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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：N2＋3H22NH3；
(2)实验室用NH4Cl 固体制NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====2NH3↑＋2H2O＋CaCl2；
(3)NH3的催化氧化：4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O；
(4)NO2溶于水：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；
(5)Cu 溶于稀HNO3：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
(6)Cu 溶于浓HNO3：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；
(7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧：C＋4HNO3(浓)=====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；
(8)浓硝酸见光分解：4HNO3=====4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
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( )
1
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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，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，N 元素化合价由－
3 价升高到＋5 价，即生成1 mol NO 失去8 mol 电子，根据得失电子守恒可知每生成1 mol
NO 需要消耗2 mol O2，C 正确；反应③中NO 被氧化为NO，反应⑤中NO 被还原为N2，D
错误。
2
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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
3
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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NH3，b 是N2，c 是NO，d 是
NO2，e 是N2O5，f 是HNO3，g 是HNO2，h 是NH3·H2O，i 是NH4NO3。①在雷电作用下N2
与O2反应产生NO，这是一种固氮方式，正确；②N2O5与水反应产生HNO3，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
HNO2，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HNO3，光照条件下自身分解即可生
成NO2(d)，可以不用其他还原剂，错误；⑥HNO3与NH3·H2O 发生中和反应生成NH4NO3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：
N2―――――――――――→NH3――――――→NO―――――→NO2―――――→HNO3
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
4
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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_______________________________________
5
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________________________________________________________________________。
(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，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＝× mol·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( )
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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(NOx)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NOx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
7
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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NH3充入注射器X 中，硬质玻璃管Y 中加入少量催化剂，充入NO2(两端用
夹子K1、K2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K1，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K2
③__________
④__________
答案 (1)①A 2NH4Cl ＋Ca(OH)2=====CaCl2 ＋2H2O ＋2NH3↑( 或
B
NH3·H2O=====NH3↑＋H2O) ②dcfei (2)①红棕色气体颜色慢慢变浅 ②6NO2＋
8NH3=====7N2＋12H2O 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2NH4Cl＋Ca(OH)2=====CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或选用
发生装置B，直接加热浓氨水生成氨气：NH3·H2O=====NH3↑＋H2O。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K1，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：6NO2＋8NH3=====7N2＋12H2O，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，NO2和NH3反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打
开K2，Z 中的溶液倒吸入Y 管中。
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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、NO 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、NO 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
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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 ＋
O22SO3，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 转化为NO 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＋2O2===NO＋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 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 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( )
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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 NH4NO3至少需要0.75 mol CH4
D．反应③理论上当n(NH3)∶n(O2)＝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CO2＋2NH3=====CO(NH2)2＋H2O，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NH4NO3 涉及的化学反应有CH4 ＋
2H2O=====CO2 ＋4H2 ，N2 ＋3H2
2NH3,2NH3 ＋2O2===NH4NO3 ＋H2O ，则有
NH4NO3～2NH3～3H2～CH4，故生成1.0 mol NH4NO3至少需要0.75 mol CH4，C 正确；反应
③的化学方程式为2NH3＋2O2===NH4NO3＋H2O，则理论上当n(NH3)∶n(O2)＝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(NO3)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(NO3)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NO2或N2O4
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O2，也可能是NO2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(NO3)2 分解的化学方程式为2Pb(NO3)2=====2PbO＋
4NO2↑＋O2↑，液体X 可能是液化的NO2或N2O4，故A 正确；NO2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。
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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＝0.015 L＝15 mL，D 正确。
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N2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CO2和CO
答案 C
解析 装置内的空气会将NO 氧化为NO2，影响产物的产量，所以通入N2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
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HNO3蒸气，可用装置B 中的水除去，为防止CaO2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CO2和CO 的混合气体，
CO2被NaOH 吸收后生成Na2CO3，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Na2CO3反应再释放出CO2，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N2(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NO2，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＋N2
C．装置D 的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2
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N2，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
NO2，故先通过装置D 除去挥发出的HNO3和产生的NO2，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
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(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Ca3N2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)K1
K2 打开K1，通一段时间的N2 ×100% (4)91.3
解析 (2)由于Ca、Ca3N2都能与空气中的O2、H2O(g)等反应，故实验开始时应首先点燃A
处的酒精灯，利用N2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Ca3N2与H2O 反应产生NH3，U 形管中碱石
灰除去NH3中的H2O(g)，浓硫酸增加的质量为反应生成NH3的质量，由NH3的质量结合N
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元素守恒测定Ca3N2的纯度。反应生成NH3的质量为(m2－m1) g，根据N 元素守恒，Ca3N2的
质量为××148 g·mol－1＝ g，产品中Ca3N2的质量分数为×100%＝×100%。(4)方案二的原理
是Ca3N2与H2O 反应产生NH3，打开K 持续通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，NH3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(H2SO4)＝
n(NaOH)＝×1.00 mol·L－1×0.012 60 L＝0.006 3 mol，与NH3反应的硫酸的物质的量为
1.00 mol·L－1×0.1 L－0.006 3 mol×＝0.037 mol，根据反应2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4以及
N 元素守恒可知，Ca3N2 的物质的量为0.037 mol ，产品中Ca3N2 的质量分数为
×100%≈91.3%。
11．某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、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 全部氧化为NO，发生反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)溶液中NO 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 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)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 的残留情况与反应时间的关系如图所示。
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①金属铝和金属铁在0～3 h 内，NO 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 和Cl－，发生反应的离子方程式是_____________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)粉尘 b (2)①a ②H2O2＋NO===NO＋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＋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 转化为N2，但是金属铝和金属铁在0～3 h 内，NO 的脱除效率很低，几乎没有脱
除，可认为金属与NO 可能没有反应，可能是金属表面有氧化膜，阻碍了NO 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＋3Cl－＋5H＋。
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