1、1第 7课时 点点突破氮及其重要化合物知识点一 氮及其氧化物1氮气的结构与性质(1)氮元素的存在与氮的固定(2)N2的物理性质无色、无味气体，密度比空气略 ， 溶于水。 小 难(3)N2的化学性质与氧气反应 N2O 2 2NO= = = = =放 电 或 高 温 与氢气反应 N23H 2 2NH3 高 温 、 高 压 催 化 剂与镁反应 3MgN2 Mg3N2= = = = =点 燃 2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、N 2O4 N2O5氮元素的价态 1 2 3 4 5N2O俗称笑气，有麻醉作用；N 2O3是亚硝酸的酸酐；N 2O5为硝酸的酸
2、酐。(2)NO与 NO2性质的比较NO NO2氮的价态 2 价 4 价物理性质色、 溶于水的气体无 不 红棕色、有刺激性气味的气体，易液化， 溶于水易O2 2NOO 2=2NO2 不反应H2O 不反应3NO2H 2O=2HNO3NOH2O、O24NO2H 2O3O 2=4HNO3 4NO22H 2OO 2=4HNO3化学性质氧化性 有氧化性，但通常情况下表现出还 强氧化性，在溶液中能氧化 S2 、2原性 I 、Fe 2 等离子对环境的影响有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一试剂 Cu和稀 HNO3 Cu和浓 HNO3制法收集 通常用排水法收集 通常用向上排空气法收集提醒 氮的氧化物都有毒
3、，其中 NO2与 N2O4存在下列平衡：2NO 2N 2O4，因此实验测得 NO2的平均相对分子质量总大于 46。验证某无色气体为 NO的方法是向无色气体中通入 O2(或空气)，无色气体变为红棕色。NO 与血红蛋白结合使人中毒。3氮氧化物与 O2、H 2O反应的计算(1)关系式法NO 和 O2通入水中由 2NOO 2=2NO2和 3NO2H 2O=2HNO3NO 得总反应为 4NO3O 22H 2O=4HNO3NO 2和 O2混合气体通入水中由 3NO2H 2O=2HNO3NO 和 2NOO 2=2NO2得总反应为 4NO2O 22H 2O=4HNO3NO、NO 2和 O2三种气体通入水中先按
4、 3NO2H 2O=2HNO3NO 计算出生成的 NO体积，然后加上原来混合气体中 NO体积，再按计算。(2)电子守恒法当 NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是 NOx与 O2混合，则反应中 O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。对点训练1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化()(2)氮元素有负化合价、正化合价和零价，因而常温下，N 2既能与氧气反应，又能与H2反应()3(3)在实验室里，NO 和 NO2均用排水法收集()(4)通过灼热的镁粉，可除 N2中的少量氧气()2下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是( )
5、A氮元素均被氧化B工业合成氨属于人工固氮C含氮无机物和含氮有机物可相互转化D碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环解析：选 A 在雷电作用下 N2与 O2反应生成 NO，氮元素被氧化，工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A 项错误，B 项正确；由题图可看出含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C 项正确；合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D 项正确。3NO 因污染空气而“臭名昭著” ，而奇妙的作用也使其成为“明星分子” 。如可用于制 HNO3、肥料、炸药、促进血管扩张、促进免疫功能、增强记忆等。下列各组物质中，不能生成 NO的是( )ACuHNO 3(稀) BN 2O 2CNH
6、4ClCa(OH) 2 DNO 2H 2O解析：选 C 3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O，能生成 NO；N 2O 22NO，能生成 NO；2NH 4ClCa(OH)= = = = =放 电 2 2NH32H 2OCaCl 2，不能生成 NO；3NO 2H 2O=2HNO3NO，能生成= = = = = NO。4(2019沈阳模拟)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为( )1.2 mL 2.4 mL 3 mL 4 mLA BC D解析：选 D 4NO 2O 22H
7、 2O=4HNO34若剩余的气体是 O2，则 V(NO2) (122)mL8 mL， V(O2)12 mL8 mL4 mL。45若剩余的气体是 NO(2 mL)6 mL NO2。则 V(O2) (126)mL1.2 mL。15知识点二 氨和铵盐1氨的分子结构与物理性质电子式 密度 气味 水溶性比空气 小强烈刺激性气味极易溶于水(1700)2氨的化学性质(1)与水反应NH3H 2ONH 3H2ONH OH 。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：4NH3H2O、H 2O、NH 3、NH 、OH 、H 。NH 3H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化4学方程式为 NH3H2O NH3H 2O。
