2024届高考一轮复习化学教案(人教版)：氮及其化合物的转化关系

第27讲 氮及其化合物的转化关系
[复习目标] 1.能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。

2.能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。

1．氮元素的“价—类”二维图
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。

2．含氮元素物质之间的转化关系
典型物质间转化方程式再落实。

(1)工业合成氨：N 2＋3H 2
高温、高压催化剂
2NH 3；
(2)实验室用NH 4Cl 固体制NH 3：2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△
2NH 3↑＋2H 2O ＋CaCl 2； (3)NH 3的催化氧化：4NH 3＋5O 2=====催化剂
△4NO ＋6H 2O ； (4)NO 2溶于水：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ；
(5)Cu 溶于稀HNO 3：3Cu ＋8H ＋
＋2NO －
3===3Cu 2＋
＋2NO ↑＋4H 2O ； (6)Cu 溶于浓HNO 3：Cu ＋4H ＋
＋2NO －
3===Cu 2＋
＋2NO 2↑＋2H 2O ；
(7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧：C ＋4HNO 3(浓)=====△
CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O ； (8)浓硝酸见光分解：4HNO 3=====光照
4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。

一、氮在自然界中的循环
1．自然界中氮的循环如图所示。

下列说法不正确的是()
A．工业合成氨属于人工固氮
B．雷电作用下N2与O2发生了化学反应
C．在氮的循环中不涉及氧化还原反应
D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化
答案 C
解析工业合成氨是氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下生成氨气，属于人工固氮，故A正确；雷电作用下N2与O2发生反应生成NO，故B正确；在氮的循环中，工业合成氨、雷电作用过程中N元素化合价改变，涉及氧化还原反应，故C错误；含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，如氨气可合成尿素，故D正确。

2．(2022·石家庄高三模拟)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是()
A．①和②均属于氮的固定
B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
C．④中每生成1 mol NO－3，消耗2 mol O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化
答案 D
解析反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由图示知，
氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应④是O2将NH3氧化为NO－3，N元素化合价由－3价升高到＋5价，即生成1 mol NO－3失去8 mol电子，根据得失电子守恒可知每生成1 mol NO－3需要消耗2 mol O2，C正确；反应③中NO被氧化为NO－3，反应⑤中NO－3被还原为N2，D错误。

二、氮及其化合物的转化与物质推断
3．下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。

当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量的B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐。

下列说法不正确的是()
A．当X是强酸时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F可能是H2SO4
B．当X是强碱时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是HNO3
C．当X是强酸时，C在常温下是气态单质
D．B和Cl2的反应为氧化还原反应
答案 C
解析当X是强碱时，和强碱反应产生的气态氢化物B可判断为NH3，则A为铵盐，过量的B跟Cl2反应生成的盐酸盐是NH4Cl，则C为N2，由此判断D为NO、E为NO2、F为HNO3；A和强酸反应生成的B能被Cl2氧化，且生成的C能被O2连续氧化，在常见的物质中可考虑A为硫化物，所以，当X是强酸时，A、B、C、D、E、F可分别为(NH4)2S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4，故A、B正确，C错误；B是氨气或硫化氢，氨气与Cl2反应生成氯化铵和氮气，硫化氢和氯气反应生成硫单质和氯化氢，因此B与氯气的反应是氧化还原反应，故D正确。

4．(2022·河北三河市第一中学模拟)如图是氮元素形成物质的“价—类”二维图及氮循环的部分信息：
下列说法正确的是( )
①可通过雷电作用将b 转化为c ，这是一种固氮方式 ②可通过加氧化剂将e 转化为f
③a →c →d →f 这几个反应中，均发生了N 元素被氧化的反应 ④g 只具有氧化性，还可能与碱发生反应 ⑤将f 转化为d 必须选用合适的还原剂才能实现 ⑥h 可与f 反应生成i A ．①③⑤⑥ B ．②③④ C ．①③⑥ D ．①④⑤
答案 C
解析 根据物质类别及与N 元素化合价的关系可知：a 是NH 3，b 是N 2，c 是NO ，d 是NO 2，e 是N 2O 5，f 是HNO 3，g 是HNO 2，h 是NH 3·H 2O ，i 是NH 4NO 3。

