氮元素的循环解读
通过上一节的学习，我们知道，在一百多种元素中，组成单质及化合物种类最多的元素是碳元素。那么，你知道地球上含量最丰富的一种元素是什么元素吗？
那就是氮元素，氮元素广泛存在于大气、水体、动植物体以及土壤中。那么，你知道这些氮元素是如何循环的吗？氮元素的循环对我们的环境和地球上的生命又有什么意义呢？
研习教材重难点
研习点1 氮在自然界中的循环
1．自然界中氮元素循环示意图
2．主要形式
（1）游离态→化合态
①是豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮化合物；
②放电条件下，与氧气结合为氮氧化合物，并随降水进入水体中；
③合成氨工厂、汽车发动机都可以将一部分氮气转化成化合态。
（2）化合态→游离态：硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气。
（3）化合态→化合态：化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化合物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。
【领悟·整合】
氮是维持高等动植物生命活动的必须元素，因此，氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面。人类活动也在逐渐的影响到氮循环。所以，认识氮的循环，就把我们将要学习的物质置于“氮的循环”这个大的背景下，将会更有利于同学们掌握氮及其化合物的性质。
3．氮气与氮的固定
（1）氮气的物理性质：无色无味气体，难溶于水，与空气密度相近。
（2）氮气的化学性质：
【知识·链接】
氮气属于双原子分子，两个氮原子之间的作用非常强。因此，氮气分子稳定，
化学性质不活泼，但要注意，N 2一旦吸收能量变为N 原子则性质较活泼。在高温或放电时可与某些物质反应，N 表现为既有氧化性，又有还原性。
①与O 2的反应
在放电条件下，氮气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氮（NO ）
。反应式为：N 2+O 2
2NO
说明：在雷雨天气，汽车的发动机中均可以发生该反应。在该反应中，N 2
表现出还原性。
②与H 2反应
N 2+3H 2
高温、高压催化剂
2NH 3
说明：a 该反应是工业上合成氨的反应原理，具有非常重要的现实意义。在该反应中，N 2表现出氧化性。
b 在氮气跟氢气反应生成氨的同时，氨气也在分解生成氮和氢气。像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“
”代替“＝”。
（3）氮的固定
① 定义：将空气中游离的氮转变成氮的化合物的方法叫做氮的固定。 ② 分类：
（3）NO 和NO 2
氮的固定 自然固氮
人工固氮 高能固氮（闪电，约占10%）
生物固氮（约占90%）
合成氨 仿生固氮
当V(NO2)∶V(O2)＜4：1时，剩余氧气；
当V(NO2)∶V(O2)＞4：1时，NO2过量，剩余气体为NO，且体积为过量NO2体积的1/3。
③NO和O
2同时通入水中时，此时的反应为：4NO＋3O
2
＋2H
2
O＝4HNO
3
当V(NO) ∶V(O2) ＝4：3时，恰好反应，无剩余气体；
当V(NO2)∶V(O2)＜4：3时，剩余氧气；
当V(NO2)∶V(O2)＞4：3时，剩余NO。
典例1：雷鸣电闪是人们司空见惯的自然现象，地球上每年平均发生31560余次闪电。
（1）每当雷电交加之际，轰鸣闪电之时，空气中可能发生如下反应： ①。
②。
③。
（2）由此说明闪电对人类生活有何益处：。
研析：氮是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素的重要成分，氮肥能促使作物的茎叶生长茂盛，叶色浓绿．蚕豆、大豆等豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌，能把空气中的氮气转变成氨作为养料吸收，是植物生长发育的基本条件之一，推动着自然界周而复始的氮循环，保持着生态平衡，使生命得以延续。当然，现代农业并不单纯仅仅靠等待大自然的恩赐。
答案：（1）①N
2＋O
2
放电2NO ②2NO＋O
2
＝2NO
2
③3NO
2
＋H
2
O＝2HNO
3