8、= = = = = (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 HClNH 3=NH4Cl、HNO 3NH 3=NH4NO3。(3)与盐溶液的反应如过量氨水与 AlCl3反应的离子方程式：Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 。4(4)氨气的还原性性质 方程式催化氧化 4NH35O 2 4NO6H 2O 催 化 剂 被 CuO氧化 2NH33CuO 3CuN 23H 2O= = = = = 被氯气氧化2NH33Cl 2=N26HCl或 8NH33Cl 2=N26NH 4Cl被氮氧化物氧化 6NO4NH 3=5N26H
9、2O56NO28NH 3=7N212H 2O提醒 NH 3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。氨水呈碱性，NH 3H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按 NH3进行计算。3喷泉实验(1)喷泉实验的原理使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。(2)形成喷泉的两大类型极易溶于水的气体(如 NH3、HCl 等)与水可形成喷泉。能与 NaOH溶液反应的气体能形成喷泉。常见的能形成喷泉的气体和液体组合。气体 HCl NH3CO2、Cl 2、SO2、H 2S NO2NO、O 2、(43)N
10、O2、O 2(41)吸收剂水、NaOH溶液水 NaOH溶液水 水 水4铵盐及 NH 的检验4(1)铵盐的物理性质铵盐都是 色固体，均 溶于水。白 易(2)铵盐的化学性质(3)NH 的检验4未知液 产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含 NH 。 强 碱 ， 4对点训练1下列说法错误的是( )6A检验溶液中是否含有 NH 的实验操作是取少量试液于试管中，加入 NaOH溶液并加4热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体B加热 NH4Cl和 Ca(OH)2混合物，并将产生的气体通入酚酞溶液中，酚酞溶液变成红色C施肥时，草木灰(有效成分为 K2CO3)不能与 NH4Cl混合使用的原因是 K2CO
11、3与 NH4Cl反应生成氨气会降低肥效D因 NH4HCO3受热易分解，所以可用作氮肥解析：选 D NH 与 NaOH溶液共热生成氨气，氨气是碱性气体，能使湿润的红色石蕊4试纸变蓝，A 正确；NH 4Cl与 Ca(OH)2混合加热生成氨气，氨气是碱性气体，通入酚酞溶液中，酚酞溶液变成红色，B 正确；K 2CO3溶于水显碱性，与 NH4Cl反应生成氨气会降低肥效，C正确；NH 4HCO3中含有氮元素，可用作氮肥，D 错误。2如下图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向 NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )选项 实验现象 解释A 浓盐酸附近产生
12、白烟 NH3与浓盐酸反应产生了 NH4Cl固体B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是 AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析：选 A B 项，NH 3与浓硫酸反应；C 项，AlCl 3、MgCl 2等氯化物溶液均可与 NH3反应使溶液变浑浊；D 项，NH 3H 2ONH 3H2ONH OH ，氨水呈碱性，NH 3H2O是4碱，NH 3不属于碱。3NH 3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法正确的是( )ANH 4Cl和 NaHCO3都是常用的化肥BNH 4Cl、HNO 3和 N
13、a2CO3受热时都易分解CNH 3和 NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D图中所涉及的 O2都要用纯氧7解析：选 C 化肥主要是含农作物生长所需氮、磷、钾的一些物质，NaHCO 3不是常用的化肥，A 项不正确；Na 2CO3受热不易分解，B 项不正确；NH 3和 NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C 项正确；氨的催化氧化用空气就可以，不一定要用纯氧，D项不正确。4探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )A将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水B将 pH11 的氨水稀释 1 000倍，测得 pH8，说明 NH3H2O为
14、弱碱C加热 NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明 NH4HCO3受热不稳定D将红热的 Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为 NO2解析：选 D 氨气极易溶于水生成氨水，所以将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，故 A正确；常温下，pH11 的氨水中 c(OH )10 3 molL1 ，稀释 1 000倍，测得 pH8， c(OH )106 molL1 ，说明稀释时电离平衡正向移动，所以 NH3H2O为弱碱，故 B正确；碳酸氢铵加热分解为氨气、二氧化碳和水，故 C正确；氨气的氧化产物为 NO，NO 在锥形瓶口与氧气反应生成
