第12讲 氮及其化合物(讲)-2023年高考化学一轮复习讲练测(解析版)

1 / 16 第12讲 氮及其化合物

1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

2．结合实例认识氮及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。

【核心素养分析】

1.变化观念与平衡思想：分析氮及其化合物的化学反应，预测在一定条件下氮及其化合物可能发生的化学变化。

2.科学探究与创新意识：发现或提出对氮及其化合物有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。

3.科学态度与社会责任：关注氮及其化合物的社会热点问题，认识环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念。

知识点一 氮气及其氧化物

1．氮的固定

（1）自然固氮（2）人工固氮：合成氨工业

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

①3Mg＋N2=====点燃Mg3N2；

②N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3；

③N2＋O2===========放电或高温2NO。

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 / 16 (2)NO和NO2的比较

性质 NO NO2

色、态、味 无色、无味气体 红棕色、有刺激性气味气体

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 NO＋O2===2NO2 不反应

对环境的影响 NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层

【归纳总结】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

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

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)。一般适合工业尾气中NOx的处理。

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。

知识点二 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

3 / 16 反应：4HNO3(浓) =====△或光照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。

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－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

(3)与有机物反应

①硝化反应(与苯反应)：

＋HNO3(浓)――→浓硫酸△ ＋H2O；

②显色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。

【易错警示】

(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。

(2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→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－3在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO－3不能与Fe2＋、I－、SO2－3、S2－等还原性较强的离子大量共存。

4 / 16 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。

(3)硝酸工业制法的反应原理

①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：

4NH3＋5O2催化剂△4NO＋6H2O。

②NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。

③用水吸收NO2生成HNO3：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

(4)硝酸的保存

①保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。

②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＋而呈黄色易混。

知识点三 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

强烈刺激性气味 极易溶于水(1∶700)

2.氨的化学性质

(1)氨与水的反应

NH3＋H2ONH3·H2ONH＋4＋OH－，氨溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NH＋4、OH－、H＋。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O。

(2)氨与酸的反应：蘸有浓盐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，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。

化学方程式：HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===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＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。

(4)氨的还原性

a．催化氧化：4NH3＋5O2催化剂△4NO＋6H2O。

b．在纯氧中燃烧：4NH3＋3O2=====点燃2N2＋6H2O。

5 / 16 c．与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。

d．与CuO反应：2NH3＋3CuO=====△N2＋3Cu＋3H2O。

3．氨的实验室制法

(1)加热固态铵盐和碱的混合物

一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，化学方程式：

2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。

①装置：“固体＋固体――→△气体”(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。

②收集：只能用向下排空气法。

③验满方法：a.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，现象是有白烟产生。

④尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。

(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·H2O=====△NH3↑＋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

4.铵盐及NH＋4的检验

(1)铵盐的物理性质

6 / 16 铵盐都是白色固体，均易溶于水。

(2)铵盐的化学性质

①不稳定性

a．NH4Cl受热分解：NH4Cl=====△NH3↑＋HCl↑。

b．NH4HCO3受热分解：NH4HCO3=====△NH3↑＋CO2↑＋H2O。

②与碱反应

a．在稀溶液中不加热：NH＋4＋OH－===NH3·H2O。

b．加热时或浓溶液：NH＋4＋OH－=====△NH3↑＋H2O。

③铵盐溶于水易水解：NH＋4＋H2ONH3·H2O＋H＋。

(3)NH＋4的检验

未知液――→OH－呈碱性――→△湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH＋4。

高频考点一 氮及其氧化物

例1.（2022·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

A. 自然固氮、人工固氮都是将2N转化为3NH

B. 侯氏制碱法以2HO、3NH、2CO、NaCl为原料制备3NaHCO和4NHCl

C. 工业上通过3NH催化氧化等反应过程生产3HNO

D. 多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”

【答案】A

【解析】自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2会转化为NO，A错误；侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，B正确；工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3+5O2Δ催化剂4NO+6H2O、2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O=4HNO3，C正确；氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确；故选A。

【变式探究】(2018·全国卷Ⅱ)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图