＋NO （2）
闪电时可把空气中的氮（N
2
）转化为氮肥（“固氮”反应）（48300余万吨），落
到地面上后可发生：2HNO
3＋Ca(HCO
3
)
2
＝Ca(NO
3
)
2
＋2H
2
O＋2CO
2
↑，形成硝酸盐以
利于作物生长。
典例2：一定条件下，将等体积的NO和O
2
的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的
A．1/4 B．3/4 C．1/8 D．3/8
研析：本题主要考查NO和O
2的反应，NO
2
溶于水及有关的计算。NO、O
2
、H
2
O之
间的反应，先判断是否适量，若不是适量，找出剩余的气体，体积是多少，最后算出剩余气体的体积占原总体积的分数。本题常见错误是误选A。其原因是已算出消
耗O
23/4体积，剩余1/4，没有把剩余O
2
1/4的体积换算成原总体积的体积分数。：
NO和O
2反应生成NO
2
，NO
2
溶于水又会生成NO。
2NO＋O
2 =2NO
2
…………①
3NO
2＋H
2
O ＝2HNO
3
＋NO…………②
由方程式可知等体积混合时，O
2过量，②中生成的NO会再被O
2
氧化，多次循环，
将①②两方程式合并成4NO＋3O
2＋2H
2
O ＝4HNO
3
等体积混合，余O
2
1/4体积，原
混合气2体积，余气为原气1/8。
答案：C
研习点2 氨与铵态氮肥
1．氨
（1）物理性质：
无色、有刺激性气味比空气轻；极易溶于水，在常温、常压下1体积水能溶解约700体积氨气。
（2）化学性质：
①碱性：氨与水、酸反应时显碱性
与水反应：NH
3＋H
2
O NH
3
·H
2
O NH
4
+＋OH－
与酸反应：NH
3＋HCl＝NH
4
Cl
说明：a氨溶于水，大部分与水结合成一水合氨（NH
3·H
2
O），一水合氨少部
分电离，因此，氨水显弱碱性。氨气是中学阶段唯一的一种碱性气体，利用这一点，可以检验NH
3
。
b NH
3与其它酸也能反应生成相应的铵盐。其中，NH
3
与盐酸这样的易挥发性
酸反应时会有白烟（铵盐固体的小颗粒）生成。利用这个现象，在某些场合也可以检验NH
3
。
②还原性：氨的催化氧化反应
4NH
3＋5O
2
催化剂
△
4NO＋6H
2
O
说明：a 该反应是工业上生产硝酸的一个基础反应。
b NH
3中的氮元素的价态为-3价，因此，NH
3
不仅能被催化氧化生成NO，在纯
氧中燃烧能生成N
2。在一定条件下，NH
3
还能被Cl
2
、CuO等氧化。
【辨析·比较】液氨和氨水
液氨是氨气加压或降温得到的液态氨，是纯净物，即液氨由氨分子组成的液体。
氨水的主要成分是NH
3·H
2
O．在氨水中以分子状态存在的粒子有：NH
3
、H
2
O、
NH
3·H
2
O；以离子状态存在的粒子主要有：NH
4
+、H＋、OH－，极少量的是H＋。所以
氨水是混合物。
2．铵盐
（1）铵盐受热分解
NH
4Cl△NH
3
↑＋HCl↑
NH
4HCO
3
△NH
3
↑＋CO
2
↑＋H
2
O↑
（2）铵盐与碱反应
NH
4Cl＋NaOH△NaCl＋NH
3
↑＋H
2
O
(NH
4)
2
SO
4
＋Ca(OH)
2
△CaSO
4
＋2NH
3
↑＋2H
2
O
药品：NH
4
Cl、消石灰
反应原理：2NH
4Cl＋Ca(OH)
2
△CaCl
2
＋2NH
3
↑＋2H
2
O
装置：与制氧气相同
收集：向下排空气法。
验满：用湿润的红色石蕊试纸或沾有浓盐酸的玻璃棒。防止多余氨气污染空
气的方法：收集NH
3后的导管口处塞一团湿棉花或用稀H
2
SO
4
浸湿的棉花。
干燥：NH
3
通过盛有碱石灰的干燥管。
实验室制取氨的其它方法：加热浓氨水、氧化钙与浓氨水反应等。典例3：有关氨的性质的叙述正确的是
A．氨能在氧气中燃烧
B．氨水呈碱性
C．氨水和酸相遇都能产生白色烟雾
D．在反应NH
3＋H+ ＝NH
4
+中，氨失去电子被氧化
研析：虽然氨的催化氧化是在高温和催化剂的作用下进行，但是纯净的NH
3
能在O
2中安静地燃烧，产物是N
2
和H
2
O，所以A正确．由于氨水中存在：NH
3
·H
2
O
NH
4
+＋OH－，因而B正确．氨气只有与挥发性酸相遇才能生成白烟（氨气与非挥发
性酸相遇只能生成块状白色固体，不是小颗粒，不是白烟），C不正确；NH
３
和H ＋反应为非氧化还原反应，D不正确。
答案：AB