15、 NO2，所以瓶口出现少量红棕色气体，故 D错误。5在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体 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，最终几乎充满烧瓶。则 a和 b分别是( )选项 a(干燥气体) b(液体)A NO2 水B CO2 水C Cl2 饱和食盐水D NH31 molL1 盐酸解析：选 D NO 2与水反应，生成 HNO3和 NO，容器内气体减少，气压减小，形成喷泉，但由于 NO不溶于水，所以不充满烧瓶，A 错误；CO 2在水中的溶解度很小，不能形成喷泉，B错误；Cl 2不溶于饱和氯化钠溶液，也不与其反应，锥形瓶与烧瓶内压强相等，不能
16、形成喷泉，C 错误；NH 3与盐酸能发生反应，生成物为氯化铵溶液，烧瓶内压强减小为零，同外8界大气压产生压强差，所以形成喷泉，并充满烧瓶，D 正确。知识点三 硝酸、氮的化合物之间的转化1硝酸(1)物理性质硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。(2)化学性质不稳定性反应的化学方程式：4HNO 3 2H2O4NO 2O 2。= = = = = = = = (或 光 照 ) 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) NO 2，HNO 3(稀) NO。与金属反应稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)
17、22NO4H 2O浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu4HNO 3(浓)= =Cu(NO3)22NO 22H 2O与非金属反应浓硝酸与 C反应的化学方程式：C4HNO 3(浓) CO24NO 22H 2O= = = = = 与还原性化合物反应硝酸可氧化 Fe2 、H 2S、SO 2、Na 2SO3、HI 等还原性物质。如稀硝酸与 FeSO4溶液反应的离子方程式： 3Fe2 4H NO =3Fe3 NO2H 2O3与有机物反应a硝化反应(与苯反应)：。b颜色反应：含苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变 色。黄提醒 硝酸浓度越大，其还原产物的价态越高。还原产物一般为 HNO3(浓)NO 2，HNO 3(稀)NO
18、。浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。9常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化” ，并非不反应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。(3)硝酸工业制法的反应原理NH 3在催化剂作用下与 O2反应生成 NO：4NH35O 2 4NO6H 2O。= = = = =催 化 剂 NO 进一步氧化生成 NO2：2NOO 2=2NO2。用水吸收 NO2生成 HNO3：3NO2H 2O=2HNO3NO。(4)硝酸的保存保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。存放的浓硝酸中，因分解产生的 NO2溶于 HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3 而呈黄色
19、易混。2含氮元素物质之间的转化关系(1)歧化同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如：3NO 2H 2O=2HNO3NO2NO22NaOH= =NaNO3NaNO 2H 2O(2)归中不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢如：6NO4NH 3 5N26H 2O= = = = = NO2NO2NaOH= =2NaNO2H 2O对点训练1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的性质不相对应的是( )A浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色酸性和强氧化性B不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性C要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性D能使滴有酚酞的氢氧化钠溶
20、液的红色褪去强氧化性解析：选 D 向滴有酚酞的 NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，利用的是硝酸的酸性。2关于氮的变化关系如图：10则下列说法不正确的是( )A路线是工业生产硝酸的主要途径B路线、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上述反应中只有属于氮的固定解析：选 D 工业上生产硝酸的流程是：氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应4NH35O 2 4NO6H 2O(路线)，一氧化氮与氧气反应 2NOO 2=2NO2(路线= = = = =催 化 剂 )，二氧化氮被水吸收 3NO2H 2O=2HNO3NO(路线)，即路线是工业生产硝酸的主要途径，A 正确；在放电条件下，氮
