2021新高考化学鲁科版一轮复习学案：第3章第2讲　氮的循环


第2讲　氮的循环
【2021·备考】
最新考纲
素养落地
1.了解氮元素的单质及其化合物的主要性质与应用。
2.了解氮的氧化物、氢化物、硝酸等在生产中的应用和对生态环境的影响。
多角度、动态地分析工业合成氨、氨水的组成与性质；以氮气及其化合物性质为载体发现、设计探究性实验进行探究；从氮的化合物对环境的影响出发，认识化学与社会的关系，发展学生的绿色环保意识。


『知识梳理』
1.自然界中氮的存在和氮的固定

(1)自然固氮
(2)人工固氮：合成氨工业。
2.氮气的结构与性质
N2的电子式∶N⋮⋮N∶，结构式为N≡N。

写出有关化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。

(1)氮元素电负性值为3.04，非金属性强，但N2分子中存在N≡N，键能大，破坏难，N2稳定。
(2)N2、CO为等电子体，二者的结构式分别为N≡N，，CO为极性分子，CO远比N2活泼。
3.氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物
氧化物的化学式
N2O
NO
N2O3
NO2、N2O4
N2O5
氮元素的价态
＋1
＋2
＋3
＋4
＋5
N2O俗称笑气，有麻醉作用；N2O3是亚硝酸的酸酐；N2O5为硝酸的酸酐。
(2)NO和NO2的比较
物理性质

NO
NO2
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶于水
易溶于水
化学性质


既有氧化性又有还原性，以还原性为主
既有氧化性又有还原性，以氧化性为主(氧化S2－、I－、Fe2＋等)
与O2反应
2NO＋O2===2NO2

与H2O
反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
制备
原理
3Cu＋8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
收集
排水法
向上排空气法
对环境影响
有毒，转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
(3)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、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NOx的处理。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
[链接新教材]
(新教材RJ第二册P289习题变式练)
①N2常用作保护气(如填充灯泡、焊接保护等)，原因是_____________________________________________。
工业冶镁时保护气可选用________。
①N2　②CO2　③Ar
②为避免硝酸工业生产尾气中氮的氧化物(以NO2为例)污染环境，人们开发了如下尾气处理方法：①用NaOH溶液吸收尾气；②用NH3催化还原为N2。相关反应的化学方程式为___________________________________________________
__________________________________________________________________。
③汽车尾气中含有NO，NO产生的原因为___________________________________________________________________
__________________________________________________(用化学方程式表示)
答案　(1)N2性质稳定　③　(2)2NaOH＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋H2O　8NH3＋6NO27N2＋12H2O　(3)N2＋O22NO
『考向突破』
考向一　氮气、氮的氧化物的性质及应用

[题目设计]
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)食品袋中充氮气可用来防腐(√)
(2)固氮反应一定属于氧化还原反应(√)
(3)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气(×)
(4)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO(×)
(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(×)

[题目设计]
2.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(如图所示)。

分析图示回答相关问题：
(1)雾霾中所含氮成分为________。
(2)为减少雾霾污染，可以采取的措施为________。
a.禁止秸杆焚烧
b.控制SO2、NOx的排放
c.减少农业生产中的铵态氮肥的施用
(3)SO2、NOx同时排放会加快、加重酸雨污染，原因是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示　(1)NH4NO3、(NH4)2SO4　(2)a、b、c
(3)SO2＋NO2===SO3＋NO　2NO＋O2===2NO2

[题目设计]
3.汽车排放的尾气中含有NO2, NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2===2NO＋2O，②2NO＋O2===2NO2，③O＋O2===O3。
问题：(1)NO2在反应过程中的作用___________________________________。
(2)生成O3的总反应方程式为________________________________________。
提示　(1)催化作用　(2)3O22O3
考向二　氮的氧化物的计算
[题目设计]
4.(1)在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能为________。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO5N2＋6H2O，8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。
提示　(1)1.2 mL或4 mL　(2)1∶3
考向三　氮的氧化物的制备与性质探究
[题目设计]
5.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。请回答有关问题：

问题讨论：
(1)设置装置A的目的是_____________________________________________；
能否将多孔隔板上的固体更换成锌粒，理由是_____________________________
____________________________________________________________________。
(2)证明B中反应的产物为NO的装置为________，操作方法为____________________________________________________________________。
(3)D装置的作用为___________________________________________________。
提示　(1)排除装置内的空气，以免对实验造成干扰　不能。因为Zn与稀硝酸生成NO而不生成H2
(2)E、F　将F中的空气缓缓推入E中，E中呈红棕色说明生成气体为NO
(3)吸收氮氧化物，防止空气污染，防倒吸

『知识梳理』
1.氨的分子结构与物理性质
密度
气味
水溶性
特性
比空气小
强烈刺激性气味
极易溶于水(1∶700)
易液化
电子式，结构式，空间构型三角锥形。
2.氨的化学性质

(1)与水反应
NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。
氨水中含有的微粒有NH3、NH3·H2O、NH、H2O、OH－、H＋(极少量)。
NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)与酸的反应
蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成。
化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。
(3)与盐溶液的反应
①如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②向AgNO3溶液逐滴滴加稀氨水，反应的离子方程式：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH、AgOH＋2NH3·H2O===Ag(NH3)＋OH－＋2H2O。
(4)氨气的还原性
①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。
③与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。
④与CuO反应：2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O。
3.氨气的制法及用途
(1)氨气的实验室制法


(2)实验拓展
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2ONH3↑＋H2O

浓氨水＋
固体NaOH
NaOH溶于水放热，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成

浓氨水＋
固体CaO
CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
(3)工业制法
N2＋3H22NH3
(4)用途
制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。
4.铵盐
(1)物理性质：无色或白色晶体，易溶于水。
(2)化学性质——“三解”
①不稳定性(热解)
a.NH4Cl受热分解：NH4ClNH3↑＋HCl↑。
b.NH4HCO3受热分解：NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O。
②与碱反应(碱解)
铵盐与碱溶液反应的离子方程式
a.在稀溶液中不加热：NH＋OH－===NH3·H2O。
b.加热时或浓溶液：NH＋OH－NH3↑＋H2O。
③铵盐溶于水易水解(水解)：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋。
(3)NH的检验：

[链接新教材]
(新教材LK第一册P1195习题精选练)化肥、炼油、稀土、钢铁等工业都会排放高浓度的氨氮废水。氨氮废水是造成河流及湖泊富营养化的主要因素，人们正不断寻求处理氨氮废水的高效措施。
(1)某氮肥厂产生的氨氮废水中的氮元素多以NH和NH3·H2O的形式存在。请你设想该废水处理的方案，并给出理由。
(2)氮及其化合物在自然界中进行着复杂的转化，分析本节图3－3－2，尝试找到更多处理氨氮废水的思路。
(3)某研究团队设计的处理流程如下：

