＝z，依据得失电子守恒和氧元素守恒，
有：①2x＋2y＝(4.48 L÷22.4 L·mol－1)×3
②y＋z＝6.4 g÷16 g·mol－1
即x＋2y＋z＝0.7 mol，即反应后生成的硝酸铜的物质的量为0.7 mol，
则500 mL稀硝酸中，n(HNO3)＝0.7 mol×2＋0.2 mol＝1.6 mol，故有c(HNO3)＝1.6 mol÷0.5 L＝3.2 mol·L－1。

·命题角度二：金属与混酸(硝酸、硫酸)的反应
3．某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，最多能溶解9.6 g Cu。

向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(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
B．O A段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生的是氢气C．第二份溶液中的最终溶质为FeSO
4
D．稀H
2SO
4
浓度为2.5 mol·L－1
【解析】选A。

铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，消耗9.6 g铜，即n(Cu)＝0.15 mol，根据得失电子守恒可
得0.15×2＝n被还原(HNO3)×3，n被还原(HNO3)＝0.1 mol，生成硝酸铜，还有显酸性的HNO3，则
原混合酸中NO －
3
的物质的量大于0.1 mol，A错误。

从题干图看出O A段产生的是NO，AB段
的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生的是氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H
2↑，可知NO
－
3
反应完了，第二份溶液中O A段发生反应为Fe＋NO －
3
＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H
2
O，硝酸全部反
应，所以n(NO －
3
)＝n(Fe)＝
5.6 g
56 g·mol－1
＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO
4
，此时反应的
铁的质量是14 g，即0.25 mol，故原混合酸中H
2SO
4
浓度为
0.25 mol
0.1 L
＝2.5 mol·L－1，原混
合酸中NO －
3 物质的量为0.2 mol 。

【加固训练】
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 －
3 ②Fe 3＋ ③H ＋ ④NO ⑤NO 2
A ．①
B ．①⑤
C ．②④⑤
D ．①②③⑤
【解析】选B 。

Fe 与浓HNO 3反应，开始时生成的还原产物是NO 2，当铁少量时，还原产物只有NO 2；当HNO 3过量时，氧化产物是Fe 3＋；当铁过量时生成Fe 2＋。

因产物中有硝酸盐，故溶液中
一定还有NO －
3 ，答案为B 。

考点三：氨气 铵盐(应用性考点)
(一)从微观层面理解氨气的性质 1．氨的分子结构与物理性质：
(1)分子结构：电子式→H ·
· N ··
·· ·
· HH ；空间构型→三角锥形→极性(填“极性”或“非极性”)分子；中心原子→sp 3杂化； (2)物理性质：
色→无色；态、味→有刺激性气味的气体；溶解性→极易溶于水。

2．氨的化学性质：
(1)还原性：NH 3中的N 元素为－3价，具有还原性。

性质
方程式
催化氧化4NH
3＋5O
2
4NO＋6H
2
O
被CuO氧化2NH
3＋3CuO3Cu＋N
2
＋3H
2
O
被Cl
2氧化
2NH
3
＋3Cl
2
===N
2
＋6HCl
或8NH
3
＋3Cl
2
===N
2
＋6NH
4
Cl
被氮氧化物氧化6NO＋4NH
3
===5N
2
＋6H
2
O
6NO
2
＋8NH
3
===7N
2
＋12H
2
O
深思考
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，能否说明氨气的氧化产物为NO
2?
提示：不能。

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。

(2)与酸反应
与盐酸反应方程式→NH
3＋HCl===NH
4
Cl，现象→产生白烟。

应用：用于NH
3
与挥发性酸的互相检验。

(3)与水反应：
NH
3＋H
2
O⇌NH
3
·H
2
O⇌NH
＋
4
＋OH－。

氨水中含有的微粒→NH
3·H
2
O、NH
3
、H
2
O、NH
＋
4
、OH－、H＋。

NH
3·H
2
O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH
3
·H
2
O NH
3
↑＋H
2
O
助理解①一水合氨是一元弱碱，氨水中含氮原子最多的微粒是NH
3。

②氨水与盐溶液的反应。

如过量氨水与AlCl
3
反应的离子方程式：
Al3＋＋3NH
3·H
2
O===Al(OH)
3
↓＋3NH
＋
4
(二)从物质转化的层面理解氨气制法1．氨气的实验室制法
①固＋固NH
3
(如装置①)
微点拨
干燥氨气不能用氯化钙，因为氯化钙和氨气发生反应：CaCl 2＋8NH 3===CaCl 2·8NH 3(固体)相当于氨气被吸收了，故不能用氯化钙干燥氨气。

②液体
NH 3(如图装置②)
加热浓氨水：NH 3·H 2O =====△
NH 3↑＋H 2O ③固＋液→NH 3(如图装置③)
原理：浓氨水与氧化钙固体(或NaOH 固体) CaO ＋NH 3·H 2O===Ca(OH)2＋NH 3↑
CaO 溶于水放热，促使氨水分解，且c (OH －)增大，有利于NH 3逸出。

深思考
(1)实验室能不能用直接加热氯化铵的方法制取氨气？
提示：不能。

因为氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢遇冷会重新结合生成氯化铵。

(2)实验室制取氨气时，NH
4Cl可用(NH
4
)
2
SO
4
等代替，能否用NH
4
HCO
3
代替？
提示：不能。

因为NH
4HCO
3
受热分解产生杂质气体。

(3)消石灰能否用KOH或NaOH代替？
提示：不能。

因为KOH和NaOH易吸水，易结块，不利于产生NH
3
，且高温下腐蚀试管。

2．氨气的工业制法：
(1)原料气的制取。

①N
2→将空气液化、蒸发分离出N
2
或者将空气中的O
2
与碳作用生成CO
2
，除去CO
2
后得N
2。

②H
2→用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。

用煤和水制H
2
的主要反应为
C＋H
2O(g) CO＋H
2
，
CO＋H
2O(g) CO
2
＋H
2。

(2)原料气的净化。

制得的N
2、H
2
需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。

(3)氨的合成→适宜的条件下→在合成塔中进行。

(4)氨的分离→经冷凝使氨液化→将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的
N 2和H
2
循环送入合成塔，使其被充分利用。

(5)用途→制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。

辨易错
(1)NH
4Cl溶液与Ca(OH)
2
溶液混合的离子方程式为NH
＋
4
＋OH－===NH
3
↑＋
H
2
O。

(×)
提示：NH
4Cl溶液与Ca(OH)
2
溶液混合产生NH
3
·H
2
O。

(2)氨气可以用P
2O
5
干燥也可用碱石灰干燥。

(×)
提示：氨气与P
2O
5
反应，所以不能用P
2
O
5
干燥氨气。

(3)将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，观察到白烟。

(×)
提示：浓氨水具有挥发性，但浓硫酸难挥发，故不会观察到白烟。

(三)从宏观层面理解铵盐的性质
1．物理性质：无色或白色晶体，易溶于水。