1、【 精品教育资源文库 】 第 4 节 氮及其重要化合物 考试说明 1掌握氮的重要化合物的主要性质及其应用。 2了解氮及其重要化合物的制备方法。 3掌握氨气的实验室制法。 4了解氮及其重要化合物对环境的影响。 命题规律 氮及其化合物是中学化学的重要知识点之一，是历届各地高考的热点，考查的方法有：一是结合氮及其化合物的转化考查基本概念、基本理论；二是以 NOx和 HNO3的性质考查相关实验及计算；三是以框图推断考查氮及化合物的性质和应用；四是结合相关工业生产考查含氮化合物对环境质量的影响；五是以实验题形式考查氨气的实验室制法及性质探究 。 考点 1 氮气及其氧化物 1氮元素在自然界中的存在及氮的
2、固定 2氮气 (N2) (1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小， 难 溶于水，熔点、沸点很低。 (2)化学性质 N2 的电子式为 N?N ，结构式为 NN ，由于分子中含有的氮氮三键键能很大，分子结构稳定，在通常状况下，化学性质很不活泼。 与氧气反应： N2 O2 =放电或高温2NO(汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮 )。 与氢气反应 ： N2 3H2催化剂高温、高压2NH3(工业合成氨的反应原理 )。 与 Mg 反应： 3Mg N2=点燃Mg3N2。 3氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物，如 N2O、 NO、 NO2、 N2O4、 N2O3、 N2O5等，其中属于酸性氧化物的是 N2
3、O3、 N2O5。 NO和 NO2性质的比较： 【 精品教育资源文库 】 (1)NO只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而 NO2只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。 (2)NO2气 体存在平衡： 2NO2 N2O4，故常温时没有纯净的 NO2或 N2O4气体。 (3)NO2虽然与水反应生成 HNO3，但不是硝酸的酸酐。 NO2既有氧化性又有还原性，但以氧化性为主 (如 NO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 )；硝酸的酸酐是 N2O5； NO2不是酸性氧化物。 【基础辨析】 判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 (1)NO2溶于水时生成 HNO3，故 NO2是硝酸的酸酐。 (
4、) (2)工业合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应。 () (3)NO2通入 FeSO4溶液中始终无明显现象。 () (4)NO2溶于 水时， NO2是氧化剂，水是还原剂，二者的物质的量之比为 31 。 () (5)溴蒸气和 NO2都为红棕色气体用湿润的淀粉 KI试纸可以鉴别。 () 题组一 氮气及氮的循环 【 精品教育资源文库 】 1下列变化不属于氮的固定的是 ( ) A工业上将 NH3和 CO2在高温高压下制成 CO(NH2)2 B空气中的 O2和 N2在闪电时化合成 NO C豆科植物的根瘤菌把氮气变成 NH3 D工业上用 N2和 H2来合成 NH3 答案 A 解析 氮的固定是指将游离态的
5、氮转变为氮的化合物， A项不符合题意。 2下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是 ( ) N 2NO 2 NO 2NO NO 2HNO 3 N 2NO N 2NH 3 A B C D 答案 C 解析 该题有两个要求： (1)必须加入氧化剂； (2)一步反应就能完成。反应 、 、 从化合价角度来看都升高，但反应 N 2NO 2 不能一步反应完成；而反应 NO 2HNO 3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如 3NO2 H2O=2HNO3 NO，在该反应中， NO2 既是氧化剂又是还原剂；只有反应 N 2NO 必须加入 氧化剂且一步反应就能完成。 题组二 NO、 NO2的性质及对环
6、境的影响 3随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是 ( ) A反应中 NO为氧化剂， N2为氧化产物 B汽车尾气的主要污染成分包括 CO、 NO和 N2 C NO和 O2必须在催化剂表面才能反应 D催化转化总化学方程式为 2NO O2 4CO =催化剂4CO2 N2 答案 D 解析 反应过程中 NO、 O2为氧化剂 ， N2为还原产物；汽车尾气中的 N2不是污染物； NO和 O2 的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写： 2NOO2=2NO2,2NO2 4CO=N2 4CO
7、2，将两步反应式合并可得总化学方程式为 2NO O24CO =催化剂4CO2 N2。 4某无色透明的混合气体中可能含有 Cl2、 O2、 SO2、 NO、 NO2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断 中正确的是 ( ) A肯定有 SO2、 O2和 NO 【 精品教育资源文库 】 B肯定没有 Cl2、 O2和 NO2 C可能有 Cl2和 O2 D肯定只有 NO 答案 B 解析 该混合气体为无色气体，不含 Cl2和 NO2，混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，含有 SO2；剩余气体通入空气，很快变为红