①过程Ⅰ：加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30 ℃，通入空气将氨赶出并回收。请用离子方程式表示加NaOH溶液时所发生的反应：___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②过程Ⅱ：在微生物的作用下实现NH→NO→NO转化，称为硝化过程。在碱性条件下，NH被氧气氧化成NO的总反应的离子方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
③过程Ⅲ：在一定条件下向废水中加入甲醇(CH3OH)，实现HNO3→NO→N2转化，称为反硝化过程。1 mol HNO3完全转化成N2，转移的电子数是________。
答案　(1)可向该废水中加入生石灰，再向废水中通入热空气，用水吸收逸出的氨气。
(2)可将氨氮废水中的氮元素转化为植物生长需要的氮肥，或者利用微生物分解氨氮废水。
(3)①NH＋OH－===NH3↑＋H2O
②2OH－＋NH＋2O2NO＋3H2O
③5NA
『考向突破』
考向一　氨气、铵盐的性质及应用

[题目设计]
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)NH3易溶于水，故可用作制冷剂(×)
(2)氨水具有弱碱性，说明氨水是弱电解质(×)
(3)氨气是碱性气体，故可用CaCl2干燥(×)
(4)氨遇到浓盐酸、浓硫酸都会发生反应，产生白烟(×)
(5)加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华(×)

[题目设计]
2.氨气在工农业生产中有重要应用。
(1)如下图所示，向培养皿中NaOH固体上滴少量浓氯化铵溶液，迅速盖上另一个培养皿，观察现象。

①浓盐酸液滴附近会出现白烟，发生反应的化学方程式为
___________________________________________________________________。
②浓硫酸液滴上方没有明显现象，一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体，该固体可能是________(写化学式，一种即可)。
③FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀，过一段时间后变成红褐色，发生的反应包括Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH和_______________________________。
(2)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下，向水体中加入适量NaOH可使NH3脱除率增大，解释其原因__________________________________________________________________。
(3)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2)，反应的化学方程式为________________________________________
_________________________________________________________________。
提示　(1)①NH3＋HCl===NH4Cl　②(NH4)2SO4或NH4HSO4　③4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(2)NaOH溶于水，c(OH－)增大，NH3＋H2ONH＋OH－平衡左移，NH3逸出，从而增大NH3的脱除率
(3)2NH3＋3O22HNO2＋2H2O

[题目设计]
3.铵盐是一种农作物常施化肥。回答相关问题。
(1)向NH4Cl溶液中加入NaOH溶液加热，反应的离子方程式为___________________________________________________________________。
(2)向稀NH4Cl溶液中滴加稀NaOH溶液，反应的离子方程式为___________________________________________________________________。
(3)向NH4HSO4溶液中滴加少量NaOH溶液，反应的离子方程式为__________________________________________________________________。
(4)向NH4HSO4溶液中加入足量NaOH溶液加热，反应的离子方程式为__________________________________________________________________。
(5)铵态氮肥不能与草木灰混合施用，原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示　(1)NH＋OH－NH3↑＋H2O
(2)NH＋OH－===NH3·H2O
(3)H＋＋OH－===H2O
(4)NH＋H＋＋2OH－NH3↑＋2H2O
(5)草木灰溶于水，水解溶液呈碱性，与NH反应生成NH3，逸出，肥效降低
考向二　氨气的制备

[题目设计]
4.实验室用如下装置制取、收集、验证NH3的性质并进行尾气处理。

请回答下列问题
(1)写出甲装置中的反应方程式______________________________________。
(2)乙装置收集NH3时从________(填字母)进气。
(3)丙装置中的现象为_____________________________________________。
(4)丁装置存在安全隐患，应如何改进(画出改进后的装置图)。
提示　(1)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O　(2)b
(3)固体由黑色变为红色，管壁上有水珠
(4)(或等合理即可)

[题目设计]
5.实验室里用如图装置，将浓氨水滴加到生石灰或氢氧化钠或碱石灰上，都能制得氨气。以碱石灰为例分析产生氨气的原因________________________________________________________
_______________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　①发生CaO＋H2O===Ca(OH)2，溶剂减少；②上述反应为放热反应，NaOH溶于水放热，温度升高，NH3溶解度减小；③NaOH溶于水，增大溶液中c(OH－)，NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－使上述平衡逆向移动。以上因素都有利于氨气逸出
考向三　氨气的性质探究

[题目设计]
6.在如图所示装置中进行氨的催化氧化实验：向三颈瓶内的浓氨水中不断通入空气，将红热的铂丝插入瓶中并接近液面。反应过程中，可观察到瓶中有红棕色气体产生，铂丝始终保持红热。根据实验回答相关问题。
(1)三颈烧瓶中有红棕色气体产生，原因为_________________________________
______________________________________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)铂丝始终保持红热的原因是________________________________________。
(3)某同学经分析后认为溶液中含NO，他的判断是否合理？理由是___________________________________________________________________。
提示　(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2　(2)反应放热，放出的热量使铂丝保持红热
(3)合理，反应生成的NO2溶于溶液生成NO

[题目设计]
7.氨气易溶于水可通过喷泉实验验证。回答相关问题。
氨气的喷泉实验装置如图Ⅰ

(1)按图Ⅰ引发喷泉实验的操作为_____________________________________。
(2)图Ⅰ、图Ⅱ(同温同压下)喷泉实验后，烧瓶内溶液物质的量浓度的关系为________(填“相等”或“不相等”)。
(3)如用图Ⅲ、图Ⅳ做喷泉实验，操作为___________________________________
____________________________________________________________________。
提示　(1)打开止水夹，挤压胶头滴管　(2)相等　(3)图Ⅲ：打开止水夹后用热毛巾捂住烧瓶，一段时间后松开即可　图Ⅳ：打开止水夹后向水槽中加入浓硫酸或碱石灰等



