2026年高考化学第一轮总复习导学案--第17讲　氮及其化合物（含答案）

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下图为氮及其化合物之间的转化关系的价类二维图。
活动一 从价类二维图中体会氮及其化合物的转化
1. 写出并记住上述你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写出离子方程式)。【答案】 略2. 在处理含氮氧化物尾气时，常利用NH3还原NO，并通入一定量O2，生成N2和H2O。若温度较高时，NO的去除率有明显的下降，原因是NH3发生了副反应，写出该副反应的化学方程式。
氮气性质稳定，常用作保护气。将游离态的氮转变为化合态氮的过程叫作氮的固定。下列是自然界或生产生活中存在的一些氮元素的转化：
活动二 探究氮气的性质及用途
1. 写出氮气分子的电子式、结构式，从键能的角度解释N2性质的稳定性。
2. 上述转化中属于氮的固定的反应有哪些？【答案】 反应①③3. 下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？若涉及氮气的有关化学反应，写出对应的化学方程式。(1) 文物馆将贵重文物保存在氮气中。【答案】 氮气的稳定性(2) 雷电是自然界重要的固氮方式。
(3) 医疗上，液氮是常见的冷冻剂。【答案】 氮气的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
4. 利用上述氮的转化解释“雷雨发庄稼”的化学原理。
【答案】 　氨极易溶于水、沸点高(易液化)与氢键有关。　氨气中存在一些氨分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子，使测定值高于计算值。
氨气易液化，极易溶于水，水溶液显弱碱性。氨具有还原性，可用NH3在汽车排气管中催化剂作用下将NOx(NO、NO2等)还原为N2。工业上氨气的重要用途是制备硝酸、铵盐和氮肥。1. 写出氨的电子式和结构式，说说氨的哪些物理性质与氢键有关？实验证明氨气的相对分子质量测定值比按NH3化学式计算出的相对分子质量大一些。解释出现这种异常的原因。
活动三 探究氨、铵盐和氮氧化物的性质和转化
2. 写出氨气处理汽车尾气中NO的化学方程式。
【答案】 该反应是放热反应，升高温度不利于反应正向进行，但升高温度可以提高反应速率，同时该温度下催化剂的活性较高，故选择500 ℃左右。增大压强不仅提高反应速率，还促进了反应正向进行，但压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，可能降低综合经济效益，故选择20～50 MPa。
(2) 实验室制备氨气并验证氨气极易溶于水。实验室常用以下三种方法制取氨气：
①请写出上述反应的化学方程式。
②收集氨气使用的方法是什么？如何检验氨气是否已经集满？干燥氨气选用的干燥剂是什么？【答案】 向下排空气法。用湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，若试纸变蓝，则表明NH3已集满。碱石灰。
③通过氨气喷泉实验证明氨气极易溶于水，装置如下图所示(夹持装置均已略去)。
用图1装置进行喷泉实验，如何引发“喷泉”？该实验的原理是什么？如果只使用图2所示装置，请说明引发“喷泉”的方法。【答案】 挤出胶头滴管中的水，打开止水夹。氨气极易溶于水，致使烧瓶内压强迅速减小。　打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，使瓶内氨气膨胀，由导管向下与烧杯中的水接触。
4. 探究铵盐的性质与用途。(1) 说说铵盐的重要物理性质，有哪些特殊性？【答案】 铵盐均易溶于水，且溶解过程多为吸热过程。(2) 写出铵盐下列用途的化学方程式(溶液中的反应写离子方程式)。①实验室用氯化铵与熟石灰反应制取氨气。
②检验某溶液中是否含有铵根离子。
③医疗上用氯化铵作尿液酸化剂。
④氯化铵浓溶液浸过的幕布可以防火。
⑤硝酸铵用作炸药，分解产物均为空气的成分。
5. (1) 城市空气中的NOx(NO、NO2等)的主要来源是什么？它们的主要性质有哪些？可能会造成哪些环境问题？【答案】 城市空气中的NO、NO2主要来自汽车尾气。NO是无色气体、不溶于水；NO2是红棕色气体、有刺激性气味，它们均有毒性。氮氧化物含量过高会导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题。(2) 工业上常用NaOH溶液处理废气中的NO2和NO。NO不与NaOH溶液反应。①用NaOH溶液吸收NO2时，生成两种盐，一种为NaNO2，写出该反应的离子方程式。
②当废气中n(NO2)∶n(NO)＝1，可用NaOH溶液完全吸收。写出该反应的离子方程式。若n(NO2)∶n(NO)＜1，该如何操作才能使氮氧化物被完全吸收。
(1) 写出该循环中两个反应的化学方程式。【答案】 ①2NO＋O2===2NO2②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(2) 分别写出NO和NO2与O2、H2O反应恰好完全转化为HNO3的化学方程式。【答案】 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，具有强氧化性。盛放浓硝酸常用棕色试剂瓶。工业上常采用氨氧化法制硝酸，主要工艺流程如下图所示。
活动四 硝酸的化学性质
吸收塔排放的尾气中含有少量的NO、NO2等氮氧化物。工业以石灰乳为试剂，采用气—液逆流接触法(尾气从处理设备的底部进入，石灰乳从设备顶部喷淋)处理尾气。
1. 工业上氨气制备硝酸的装置如图所示，写出有关反应的化学方程式。
(1) 气体A的成分仍为氨气和空气，气体A与进入热交换器前的区别是什么？写出气体A在转化器中发生反应的化学方程式(即氨的催化氧化)。【答案】 气体A进入热交换器后温度升高，有利于反应进行。
(2) 写出以石灰乳处理尾气时的化学方程式(生成两种含氮钙盐)。采用“气—液逆流接触法”处理尾气的目的是什么？【答案】 4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O　有利于气体被液体充分吸收。
2. 硝酸参与的反应。(1) 下列有关硝酸的描述，体现了硝酸的何种化学性质？写出对应反应的化学方程式。①浓硝酸保存在棕色瓶中。
②用铝槽车运输98%的浓硝酸。【答案】 强氧化性：浓硝酸能使铝、铁等金属钝化③大理石与硝酸反应制备硝酸钙。【答案】 酸性：CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑
④氧化铁与硝酸作用制得硝酸铁。【答案】 酸性：Fe2O3＋6HNO3===2Fe(NO3)3＋3H2O⑤将银溶于稀硝酸中，减压蒸发生产硝酸银。【答案】 强氧化性、酸性：3Ag＋4HNO3(稀)===NO↑＋3AgNO3＋2H2O⑥红热的炭与浓硝酸反应。
⑦将二氧化硫通入稀硝酸中。【答案】 强氧化性：3SO2＋2HNO3(稀)＋2H2O===3H2SO4＋2NO↑
(2) 将石蕊试液滴加到浓硝酸中，先变红后褪色。体现了硝酸的什么性质？【答案】 酸性、强氧化性。(3) 写出硝酸与苯、甲苯反应的化学方程式。
1 [2023江苏卷]氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　 　)
【解析】 NO不溶于水，也不能与水反应生成HNO3，B错误。
2 某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是(　 　)A. 固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3　B. X可以是空气，且需过量C. 捕获剂所捕获的气体主要是CO
3 [2024淮安一调]下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(　 　)
【解析】 NO2能与水反应生成HNO3和NO，用水洗气不能达到净化NO2的目的，B符合题意。
4 [2024无锡期末]氨的合成和氨氮治理对人类生存和发展具有重要意义。(1) 氨的合成。①已知：N2(g)===2N(g)　ΔH1＝＋946 kJ/ml；H2(g)===2H(g)　ΔH2＝＋436 kJ/ml；3H(g)＋N(g)===NH3(g)　ΔH3＝－1 172.4 kJ/ml；则N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝__________________。
②绿色合成氨工艺如下图。储存在液氨中的化学能来源有_________ _________ (填初始能源形式)。
－90.8 kJ/ml
④以稀有金属为催化剂(镧、钌和锆)合成氨的机理如图乙所示。由N2和H2合成1 ml氨气，转移电子的物质的量为_____________。
2MeNx－1＋N2===2MeNx
(2) 氨的利用。①工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是_______ _________________________________。②用氨水和NaClO溶液制备还原剂N2H4·H2O的反应为NaClO＋2NH3·H2O===N2H4·H2O＋NaCl＋2H2O。反应时正确的溶液滴加方式为________________________________________________。③湿法芒硝(Na2SO4)制碱工艺采用NH3、CO2和芒硝为原料制备重碱(NaHCO3)，重碱经过煅烧得到纯碱。得到重碱的化学方程式为_____________________________________________________________。
2NO＋O2===2NO2为放热反应
将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌
Na2SO4＋2NH3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4
(3) 氨氮治理。氯/铁介导电化学处理氨氮废水的机理如图丙所示。
①阳极生成活性氯(能降解氨氮的含氯分子)的电极反应式为________________________________。②Fe2＋和次氯酸反应的离子方程式为__________________________ __________。
Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋　
Fe2＋＋HClO===FeO2＋＋H＋
③反应过程中补充FeSO4，溶液中几种离子浓度变化如图丁所示。Fe3＋浓度增大的原因是___________________________________________ _____________________________________。
补充FeSO4后，Fe2＋与FeO2＋反应生成Fe3＋(不能回答Fe2＋被HClO、Cl2等氧化)
【解析】 (1) ①依次编号3个反应为ⅰ、ⅱ、ⅲ，由盖斯定律知，ⅰ＋ⅱ×3＋ⅲ×2可得目标热化学方程式，故ΔH＝[946＋436×3＋ (－1 172.4)×2]kJ/ml＝－90.8 kJ/ml。④在该过程中，N元素由0价降为－3价，故每生成1 ml NH3时转移3 ml电子。(2) ①NH3催化氧化后得到NO，在经过热交换器时，发生反应：2NO＋O2===2NO2，该反应的ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0。②NaClO具有强氧化性，能氧化N2H4·H2O，制备N2H4·H2O时，应将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌。③制备重碱(NaHCO3)的同时得到(NH4)2SO4，与侯氏制碱法原理相似，化学方程式见答案。(3) ③由图丙机理可知，HClO、Cl2均不能直接将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应过程中补充FeSO4，故图丁中Fe3＋浓度增大的原因是Fe2＋与FeO2＋反应生成Fe3＋。
5 [2019江苏卷]N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1) N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_____________________________________。(2) NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应如下：
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。A. 提高通入尾气的速率B. 采用气、液逆流的方式吸收尾气C. 吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是___________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是_________ __________________________________________________________。
溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强