8、棕色，所以还含 NO，则一定不含 O2。 题组三 氮的氧化物与水的反应 5将充有 a mL NO 和 b mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入 a mL O2。气体体积均在同温同压下测定，且 ba，则充分反应后，试管中气体在同温同压下的体积为 ( ) A.b a3 mL B.a b3 mL C.4b 113 mL D. 3b a mL 答案 A 解析 已知反应 4NO2 O2 2H2O=4HNO3,4NO 3O2 2H2O=4HNO3；由这两个反应可得 NO NO2 O2 H2O=2HNO3， ba，则同温同压下反应中 NO2过量 (b a)mL，而过量的 NO2与水反应生成 b a3
9、 mL NO。 6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 mL A B C D 答案 D 解析 4NO2 O2 2H2O=4HNO3 若剩余的气体是 O2， 则 V(NO2) 45(12 mL 2 mL) 8 mL， V(O2) 12 mL 8 mL 4 mL。 若剩余的气体是 NO(2 mL)?6 mL NO2。 则 V(O2) 15(12 mL 6 mL) 1.2 mL。 氮的氧化物和 O2、 H2O 反应的计算方法 (1)NO2和 O
10、2混合气体溶于水的计算： 由 4NO2 O2 2H2O=4HNO3可知： V(NO2) V(O2)? 41 NO2过量，剩余气体为 NO(2)NO与 O2同时通入水中： 【 精品教育资源文库 】 由 4NO 3O2 2H2O=4HNO3 可知 ： V(NO) V(O2)? 43 剩余 NO(3)NO2、 NO、 O2三种混合气体通入水中 ： 可先将 NO 和 O2转化为 NO2，再按上述各种情况分别处理。 也可先将 NO2和 H2O反应转化为 NO，再按 4NO 3O2 2H2O=4HNO3情况处理。 考点 2 氨和铵盐 1氨的分子结构与性质 (1)分子结构 分子式： NH3，电子式： ，空
11、间构型： 三角锥形 ，属于极性分子。 (2)物理性质 无色有 刺激性 气味的气体，密度比空气 小 ，易液化可用作 制冷剂 ， 极易溶 于水 (1700) ，可由 喷 泉 实验证明。 (3)化学性质 与水反应： NH3 H2O NH3H 2O，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性： NH3H 2O NH4 OH 。 a组成：三种分子： NH3、 H2O、 NH3H 2O； 三种离子： NH4 、 OH 、 H 。 b性质：氨水质量分数越大，其密度越 小 。 c NH3H 2O 为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解： NH3H 2O=NH3 H2O(可用于制备少量 NH3)。 氨气与酸反应 a蘸有浓盐酸
12、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 ，将浓盐酸改为 浓硝酸 ，也会出现相同的现象。化学方程式为 HCl NH3=NH4Cl， NH3 HNO3=NH4NO3。 b与 CO2等酸性氧化物反应： NH3 CO2 H2O=NH4HCO3或 2NH3 CO2 H2O=(NH4)2CO3。 NH 3的还原性 氨的催化氧化： 4NH3 5O2 =催化剂4NO 6H2O； 与 CuO的反应： 2NH3 3CuO=3Cu N2 3H2O。 【 精品教育资源文库 】 与盐溶液反应 将氨水加入下列溶液，完成下表： 2氨气的制法 (1)工业制法： N2 3H2高温、高压催化剂2NH3。 (2)
13、实验室制法 原理： 2NH4Cl Ca(OH)2=CaCl2 2NH3 2H2O。 实验装置 装置类型：固固 气体。 净化装置：如图 或图 所示 (不能用浓 H2SO4、 P2O5、 CaCl2、无水硫酸铜作干燥剂 )。 【 精品教育资源文库 】 收集方法： 向下排空气 法。在集气管口塞一团干燥的棉花，可减小 NH3与空气的对流速度，收集到较纯净的 NH3。 验满方法： a.将湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若试纸变 蓝 色，说明 NH3已收集满。 b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有 白烟 产生，说明 NH3已收集满。 3铵盐及 NH4的检验 (1)铵盐的物理性质 铵盐都是 无 色
14、固体，均易溶于水。 (2)铵盐的化学性质 (3)NH4 的检验 未知液 OH湿润的 红 色石蕊试纸变 蓝 色，则证明含 NH4 。 (1)干燥氨气不能用浓硫酸，也不能用无水 CaCl2(8NH3 CaCl2=CaCl28NH 3)，通常用碱石灰干燥氨气。 (2)吸收氨气时要注意防止倒吸。 可用于吸收氨气并能防倒吸的常用装置为 (3)铵盐受热都能分解，但不是所有的铵盐分解都发生非氧化还原反应，如 NH4NO3。 (4)制氨时铵盐不选 (NH4)2CO3、 NH4HCO3、 NH4NO3等，因它们受热易分解，使产生的 NH3中混有较多的杂质气体，另外 NH4NO3易爆炸；选碱时，用 Ca(OH)2而不用 NaOH或 KOH，因 NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，且在高温下均能腐蚀玻璃。 (5)实验室制取少量 NH3的两种简易方法 【 精品教育资源文库 】 加热浓氨水 (图甲 ) 反应原理： NH3H 2O=NH3 H2O。 浓氨水中加固态碱性物质 (图乙 ) 反应原理：浓氨水中存在以下平衡： NH3 H2O NH3H 2O NH4 OH ，加入固态碱性物质 (如 CaO、 NaOH、碱石灰等 )，消耗水且使 c(OH )增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进 NH3H 2O的分解。 (6)引发喷泉的几种方法 使烧瓶内的气体