压强差原理应用
(1)通过压强的变化，检查装置的气密性
检查装置气密性的原理一般都是通过改变装置内气体压强实现的。若检查气密性的装置本身是一个非气密性装置，则首先要处理成一个密闭体系。其叙述形式是：装置形成封闭体系→操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)→描述现象→得出结论。
(2)防止压强减小，出现倒吸现象
根据气体溶解度较大造成装置内压强降低容易倒吸的现象，对吸收装置加以改进，从而起到防止倒吸的作用。
(3)通过增大或减小压强，产生喷泉
喷泉现象是指极易溶于水的一类气体被水吸收，或易发生化学反应的气体被吸收剂吸收而使气体分子数减少造成压强降低；或者降低气体的温度，或增大气体外界的温度造成内外压强差，或者通过增多气体分子数而增大压强等，从而形成喷泉。
(4)消除压强差，以防产生堵塞现象
这是一类防止气体制备过程中，因装置堵塞或气体产生速率太快，系统内压强增大造成危险而改进的装置。装置改进的目的就是消除压强差。

案例1　装置气密性检验
(1)某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。

按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是________________________。
(2)制备氮化镁的装置示意图如下：

回答下列问题：
检查装置A气密性的方法是___________________________________________
__________________________________________________________________。
答案　(1)关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热，冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，则说明装置气密性良好
(2)用止水夹将A右侧橡胶管夹住，通过分液漏斗向烧瓶中加蒸馏水至漏斗中有一段液柱，一段时间后，液面不变，说明气密性良好，否则说明漏气
案例2　喷泉实验探究
某学生积极思考产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置。
(1)在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________(填字母)。
A.Cu与稀盐酸
B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
这种方法产生喷泉的原理是__________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)在图示锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是________(填字母)。
A.浓硫酸 B.食盐
C.硝酸钾 D.硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是__________________________________________
______________________________________________________________。
解析　(1)Cu与稀盐酸不反应，NaHCO3与NaOH溶液反应不产生气体，不能形成压强差，故不能形成喷泉；CaCO3与稀硫酸反应产生CO2，但生成的CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3的表面，会使反应很快停止，不能形成较大的压强差，故不能形成喷泉；NH4HCO3与稀盐酸反应能产生较多的CO2气体，从而使锥形瓶内压强远大于烧瓶内压强，从而形成喷泉。(2)浓硫酸、生石灰、烧碱溶于水均能放出大量的热，使酒精大量挥发，形成较大的压强差，从而形成喷泉；氯化钠、硝酸钾、硫酸铜溶于水温度变化不大，不能使酒精大量挥发，不能形成较大的压强差，不能形成喷泉。
答案　(1)D　NH4HCO3与稀盐酸反应产生二氧化碳气体，锥形瓶中气体压强增大，把液体压入烧瓶，形成喷泉　(2)A　浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶中的酒精汽化，锥形瓶中气体压强增大，把酒精压入烧瓶中形成喷泉
案例3　防堵安全装置

(1)发生装置中a的作用是__________________________________________。
(2)B装置中b的作用是____________________________________________。
(3)装置D的作用是_________________________________________________。
答案　(1)连通气体，平衡压强，保证分液漏斗内液体顺利流下
(2)缓冲作用，防止系统内压强过大
(3)安全瓶，防倒吸

『知识梳理』
1.硝酸的物理性质

2.硝酸的化学性质
(1)不稳定性
反应：4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
保存方法：棕色瓶，阴凉处。

(1)工业盐酸常略带黄色原因是含少量FeCl3。
(2)久置的KI溶液呈黄色原因是KI被空气中的氧气氧化生成I2溶于水所致。
(3)久置的浓硝酸呈黄色原因是浓硝酸分解产生的NO2溶解于其中。
(2)强氧化性
浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)―→NO2，HNO3(稀)―→NO。
按要求完成下列反应的化学(离子)方程式。
①与金属反应
a.常温下，浓硝酸使铁、铝钝化；
b.稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
c.浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
②与非金属反应
如浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；
③与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

硝酸与金属反应的规律
①金属与硝酸反应一般不生成H2。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO，如果硝酸的浓度很稀，其还原产物也可能是N2O、N2或NH4NO3
②铜与浓HNO3反应：若Cu过量，开始时硝酸的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。
③NO在酸性条件下具有强氧化性，不能与S2－、SO、Fe2＋、I－等还原性离子共存。注意HNO3与Na2S、Na2SO3、FeO、Fe3O4反应中隐含着氧化还原反应。
④金、铂溶解须用王水(V浓硝酸∶V浓盐酸＝1∶3)。
3.含氮物质化合价的变化及规律
(1)歧化：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
(2)归中：6NO＋4NH3===5N2＋6H2O；
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
(3)连续氧化：NH3NONO2HNO3；
N2NONO2HNO3。
[链接新教材]
(新教材LK第一册P1256应用实践变式题)
用如图所示装置进行实验

①硝酸为稀硝酸：实验发现开始时烧杯中导管内液面上升，一段时间后导管口有气泡冒出。
问题①如图装置设计与将铜粉直接加入硝酸中相比较，优点为____________________________________________________________________。
②开始时烧杯中导管内液面上升的原因为(用化学方程式表示)_________________________________________________________________。
②硝酸为浓硝酸，反应剧烈，溶液变绿，试管上方出现红棕色气体。
问题①铜与浓硝酸反应的离子方程式为___________________________________
____________________________________________________________________。
②据分析反应后溶液呈绿色的原因是生成的NO2溶解在溶液中造成的。为探究其实质，某同学设计了如下实验：取绿色溶液少许置于试管中，向其中加入适量水，溶液变蓝色。试分析其原因______________________________________________
(用化学方程式表示)。使溶液由绿色变为蓝色还可采用________方法(一种方法即可)。
答案　(1)①通过铜丝的抽拉控制反应　②4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
(2)①Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　加热(或通入O2等)
『考向突破』
考向一　硝酸的性质及应用

[题目设计]
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)浓硝酸在光照下久置，会变黄(√)
(2)做过银镜反应实验的试管内壁上的银可用稀硝酸进行洗涤(√)
(3)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO(√)
(4)用砂纸打磨过的铝片插入浓硝酸中产生红棕色气体(×)
(5)用稀硝酸与亚硫酸反应制二氧化硫的离子方程式为SO＋2H＋===SO2↑＋H2O(×)

[题目设计]
2.(1)下列事实对应硝酸的性质
①浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色________________________________。
②不能用稀硝酸与锌反应制氢气___________________________________。
③用棕色瓶盛装浓硝酸______________________________________________。
④能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去____________________________。
(2)木炭屑与浓HNO3共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验：