典例4：氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分离
A．加入氢氧化钠 B．加入AgNO
3
溶液 C．加热法 D．加入一种合适的酸 E．加入水
研析：物质的分离不同于鉴别，鉴别是采取一定的方法，能将两种或几种物质分辨出来就可。而分离是将几种成分采取一定的措施分离成各单一的成分。
分离可根据物理性质用物理分法进行分离，比如根据各组分的溶解性不同，用过滤的方法分离；根据各组分的沸点不同，用蒸馏的方法分离；根据各组分在同一溶剂中的溶解度不同用结晶的方法分离。也可根据各组分的化学性质不同，
加入某些试剂，采取一定方法进行分离。
根据以上分析，题目所给NaCl和NH
4
Cl只能用化学方法分离，因为两种物质
中都含Cl－，所以加AgNO
3或加酸都起不到分离的作用，加入NaOH，只能鉴别NH
4
Cl
和NaCl，而达不到分离的目的。两种物质又均易溶于水，因此加入水也无法分离。那么方法只有一种，利用铵盐的不稳定，及NH
3
的化学性质，所以选用加热法。
答案：C
研习点3 硝酸及其应用
【温故·知新】
硝酸具有酸的通性
①使指示剂变色：例如：稀HNO
3
使紫色石蕊溶液变红。
②与碱反应：如HNO
3＋NaOH＝NaNO
3
＋H
2
O
③与碱性氧化物反应：如2HNO
3＋CaO＝Ca(NO
3
)
2
＋2H
2
O
④与弱酸盐反应：如2HNO
3＋Na
2
CO
3
＝2NaNO
3
＋CO
2
↑＋H
2
O
⑤与金属反应：由于硝酸具有强氧化性，因此，与酸反应时一般不产生H
2
。硝酸除了具有酸的通性以外，还具有以下特性：
1．硝酸的物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味、易挥发、密度大于水。2．硝酸的不稳定性：硝酸见光或受热易分解。
4HNO
3光或热
4NO
2
↑＋O
2
↑＋2H
2
O
说明：硝酸越浓，越容易分解。长期存放的浓HNO
3呈黄色，这是由于HNO
3
分解产生的NO
2
溶于硝酸的缘故。也正因为硝酸见光或受热易分解，一般将它保存在棕色瓶里，放置在阴凉处。
3．硝酸的强氧化性：硝酸具有强的氧化性，是因为硝酸分子里氮呈＋5价。
（1）与金属反应：HNO
3
几乎能与所有的金属（除金、铂、钛以外）发生氧化还原反应。
Cu＋4HNO
3(浓)＝Cu(NO
3
)
2
＋2NO
2
↑＋2H
2
O
3Cu＋8HNO
3(稀)＝3Cu(NO
3
)
2
＋2NO↑＋4H
2
O
说明：硝酸与不活泼金属反应时，浓硝酸生成NO
2
，稀硝酸生成NO。
【交流·研讨】
①常温下为什么可以用铝槽车或铁罐运输浓硝酸
铝、铁等金属可以在冷的浓硝酸中发生钝化现象，浓HNO
3
会把铝或铁的表面氧化，形成一层薄而致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生．遇热时，该氧
化膜会被破坏．因此常温下铝、铁制品可以盛放冷的浓HNO
3
．
②铜与浓HNO
3反应时，放出NO
2
气体，与稀HNO
3
反应时，放出NO气体。能
否由此说明稀HNO
3比浓HNO
3
的氧化能力更强？
硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于硝酸的浓度和还原剂的强弱。
对于同一种还原剂来说，硝酸越稀被还原的程度越大．因为当HNO
3
的浓度在8
mol·L－1以上时，HNO
3
氧化性很强，在此过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化
气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO
2
．当硝酸较稀时，它的氧化性较弱，氮的低价氧化物也能够存在，所以主要产物是NO．浓
HNO
3与Cu反应放出NO
2
气体要比稀HNO
3
与Cu反应放出NO气体剧烈的多，所以
浓HNO
3氧化能力比稀HNO
3
氧化能力更强。
【知识·链接】
王水：浓HNO
3
和浓盐酸的混合物（体积比1∶3）叫王水，它的氧化能力比硝酸更强，能够使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
（2）与非金属反应：硝酸能与许多非金属及某些有机物发生氧化还原反应：
C＋4HNO
3(浓) △CO
2
↑＋4NO
