方程的解释,基础知识最好都有

氮氧化物的知识及考查
湖南省衡东县第一中学 421400谭银光
氮元素有+1、+2、+3、+4、+5五种正化合价,能形成六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,这些氧化物除N2O5外在常温下均是气体,其中N2O3、N2O5分别是亚硝酸、硝酸的酸酐；除NO2为红棕色气体外其余为无色；从化合价上判断氮的氧化物均有氧化性,除N2O5外均有还原性,其中NO以还原性为主,NO2以氧化性为主；氮的氧化物都有毒,均是大气污染物.
一、NO、NO2的重要知识
1．NO的两面性：①NO是造成空气污染的主要气体之一；NO还能与血红蛋白结合,使血红蛋白丧失携氧功能而导致人体中毒.②NO在人体血管系统内具有传送信号的功能,还有扩张血管、免疫、增强记忆的功能.
2．NO、NO2的生成及性质
①在雷电条件下氮气与氧气直接化合：N2+O2 2NO
②NO是无色难溶于水的气体,常温下易与空气中氧气化合：2NO+O2=2NO2,所以收集NO不能用排空气法.
③NO2为红棕色有刺激性气味的气体,难被氧气氧化,易与水、氢氧化钠溶液反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO、2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,在反应中NO2既是氧化剂又是还原剂,利用两反应可以制硝酸和吸收NO2.
④NO2有强氧化性,能氧化SO2、H2S、HI等还原性气体,可使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝.
⑤在通常状况下,NO2还能自身化合：2NO2 N2O4,所以纯净的NO2并不纯,收集1molNO2在标准状况下的体积应小于22.4L.
⑥NO2与H2O、O2能反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3
NO与H2O、O2能反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3
二、氮氧化物的重要考点
1．STS知识中的NOx
例1：NO对环境的危害在于：①破坏臭氧层②高温下能使一些金属被氧化③造成酸雨④与人体血红蛋白结合
A．①③ B．③④ C．①②③ D．①③④
解析：NO对臭氧层破坏的机理：O3+NO=O2+NO2,O3=O2+O,NO2+O=NO+O2
所以NO是臭氧转化为氧气反应中的催化剂；雷雨天产生大量的NO2,可能形成腐蚀金属、建筑物的酸雨；NO能与血红蛋白结合,使血红蛋白丧失携氧功能.正确答案为D.
2．NOx与O2溶于水的计算
例2：在一支13mL的试管中充满NO2和O2,将其倒立在盛有足量水的水槽中,若完全反应后,试管内剩余气体为1mL,试确定原混合气体中NO2与O2的体积各是多少mL.
解析：最后剩余的气体可能是O2也可能是NO,设混合气体中NO2的体积为xmL.
若剩余气体为NO,则发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO的NO2为3mL,发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3的NO2为(x—3)mL,则有：(x—3)=4(13—x),解得x=11,此时O2为2mL；
若剩余气体为O2,根据参加反应的NO2与O2为4∶1,有：x=4(13—x—1),解得x=9.6,此时O2为3.4mL.
答案：原混合气体中NO2与O2的体积分别为11 mL、2mL或9.6 mL、3.4mL.
3．推断题中的NOx
例3：把3体积的NO2气体,依次通过下列3个分别装有①饱和的NaHCO3溶液②浓H2SO4③Na2O2的装置后,用排水法指导残留气体收集到集气瓶中,集气瓶内气体应是(同温同压下测定)
A．1体积NO B．2体积NO2和0.5体积O2
C．2体积O2 D．0.25体积O2
解析：NO2经过饱和的NaHCO3溶液发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO,NaHCO3+HNO3=NaNO3+H2O+CO2,得1体积NO、2体积CO2和少量水蒸气,再经过浓硫酸吸收水蒸气,通过Na2O2发生反应：2CO2+ Na2O2=Na2CO3+O2,2NO+O2=2NO2,得到1体积NO2和0.5体积O2,最后用排水法收集,发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3,集气瓶内收集到的是0.25体积O2.正确答案为D.