①、②中澄清石灰水中的现象分别为①________、②________。
提示　(1)①酸性、强氧化性　②强氧化性　③不稳定性　④酸性　(2)①变浑浊　②无现象

[题目设计]
3.(1)向盛有铁片的试管中滴加浓硝酸，铁片是否溶解________，然后滴加蒸馏水一段时间后，铁片是否溶解________。
(2)向盛有浓HNO3的试管中加入铜粉，铜粉溶解________(位置)可观察到红棕色气体，反应的离子方程式为
___________________________________________________________________；
继续加入铜粉至不溶解，将要结束时________(位置)可观察到红棕色气体，反应的化学方程式为___________________________________________________。
向不再产生气体的试管中再加入少量稀硫酸，又有气泡产生，原因是____________________________________________________________________
_________________________________________________(用离子方程式表示)。
提示　(1)不溶解　溶解
(2)试管内　Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　试管口　3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
考向二　硝酸性质的实验探究
[题目设计]
4.硝酸是氧化性酸，其本质是NO有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO氧化性的探究(实验均在通风橱中完成)。

实验装置
编号
溶液X
实验现象

实验Ⅰ
6 mol·L－1
稀硝酸
电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色
实验Ⅱ
15 mol·L－1
浓硝酸
电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色
回答相关问题：
(1)实验Ⅰ中，铝片作________(填“正”或“负”极)，实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是_____________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)用图示装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·L－1稀硝酸溶液，电流计指针向________偏转。
(3)资料显示活泼金属与1 mol·L－1稀硝酸反应有H2和NH生成，NH生成的原理是产生H2的过程中NO被还原。
为探究碱性条件下，NO的氧化性，进行如图所示实验Ⅳ，观察到A中有NH3生成，B中无明显现象。A、B产生不同现象的解释是___________________________________________________________________。

提示　(1)负　Al开始作原电池的负极，钝化后Cu作负极
(2)右　(3)Al与NaOH溶液反应产生的H2将NO还原为NH3，Mg不与NaOH溶液反应
考向三　金属与硝酸反应的计算
[题目设计]
5.(1)在100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，向该混合液中逐渐加入铜粉至不再溶解，所得溶液中c(Cu2＋)为________ mol·L－1。
(2)向200 mL 2 mol·L－1 HNO3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，n(Fe2＋)随n(Fe)变化如图所示。

①Ob段与bc段消耗Fe的物质的量之比为________。
②向c点所得溶液中加入________ mL相同浓度的HNO3可将溶液中Fe2＋全部转化为Fe3＋。
提示　(1)0.225　(2)①2∶1　②100

基础知识巩固
1.(2020·河南中原名校第一次质量考评)二十四节气是中国历法的独特创造。四月农谚：“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是节气谷雨。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是(　　)
A.K B.N
C.P D.C
答案　B
2.(2020·濮阳检测)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，其中能达到实验目的的是(　　)

A.用装置甲制备氨气
B.用装置乙除去氨气中的少量水
C.用装置丙收集氨气
D.用装置丁吸收多余的氨气
答案　D
3.为激发同学们的学习兴趣，王老师表演了魔术“会冒烟的绳子”。他先将盛有少量液体的烧杯放在桌面上，再把一根下端湿润的绳子悬于烧杯上方，绳子立即冒白烟。白烟过后，绳子完好无损。烧杯中和绳子上原有的物质分别是(　　)
A.浓氢氧化钠溶液——浓盐酸
B.稀碳酸钠溶液——浓盐酸
C.浓盐酸——浓氨水
D.稀硫酸——浓氨水
答案　C
4.(2020·东北师大附中模拟)关于氮的变化关系图如下：

则下列说法不正确的是(　　)
A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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③属于氮的固定
答案　D
考试能力过关
5.(2020·沧州模拟)将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是(双选)(　　)
A.硝酸浓度越大消耗的硝酸越多，产生的有毒气体也越多
B.反应中转移的电子总数稀硝酸少
C.试管内壁上的铜用浓硝酸除好，因反应速率快
D.两者用排水法收集的气体的体积相同
解析　由3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2NO2↑＋4H2O可知，相同质量的铜参加反应时转移电子总数相等。浓硝酸消耗硝酸多、产生有毒气体多、反应速率快，故A正确，B、C错误。用排水法收集所得气体均为NO，故体积相同，D项正确。
答案　AD
6.在通风橱中进行下列实验：
步
骤


现
象
Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止
Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡
下列说法不正确的是(　　)
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO＋O2===2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化
解析　A.铁放入稀HNO3中发生反应Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，NO逸出，遇到O2生成NO2，气体由无色变为红棕色；B.铁放入浓HNO3中，在常温下会钝化，即在Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应；C.浓HNO3的氧化性强于稀HNO3；D.在铁、铜之间加一个电流计，根据电子的流向，可判断铁是否被氧化，若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。
答案　C
7.将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入2 mol·L－1 NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀质量为(　　)
A.(m＋2.28) g B.(m＋2.04) g
C.(m＋3.32) g D.(m＋4.34) g
解析　金属离子恰好沉淀时，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)，根据电子守恒可知，n(OH－)＝n(金属失电子)＝n(NO得到的电子)＝ mol＝0.12 mol，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)＝m g＋(0.12×17) g＝(m＋2.04) g，B正确。
答案　B

[A级　全员必做题]
1.(2020·黑龙江哈尔滨模拟)下列物质的用途不正确的是(　　)
选项
A
B
C
D
物质
甘蔗
生石灰
液氨
NaNO2
用途
甘蔗渣
制得酒精
干燥剂、
抗氧化剂
制冷剂
食品防腐剂
答案　B
2.(2020·泰州模拟)常温常压下，注射器甲中装有NO2气体，注射器乙中装有相同体积的空气，注射器与U形管连通，固定活塞。如图所示，打开两个止水夹，足够时间后，将会看到U形管中液面(　　)
A.a端上升，b端下降 B.a端下降，b端上升
C.U形管中液面无变化 D.无法判断
答案　A
3.(2020·山东潍坊统考)下列关于氮及其化合物的说法错误的是(　　)
A.所有的铵盐都能与烧碱共热生成NH3
B.浓硝酸不论与铜反应还是与碳反应，均体现其酸性和强氧化性
C.NO结合血红蛋白的能力比CO还强，更容易造成人体缺氧
D.把带火星的木条伸入充满NO2和O2混合气体(NO2和O2的物质的量之比为4∶1)的集气瓶中，木条复燃，说明NO2支持燃烧
解析　浓硝酸与碳的反应中，浓硝酸只体现强氧化性，B错误。
答案　B
4.氮元素在海洋中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中可用下图表示。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③
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的废水会影响海洋中NH的含量
解析　A项，海洋中氮循环起始于氮的还原，A错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B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的条件下还原氮，不一定有氧气参与，C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的含量，D正确。
答案　D
5.(2020·济宁一模)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是(　　)