2
↑＋2H
2
O
【辨析·比较】
氧化性酸和酸的氧化性概念辨析
酸的氧化性：实质上指氢离子的氧化性，任何酸都有不同程度电离出H＋的能力，H＋在一定条件下获得电子生成H
2
．因此在某些反应中酸作氧化剂其实质上
是H＋作氧化剂如：锌与盐酸或稀H
2SO
4
的反应，都可以用Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H
2
↑离
子方程式表示此类反应的实质。
氧化性酸：是酸根离子中心原子获得电子的能力，酸根离子获得电子后，中
心原子化合价降低，形成相应的低价含氧化合物甚至是单质．如浓H
2SO
4
与Cu反
应：Cu＋2H
2SO
4
(浓) △CuSO
4
＋SO
2
↑＋2H
2
O，浓H
2
SO
4
与木炭反应：C＋2H
2
SO
4
(浓)
△CO
2↑＋2SO
2
↑＋2H
2
O，硝酸与锌反应：4Zn＋10HNO
3
(稀)＝4Zn(NO
3
)
2
＋N
2
O↑＋
5H
2O 5Zn＋12HNO
3
(很稀)＝5Zn(NO
3
)
2
＋N
2
↑＋6H
2
O，浓HNO
3
与木炭、单质硫、磷
的反应等等。
作为氧化性酸，不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。而酸的氧化性即H＋的氧化能力较弱，只能氧化较活泼的金属（即金属活动顺序表中氢前金属）。
【领悟·整合】
硝酸除了具有酸的通性以外，还具有挥发性、不稳定性、强氧化性等特性。硝酸不仅是氮循环中的一种重要物质，在实验室中也是一种重要的化学试剂，在工业上更是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、燃料、塑料和硝酸盐等。
典例5：浓HNO
3
常呈黄色的原因是
A．浓HNO
3易分解产生NO B．浓HNO
3
中混有Fe3＋
C．浓HNO
3易分解产生NO
2
D．浓HNO
3
易氧化单质硫
研析：浓HNO
3常因见光或受热分解而呈现黄色，HNO
3
分解产生的NO
2
又溶于
此硝酸中，而不是浓HNO
3混有Fe3＋等杂质引起的，并且浓HNO
3
氧化单质S产生
H 2SO
4
，并不是浓HNO
3
本身出现黄色的原因。
答案：C。
典例6：下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是
A．使石蕊试液变红
B．与铜反应放出NO气体生成Cu(NO
3
)
2
C．与Na
2
CO
3
反应放出CO
2
气体生成NaNO
3
D．与S单质混合共热时生成H
2
SO
4
和NO
2
研析：在上述反应A、C中HNO
3
使指示剂变色，与弱酸盐反应均表现出酸性．在
B、D中HNO
3中氮元素的化合价均降低表现出氧化性，并且在B项中又有Cu(NO
3
)
2
和水生成，说明此反应中HNO
3
还表现出酸性．
答案：B
研习点4 人类活动对自然界氮循环和环境的影响
1．人类活动对自然界氮循环的影响：
（1）作物每年要从土壤中摄取大量的氮。每100m2土地的上空约有106kg的氮，这是巨大的氮资源。闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮，一次闪电能生成80～1500kg的一氧化氮。这是一种自然固氮。但自然固氮远远满足不了农业生产的需求。人类的固氮活动使活化氮的数量大大增加。科学家们预测，从现在到2020年，人工固氮将增加60%，达到年均2.24×1011kg。
（2）汽车的数量大大增加，由汽车排放到大气中的氮氧化物逐年增加。
2．人类活动对环境的影响：
人类是伟大的，人们用自己的智慧创造了一个新的自然界。但是，人类的活动也对地球的环境造成了一些不良的影响。当前环保面临的十大问题有：大气污染、地球变暖、臭氧层被破坏、酸雨蔓延、生物多样性减少、淡水资源枯竭与污染森林锐减、土壤荒漠化、海洋污染、固体废弃物污染。其中与氮循环失衡直接相关的有以下几个方面：
（1）光化学烟雾：光化学烟雾是指汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的浅蓝色烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低。氮氧化合物是形成光化学烟雾的一个重要原因。大气中的氮氧化物主要来源于汽车尾气、化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
