2022届高三化学一轮复习讲义：氮及其化合物

氮及其化合物
复习目标　1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解氮的化合物对环境的影响。
考点一　氮及其氧化物

1．氮的固定

2．氮气
(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)化学性质

写出有关化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1―→＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)NO和NO2的比较
性质
NO
NO2
色、态、味
无色、无味的气体
红棕色、有刺激性气味的气体
溶解性
难溶于水
－
毒性
有毒，大气污染物之一
有毒，大气污染物之一
与水反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
与氧气反应
2NO＋O2===2NO2
不反应

提醒　①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②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。
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。

(1)固氮反应一定属于氧化还原反应(√)
(2)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(×)
错因：N2与O2在放电条件下生成NO。
(3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体(×)
错因：Cu与稀硝酸生成NO，NO与空气中的O2反应，不能用排空气法收集。
(4)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂(×)
错因：NO2与H2O反应，NO2既是氧化剂又是还原剂。
(5)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(×)
错因：NO2与H2O反应生成HNO3和NO，所以NO2不是酸性氧化物。

1．结合N2、NO、NO2的化学性质，用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的科学道理。
答案　①N2＋O22NO
②2NO＋O2===2NO2
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2．NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者？写出所用试剂和区别的现象。
方案一：试剂________________，现象______________________________________________。
方案二：试剂________________，现象______________________________________________。
方案三：试剂________________，现象______________________________________________。
答案　方案一：AgNO3溶液　NO2中AgNO3溶液无明显变化，溴蒸气中产生浅黄色沉淀
方案二：CCl4(或汽油)　NO2中CCl4(或汽油)仍为无色，溴蒸气中CCl4(或汽油)的颜色加深
方案三：蒸馏水　NO2中蒸馏水不变色，溴蒸气中水的颜色加深(其他合理的答案均正确)

题组一　氮及氧化物的性质和应用
1．(2020·通化高三月考)下列有关氮气的说法正确的是(　　)
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2
D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
答案　D
解析　A项，氮原子最外层有5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气反应生成NO2；NO2和水反应生成NO。
2．下列说法中错误的是(　　)
A．工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应
B．通过灼热的铜粉，可以除去N2中的O2
C．除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中
D．NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为2∶1
答案　D
解析　NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2。
3．如图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内物质的密度为(　　)

A．等于1.369 g·L－1
B．等于2.054 g·L－1
C．在1.369 g·L－1和2.054 g·L－1之间
D．大于2.054 g·L－1
答案　D
解析　一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮，
2NO　　＋　　O2　　===　　2NO2
2　　　　　　 1　　　　　　2
22．4 mL　　　11.2 mL　　　22.4 mL
反应后生成了22.4 mL二氧化氮，假设二氧化氮的体积不变，则容器中气体的密度为
ρ(NO2)＝≈2.054 g·L－1，因存在转化平衡：2NO2N2O4，则混合气体的体积小于22.4 mL，所以容器中气体的密度应大于2.054 g·L－1。
题组二　氮氧化物对环境的污染及防治
4．(2020·湖南怀化统一考试)化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是(　　)
A．SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
B．75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同
C．纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2＋、Pb2＋等重金属离子
D．汽车尾气中含有的氮氧化物，会加剧酸雨的形成
答案　D
解析　SO2和NO2都是可形成酸雨的气体，CO2不能形成酸雨，但会造成温室效应，A项错误；75%的酒精消毒的原理是使蛋白质发生变性，“84”消毒液是利用其主要成分NaClO的强氧化性杀菌消毒，原理不相同，B项错误；纳米铁粉能有效地处理污水中的Hg2＋、Pb2＋等重金属离子，与其还原性有关，C项错误。
5．工业上常采用生物硝化法将NH转化为NO来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是(　　)

A．生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降：NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O
B．长期过量使用NH4Cl等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化
C．检验NH所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
D．微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pH
答案　C
解析　NH4Cl水解呈酸性，长期过量使用会导致土壤酸化，也会导致水体富营养化，B项正确；检验NH应使用红色石蕊试纸，C项错误；生物硝化法处理废水会使水体呈酸性，可以加入石灰石与H＋反应来调节水体的pH，D项正确。
6．(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：_____________________________。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3＋6NO5N2＋6H2O。
写出氨气转化NO2的化学方程式：_________________________________________________，
该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为________。
(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_______________________________________________________________________。
答案　(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3
(3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2
考点二　典型的氧化性酸——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