A.X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NH3→N2的转化
解析　NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。
答案　B
6.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和N4H两种离子，当N4H遇到碱性溶液时，会生成N4分子。下列说法正确的是(双选)(　　)
A.14N、N4与N2互为同位素
B.N4H4(SO4)2的电离方程式为N4H4(SO4)2N4H＋2SO
C.N4H4(SO4)2不能与草木灰、K3PO4等化肥混合施用
D.N4H4(SO4)2中既含共价键，又含离子键
解析　同种元素的不同原子之间互为同位素，N4与N2为单质，A项错误；N4H4(SO4)2晶体中含有SO和N4H两种离子，N4H4(SO4)2为离子化合物，电离方程式为N4H4(SO4)2===N4H＋2SO，B项错误；草木灰的主要成分K2CO3、K3PO4都为强碱弱酸盐，其水溶液显碱性，当N4H遇到碱性溶液时，会生成N4分子，故不能混合施用，C项正确；N4H4(SO4)2中含有共价键和离子键，D项正确。
答案　CD
7.(2020·四川四市一诊，7)当前，汽车尾气已成为许多城市空气的主要污染源。研究表明，含TiO2的混凝土或沥青可以部分消除汽车尾气中的氮氧化物，其原理如下：

下列关于该“消除”过程的叙述不正确的是(　　)
A.部分光能转变为化学能
B.消除总变化为NO2＋O2＋H2O―→HNO3
C.消除反应能全天候发生
D.使用纳米TiO2的消除效率更高
解析　题中示意图表明，在TiO2催化作用下，紫外线提供能量，发生反应：4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O4HNO3，A、B正确；没有紫外线时题述反应不能发生，C不正确；纳米TiO2与紫外线接触面积更大，将产生更多的光生电子和光生空穴，从而消除更多的NOx，D正确。
答案　C
[B级　拔高选做题]
8.已知3.25 g某金属X与过量稀硝酸反应，在反应过程中未见气体生成。反应后在所得溶液中加入热烧碱溶液放出一种气体，其体积为280 mL(标准状况)，则X为(　　)
A.Zn B.Fe
C.Cu D.Ag
解析　设X与稀硝酸反应后生成硝酸盐的化学式为X(NO3)n，X的相对原子质量为Mx，则×n＝×[＋5－(－3)]，Mx＝32.5n。分析知n＝2，Mx＝65，故X为Zn。
答案　A
9.(2020·黑龙江重点中学联考)一定温度下，探究铜与稀HNO3反应，过程如图，下列说法不正确的是(　　)

A.过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B.过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C.由实验可知，NO2对该反应具有催化作用
D.当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
解析　过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应生成NO气体，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A项正确；随着反应进行，溶液中生成硝酸铜，根据氮元素守恒，过程Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中的大，因此反应速率增大的原因不是硝酸浓度增大，B项错误，过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快，结合B项分析及实验过程可知，NO2对反应具有催化作用，C项正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，NO与氧气、水反应生成硝酸，能与铜继续反应，D项正确。
答案　B
10.已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气，并用氮气制备Ca3N2，Ca2N2遇水发生水解反应。下列说法正确的是(双选)(　　)

A.①中发生的化学反应为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O
B.④、⑥中依次盛装的试剂可以是浓H2SO4、碱石灰
C.③中盛放的试剂是NaOH溶液
D.实验结束，取⑤中的少量产物于试管中，加适量蒸馏水，可以使试管口湿润的蓝色石蕊试纸变红
解析　由题干可知，装置①为制备氮气的装置，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水，所以反应方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，故A正确。Ca3N2遇水发生水解，所以产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应，装置④应为干燥装置，可选用浓硫酸作干燥剂；装置⑥中也应装有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置⑥中可盛放碱石灰，故B正确。装置中含有氧气，可利用装置③除去装置中的氧气，NaOH溶液不能除去氧气，可改成酸性氯化亚铁溶液，故C错误。实验结束后，装置⑤中有生成的Ca3N2，Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和Ca(OH)2，NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故D错误。
答案　AB
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，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 mol·L－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 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5∶3∶1
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，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 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D正确。
答案　B
12.某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O)。

请回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为________，产生该气体的主要化学反应方程式是___________________________
____________________________________________________________________。
(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后。可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为________(填化学式)。其中的Ba(OH)2溶液________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是______________________________
__________________________________________________________________。
(3)装置B的作用是_________________________________________________。
(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。
①下列对该气体的检验方法合适的是________(填序号)。
A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B.将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红
C.将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是_______________________________________________________________。
答案　(1)红棕色　C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(2)BaCO3　不能　Ca(OH)2溶液浓度小，不能将NO2、CO2全部吸收
(3)安全瓶、防倒吸
(4)①AC　②浓硝酸分解
13.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中重要试剂，可由NO与Cl2在常温常压(或稍低温度)下合成，其熔点－64.5 ℃，沸点－5.5 ℃，遇水易水解。实验室模拟制备装置如图所示(部分夹持装置省略)，D中三颈烧瓶置于－10 ℃冰盐水中。

经查阅资料：NO与NaOH溶液不反应，但NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
(1)仪器甲的名称是________。
(2)图示装置中恒压漏斗与分液漏斗相比，其优点为________________________
___________________________________________________________________。
(3)实验开始时.先打开K1、K2，关闭K3，打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸，至C中红棕色完全消失后，关闭K1、K2，此时装置C的作用为___________________。
滴入适量浓盐酸，点燃酒精灯，当________(填装置字母)中充满黄绿色气体时，打开K1、K3，制备NOCl。
(4)装置乙中装有无水CaCl2，其作用为__________________________________；
丙为尾气处理装置，则最佳选择为_____________________________________。

解析　(3)关闭K1、K2，A中依然产生NO气体，故此时C可以作为安全瓶，储存A中产生的NO气体，滴入适量浓盐酸，点燃酒精灯，当D中充满黄绿色气体时，打开K1、K3，制备NOCl。(4)亚硝酰氯(NOCl)遇水发生水解反应，装置乙中无水氯化钙可以吸收水蒸气，防止水蒸气进入D中使NOCl水解，丙为尾气处理装置，尾气主要为NO、Cl2和NOCl、NO2，故在尾气吸收时可以选用NaOH溶液，同时为了防止NOCl和NO2挥发逸出，可以在上方加一个浸有NaOH溶液的棉花团，①中碱石灰固体不能吸收NOCl和NO气体，③中不能避免挥发出来的气体污染空气，则最佳选择为②。
答案　(1)蒸馏烧瓶
(2)平衡压强，便于液体顺利流下
(3)储存A中产生的NO　D
(4)防止水蒸气进入D，使NOCl水解　②
14.(2019·江苏化学，16)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为
NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是___________________________________________________________(填化学式)；
吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是______________________________
________________(填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。