（2）酸雨：氮氧化合物是形成酸雨的一个重要原因。
（3）富营养化：进入水体的氮的含量增大，会导致藻类“疯长”，迅速地覆盖在水面上，造成水体的富营养化。水体中的氮主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗，以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。
3．如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响
（1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。
（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。我们应保护森林，植树造林，促进全球氮的良性循环。
典例7：汽车尾气是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体。
（1）与汽车尾气排放密切相关的是。
a 光化学烟雾
b 赤潮
c 白色污染
（2）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式。
研析：（1）汽车尾气中含有大量的氮氧化物，而氮氧化物是形成光化学烟雾的主要原因。
（2）根据题目提供的信息：CO与NO反应。生成可参与大气生态环境循环
的无毒气体。这气体是CO
2和N
2
。
答案：（1）a （2）2CO＋2NO催化剂2CO
2＋N
2
探究解题新思路
▲ 基础思维探究
题型一、 NO 2、NO 与水或氧气的反应
典例1：将装有50mLNO 2、NO 混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30mL ，则原混合气体中NO 2和NO 的体积比是
A ．5∶3 B．3∶5 C．3∶2 D．2∶3
研析：判断此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果来确定正确的选项。
设混合气体中NO 2的体积为x
差量法：3NO 2＋H 2O ＝2HNO 3＋NO △υ 3mL 1mL 3mL －1mL ＝2mL x 50mL －30mL ＝20mL
mL mL
x
mL 2023
x ＝30mL
则原混合气体中NO 为50mL －30mL ＝20mL 所以：υ(NO 2)∶υ(NO)＝30∶20＝3∶2 答案：C
方法导引：差量法是根据化学反应中反应物和生成物的相差量跟反应物的消
耗量或生成物的增加量之间的比例关系为解题思路而建立起来的解题方法。关键是找准变化量，把题中的已知差量与化学方程式中的化学计量数对应差量列出比例关系，进行计算，是一种简捷的解题方法。
解答本题除了用差量法外，还可以用列方程法求解。对于NO 2、NO 混合气体跟水反应，或单纯NO 2跟水反应的计算，均可根据反应方程式应用差量法或列方程式进行计算。
拓展 变式
1．如下图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O
2
(所有气体体积均在标准状下测定)。
试回答下列问题：
（1）写出观察到的现象（可不写满，也可补充）：
①_______________________________；
②_______________________________；
③_______________________________。
（2）最终试管中剩余的气体是_________，体积为_________。
1．研析：（1）通入的O
2与NO发生反应生成NO
2
：
①2NO＋O
2＝2NO
2
所以看到有红棕色气体生成．生成的NO
2
溶于水：
②3NO
2＋H
2
O ＝2HNO
3
＋NO
①②两反应的总方程式为：
③4NO＋3O
2＋2H
2
O ＝4HNO
3
气体被消耗，所以又会看到试管内液面上升．V(NO)∶V(O2)≠4∶3，故最后有气体剩余，不论剩余NO还是O
2
，都为无色气体，这是看到的第三个现
象。
（2）设1.5 mL O
2
全部参加反应，由(1)中③知：
V
反应
(NO)＝V反应(O2)×4/3＝1.5 mL×4/3＝2.0 mL
