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第十七讲 氮及其化合物
【基础巩固】
1．自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是( )
A．①中N2与O2反应生成NO2是自然固氮
B．②中合成氨属于人工固氮
C．③中的氮元素被氧化
D．氮循环过程中没有氧元素参加
【答案】 B
【解析】 ①中N2与O2反应生成NO 是自然固氮，A 错误；②中N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反
应产生NH3，属于人工固氮，B 正确；③中细菌还原硝酸根中正五价的氮，生成无污染的0 价的N2，所以
③中氮元素化合价降低，得到电子被还原，C 错误；如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于
水的NO 气体，氧元素参与了反应，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和NO，也有氧元素参加反应，D
错误。
2.（2023·天津和平·耀华中学校考一模）固氮是将游离态的氮转变为氮的化合物，一种新型人工固氮的原理
如图所示。下列叙述正确的是
A．转化过程中所涉及的元素均呈现了两种价态
B．反应①②③均为氧化还原反应
C．Li 是催化剂，只有
是中间产物
D．整个过程的总反应可表示为
【答案】 D
【解析】 A．根据转化关系可知：在转化过程中H 始终呈+1 价，A 错误；B．反应②为Li3N + 3H2O
=NH3↑ + 3LiOH，该反应过程中元素化合价不变，因此反应属于非氧化还原反应，B 错误；C．Li 是催化
剂，Li3N 和LiOH 均是中间产物，C 错误；D．根据分析，整个过程的总反应为氮气和水生成氨气和氧气，
1
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可表示为
，D 正确；故选D。
3.(2023·重庆缙云教育联盟质检)如图是氮元素的价类图。下列有关说法正确的是( )
A.甲可以用浓硫酸干燥
B.乙合成NO2的过程属于氮的固定
C.丙转化为丁的反应是氧化还原反应
D.常温下可用铁制容器盛装丁的浓溶液
【答案】 D
【解析】 根据N 元素的价类二维图，甲中N 是－1 价，乙为NO，丙为N2O5，丁为HNO3。A.甲中N 是
－1 价，易被氧化，不能用浓硫酸干燥，A 错误；B.氮的固定为游离态氮转变为化合态氮，乙是化合态的
氮，转化为NO2不是氮的固定，B 错误；C.丙和丁中N 元素均为＋5 价，不是氧化还原反应，C 错误；D.
常温下铁遇浓硝酸钝化，可用铁制容器盛装浓硝酸，D 正确。
4．(2022·北京，12)某MOFs 的多孔材料刚好可将N2O4“固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，如
图所示：
已知：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0
下列说法不正确的是( )
A．气体温度升高后，不利于N2O4的固定
B．N2O4被固定后，平衡正移，有利于NO2的去除
C．制备HNO3的原理为：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3
D．每制备0.4 mol HNO3，转移电子数约为6.02×1022
【答案】 D
【解析】 二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，四氧化
二氮的浓度减小，所以气体温度升高后，不利于四氧化二氮的固定，故A 正确；四氧化二氮被固定后，四
氧化二氮的浓度减小，二氧化氮转化为四氧化二氮的平衡向正反应方向移动，所以四氧化二氮被固定后，
有利于二氧化氮的去除，故B 正确；由题意可知，被固定后的四氧化二氮与氧气和水反应生成硝酸，反应
的化学方程式为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，故C 正确；四氧化二氮转化为硝酸时，生成1 mol 硝酸，反
2
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应转移1 mol 电子，则每制备0.4 mol 硝酸，转移电子数约为0.4 mol×6.02×1023 mol－1＝2.408×1023，故D 错
误。
5.(2022·成都适应性考试)下列有关制取气体的设计方案正确的是( )
选项
制取气体
所选药品
收集装置
①
②
A
NH3
浓氨水
氧化钙
④
B
SO2
浓硫酸
亚硫酸钠
④
C
CO2
醋酸溶液
石灰石
③
D
Cl2
浓盐酸
二氧化锰
③
【答案】 B
【解析】 A.氨气极易溶于水，密度比空气小，因此一般采用向下排空气法收集氨气，故A 错误；B.亚
硫酸钠与浓硫酸反应生成SO2，可用氯化钙干燥，其密度比空气大，用向上排空气法收集，故B 正确；
C.CO2是酸性气体，③中碱石灰会吸收二氧化碳，且其密度比空气大，向上排空气法收集，故C 错误；D.