①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为____________________________________________________________________。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是__________________
___________________________________________________________________。
解析　(1)NH3被O2氧化生成N2O，N元素从－3价升至＋1价，1 mol NH3失去4 mol e－，O元素从0价降至－2价，1 mol O2得到4 mol e－，根据N和O元素得失电子守恒及原子守恒配平方程式。(2)①A项，通入尾气速率过快时，尾气吸收不充分，错误；B项，采用气、液逆流方式吸收尾气时，尾气吸收会更充分，正确；C项，补充NaOH溶液，c(OH－)增大，能更充分吸收尾气，正确。②NO2与NaOH反应可生成NaNO2、NaNO3和水，所以NaNO2晶体中会混有NaNO3杂质。由吸收尾气的主要反应可知，NO2吸收更充分，故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。(3)①HClO氧化NO生成NO，自身被还原为Cl－，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平方程式。②氧化NO的是HClO，NaClO在酸性条件下会生成HClO，所以pH越小，溶液中HClO的浓度越大，NO转化率越高。
答案　(1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O
(2)①BC　②NaNO3　NO
(3)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋
②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强



一、磷及其化合物
1.磷的氢化物(PH3)
磷的氢化物PH3(磷化氢)又称为膦，膦分子与氨分子的结构相似，也呈三角锥形。膦是一种较强的还原剂，稳定性较差，在水中的溶解度很小。
2.磷的含氧酸
(1)亚磷酸(H3PO3)性质和结构：纯净的亚磷酸是一种无色固体，在水中有较大溶解度；亚磷酸是一种中强二元酸，它的电离常数是K1＝1.6×10－2，K2＝7×10－7。其电子式和结构式分别是：

(2)次磷酸(H3PO2)性质和结构：次磷酸是一种无色的晶体，熔点26.5 ℃，易溶解，它是中强酸，又是一元酸，并依下式电离：H3PO2H＋＋H2PO，其电子式和结构式分别是
二、砷及其化合物
1.砷(As)
旧名“砒”。有灰、黄、黑褐三种同素异形体，具有金属性。
2.砷的氢化物(AsH3)
砷与氢结合生成剧毒的砷化氢(AsH3)，砷化氢相当不稳定，加热时分解为单质砷，砷化氢还是一种很强的还原剂。
3.砷的氧化物
砷有两种氧化物，三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)。三氧化二砷，俗称砒霜，是最具商业价值的砷化合物及主要的砷化学开始物料。它也是最古老的毒物之一，无臭无味，外观为白色霜状粉末，故称砒霜。
4.砷化物
砷化物是指一种含有金属砷的化合物。金属与砷生成的化合物。自然界中存在砷铜矿Cu3As、斜方砷铁矿FeAs2、砷钴矿CoAs2等砷化物。

案例1　磷及其化合物性质探究
三氯氧磷(POCl3)常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下：

(1)氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为_______________________________
____________________________________________________________________。
(2)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
Ⅰ.取a g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全水解后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ.向锥形瓶中加入0.100 0 mol·L－1的AgNO3溶液40.00 mL，使Cl－完全沉淀。
Ⅲ.向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ.加入指示剂，用c mol·L－1 NH4SCN溶液滴定过量Ag＋至终点，记下所用体积。
已知：Ksp(AgCl)＝3.2×10－10，Ksp(AgSCN)＝2×10－12
①滴定选用的指示剂是________(填字母)，滴定终点的现象为_______________________________________________________________。
a.FeCl2 b.NH4Fe(SO4)2
c.淀粉 d.甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是_____________________________________，
如无此操作所测Cl元素含量将会________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷废水(主要为H3PO4、H3PO3等)。在废水中先加入适量漂白粉，再加入生石灰调节pH将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。
①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用是_______________________________。
②图1、图2是不同条件对磷的沉淀回收率的影响图像。

处理该厂废水最合适的工艺条件为________(填字母)。
a.调节pH＝9 b.调节pH＝10
c.反应时间30 min d.反应时间120 min
答案　(1)PCl3＋H2O＋Cl2===POCl3＋2HCl
(2)①b　滴入最后一滴NH4SCN溶液，溶液变为红色，且30 s内不褪色 ②防止在滴加NH4SCN时，将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀，使消耗的NH4SCN溶液增多，从而影响实验结果　偏小　(3)①将废水中的H3PO3氧化为PO　②bc
案例2　砷及其化合物性质探究
砷(As)及其化合物在生产、医疗、科技等方面有许多应用
(1)中国自古有“信口雌黄”、“雄黄入药”之说。雄黄As2S3和雌黄As4S4都是自然界中常见的砷化物，早期都曾用作绘画颜料，因都有抗病毒疗效也用来入药。一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示。

①砷元素有＋2、＋3、＋5等常见价态。雌黄和雄黄中S元素的价态相同，其价态是________。I中发生的离子方程式是______________________________。
②Ⅱ中，雌黄在空气中加热至300 ℃时会产生两种物质，若4.28 g As4S4反应转移0.28 mol e－，则a为________(填化学式)；双氧水可将砒霜(As2O3)氧化成H3AsO4而除去，该反应的化学方程式为：______________________________________
____________________________________________________________________。
(2)AsH3是一种很强的还原剂，室温下， 0.4 mol AsH3气体在空气中自燃，氧化产物为As2O3固体，放出b kJ 热量，AsH3自燃的热化学方程式是：___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)将Na3AsO3(aq)＋I2(aq)＋H2O(l)Na2HAsO4(aq)＋NaI (aq)＋HI(aq)设计成原电池如图1所示，放电时电流强度(I)与时间关系如图2所示。