而NO的总体积是3．0 mL，故剩余NO气体1.0 mL。
答案：（1）①通入O
2
，试管内气体变为红棕色②试管内液面升高③最后试管内剩余一种无色气体
（2）NO 1.0 mL
题型二、金属与HNO
3
反应的定量计算及产物的确定
典例2：某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只有单一的还原产物．当
参加反应的金属与被还原的HNO
3
的物质的量之比为2∶1时，还原产物是
A．NO
2 B．NO C．N
2
O D．N
2
研析：设金属的化合价为＋n，HNO3的还原产物中的化合价为x，则：2×(n －0)＝1×(5－x)即x＝5－2n。讨论：
①当n＝1时，x＝3，为N2O3，未在选项中出现。
②当n＝2时，x＝1，为N2O，选项C符合题意。
③当n＝3时，x＝－1，无此价态氮的化合物。
由于金属阳离子一般不出现＋4价或以上的价态，故不再讨论。
答案：C
总结提升：本题主要考查HNO
3
的氧化性和运用数学工具解决化学问题的能
力。由于金属未知，HNO 3浓度范围未知，此题的突破口应在“还原产物单一”“单质与被还原的HNO 3的物质的量之比为2∶1”上，应用氧化还原反应电子转移守恒．金属与HNO 3反应的定量计算及产物的确定是本节难点，故应在学习过程中加以训练和强化，同学们可以通过典例1和拓展?变式1掌握解决此类问题的一般方法。
拓展?变式
2．38.4 mg Cu 与适量的浓HNO 3反应，铜全部作用后，共收集到22.4 mL 气体(标准状况下)，反应消耗的HNO 3其物质的量可能是
A ．1.0×10－3 mol
B ．1.6×10－3 mol
C ．2.2×10－3 mol
D ．2.4×10－3 mol
2．研析：本题主要考查HNO 3与金属反应时HNO 3所起的作用及灵活应用化学方程式的计算能力。由于HNO 3适量，随着与Cu 的反应，浓度会逐渐降低，因此该过程中实际上发生了两个反应：Cu ＋4HNO 3(浓)＝Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 、3Cu ＋8HNO 3(稀)＝3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ，反应中消耗的HNO 3包括两部分：起氧化剂作用和显示酸性，前者被还原成NO 2、NO 气体，后者以Cu(NO 3)2的形式存在。因此可以看作：
HNO 3(氧化剂) ～ NO 2(或NO)
1.0×10
－3
mol 1--3mol L 22.4L
1022.4??＝1.0×10－3 mol
Cu ＋2HNO 3(酸) ～ Cu(NO 3)2
1--3mol
g 64g 1038.4??＝0.6×10－3 mol 1.2×10－3
mol 所以消耗HNO 3共2.2×10－3 mol
答案：C
题型三、喷泉实验
典例3：如图所示的装置中，烧瓶中充满了干燥气体A 将滴管中的液体b 挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f ，烧杯中的液体b 呈喷泉状喷出，
（1）选项_____________． （2）能形成图示喷泉实验的气体和液体甚多，它们需满足的条件是①____________；②____________________。
例如________气体和________液体。
研析：形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体并与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内。如此持续，最后液体将充满烧瓶。B和D正确．NO
2
气体虽也易溶于水，但同时
产生NO气体：3NO
2＋H
2
O ＝2HNO
3
＋NO，即使会出现“喷泉”现象，但烧杯内的
水只会部分进入烧瓶内，不会几乎充满烧瓶。
饱和氯化钠溶液不能吸收氯气，所以选项A和C错误。
从以上分析我们可知；当气体极易溶于液体或气体与液体反应（一般无新气体产生）即可形成“喷泉”，例如：Cl
2
和NaOH溶液等。
答案：（1）A、C；前者与水反应后生成NO，溶液不能充满整个烧瓶．后者气体不溶于液体．（2）①气体易溶于液体②气体与液体反应（无新气体产生）；
Cl
2
和NaOH溶液。