守恒法解硝酸与金属反应计算
硝酸与金属反应的计算是近几年高考热点内容之一,解这类题主要运用电子守恒法、原子守恒法及综合运用守恒法.下面笔者对此加以解析,供参考.
一、原子守恒
例1：一定量Fe和Fe2O3的混合物放入25mL2mol/L硝酸溶液中,反应完全后无固体剩余,生成224mLNO气体(标准状况),再向反应后的溶液中加入1mol/L的NaOH溶液,要使铁元素全部沉淀下来,所加NaOH溶液的体积最少是( )
A. 25mL B. 30mL C. 40mL D. 50mL
解析：Fe和Fe2O3与硝酸反应复杂,可能生成Fe(NO3)2、Fe(NO3)3,不可能利用铁元素守恒来解题.可用终态分析法：最后溶液中的铁元素全部沉淀后,溶液中溶质可能是NaNO3、NaOH,当所加NaOH溶液体积最少时,则只有NaNO3,故可利用钠元素和氮元素的守恒解题.
n(NaNO3)= n(Na+)=n(NaOH)(钠元素守恒)
n(NaNO3)= n(NO3—)=n(HNO3)—n(NO) (氮元素守恒)
所以：n(NaOH)=n(HNO3)—n(NO)
V(aq)=[0.025L×2mol/L—0.224L/22.4L•mol—1]/1 L•mol—1=0.04L=40mL
正确答案：C
二、电子守恒法
例2：有一块铜银合金质量为51.6g,将它溶解在足量的稀HNO3中,在标准状况下收集到6.72L气体,问该合金中Cu的质量为多少?
解析：稀硝酸与铜、银反应时生成的是NO：
3Cu+8HNO3==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
3Ag+4HNO3==3AgNO3+NO↑+2H2O
设合金中Cu为xg,则Ag为(5.16—x)g,由Cu¬—2e→Cu2+,Ag—e→Ag+；HNO3+3e→NO↑可知,1molCu可失去2mol电子,1molAg可失去1mol电子,而放出1molNO需得到3mol电子,则根据电子守恒得：
2x/64 + 1×(5.16—x)/108=3×6.72/22.4 解得：x=19.2g
三、守恒法的综合运用
例3：将13.2gMg、Cu组成的混合物放入足量的稀硝酸溶液中,反应完全后无固体剩余,生成4.48LNO气体(标准状况),向反应后的溶液中加入过量的KOH溶液,使金属离子全部沉淀下来,则形成沉淀的质量是( )
A. 21.6g B. 23.4g C. 26.8g D. 31.9g
解析：最后形成的沉淀是Mg(OH)2、Cu(OH)2,如果运用电子守恒法求出Mg、Cu的物质的量,再计算出沉淀的质量,计算量大,过程繁杂,也易出错.可将沉淀拆开为金属阳离子和氢氧根离子两部分,运用电子守恒和元素守恒而计算.
①依元素守恒,金属阳离子的质量=Mg、Cu混合物的质量=13.2g.
②硝酸转化为NO时要得到电子数：4.48L/22.4L•mol—1×3=0.6mol
Mg、Cu得到电子数也是0.6mol,形成的阳离子带0.6mol正电荷,结合0.6mol的氢氧根离子,0.6mol氢氧根离子的质量=0.6mol×17g•mol—1=10.2g.
所以沉淀质量=13.2g +10.2g =23.4g
正确答案：B.
氨水知识存盘
一、成分的多样性
氨溶于水的过程中存在着两个可逆的变化：
NH3+H2O NH3•H2O NH4＋+OH－
所以氨水是复杂的混合体系,存在的分子有：H2O、 NH3、NH3•H2O；存在的离子有：NH4＋、OH－、及少量的H+.且有物质的量浓度大小关系：
c(H2O)>c( NH3•H2O)>c(NH3)>c(OH－)>c( NH4＋)>c(H+).
二、化学性质的多重性
由于氨水中含有多种成分,所以氨水具有多重性质.
1．不稳定性：NH3•H2O表现的性质,受热时易分解而生成NH3和H2O.