①如图2中表示在该时刻上述可逆反应达到平衡状态的点是________(填字母)。
②已知：a点对应如图1中电流由C1极经外电路流向C2极。则d点对应的负极的反应式为__________________________________________________________
___________________________________________________________________。
③如图2中，b→c改变条件可能是________(填代号)，c→d电流强度变化的原因是________。
A.向左室中加入适量的浓Na3AsO3溶液
B.向左室中加入适量的烧碱溶液
C.向右室中加入适量的浓KI溶液
D.向右室中加入适量的稀硫酸
解析　(1)②雌黄在空气中加热至300 ℃时会产生两种物质，其中一种氧化物为剧毒的砒霜(As2O3)，若4.28 g As4S4反应转移0.28 mol e－，则设反应后生成a中硫的化合价为＋x，则×4×(1＋2＋x)＝0.28 mol，解得x＝＋4，所以a为二氧化硫，双氧水将As2O3氧化为H3AsO4而除去，氧化还原反应中过氧化氢中氧元素化合价－1价变化为－2价，As元素化合价＋3价变化为＋5价，结合电子守恒和原子守恒写出该反应的化学方程式为2H2O2＋H2O＋As2O3===2H3AsO4；(2)由0.4 mol AsH3气体在空气中自燃，氧化产物为As2O3固体，放出b kJ热量，则2 mol AsH3气体在空气中自燃，氧化产物为As2O3固体，放出5b kJ热量，则AsH3自燃的热化学方程式为2AsH3(g)＋3O2(g)===As2O3(s)＋3H2O(l)　ΔH＝－5b kJ·mol－1；(3)①可逆反应达到平衡状态即电流强度为0，则由图像可知表示在该时刻上述可逆反应达到平衡状态的点是b; ②由a点对应图2中电流由C1极经外电路流向C2极，则d点电流方向与a点相反即电流由C2极经外电路流向C1极，则负极C1极失电子发生氧化反应，反应式为AsO－2e－＋H2O===HAsO＋H＋；③由a点对应图2中电流由C1极经外电路流向C2极，则电池总反应为HI(aq)＋Na2HAsO4(aq)＋NaI (aq)===Na3AsO3(aq)＋I2(aq)＋H2O(l)，图2中，b→c电流方向改变，则电池总反应为Na3AsO3(aq)＋I2(aq)＋H2O(l)Na2HAsO4(aq)＋NaI (aq)＋HI(aq)，即平衡向正反应方向移动，A.向左室中加入适量的浓Na3AsO3溶液，平衡向正反应方向移动，故A正确；B.向左室中加入适量的烧碱溶液，消耗Na2HAsO4(aq)，平衡向正反应方向移动，故B正确；C.向右室中加入适量的浓KI溶液，平衡向逆反应方向移动，故C错误；D.向右室中加入适量的稀硫酸，平衡向逆反应方向移动，故D错误；c→d电流强度减小，说明随着正反应进行，反应浓度下降，反应速率下降，单位时间转移的电子(电量)减少。
答案　(1)①－2　4H＋＋2Sn2＋＋2As2S3===2H2S↑＋2Sn4＋＋As4S4
②SO2　As2O3＋2H2O2＋H2O===2H3AsO4
(2) 2AsH3(g)＋3O2(g)===As2O3(s)＋3H2O(l)　ΔH＝－5b kJ·mol－1
(3)①b　②AsO－2e－＋H2O===HAsO＋H＋　③AB　停止改变条件，随着正反应进行，反应浓度下降，反应速率下降，单位时间转移的电子(电量)减少

素养说明：STSE题型是高考中的一种必考题型。物质的性质及在生产、生活中的应用，绿色环保是考查的主体。在解题过程以物质的性质为依据，明确物质的用途，设计确定绿色环保方案，培养学生树立化学服务于实际的观念，提升学生的社会责任感与科学精神。
一、化学与环境
1.环境污染
工业“三废”主要是指废气、废水和废渣。
2.常见环境污染类型


3.环境保护
(1)空气质量日报。
目前计入的污染物主要是：SO2、NOx、固体小颗粒。
(2)减少污染环境的八项措施
①将煤与适量生石灰混合后燃烧或对烟道气进行处理，可减少废气中SO2的排放。
②推广使用无铅汽油，在汽车尾气系统中安装催化转化器，使用燃料电池、乙醇汽油作为汽油替代品，发展电动车等措施，可减少汽车等机动车尾气的污染。
③禁止氟氯代烃的生产和使用以保护臭氧层。
④使用无磷洗衣粉以减少水华和赤潮的发生。
⑤使用合格环保型建筑材料和装饰材料等，以减少甲醛的释放，降低居室装修污染。
⑥发展低碳经济、倡导低碳生活、增大植被面积等，以减少二氧化碳的排放量，从而减弱温室效应。
⑦适当减少塑料的使用量并开发使用可降解塑料以减少白色污染。
⑧回收利用废旧电池以防止土壤污染和水污染。
4.绿色化学
(1)核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。
(2)最高目标：原子利用率为100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产品。
(3)绿色化学的过程、目标及措施如下图所示：

二、金属及其化合物与生活、生产

物质性质
用途
(1)
电解NaCl溶液或熔融的NaCl
制取氢氧化钠、氯气或钠
(2)
NaHCO3受热分解生成CO2，能与酸反应
可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(3)
Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
(4)
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
作供氧剂
(5)
锂质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
(6)
Al具有良好的延展性和抗腐蚀性
常用铝箔包装物品
(7)
常温下铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸钝化
可盛装、运输浓硫酸、浓硝酸
(8)
铝有还原性、与氧化铁反应放出大量的热
可用于焊接铁轨
(9)
MgO、Al2O3熔点高
作耐高温材料
(10)
明矾溶液中Al3＋水解生成氢氧化铝胶体，具有吸附性
明矾作净水剂(混凝剂)
(11)
小苏打和硫酸铝反应生成二氧化碳
可以作泡沫灭火器
(12)
明矾溶液显酸性
中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈
(13)
Al(OH)3有弱碱性
可用于中和胃酸
(14)
镁铝合金质量轻、强度大
可用作高铁车厢材料
(15)
Fe具有还原性
防止食品氧化变质
(16)
Fe2O3是红棕色粉末
作红色颜料
(17)
FeCl3溶液中Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，具有吸附性
可用作净水剂(混凝剂)
(18)
K2FeO4是强氧化剂，还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体
K2FeO4作新型净水剂
(19)
Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
(20)
CuSO4使蛋白质变性
误服CuSO4溶液，喝蛋清或豆浆解毒
三、非金属及其化合物与生活、生产