二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气需要加热，所以该装置不能得到氯气，故D 错误。
6．硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质对应不准
确的一组是( )
A．硝酸能与FeO 反应——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
【答案】 D
【解析】 D 项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧
化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D 项不准确。
7．已知2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O，下列装置或操作不能达到相应实验目的的是( )
A
B
C
D
3
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生成NO2
收集NO2
吸收NO2尾气
使NO2充分转化为
HNO3
【答案】 B
【解析】 浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、水和NO2，A 正确；NO2的密度比空气大，应用向上排空气法收
集，即导气管应长进短出，B 错误；根据题目所给信息可知NO2可以和NaOH 溶液反应得到可溶性盐，所
以可以用NaOH 溶液处理尾气，C 正确；试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可以使NO2充分
转化为HNO3，D 正确。
8．（2023·山东东营·东营市第一中学校考二模，双选）下列关于氮及其化合物性质探究，实验结论正确的
是
选
项
操作和现象
结论
A
将灼热木炭伸入浓硝酸中，木炭燃烧，产生大量红棕色气体
木炭和硝酸反应生成了
和
B
先将注射器充满
气体，然后将活塞往里推，注射器内气
体颜色加深
证明加压平衡向生成
气体的方
向移动
C
向含有等物质的量
和
的混酸稀溶液加入过量铜
粉，生成气体，溶液变蓝色
反应结束后溶液中的溶质是
和
D
将
粉加入强碱性的
溶液，微热，产生气体使湿润红
色石蕊试纸变蓝
在强碱性溶液中也能显氧化性
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】CD
【解析】A．将灼热的木炭伸入浓硝酸中，木炭与浓硝酸反应生成二氧化氮、二氧化碳、水，A 错误；B．
先将注射器充满 NO2 气体，然后将活塞往里推，NO2 的浓度增大，颜色加深，与平衡无关，B 错误；C．
含有等物质的量 H2SO4 和 HNO3 的混酸中H+与NO3
-的物质的量之比为3 1∶，加入过量铜粉，发生离子
反应:
，硝酸根过量，则溶质为 CuSO4 和 Cu(NO3)2 ，C 正确；
D．将Al 粉加入强碱性的 NaNO3 溶液，微热，产生气体使湿润红色石蕊试纸变蓝，该气体为NH3，硝酸
根离子中的N 元素降价，表现氧化性，D 正确；故选CD。
4
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9.工业上常采用生物硝化法将NH 转化为NO 来处理氨氮废水，工作流程如图，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.长期过量使用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】 根据流程图可知A 项正确；NH4Cl 水解呈酸性，长期过量使用会导致土壤酸化，也会导致水
体富营养化，B 项正确；检验NH 应使用红色石蕊试纸，C 项错误；由选项A 可知，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。
10．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。
11．现代传感信息技术在化学实验中有广泛的应用。某小组用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识
喷泉实验的原理(如图所示)，并测定电离平衡常数Kb。
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(1)实验室可用浓氨水和X 固体制取NH3，X 固体可以是________(填字母)。
A．生石灰 B．无水氯化钙 C．五氧化二磷 D．碱石灰
(2)检验三颈烧瓶集满NH3的方法是________________________________________________________。
(3)关闭a，将带有装满水的胶头滴管的橡皮塞塞紧c 口，______________________，
引发喷泉实验，电脑绘制三颈烧瓶内气压变化曲线如图所示。图中________点时喷泉最剧烈。
(4)从三颈烧瓶中用________(填仪器名称)量取20.00 mL 氨水至锥形瓶中，用0.050 00 mol·
L－1 HCl 滴定。用pH 计采集数据、电脑绘制滴定曲线并测定电离平衡常数Kb。