故实验室可以用加热浓氨水的方法来制取NH3,或常温下用浓氨水与固体烧碱（或生石灰）混合来快速制取NH3.也是由于氨水有不稳定性,氨水应密封保存在棕色或深色瓶中,放在冷暗处.
2．弱碱性：OH－表现的性质,氨水中有c(OH－) >c(H+),氨水显弱碱性,具有碱的通性.
①能使无色酚酞变红色,能使紫色石蕊试液变蓝色,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.实验室可用红色石蕊试纸检验氨气的存在.
②能与酸反应生成铵盐.浓氨水与挥发性的酸(如浓盐酸、硝酸)相遇会产生白烟：NH3+HCl==NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3 .实验室可用此法用浓盐酸检验氨气与浓氨水的存在或用浓氨水检验氯化氢与浓盐酸的存在.
③能与酸性氧化物反应.工业上就是利用氨水的弱碱性来吸收硫酸工业的尾气,防止污染环境：SO2+2 NH3•H2O ==(NH4)2SO3 +H2O .
由于氨水显碱性,氨气的干燥不能用浓硫酸、P2O5等酸性干燥剂,常用碱石灰.
3．沉淀性：OH－表现的性质,氨水中OH—能与多种金属离子反应,生成难溶性的氢氧化物,氨水是很好的沉淀剂.如：Al3+ + 3NH3•H2O ==Al(OH)3↓+ 3NH4+
由于生成的Al(OH)3沉淀不溶于过量的氨水,实验室常用铝盐溶液和氨水来制取纯净的Al(OH)3.
4．还原性：NH3、NH3•H2O表现的性质,其中氮元素处于最低价,因此氨水表现出弱的还原性,可被强氧化剂氧化.
如氨水与氯气：3Cl2 + 8NH3•H2O ==6NH4Cl + N2 + H2O
5．氧化性：H2O及电离的H+表现的性质,其中氢为最高价,因此中氨水有弱氧化性,可与强还原剂反应.如氨水与钠：2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑
6．络合性：NH3表现的性质,氨水中NH3能与多种过渡元素金属离子形成络合离子.如银氨溶液的配制：Ag+ + 2NH3 ==[Ag(NH3)2]+
由于氨气跟氯化钙可发生络合反应,氨气可被氯化钙大量吸收,因此,不宜用无水氯化钙干燥氨气.
三、氨水的特殊性
1．密度：氨水的密度小于水的密度,且溶质的质量分数越大,密度越小.
2．电解质：氨水能导电,但电解质是NH3•H2O,不是NH3.
3．物质的量浓度：计算氨水物质的量浓度时,溶质是NH3,而不是NH3•H2O,但溶质的量是开始溶解进去的氨气的总量.
4．离子方程式：①氨水是反应物时,用化学式NH3•H2O.
②氨水是生成物时,浓溶液间反应或加热条件下反应生成的,用“NH3↑+H2O”表示；稀溶液之间且没有加热进行的反应,用“NH3•H2O”表示.
四、氨水的考题分析
例1．（2000年全国高考题）某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验：
⑴ 在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢复红色,则原溶液可能是 溶液；加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是 .
⑵ 在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色,则此溶液可能是 溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因是 .
解析：本实验装置为一封闭的体系,原溶液受热颜色发生变化,是由于其中某种物质以气态挥发所引起,冷却后,挥发出的气体又溶解在溶液中,得到原来的溶液.能使溶液在红色和无色之间变化的物质在中学阶段最常见的是酚酞和品红,从而不难分析出导致品红溶液颜色变化的是碱性气体NH3,导致酚酞溶液颜色变化的是SO2.
答案：
⑴ 稀氨水和酚酞 稀氨水中的NH3逸出,所以溶液的颜色变浅
⑵ 溶有SO2的品红 SO2气体逸出,品红溶液恢复红色
例2．（2003年江苏高考题）若以ω1和ω2分别表示浓度为a mol•L－1和 b mol•L－1氨水的质量分数,且知2a＝b,则下列推断正确的是（氨水的密度比纯水的小）( )
A 2ω1＝ω2 B 2ω2＝ω1 C ω2＞2ω1 D ω1