21、气和氧气发生化合反应N2O 2 2NO(路线)；NO 不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮= = = = =放 电 2NOO 2=2NO2(路线)，二氧化氮溶于水生成硝酸 3NO2H 2O=2HNO3NO(路线)，B 正确；从氮的变化关系图可知：N 的化合价分别为 NH3(3)价、N 2(0价)、NO(2 价)、NO2(4 价)、HNO 3(5 价)，上述反应都是氧化还原反应，C 正确；上述反应中，反应和为空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，其他反应是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，D 错误。3(2017北京高考)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的
22、是( ) A由中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C由说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D的气体产物中检测出 CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应解析：选 D 中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色 NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有 O2生成，产生的气体为混合气体，A 项正确；由可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B 项正确；中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的 NO2是还原产物，C 项正确；红热的木炭还
23、可与空气中的 O2反应生成 CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了 CO2，D 项错误。4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：4HNO 3114NO2O 22H 2O)。= = = = = 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，立即伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为_，产生该气体的化学反应方程式是_。(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_(写化学式)。其中的 Ba(OH)2溶液_(填“能”或“不能”)用 Ca(OH)2溶液代
24、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。下列对该气体的检验方法合适的是_(填字母)。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，观察木条是否复燃如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是_。(5)若将木炭改为铜片，再用等质量的铜片分别与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。针对此现象，同学们进行讨论，提出两种意见：认为两溶液所显颜色不同是由 Cu2 浓度的差异引起的。认为前者溶液呈绿色，是
25、因为生成的红棕色 NO2溶解于溶液中引起的。你认为上述意见_(填“”或“”)合理。(注：若填，下题中只答；若填，下题中只答).如果你认为合理，理由是_。.如果你认为合理，请设计一个简单的实验进行验证_。解析：(1)装置 A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成 NO2、CO 2、H 2O，由于 NO2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体为红棕色。12(2)将 NO2、CO 2通入 Ba(OH)2溶液中分别生成 Ba(NO3)2和 BaCO3，由于 Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO 3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH) 2溶液不能用 Ca(OH)2溶液代替，因为 Ca(OH)2微溶于水，
26、溶液中 Ca(OH)2含量太少，浓度太低，不足以完全吸收生成的酸性气体，导致溶液呈酸性，从而不能生成 CaCO3沉淀。(3)装置 B可以防止装置 C中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。(4)NO 与足量 O2反应生成红棕色的 NO2，A 正确；NO 和 O2均不具有酸性，B 错误；O2能使带火星的木条复燃，而 NO不能，C 正确。装置 A中除发生木炭与浓硝酸的反应外，还发生浓硝酸的分解反应。(5)因 Cu的质量相等，且浓、稀 HNO3均过量，Cu 完全反应生成的 Cu(NO3)2的浓度相等，溶液中的 c(Cu2 )是一样的，不合理，合理。既然是由红棕色 NO2溶于溶液中引起的，只要将 NO2除去或者在 Cu与稀 HNO3反应后的反应器中通入 NO2即可验证。答案：(1)红棕色C4HNO 3(浓) 4NO2CO 22H 2O= = = = = (2)BaCO3 不能 Ca(OH) 2溶液中 Ca(OH)2浓度较低，NO 2、CO 2过量，最终溶液显酸性，不能形成 CaCO3沉淀(3)防倒吸(4)AC 浓硝酸的分解(5) 向显蓝色的 Cu(NO3)2溶液中通入 NO2(或其他合理答案)13
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