【答案】(1)AD (2)将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c，试纸变蓝色，证明NH3已集满(或将蘸有浓盐酸的
玻璃棒靠近瓶口c，有白烟生成，证明NH3已集满) (3)打开b，挤压胶头滴管使水进入烧瓶 C (4)碱式
滴定管(或20 mL 移液管)
【解析】 (1)实验室可用浓氨水和固体氢氧化钠或生石灰或碱石灰反应制取氨气，故A、D 正确。(3)进
行喷泉实验时在瓶内压强最小的时候最剧烈，从图中可以看出C 点压强最小，故C 点最剧烈。(4)准确量取
液体可以用滴定管或移液管。
12．(2022·四川泸县第二中学模拟)氮和氮的化合物与人类有密切关系。
(1)下列属于氮的固定的是________(填序号)。
①工业上N2和H2合成NH3 ②N2和O2放电条件下生成NO ③NH3催化氧化生成NO
写
出
反
应
③
的
化
学
方
程
式
：
____________________________________________________________________。
(2)①治理NO 污染通常是在氧化剂作用下，将NO 氧化成溶解度高的NO2，然后用水或碱液吸收脱氮。下
列物质可以用于氧化NO 的是________(填字母)。
A．NaCl 溶液 B．K2Cr2O7溶液 C．Na2CO3溶液
D．KMnO4溶液
NO
②
也可用NaClO 碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，写出该反应的离子方程式：
_______________________________________________________________________________________。
③目前处理柴油车尾气中NOx和PM2.5等的方法之一是用车用尿素[CO(NH2)2]溶液在选择性催化还原系统中
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将
NOx
无害化处理，写出该系统无害化处理
NO
的化学方程式：
_______________________________________。
(3)CO 与NO 在Rh 催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh 做催化剂时该
反应的过程示意图如下：
过程Ⅰ为________(填“吸热”或“放热”)过程。该反应中氧化产物为________，当生成
1 mol N2时，转移电子________mol。
【答案】 (1)①② 4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O
(2)
BD
①
②2NO＋3ClO－ ＋2OH－===2NO＋3Cl－＋H2O ③2CO(NH2)2＋6NO===5N2＋2CO2＋4H2O (3)
吸热 CO2 4
【解析】 (1)固氮是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素，N2和H2合成NH3，N2和O2放电条件下
生成NO，符合固氮的定义，故选①②；反应③NH3催化氧化生成NO 和水，反应的化学方程式为4NH3＋
5O2=====4NO＋6H2O。(2)①氧化NO 需要氧化剂，NaCl 溶液、Na2CO3溶液均不与NO 反应，K2Cr2O7、
KMnO4溶液具有强氧化性，可以氧化NO，故选BD。(3)过程Ⅰ断裂化学键需要吸热，该反应的化学方程
式为2CO＋2NO=====N2＋2CO2，C 元素化合价升高，氧化产物为CO2，氮元素从＋2 价降低至0 价，当生
成1 mol N2时，转移电子4 mol。
【拔高练习】
1．清代《本草纲目拾遗》中关于“鼻冲水(氨水)”的记载明确指出：“鼻冲水，……贮以玻璃瓶，紧塞其
口，勿使泄气，则药力不减……唯以此水瓶口对鼻吸其气，即遍身麻颤出汗而愈，虚弱者忌之。宜外用，
勿服。”下列有关“鼻冲水”的推断不正确的是( )
A．鼻冲水是弱电解质
B．鼻冲水滴入酚酞溶液中，溶液变红色
C．鼻冲水中含有分子和离子的种类为6 种
D．存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－
【答案】 A
【解析】 鼻冲水为氨水，氨水本身为混合物，所以鼻冲水不是弱电解质，故A 错误；氨水中含有的分子
为NH3、H2O、NH3·H2O，离子有NH、 OH－、H＋，共六种，故C 正确。
2．（2023·河北·高三专题练习）氮是生命的基础，氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨
的催化氧化生产硝酸，其热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+ 6H2O(g)
H=-904kJ•mol
△
-1。生产硝
酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物，可用石灰浆等碱性溶液吸收处理，并得到Ca(NO3)2、
Ca(NO2)2等化工产品。下列氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A．N2不溶于水，可用作保护气