①在雷电作用下N 2与O 2反应产生NO ，这是一种固氮方式，正确；②N 2O 5与水反应产生HNO 3，反应过程中元素化合价不变，因此反应不需要加入氧化剂就可以实现，错误；③在a →c →d →f 这几个反应中，N 元素化合价升高，被氧化，因此均发生了N 元素被氧化的反应，正确；④g 是HNO 2，属于酸，N 元素化合价是＋3价，处于中间价态，因此既具有氧化性又具有还原性，同时也能与碱发生中和反应生成盐和水，错误；⑤f 是HNO 3，光照条件下自身分解即可生成NO 2(d)，可以不用其他还原剂，错误；⑥HNO 3与NH 3·H 2O 发生中和反应生成NH 4NO 3和水，正确。

三、氮及其化合物的转化与物质制备
5．(2022·江苏镇江市模拟)空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图：
N 2―――――――――――→H 2、高温、高压、催化剂
转化①NH 3――――――→O 2、催化剂、△
转化②NO ―――――→O 2
转化③NO 2―――――→H 2O 、O 2
转化④
HNO 3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。

下列说法不正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3
答案 B
解析硝酸是强氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误。

6．(2022·江苏如皋中学开学考)水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂，其制备的反应原理为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl。

下列装置和操作不能达到实验目的的是()
A．装置甲用于制备NH3，试剂X是氯化钙
B．用装置乙作为反应过程的安全瓶
C．制备水合肼时从装置丙的a口通入NH3
D．用装置丁吸收反应中过量的NH3
答案 A
解析浓氨水需受热或加入碱性物质才能分解产生NH3，CaCl2不能使浓氨水分解，A项错误；化学实验装置中的安全瓶的进气管和出气管均较短，B项正确；氨气密度比空气小，为了利于氨气与NaClO溶液反应，应从装置丙的a口通入氨气，C项正确；氨气会污染环境，用装置丁可吸收过量的NH3，并能防倒吸，D项正确。

7．(2022·山东淄博市模拟)氨基甲酸铵(NH2COONH4)易分解，易水解，难溶于CCl4。

某小组设计如图所示装置制备氨基甲酸铵。

已知：2NH3 (g)＋CO2(g)NH2COONH4 (s)ΔH＜0
下列分析错误的是()
A．A装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止
B．装置B、C、E中试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸、P2O5固体
C．装置D使用冰水浴
D．装置F中所用试剂可为NH4Cl与熟石灰
答案 B
解析A装置为碳酸钙与盐酸反应制备CO2的简易装置，该装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止，A正确；氨基甲酸铵易水解，进入装置D的气体必须是干燥纯净气体，左侧装置B、C试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸，制备纯净干燥的CO2，装置F可用NH4Cl 与熟石灰制备氨气，E中试剂需干燥氨气，可以选用碱石灰，但不能选用P2O5固体，B错误、D正确；制备氨基甲酸铵的反应为放热反应，制得的物质易分解，所以装置D需降温，使用冰水浴，C正确。

四、氮及其化合物的转化与典型物质性质探究
8．某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。

探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持及固定装置略去)。

(1)A装置中制取NH3的化学方程式是_______________________________________
________________________________________________________________________。

(2)甲、乙分别是________(填字母)。

a．浓硫酸、碱石灰
b．碱石灰、碱石灰
c．碱石灰、无水氯化钙
d．五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是__________________________。

(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是_______________________________________
________________________________________________________________________。

探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。

(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。

(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2；__________。

(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体(标准状况下)进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为______ mol·L－1(结果保留两位有效数字)。

答案(1)NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2(2)c(3)C装置中混合气体颜色变浅
(4)缺少尾气处理装置(5)(进气管短，出气管长)(6)观察气泡的速率，控制混合气体的比例
(7)0.036
解析(7)烧瓶中充满溶液，则恰好发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，HNO3的物质的量
是恰好完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的4
5
，溶液体积等于烧瓶体积，设烧瓶
体积为V L，则溶液的物质的量浓度为V L
22.4 L·mol－1×4 5
V L ＝1
22.4×
4
5mol·L
－1≈0.036 mol·L－1。

1．(2018·全国卷Ⅱ,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
C．NH3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
解析雾和霾的分散剂都是空气，A项正确；NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正确。

2．(2021·广东1月适应性测试，10)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。

下列说法错误的是()
A．a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
C．密闭体系中，c存在2NO2N2O4
D．d的溶液与Cu反应可生成b或c
答案 B
解析由题中信息知，a为NH3，b为NO，NH3可经催化氧化生成NO，A说法正确；b为NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即NO2，B说法错误；d为硝酸，Cu与稀硝酸反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO2，D说法正确。