物质性质
用途
(1)
生理盐水指的是消过毒的0.90%的氯化钠溶液
用于静脉注射、冲洗隐形眼镜和鼻腔冲洗等
(2)
生石灰、无水氯化钙能与水反应
可作(食品)干燥剂
(3)
硅胶能吸收水分
可作(袋装食品)干燥剂
(4)
硅是常用的半导体材料
可作太阳能电池板
(5)
二氧化硅中存在光的全反射，并且有硬度和柔韧度
可作光导纤维
(6)
4HF＋SiO2===2H2O＋SiF4↑
用氢氟酸雕刻玻璃
(7)
水玻璃(Na2SiO3的水溶液)不燃不爆
可用作防火材料
(8)
ClO2具有较强的氧化性
用于自来水的杀菌消毒
(9)
次氯酸盐具有强氧化性
可作杀菌消毒剂，还可作漂白剂
(10)
碘酸钾在常温下稳定
食盐中的加碘物质
(11)
氮气的化学性质稳定
作保护气
(12)
NH4HCO3、NH4NO3是可溶的含氮化合物
可用作氮肥
(13)
草木灰和硫酸铵反应生成氨气，使肥效降低
草木灰和硫酸铵不能混合施用
(14)
二氧化硫与氧气反应
二氧化硫可用于制作葡萄酒的食品添加剂
(15)
二氧化硫具有漂白性
二氧化硫可以用来漂白纸浆(不可漂白食物)
(16)
氦气性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
(17)
BaSO4不溶于水，不与胃酸反应
在医疗上进行胃部造影前，BaSO4用作患者服用的“钡餐”
(18)
碘化银作晶核，聚集水蒸气形成液滴
人工降雨
(19)
干冰升华吸收大量的热
人工降雨
(20)
液氨汽化吸收大量的热
制冷剂
题型一　化学与环境
【典例1】　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
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；石灰石主要成分为CaCO3，与H＋反应消耗H＋，可调节溶液的pH至7～9，D项正确。
答案　C
题型二　金属及其化合物与生活、生产
【典例2】　(2019·天津理综，3)下列有关金属及其化合物的应用不合理的是(　　)
A.将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
B.铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业
C.盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良
D.无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水
解析　将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2，发生反应2FeCl2＋Cl2===2FeCl3、2FeCl3＋Fe===3FeCl2，A项正确；铝中添加适量锂，制得的铝合金密度小、硬度大，可用于航空工业，B项正确；盐碱地中施加熟石灰，发生反应Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，生成的NaOH为强碱，不利于作物生长，C项错误；无水CoCl2吸水后会发生颜色变化，可用于判断变色硅胶是否吸水，D项正确。
答案　C
题型三　非金属及其化合物与生活、生产
【典例3】　(2019·江苏化学，3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.NH4HCO3受热易分解，可用作化肥
B.稀硫酸具有酸性，可用于除去铁锈
C.SO2具有氧化性，可用于纸浆漂白
D.Al2O3具有两性，可用于电解冶炼铝
解析　A项，因为NH4HCO3中含有氮元素，所以其可以用作化肥，错误；B项，铁锈的主要成分为Fe2O3，加入稀硫酸可以除去Fe2O3利用了稀硫酸的酸性，正确；C项，SO2漂白纸浆利用了SO2的漂白性，不是其氧化性，错误；D项，电解Al2O3获得铝，不是因为Al2O3具有两性，错误。
答案　B
精准训练4　化学与生产、生活与环境
1.(2019·课标全国Ⅲ，7)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是(　　)
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
答案　C
2.(2018·课标全国Ⅱ，7)化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污
B.漂白粉可用于生活用水的消毒
C.氢氧化铝可用于中和过多胃酸
D.碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查
答案　D
3.(2017·课标全国Ⅲ，7)化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)
A.PM 2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物
B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
答案　C
4.(2016·课标全国Ⅲ，7)化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是(　　)

化学性质
实际应用
A
Al2(SO4)3和小苏打反应
泡沫灭火器灭火
B
铁比铜金属性强
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
C
次氯酸盐具有氧化性
漂白粉漂白织物
D
HF与SiO2反应
氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
答案　B
5.(2018·江苏化学，3)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
解析　NaHCO3可用于制胃酸中和剂是因为NaHCO3可以与胃酸中的HCl反应，而不是因为其受热易分解，A项错误；SiO2用作光导纤维，不是因为其熔点高硬度大，而是因为其具有较强的传导光的能力，B项错误；Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高，C项错误；CaO可以吸水，故可作食品干燥剂，D项正确。
答案　D
6.下列说法错误的是(双选)(　　)
A.过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)具有碳酸钠和H2O2的双重性质，可作去污剂、消毒剂
B.亚硝酸钠具有防腐的作用，所以可在食品中任意添加以延长保质期
C.不锈钢是通过改变材料的内部结构达到防锈蚀的目的
D.“碳纳米泡沫”与石墨烯互为同分异构体
答案　BD
7.(2019·合肥质检)化学与人类生活密切相关。下列说法不正确的是(　　)
A.光导纤维由高纯度的硅单质制得，遇强碱会“断路”
B.二氧化氯(ClO2)是新型水处理剂，具有消毒杀菌的作用
C.使用太阳能代替化石能源，可以减少温室气体排放
D.“光化学烟雾”“硝酸型酸雨”的形成都与氮氧化物有关
答案　A
8.(2019·山东潍坊质检)化学与生产、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是(　　)
选项
现象或事实
解释
A
用热的纯碱溶液洗去油污
Na2CO3可直接与油污反应
B
工业上用二氧化硫漂白纸浆
二氧化硫具有强还原性，能将有色物质还原至无色
C
氨用作制冷剂
氨易液化，液氨汽化时吸收大量热，使周围温度降低
D
明矾用作净水剂
明矾能够杀菌消毒
答案　C
9.化学与生产、生活及环境密切相关，下列有关说法正确的是(双选)(　　)
A.电渗析法、蒸馏法、离子交换法是海水淡化的常用方法
B.水垢中的CaSO4，可用醋酸除去
C.糖类、油脂、蛋白质都可以水解
D.沾附水滴的铁质餐具生锈主要是电化学腐蚀所致
答案　AD
10.(2019·陕西宝鸡一摸)化学与生产、生活等多方面都密切相关，下列说法中不正确的是(　　)
A.缺铁性贫血可以服用亚铁盐的药剂来进行治疗
B.晶体硅制得的光电池，能将光能直接转化为电能
C.误食重金属离子时可先喝大量牛奶或豆浆后再及时就医
D.石油分馏可直接获得乙烯、丙烯和丁二烯等产品
答案　D
11.(2019·江西重点中学协作体一联)高科技材料与生活、生产、科技密切相关。下列有关重点发展的科技材料说法错误的是(　　)
A.用于“天宫二号”的纳米陶瓷铝合金硬度大、强度高
B.生物塑料可减少白色污染
C.高性能分离膜可用于海水淡化
D.用于3D打印材料的光敏树脂是纯净物
答案　D
12.(2019·银川一中5月月考)化学与生活密切相关，下列有关说法不正确的是(　　)
A.新能源汽车的推广与使用，有助于减少光化学烟雾的产生
B.氯气泄漏时，可用蘸有肥皂水的湿毛巾捂住口鼻疏散到安全区域
C.铁在潮湿的空气中放置，易发生化学腐蚀而生锈
D.煤脱硫后产生的废料中含有的CaSO4，可用于制造建筑材料
答案　C