启发引申：本题对喷泉实验的概括，体现了对开放性，创造性的能力要求。喷泉实验是中学化学中的重要实验，也是中学化学的常考内容，常见喷泉的形成主要有以下两类：
（1）极易溶于水的气体（NH
3、HCl、SO
2
等）与水可形成喷泉。
（2）酸性气体（HCl、SO
2、NO
2
、CO
2
、H
2
S等）与NaOH(aq)也能形成喷泉。
拓展 变式
3．在标准状况下，在三个干燥的烧瓶内分别装入干燥纯净的NH
3
、含一
半空气的氯化氢、NO
2和O
2
的混合气体[v(NO
2
)∶v(O
2
)＝4 ∶1]。然后分别做
喷泉实验，三个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比为
A．2∶1∶2 B．5∶5∶4
C．1∶1∶1 D．无法确定
3．研析：NH
3
、HC1溶于水后，溶液的体积即为被溶解了的气体体积，
c=1/22.4mol/L．由4NO
2＋O
2
＋2H
2
O ＝4HNO
3
可知，当O
2
过量时，每消耗4mol
NO
2和1mol O
2
、则生成4HNO
3
，c(HNO
3
)＝0.8×1/22.4mol/L。NH
3
、HC1溶于
水后溶液的物质的量浓度计算一类简单的溶解问题与NO
2和O
2
的混合气体溶
于水后溶液的物质的量浓度计算是不同的。后者是一类发生化学反应的计算，所以所得的结果不一样。
答案：B
▲综合思维探究
题型一、学科内综合题
典例4：在100 mL NaOH 溶液中加入NH 4NO 3和(NH 4)2SO 4的固体混合物，加热充分反应，下图表示加入的混合物质量与产生的气体体积(标准状况)的关系，试计算：
（1）NaOH 的物质的量浓度_________；
（2）当NaOH 溶液的体积为140 mL ，固体混合物的质量是51.6 g 时，充分反应后，生成气体的体积(标准状况)为____ L 。
（3）当NaOH 溶液的体积为180 mL ，固体混合物的质量仍为51.6 g 时，充分反应后，生成气体的体积(标准状况)为____ L 。
研析：（1）从图中可看出34.4 g 混合物和100 mL NaOH 恰好完全反应。
n (NaOH)＝n (NH 3)＝1-mol L 22.4L
2.11?＝0.5 mol
c (NaOH)＝
L 0.100mol 5.0=V n ＝5.00 mol/L （2）V (NaOH)＝140 mL ，因固体过量，所以
V (NH 3)＝n (NH 3)×22.4L/mol ＝n (NaOH)×22.4L/mol ＝5 mol/L×0.14 L×22.4 L/mol ＝15.68 L 。
（3）V (NaOH)＝180 mL 时，固体51.6 g 完全反应，则：
L )(NH L
2.11g 51.6g 34.43V = V (NH 3)＝16.8 L
答案：（1）5.0 mol/L （2）15.68 （3）16.8
考向指南：本题目除了考查强碱与铵盐的反应外，还考查了分析图象，并从图象上获取信息的能力及判断过量和计算的能力。
拓展 变式
4．设计一个实验只用一种试剂鉴别NaHCO 3、NH 4Cl 、NaCl 、NH 4HCO 3四种无色溶液，简述操作步骤及现象。
4．研析：检验铵根离子要用到碱，而碱中的氢氧根离子又可与碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子，而碳酸根离子可以与钙离子或钡离子反应生成白色沉淀。这样，这种试剂就所定在Ba(OH)2溶液和Ca(OH)2溶液上，但由于Ca(OH)2的溶解度太小，其溶液与铵根反应时产生的氨太少，不好检验，因此，该试剂选用Ba(OH)2溶液。
答案：用四支试管分别取少许试液，分别加入足量Ba(OH)2溶液，并加热，同时用湿润的红色石蕊试纸在管口检验。产生白色沉淀，且试纸变蓝的为NH 4HCO 3，只产生白色沉淀的为NaHCO 3，不产生沉淀但试纸变蓝色的为NH 4Cl ，均无明显现象的为NaCl 。
题型二、实际应用题
典例5：（1）使用铵盐做氮肥时，施用过程中应注意哪些问题？
（2）一包氯化铵中混有一种其他氮肥，经测定这包不纯氯化铵含氮25.7%，则混入的氮肥可能是
A．尿素[CO(NH
2)
2
] B．硝铵C．硫铵
D．碳铵
研析：纯净NH
4
Cl的含氮量为26.17%>25.7%，所以杂质含氮量必须<25.7%。四个选项中氮的质量分数依次是46.7%、35%、21.2%和17.7%。