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B．NH3极易溶于水，可用作制冷剂
C．NO2具有强氧化性，可用作火箭燃料推进剂
D．HNO3具有易挥发性，可用来制备硝酸纤维
【答案】 C
【解析】 A．氮气含有氮氮三键，其化学性质稳定，一般不与物质发生反应，可用作保护气，与氮气难
溶于水无关，故A 错误；B．液氨汽化吸收大量的热，具有制冷作用，可以用作制冷剂，与其溶解性无关
故B 错误；C．NO2 具有强氧化性，可作氧化剂，可用作火箭燃料推进剂，故C 正确；D．硝酸具有酸性，
可发生酯化反应，用来制备硝酸纤维，与挥发性无关，故D 错误；故答案为C。
3．（2023·河北·高三专题练习）氮是生命的基础，氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨
的催化氧化生产硝酸，其热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)
H=-904kJ·mol
△
-1。生产硝
酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物，可用石灰浆等碱性溶液吸收处理，并得到Ca(NO3)2、
Ca(NO2)2等化工产品。实验室采用下列装置制取氨气，正确的是
A．装置甲生成NH3
B．装置乙干燥NH3
C．装置丙收集NH3并验满
D．装置丁吸收多余NH3
【答案】D
【解析】A．加热氯化铵分解后生成氨气和HCl，气体在试管口冷凝生成氯化铵固体，应加热氯化铵和熟
石灰制取氨气，故A 错误；B．NH3 是碱性气体，可与硫酸反应，不能用来干燥，故B 错误；C．氨气的
密度比空气小，应向下排空气法收集氨气，导管应插入试管底部，故C 错误；D．氨气极易溶于水，为防
倒吸，可将漏斗倒扣来吸收多余NH3，故D 正确；故选：D。
4．（2023 春·河北石家庄·高三校联考期中）氮的化合物对人类生存和社会发展意义重大，下列说法错误的
是
A．基态氮原子核外有5 种空间运动状态不同的电子
B．同周期元素中第一电离能比N 大的有两种
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C．含氨基(
)的有机物分子间易形成氢键
D．将含氮气体转化为固体化合物的过程被称之为固氮
【答案】D
【解析】A．基态氮原子核外有5 种空间运动状态不同的电子，分别是1s、2s、2p，其中2p 轨道有三种运
动状态不同的电子，A 正确；B．同周期元素中第一电离能比N 大的有两种，分别为F 和Ne，B 正确；
C．含氨基(-NH2)的有机物分子间易形成氢键，C 正确；D．将氮气转化为化合物的过程被称之为固氮，而
不是固体化合物，D 错误；故选D。
5.(2023·河南TOP 二十名校摸底)用如图所示装置进行实验(①②③是浸有相应试剂的棉花)，下列分析错误
的是( )
A.铜丝与浓硝酸反应，具支试管中充满红棕色气体
B.①处浸有紫色石蕊试液的棉花变红
C.②处棉花颜色变深体现了NO2的氧化性
D.NaOH 吸收尾气是氧化还原反应
【答案】C
【解析】 A.铜丝与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2，A 正确；B.NO2溶于水生成硝酸，可使紫色石蕊试
液变红，B 正确；C.NO2溶于水生成的硝酸具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，②处棉花颜色由浅绿色变
为黄色，体现了硝酸的氧化性，C 错误；D.NaOH 吸收NO2和NO 尾气生成亚硝酸钠，有化合价的变化，
是氧化还原反应，D 正确。
6.(2023·沈阳二中段测)为了防止NO、NO2、N2O4对大气的污染，常用氢氧化钠溶液进行吸收处理，现有由
a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体，能被1.0 mol·L－1的氢氧化钠溶液完全吸收，则消耗
氢氧化钠溶液的体积最小为( )
A.(a＋b＋c) L B.(a＋b＋2c) L C.2(a＋b＋c) L D.3(a＋b＋c) L
【答案】 B
【解析】 根据方程式知，氮氧化物被NaOH 吸收生成钠盐，无论生成硝酸钠还是亚硝酸钠，N、Na 原子
个数之比都是1 1∶，根据N、Na 原子关系式得V(NaOH)＝＝(a＋b＋2c) L；答案选B。
7．(2022·宝鸡模拟)为探究氨及铵盐性质，将NH4Cl 晶体装入如图所示T 形三通管两端，进行微型实验。
下列说法错误的是( )
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A．轻轻挤压任一乳胶头，若蒸馏水中有气泡冒出，则装置气密性良好
B．同时点燃两个酒精灯后，两端湿润的pH 试纸均变蓝
C．实验过程中竖直支管上方会出现白烟
D．停止加热后可以交替挤压两边乳胶头，使气体更充分吸收，减少污染
【答案】 B
【解析】 整套装置是密闭体系，若装置气密性良好，轻轻挤压任一乳胶头，则蒸馏水中有气泡冒出，故
A 正确；pH 试纸遇酸变红，遇碱变蓝，氯化铵受热分解生成氨气和HCl，左边氯化钙会吸收氨气，右边
NaOH 会吸收HCl，因此同时点燃两个酒精灯后，左端pH 试纸变红，右端pH 试纸变蓝，故B 错误；竖直
