【文章內容簡介】 化，而稀 HNO3不能將 NO氧化。故濃 HNO3的還原產物為 NO2而不是 NO，也說明濃 HNO3氧化性比稀 HNO3強。 73 學生 P39 1． NO2或 NO2與 N2(非 O2且不溶于水 )的混合氣體溶于水時，可依據 3NO2＋ H2O===2HNO3＋ NO，利用氣體體積差值進行計算。 氮的氧化物與水反應的有關計算 74 2． NO2和 O2混合氣體溶于水的計算 由 4NO2＋ O2＋ 2H2O===4HNO3可知，當體積比： V(NO2)∶V(O 2) 3． NO與 O2同時通入水中 2NO＋ O2===2NO2,3NO2＋ H2O===2HNO3＋ NO 總反應方程式為： 4NO＋ 3O2＋ 2H2O===4HNO3 當體積比： V(NO)∶V(O 2) 75 4． NO NO、 O2三種混合氣體通入水中 (1)可先將 NO和 O2轉化為 NO2，再按上述各種情況分別處理。 (2)也可先將 NO2和 H2O反應轉化為 NO，按 4NO＋ 3O2＋2H2O===4HNO3情況處理。 (3)還可以利用混合氣體中 N、 O原子個數比進行分析判斷： N∶O 76 將盛有 12 mL NO2和 O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，還剩余 2 mL無色氣體，則原混合氣體中 O2的體積和剩余的 2 mL氣體分別是 A． mL； NO B． mL； O2 C． mL； O2 D． 4 mL； NO 【 示范解析 】 解題依據的化學反應原理為： 4NO2＋ O2＋ 2H2O===4HNO3 3NO2＋ H2O===2HNO3＋ NO 77 設 O2的體積為 x，剩余的氣體有兩種可能： ①若剩 O2，則 解得 x＝ 4 mL，選項 B、 C不正確。 ②若剩 NO，則 V剩 ＝ 解得 x＝ mL，選項 D不正確，選項 A正確。 【 答案 】 A 78 【拓展】 氮的氧化物溶于水的幾種情況，不僅可用來進行氣體體積的求算，還可進行生成的 HNO3濃度計算，比如：標況下盛 NO2的燒瓶，倒扣在水中，充分反應后所得 HNO3濃度 (不考慮 2NO2 N2O4及 HNO3的擴散 )應為： 若 NO2與 O2體積比 4∶1( 或小于 4∶1) 充滿燒瓶，倒扣于水中所得HNO3溶液的濃度 (標況 )應為：＝ 79 同溫同壓下，在 3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的 2種氣體，它們是① NO和 NO2，② NO2和 O2，③ NH3和 N2。現將3支試管均倒置于水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為 V V V3，則下列關系正確的是 ( ) A． V1＞ V2＞ V3 B． V1＞ V3＞ V2 C． V2＞ V3＞ V1 D． V3＞ V1＞ V2 【 解析 】 假定各試管的體積為 2 L，則： ① 3NO2＋ H2O===2HNO3＋ NO 80 ② 4NO2＋ O2＋ 2H2O===4HNO3 V2＝ ③ NH3易溶于水， N2難溶于水， V3＝ 1 L 所以 V1＞ V3＞ V2。 【 答案 】 B (一 )氨氣的制取 1．用銨鹽制取 氨氣的制取與噴泉實驗 (實驗平臺 5) 81 (1)反應原理 (化學方程式 )： Ca(OH)2＋ 2NH4Cl CaCl2＋ 2NH3↑ ＋ 2H2O (2)實驗裝置 (如圖 )： 82 (3)驗滿方法：將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍色，說明氨氣已收集滿了。 (或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近管口，若產生白煙，則已集滿 ) (4)干燥方法：通過以下任一裝置。 83 (5)棉花的作用：減緩 NH3與空氣對流，收集純凈的 NH3。 2．用濃氨水來制取 可利用濃氨水與固體強堿或生石灰來制取 NH3。 (1)實驗裝置 84 (2)反應原理 濃 NH3H 2O與 NaOH固體、 CaO制取 NH3是因將濃氨水滴到固體氫氧化鈉 (或 CaO)固體上，一方面固體氫氧化鈉溶解放熱 (CaO不僅放熱而且還吸收濃 NH3H 2O中的 H2O)，溫度升高，氨氣的溶解度減小，有利于氨氣放出；另一方面，與水作用后生成堿，使溶液中 c(OH－ )增大，化學平衡 NH3＋ H2O NH3H 2O NH4＋ ＋ OH－左移，有利于氨氣放出。