答案：（1）①使用铵盐氮肥不要同时与草木灰(主要成分是K
2CO
3
)等碱性肥
料混合使用；②不能在较高的温度条件下存放和施用铵盐氮肥；③施用后要立即用土覆盖，并及时灌溉，以防止肥效流失。
（2）CD
考向指南：2006年高考化学考试大纲明确指出：试题应力图反映出考生能够初步运用化学视角，去观察、分析生活、生产和社会中的各类有关化学问题。本题联系同学们非常熟悉的化肥，考察同学们的简单计算能力以及对铵盐性质的掌握及应用情况。
拓展 变式
5．用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生，下列不易区别其真伪的方法是
A．测定密度 B．放入硝酸中
C．放入盐酸中 D．观察外观
5．研析：铜锌合金通常称为黄铜，外观与黄金相似，但密度比黄金小，放入HNO
3
、HCl中，其中的Zn均可与之反应．
答案：D
题型三、思维转换题
典例6：密度为0.91 g·cm－3的氨水，质量分数为25％，设氨水用等体积的水稀释后，所得溶液的溶质的质量分数为
A．等于12.5％ B．大于12.5％
C．小于12.5％ D．无法确定
研析：方法1：（不等式法）取1体积氨水用1体积水稀释，稀释后溶质的
质量分数为：
-3
cm
g
1
1
cm
g
91
.0
1
%
25
cm
g
91
.0
1
?
?
+
?
?
?
?
?
×100％＝
1
91
.0
91
.0
+
×25％＜
91
.0
91
.0
91
.0
+
＝
1/2×25％＝12.5％，上式将水的密度1 g·cm－3换为氨水的密度0.91 g·cm－3，得出不等关系式，无需运算便可得出结论．
方法2：（思维转换法）将“等体积”转换为“等质量”，则溶液质量分数为
12.5%，因等体积时，水的密度大于该氨水的密度，水的质量大于氨水的质量，故质量分数自然要小于12.5%。
答案：C 总结提升：本题考查氨水稀释后溶质质量分数的计算规律和抽象问题具体化的计算方法，以及将化学问题抽象为数学问题(利用不等式关系)的思维能力。方法1是一种常规的解题思路，但如果能及时想到第2种方法，则有一种豁然开朗的感觉。并非常容易总结出这类题的规律：谁的质量大，混合后溶液的质量分数就更接近于谁。
拓展 变式
6．把70％HNO 3(密度为1.40 g ·cm －3)加到等体积的水中，稀释后硝酸溶液中溶质的质量分数是
A ．0.35
B ．＜0.35
C ．＞0.35
D ．≤0.35 6．研析：方法1：若将等质量的70％的HNO 3与等质量的水混合，稀释
后
HNO 3的质量分数应为g 1g 1g
1%70+?×100％＝35％，若将等体积的
70％的HNO 3
与等体积的水混合，稀释后
HNO 3的质量分数应为：
3
-3--3cm g 1mL 1cm g 1.40mL 1%70cm g 1.40mL 1??+?????×100％，因为70％的HNO 3密度大于水的密度，
所以稀释后溶液的质量分数一定大于35％。
方法2：将“等体积”转换为“等质量”，则溶液质量分数为0.35，因等体积时，水的密度小于该HNO 3的密度，水的质量小于氨水的质量，故质量分数自然要大于0.35。
答案：C
题型四、实验操作题
典例7：用示意图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。 （1）实验前应如何检查该装置的气密性？
（2）拔开试管a 的橡皮塞，加入10mL6mol/L 稀硝酸和1g 薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。反应开始时速度缓慢，然后逐渐加快。请写出在试管a 中发生的所有反应的化学方程式。
（3）从反应开始到反应结束，在试管a 中可观察到哪些现象？请依次写出。 （4）在反应开始时，可观察到导管b 中的水面先沿管b 慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出．试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因。
（5）试管c 收集满气体后，用拇指堵住管口，取出水槽．将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管又再倒置于水槽中，松开拇指。此时可观察到什么现象？