(1)不稳定性
反应：4HNO3(浓) 2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(2)强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
按要求完成下列反应的方程式：
①与金属反应：
稀硝酸与铜反应：
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
浓硝酸与铜反应：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
②与非金属反应：
浓硝酸与C的反应：
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
③与还原性化合物反应：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
(3)与有机物反应
①硝化反应(与反应)：
＋HNO3＋H2O；
②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。

(1)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气(×)
错因：HNO3有强氧化性，与金属反应时不放出H2。
(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(√)
(3)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S(×)
错因：HNO3会将－2价的硫氧化成单质硫。
(4)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性(×)
错因：Cu与HNO3反应，生成Cu(NO3)2，体现HNO3的酸性。
(5)在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子能大量共存(×)
错因：NO在酸性条件下有强氧化性，会将I－、Fe2＋、SO等还原性离子氧化。

(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。
(2)硝酸的还原产物不只有NO2和NO，很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题
①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。
②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应，如易错易混辨析中的(3)。

1．将浓硝酸存放在无色试剂瓶中，一段时间后观察到溶液变黄，用化学方程式解释变黄的原因，由此得到启示，如何保存浓硝酸？
答案 　4HNO3(浓) 2H2O＋4NO2↑＋O2↑，浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。
2．用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应
向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
①反应开始阶段产生________________色气体，化学方程式为__________________________。
②反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为_________________________。
③待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是_______________。
答案　①红棕　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
③加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应

题组一　硝酸的性质及应用
1．(2021·成都市树德中学高三上学期阶段性测试)一定温度下，探究铜与稀HNO3的反应过程如图，下列说法不正确的是(　　)

A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由实验可知，NO2可能对该反应具有催化作用
D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
答案　B
解析　过程Ⅰ是Cu和稀HNO3的反应，离子方程式为 3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O, A正确；根据氮元素守恒，有一部分HNO3已转化为NO，c(HNO3)不会增大，B错误；加入NO2后，反应速率加快，说明NO2可能对该反应具有催化作用，C正确；再抽入空气，NO和O2反应生成NO2，NO2和水反应生成HNO3，铜可以与HNO3继续反应而溶解，D正确。
2．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2
B．③中反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强
D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应
答案　B
解析　Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A错误；③中溶液含有NO，滴加稀硫酸后，Cu、NO、H＋继续反应生成NO，B正确；③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋，与NO形成HNO3，继续与Cu反应，C错误；Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。
题组二　硝酸反应产物综合实验探究题
3．(2020·桂林高三测试)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。请回答有关问题：

(1)设计装置A的目的是_______________________________________________________。
(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热，观察到装置B中的现象是___________________________________________________________________________；
B中反应的离子方程式为_______________________________________________________。
(3)装置E和F的作用是________________________________________________________；
为实现此作用，其操作方法是___________________________________________________。
(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有____________的功能。
答案　(1)产生CO2，赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
(2)Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证NO的生成　将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO
(4)防止倒吸
考点三　氨　铵盐

1．氨的分子结构和物理性质
电子式
密度
气味
水溶性

比空气小
刺激性气味
极易溶于水(1∶700)

2.氨的化学性质

提醒　①NH3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。
②氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
3．铵盐及NH的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质

(3)NH的检验步骤
未知液呈碱性使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。
4．氨的实验室制法
(1)加热固态铵盐和碱的混合物
→
↓
→用碱石灰干燥
↓
→用向下排空气法。收集时，一般在管口塞一团棉花球，可减小NH3与空气的对流速率，收集到纯净的NH3
↓
→①将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝；
②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生
(2)实验室制取氨的其他方法



方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2ONH3↑＋H2O

浓氨水＋固体NaOH
NaOH溶于水放热，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成

浓氨水＋固体CaO
CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2

(3)实验装置的创新


(1)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化(×)
错因：NH4Cl气化是NH4Cl分解生成NH3与HCl，是化学变化。
(2)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐(×)
错因：原因是NH4Cl受热分解生成气体挥发。
(3)现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1(×)
错因：氨水中还含有NH3、NH，故c(NH3·H2O)