支管上方同时有氨气和HCl，两者相遇变为氯化铵，因此实验过程中竖直支管上方会出现白烟，故C 正确；
停止加热后，不断交替挤压两边乳胶头，增大压强，将残余的气体全部赶入到蒸馏水中被吸收，减少污染，
故D 正确。
8．(2023·咸阳检测)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．(2022·武汉市汉阳一中高三模拟)用如图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。
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主要实验操作
实验现象
打开弹簧夹，通入一段时间CO2后，滴入浓
硝酸后无明显现象，加热三颈烧瓶，反应开
始后停止加热
A
①
中有红棕色气体产生，一段时间
后，气体颜色逐渐变浅；反应停止后，
A 中无固体剩余；
B
②
中溶液变棕色
取少量A 中溶液，加几滴氯水，再滴入硫氰
化钾溶液
③溶液变为红色
取少量 B 中溶液，加热
B
④
中棕色溶液变浅，有无色气体逸
出，且在空气中变为红棕色
已知：FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色) ΔH<0 。
下列说法正确的是( )
A．滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是温度低，反应速率太慢
B．实验现象③说明反应后A 中溶液含有 Fe2＋
C．实验现象④说明 A 中有 NO 生成
D．可用浓NaOH 溶液和湿润的红色石蕊试纸检验硝酸的还原产物中是否有 NH
【答案】 D
【解析】 常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生，故A 错误；取少量A 中溶液，加
几滴氯水，再滴入KSCN 溶液，溶液变为红色，只能说明这时溶液中有Fe3＋，无法说明原溶液中是Fe2＋还
是Fe3＋，故B 错误；取少量B 中溶液加热，B 中棕色溶液变浅，有无色气体逸出，且在空气中变为红棕色，
只能说明[Fe(NO)]SO4分解生成NO，但由于铜和浓硝酸反应生成红棕色气体二氧化氮，二氧化氮和水反应
生成一氧化氮，一氧化氮能使硫酸亚铁溶液变成棕色，所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中有NO 生成，
故C 错误。
10.足量铜溶于一定量浓硝酸，产生NO2、N2O4、NO 的混合气体，这些气体若与1.12 L O2(标准状况)混合
后通入水中，气体被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L－1 H2SO4溶液100 mL，则继续溶解的Cu
的质量为( )
A．6.4 g B．9.6 g C．19.2 g D．24 g
【答案】 C
【解析】 设原来溶解的Cu 的物质的量为x，Cu 失去的电子被N 元素得到生成氮的氧化物，这些氮的氧
化物再与O2、H2O 反应生成HNO3，可看成Cu 失电子，O2得电子，则根据得失电子守恒可知，2x＝×4，
解得x＝0.1 mol，所以原所得溶液中NO 的物质的量为0.2 mol；
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3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
1 mol 0.2 mol
H＋过量，所以继续溶解的Cu 的质量为×3×64 g·mol－1＝19.2 g。
9．(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 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)
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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。
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
___________________________________________________________________________________________。
0
②
～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
__________________________________________________________________________________________。
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(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)
a
① 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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