3．(2016·全国卷Ⅰ,26)氮的氧化物(NO x)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NO x还原生成N2。

某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。

回答下列问题：
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。

(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH 3充入注射器X 中，硬质玻璃管Y 中加入少量催化剂，充入NO 2(两端用夹子K 1、K 2夹好)。

在一定温度下按图示装置进行实验。

操作步骤
实验现象
解释原因 打开K 1，推动注射器活塞，使X 中的气体缓慢通入Y 管中 ①Y 管中________________
②反应的化学方程式：________________ 将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y 管中有少量水珠 生成的气态水凝聚 打开K 2
③__________
④__________
答案 (1)①A 2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△
CaCl 2＋2H 2O ＋2NH 3↑(或B NH 3·H 2O=====△
NH 3↑＋H 2O) ②dcfei (2)①红棕色气体颜色慢慢变浅 ②6NO 2＋8NH 3=====催化剂
△7N 2＋12H 2O ③Z 中NaOH 溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y 管中压强小于外界压强 解析 (1)①在实验室通常用加热氯化铵和消石灰固体混合物的方法制取氨气，应选用发生装置A ，其反应的化学方程式为2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△
CaCl 2＋2H 2O ＋2NH 3↑，或选用发生装置B ，直接加热浓氨水生成氨气：NH 3·H 2O=====△
NH 3↑＋H 2O 。

②氨气是碱性气体，可用碱石灰干燥，其密度小于空气，应采用向下排空气法收集，氨气极易溶于水，尾气处理时应防止倒吸，则要收集一瓶干燥的氨气，仪器的连接顺序为发生装置→dcfei 。

(2)打开K 1，推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y 管中，在一定温度和催化剂的作用下发生反应：6NO 2＋8NH 3=====催化剂
△7N 2＋12H 2O ，随着反应的发生Y 管中红棕色气体颜色变浅；反应生成的水蒸气液化后，NO 2和NH 3反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打开K 2，Z 中的溶液倒吸入Y 管中。

课时精练
1．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如图所示。

下列说法不正确的是( )
A．工业合成氨属于人工固氮过程
B．硝化过程中氮元素被还原
C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化
D．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量
答案 B
解析工业上用氮气和氢气合成氨属于人工固氮过程，A正确；硝化过程中氨气、铵根离子中－3价的氮元素转化为NO－2、NO－3中＋3价、＋5价的氮元素，氮元素失电子被氧化，发生氧化反应，B错误；NO－2、NO－3经同化作用变为动植物蛋白中的N元素，动植物蛋白经氨化作用转化为氨气或铵根离子，故含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，C正确；反硝化过程生成氮气，向大气提供氮气，即反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响，D正确。

2．(2022·上海金山区模拟)自然界中氮的部分循环过程如图，下列有关说法正确的是()
A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→N发生氧化还原反应
D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y
答案 B
解析依据自然界中氮的部分循环过程图可知，X为NO，Y为NO2，Z为HNO3，M为硝酸盐，N为铵盐。

过程①可能是自然固氮，但过程②不是，A错误；X→Y发生的反应为2NO
＋O2===2NO2，是化合反应，B正确；NH3→N的过程元素化合价没有改变，所以不是氧化还原反应，C错误；若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O2催化剂
2SO3，
△
X在空气中点燃不能得到Y，D错误。

3．NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法正确的是()
A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D．图中所涉及的O2都要用纯氧
答案 C
解析化肥主要是含农作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素的一些物质，NaHCO3不是化肥，A项不正确；Na2CO3受热不易分解，B项不正确；NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C项正确；氨的催化氧化用空气就可以，不一定要用纯氧，D项不正确。

4．工业上常采用生物硝化法将NH＋4转化为NO－3来处理氨氮废水，工艺流程如图，下列说法错误的是()
A．生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降：NH＋4＋2O2===NO－3＋2H＋＋H2O
B．长期过量施用NH4Cl等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化
C．检验NH＋4所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
D．微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pH
答案 C
解析NH4Cl水解呈酸性，长期过量施用会导致土壤酸化，也会导致水体富营养化，B项正确；检验NH＋4应使用湿润的红色石蕊试纸，C项错误；生物硝化法处理废水会使水体呈酸性，可以加入石灰石与H＋反应来调节水体的pH，D项正确。