濃氨水與生石灰反應的化學方程式為： NH3H 2O＋ CaO===Ca(OH)2＋ NH3↑ 85 深化提醒 制氨氣時，選用的銨鹽及堿都有一定的要求。選銨鹽時，不選（ NH4） 2CO NH4HCO NH4NO3等，因它們受熱易分解，使產生的 NH3中混有較多的雜質氣體，另外 NH4NO3易爆炸；選堿時，用堿石灰而不用 NaOH或 KOH，因 NaOH、 KOH具有吸濕性，易結塊，不利于產生氨氣，且在高溫下均能腐蝕玻璃。 86 (二 )噴泉實驗 1．噴泉形成的原理：容器內外存在較大的壓強差，在這種壓強差的作用下，使液體通過尖嘴管噴涌。 2．分類 (1)負壓型 (即接納噴起液體空間壓強低于大氣壓，而待噴液體與大氣相通 )：通常是容器內氣體極易溶于水或容器內氣體易與溶液中的溶質發(fā)生化學反應。如 87 氣體 HCl NH3 CO ClH2S、 SO2 NO2＋O2 CH2===CH2 吸收劑 溶液 水或NaOH 水、鹽酸 NaOH溶液 水 溴水 88 裝置如圖 (夾持裝置略 )： 89 (2)正壓型 即接納噴起液體的空間與大氣相通，而待噴液體所受壓強高于大氣壓，通常是容器內的液體由于受熱揮發(fā) (如濃鹽酸、濃氨水、酒精等 )或由于發(fā)生化學反應，容器內產生大量氣體。如噴霧器、人造噴泉、火山噴發(fā)等。 裝置如圖： 90 (2020 威海模擬 )實驗室制氨氣通常有三種方法：①用固體氫氧化鈣和氯化銨反應，裝置同課本；②稱取 g碳酸氫銨固體放入試管內，再加入 8 g氫氧化鈉固體，常溫下即能產生氨氣，裝置如圖甲；③在錐形瓶中注入 50 mL濃氨水，再加入 10 g氫氧化鈉固體，裝置如圖乙。選取三個 250 mL的干燥的燒瓶及瓶塞，用于收集三種制法的氨氣。 91 請?zhí)羁眨? (1)寫出②法制取氨氣的化學方程式________________________________________________________； (2)說明用③法制取氨氣的原理________________________________________________________； (3)檢驗氨氣已收集滿的方法是________________________________________________________； (4)集滿氨氣的燒瓶做噴泉實驗，裝置如圖丙 (燒杯內盛酚酞溶液 )，其現象是_________________________________________________________。 92 【 思路點撥 】 本題主要考查 NH3的性質，通過氨氣的實驗室制取也考查了 NH4＋ 和 OH－ 的反應。解題的關鍵是第②種方法和第①種相似，只是銨鹽和堿不同，比第①種方法反應快，不用加熱；第③種制氨方法，一定要用濃氨水和固態(tài) NaOH。 【 自我解答 】 (1)NH4HCO3＋ 2NaOH===Na2CO3＋ NH3↑ ＋ 2H2O (2)在濃氨水中存在著下列平衡： NH3＋ H2O NH3H 2O NH4＋ ＋ OH－ 當加入氫氧化鈉固體，增大溶液中 c(OH－ )，使氨水中的平衡向左移動； NaOH固體溶解時又放熱，使氨水溶液溫度升高，氨氣溶解度減小而有大量氨氣逸出 93 (3)將潤濕的紅色石蕊試紙沾在玻璃棒上，然后靠近瓶口，試紙變藍說明已滿 (或用玻璃棒蘸濃鹽酸接近集氣瓶口冒白煙，表示氨氣已收集滿 ) (4)圖丙裝置中圓底燒瓶內的長玻璃管噴出“泉水”，噴泉呈紅色 1．①法制取 NH3為何不用 NaOH? 2．若將丙圖中的膠頭滴管去掉，應如何引發(fā)噴泉？ 【 提示 】 1.① 反應太快，不易控制反應速率。 ②價格比 Ca(OH)2昂貴。 94 2．打開彈簧夾，用手 (或熱毛巾等 )將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉。 1．硝酸與金屬反應的一般規(guī)律 (1)金屬與 HNO3反應一般不生成 H2，濃 HNO3一般被還原為 NO2，稀HNO3一般被還原為 NO，極稀的 HNO3可被還原成 NH3，生成 NH4NO3。 硝酸與金屬、非金屬反應的一般規(guī)律 95 (2)足量金屬與一定量濃硝酸反應時，隨著硝酸濃度的降低，產物也發(fā)生改變。 (3)金屬與 HNO3反應的一般通式為： ①金屬＋濃硝酸 ―→ 金屬硝酸鹽＋ NO2↑ ＋ H2O 反應中，表現氧化性 (被還原 )的 HNO3占 ；表現酸性生成硝酸鹽的 HNO3占 。 ②金屬＋稀硝酸 ―→ 金屬硝酸鹽＋ NO↑ ＋ H2O 反應中，表現氧化性 (被還原 )的 HNO3占 ；表現酸性生成硝酸鹽的 HNO3占 。 96 2．硝酸與非金屬反應的規(guī)律 (1)濃硝酸能與碳、硫、磷等非金屬單質反應，一般生成最高價含氧酸或最高價氧化物、二氧化氮和水。 (2)與非金屬反應， HNO3表現強氧化性，不表現酸性。 3．硝酸與金屬反應產物的確定 (1)足量濃硝酸做氧化劑時，其還原產物是 NO2；稀硝酸做氧化劑時，其還原產物通常為 NO。 (2)一定量濃硝酸參加反應，其還原產物可能是 NO NO的混合物。若硝酸很稀且與活潑金屬反應，則還原產物較復雜，可能是 NO、 N2O、 N NH3等，且硝酸越稀，還原產物的價態(tài)越低。 97 深化提醒 金屬與 HNO3的反應運用“守恒法”求解，一般有 （ 1）電子守恒 金屬失電子數 =生成氣體的 HNO3得電子數。 （ 2）氮原子守恒 耗 HNO3的量 =鹽中 NO3的量（表現酸性的 HNO3） +氣體中的 N原子（被還原的 HNO3）的量。 （ 3）電荷守恒 HNO3過量時，反應后溶液中（不考慮 OH）有： c（ NO3） =c（ H+）+n c（ Mn+）（ Mn+代表金屬離子）。 金屬與硝酸反應，求算離子濃度、 pH等，金屬與 NO H+混合溶液反應的計算常用離子方程式分析。 98 (2020 煙臺模擬 ) 將 g銅與 140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解產生的 NO和 NO2混合氣體在標準狀況下的體積為 L。請回答： (1)NO的體積為 ______L， NO2的體積為 ______L。 (2)待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入 V mL a molL － 1的 NaOH溶液，恰好使溶液中的 Cu2＋ 全部轉化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為 __________molL － 1。 (3)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在 NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要 30%的雙氧水 __________g。 99 【思路點撥】 解答該題時要靈活運用兩個守恒： (1)電子守恒：銅失電子的量與 HNO3得電子的量相等。 (2)原子守恒： n(反應的 Cu)＝ n(Cu2＋ )， n(反應的 HNO3)＝ n(NO3－ )＋ n(NO)＋ n(NO2)。 【 解析 】 設混合氣中 NO和 NO2的物質的量分別為 x和 y，則 x＋ y＝ ；只要 Cu完全溶解， g銅的物質的量為 g247。 64 g/mol＝ mol， Cu失去電子總數必然等于 N元素得到電子總數，據此有 3x＋ y＝ 2＝ 2 mol 解得： x＝ mol， y＝ mol。 所以 V(NO)＝ L/mol mol＝ L V(NO2)＝ L/mol mol＝ L。 100 (2)根據元素守恒，硝酸在與 Cu發(fā)生反應時 N元素一部分生成NO、 NO2氣體放出，另一部分 N元素以 NO3－ 形式留在溶液中，當該溶液與 NaOH反應時，必生成 NaNO3，所以溶液中的 n(NO3－ )與n(NaOH)必然相等，則 n(HNO3)＝ n(NaNO3)＋ n(NO)＋ n(NO2)＝n(NaOH)＋ n(NO)＋ n(NO2)＝ (aV10 － 3＋ ) mol 101 (3)根據得失電子守恒： NO、 NO2變成 NaNO3時失去的電子總數與Cu跟 HNO3反應時 Cu失去的電子總數相等，即： mol 2＝ mol。 H2O2在反應中必須得到這些電子，由于 H2O2中的 O元素顯－ 1價，被還原成－ 2價時每摩爾 H2O2要得 2 mol電子，可知需 H2O2的物質的量為 mol，即需要 30%的雙氧水的質量為