5．(2022·山东临沂市模拟)以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，其工艺流程如下。

下列说法正确的是( )
A ．反应①使用催化剂可提高反应速率和甲烷的平衡转化率
B ．反应②的原子利用率为100%
C ．生成1.0 mol NH 4NO 3至少需要0.75 mol CH 4
D ．反应③理论上当n (NH 3)∶n (O 2)＝4∶3时，恰好完全反应
答案 C
解析 反应①使用催化剂可以提高反应速率，但不能提高甲烷的平衡转化率，A 错误；反应②的化学方程式为CO 2＋2NH 3=====一定条件CO(NH 2)2＋H 2O ，则该反应的原子利用率小于100%，B 错误；由天然气经过各步转化，最终生成NH 4NO 3涉及的化学反应有CH 4＋2H 2O=====催化剂CO 2＋4H 2，N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3,2NH 3＋2O 2===NH 4NO 3＋H 2O ，则有NH 4NO 3～
2NH 3～3H 2～34
CH 4，故生成1.0 mol NH 4NO 3至少需要0.75 mol CH 4，C 正确；反应③的化学方程式为2NH 3＋2O 2===NH 4NO 3＋H 2O ，则理论上当n (NH 3)∶n (O 2)＝1∶1时，恰好完全反应，D 错误。

6．某化学兴趣小组用如图所示装置检验Pb(NO 3)2受热分解的产物(图中夹持和加热设备略去)。

在试管中放入研碎的Pb(NO 3)2晶体后，加热；实验结束后，试管中得到黄色粉末(PbO)，U 形管下部有少量液体X ，集气瓶中收集到无色气体Y 。

下列说法不正确的是( )
A ．液体X 可能是液化的NO 2或N 2O 4
B ．在装置中用锡纸将胶塞与产生的气体隔开，主要是为了防止其被生成的气体腐蚀
C ．气体Y 可能是O 2，也可能是NO 2与水反应后生成的NO
D ．停止反应，应注意先把导气管移出水面，然后再熄灭酒精灯
答案 C
解析 根据氧化还原反应规律，Pb(NO 3)2分解的化学方程式为2Pb(NO 3)2=====△
2PbO ＋4NO 2↑＋O 2↑，液体X 可能是液化的NO 2或N 2O 4，故A 正确；NO 2气体会损坏橡胶，在装置中用
锡纸将胶塞与产生的气体隔开，主要是为了防止其被生成的气体腐蚀，故B正确；Pb(NO3)2分解放出氧气，气体Y可能是O2，不可能是NO2与水反应后生成的NO，故C错误；为防止倒吸，停止反应时，应先把导气管移出水面，然后再熄灭酒精灯，故D正确。

7．氮及其化合物的“价—类”二维图如下所示。

下列说法正确的是()
A．X可通过加热氯化铵固体制取
B．从物质类别角度分析，P和Z都属于酸性氧化物
C．将X转化为Q的过程，属于氮的固定
D．3.2 g Cu与10 mol·L－1的Y溶液恰好反应，生成NO、NO2混合气体1.12 L(标准状况)，则Y 溶液的体积为15 mL
答案 D
解析X是NH3，加热氯化铵固体生成的NH3和HCl遇冷重新生成NH4Cl，不能制取NH3，A错误；P是N2O5，Z是NO2或N2O4，NO2、N2O4不是酸性氧化物，B错误；Q是NO，氨气转化为NO不属于氮的固定，C错误；Y是HNO3，3.2 g Cu为0.05 mol，与HNO3反应生成0.05 mol Cu(NO3)2，生成NO、NO2混合气体1.12 L(标准状况)，则气体总物质的量为0.05 mol，据N原子守恒可知原硝酸中n(HNO3)＝0.05 mol×2＋0.05 mol＝0.15 mol，故硝酸溶液的体积为0.15 mol
＝0.015 L＝15 mL，D正确。

10 mol·L－1
8．(2023·郑州检测)某学习小组设计实验制备Ca(NO2)2，实验装置如图所示(夹持装置已略去)。

已知：2NO＋CaO2===Ca(NO2)2；2NO2＋CaO2===Ca(NO3)2。

下列说法不正确的是()
A ．通入N 2是为了排尽装置中的空气
B ．装置B 、D 中的试剂可分别为水和浓硫酸
C ．将铜片换成木炭也可以制备纯净的亚硝酸钙
D ．借助装置A 及氢氧化钠溶液和稀硫酸可以分离CO 2和CO
答案 C
解析 装置内的空气会将NO 氧化为NO 2，影响产物的产量，所以通入N 2是为了排尽装置中的空气，故A 正确；由于硝酸具有挥发性，所以在A 中生成的NO 气体中会含有少量HNO 3蒸气，可用装置B 中的水除去，为防止CaO 2与水反应，用装置D 中的浓硫酸对NO 气体进行干燥，故B 正确；将铜片换成木炭，由于木炭与稀硝酸不能反应，所以得不到要制备的产物，故C 错误；装置A 中盛氢氧化钠溶液，通过进气管通入CO 2和CO 的混合气体，CO 2被NaOH 吸收后生成Na 2CO 3，在出气管口即可收集到CO ，然后将分液漏斗中的稀硫酸滴入A 中，与生成的Na 2CO 3反应再释放出CO 2，达到分离的目的，故D 正确。

9．某兴趣小组设计用铁粉将NO 还原为N 2(同时生成FeO)。

下列说法不正确的是( )
已知：①浓硝酸可氧化NO ；②NaOH 溶液能吸收NO 2，不吸收NO 。

A ．装置的连接顺序为a →f →e →j →i →h →g(或g →h)→b →c →d
B ．装置E 中发生反应的化学方程式为2NO ＋2Fe=====△
2FeO ＋N 2
C ．装置
D 的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO 2
D ．装置B 的作用是干燥，防止水蒸气进入装置
E 中干扰反应
答案 D
解析 根据实验原理“NO 被灼热的铁粉还原为N 2，同时生成FeO ”，所以首先利用铜与稀硝酸反应生成NO ，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO 中会混有硝酸蒸气和产生的NO 2，故先通过装置D 除去挥发出的HNO 3和产生的NO 2，再通过装置F 干燥，得到纯净干燥的
NO，然后进入装置E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过装置B氧化NO，再通过装置C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A正确。

10．(2022·石家庄二中模拟)氮化钙(Ca3N2)是一种重要的试剂，常温下为棕色固体，在空气中会被氧化，遇水强烈水解，产生刺激性气味气体。

实验室设计如下装置用Ca与N2反应制备Ca3N2，并对Ca3N2纯度进行测定。

回答下列问题：
Ⅰ.Ca3N2的制备
(1)仪器a的名称为________，E装置的主要作用是________。

(2)实验开始时应首先点燃________(填“A”或“C”)处酒精灯，当观察到________________________________________________________________________
时点燃另一处酒精灯。

Ⅱ.Ca3N2纯度的测定(已知所含的杂质不与水反应产生气体)
(3)方案一：①按图1所示连接装置，检查装置气密性后加入试剂。

②测定虚线框内装置及试剂的质量m1；③关闭________(填“K1”或“K2”，下同)，打开________，用分液漏斗加入足量水，至不再产生气体；④________；⑤再次测定虚线框内装置及试剂的质量m2。

则产品中Ca3N2的质量分数表达式为________。

(4)方案二：按图2所示连接装置，检查装置气密性后加入试剂。

打开分液漏斗活塞向三颈烧瓶中加入蒸馏水，打开K持续通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，并用100 mL 1.00 mol·L－1
的稀硫酸标准溶液完全吸收(液体体积变化忽略不计)，从烧杯中量取10.00 mL 的吸收液注入锥形瓶中，用1.00 mol·L －
1 NaOH 标准溶液滴定过量的稀硫酸，到终点时消耗12.60 mL NaOH 溶液。

则产品中Ca 3N 2的质量分数为________%(结果保留一位小数)。

答案 (1)蒸馏烧瓶 液封(或隔绝空气中的氧气) (2)A E 装置中有均匀的气泡产生 (3)K 1 K 2 打开K 1，通一段时间的N 2 37(m 2－m 1)51×100% (4)91.3 解析 (2)由于Ca 、Ca 3N 2都能与空气中的O 2、H 2O(g)等反应，故实验开始时应首先点燃A 处的酒精灯，利用N 2排尽装置中的空气，当观察到E 装置中有均匀的气泡产生时点燃另一处酒精灯。

(3)根据图1装置知，方案一的原理是Ca 3N 2与H 2O 反应产生NH 3，U 形管中碱石灰除去NH 3中的H 2O(g)，浓硫酸增加的质量为反应生成NH 3的质量，由NH 3的质量结合N 元素守恒测定Ca 3N 2的纯度。

反应生成NH 3的质量为(m 2－m 1) g ，根据N 元素守恒，Ca 3N 2
的质量为(m 2－m 1) g 17 g·mol －1×12
×148 g·mol －1＝74(m 2－m 1)17 g ，产品中Ca 3N 2的质量分数为74(m 2－m 1)17 g 6.0 g ×100%＝37(m 2－m 1)51
×100%。

(4)方案二的原理是Ca 3N 2与H 2O 反应产生NH 3，打开K 持续通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，NH 3完全被稀硫酸标准溶液吸收，然后用NaOH 标准溶液滴定过量的稀硫酸，则10.00 mL 溶液中过量硫酸的物质的量n 过量(H 2SO 4)＝ 12n (NaOH)＝12
×1.00 mol·L －1×0.012 60 L ＝0.006 3 mol ，与NH 3反应的硫酸的物质的量为 1.00 mol·L －1×0.1 L －0.006 3 mol ×100 mL 10 mL
＝0.037 mol ，根据反应2NH 3＋H 2SO 4===(NH 4)2SO 4以及N 元素守恒可知，Ca 3N 2的物质的量为0.037 mol ，产品中Ca 3N 2的
质量分数为0.037 mol ×148 g·mol －1
6.0 g
×100%≈91.3%。

11．某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO 、NO 2)、粉尘和少量水蒸气。

课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理，并检测其氮氧化物含量，实验装置如图所示：
(1)装置A 中放置无碱玻璃棉，其目的是除去______________________________________。

为保证检测的准确性，装置C 中盛放的化学试剂可以是________(填字母，下同)。

a．碱石灰
b．浓硫酸
c．五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)
(2)装置D中主要发生：2NaOH＋2NO2===NaNO2＋NaNO3＋H2O；2NaOH＋NO＋NO2===2NaNO2＋H2O
①若反应后尾气无残留，则参加反应的NO2、NO物质的量的比值________。

a．≥1 b．≤1 c．任意值
②可使用适量酸性H2O2溶液，将溶液中的NO－2全部氧化为NO－3，发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)溶液中NO－3直接排放在水体中也会造成污染，现用活泼金属将溶液中的NO－3转化为N2，实现氮元素的脱除，具体步骤如下：
步骤一取适量(2)中H2O2处理后的溶液，调节pH至中性，蒸发浓缩，得到c(NO－3)为
0.100 mol·L－1的溶液甲。

步骤二取三份50 mL溶液甲，分别用金属铝、金属铁和铝铁合金在45 ℃、惰性气体氛围中对溶液甲进行氮脱除。

步骤三重复实验2～3次，溶液中NO－3的残留情况与反应时间的关系如图所示。

①金属铝和金属铁在0～3 h内，NO－3的脱除效率均很低，几乎没被脱除，其可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②0～3 h内铝铁合金的氮脱除效率比金属铝、金属铁大得多，其可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)气囊用来储存处理后的气体，其中可能含少量NO气体，可用酸性NaClO溶液来处理。

HClO氧化NO生成NO－3和Cl－，发生反应的离子方程式是_____________________
________________________________________________________________________。

答案(1)粉尘b(2)①a②H2O2＋NO－2===NO－3＋H2O(3)①金属铁和金属铝表面都有一层氧化膜②铝铁合金在溶液中形成原电池，加快化学反应速率(4)3HClO＋2NO＋
H2O===2NO－3＋3Cl－＋5H＋
解析(1)烟道气中含有粉尘，装置A中放置无碱玻璃棉，可以除去粉尘；装置C用于除去少量的水蒸气，应该选择浓硫酸，NO2会与碱石灰反应，而五水合硫酸铜不能起到干燥的作用。

(2)①根据化学方程式可知，NO2可以单独被NaOH吸收，而NO需与NO2按照1∶1混合才能被NaOH吸收，现无尾气残留，说明NO无残留，因此NO2至少和NO一样多，则参加反应的NO2、NO物质的量的比值≥1，a符合题意。

(3)①根据题意，活泼金属能够将溶液中的NO－3转化为N2，但是金属铝和金属铁在0～3 h内，NO－3的脱除效率很低，几乎没有脱除，可认为金属与NO－3可能没有反应，可能是金属表面有氧化膜，阻碍了NO－3的脱除反应。

②铝铁合金中，铁和铝的活动性不同，可以构成原电池，加快化学反应速率。

(4)HClO中Cl 元素的化合价从＋1降低到－1，NO中N元素的化合价从＋2升高到＋5，根据化合价升降守恒、元素守恒和电荷守恒，离子方程式为3HClO＋2NO＋H2O===2NO－3＋3Cl－＋5H＋。