考點13 氮及其化合物【學(xué)業(yè)要求】1.了解氮及其重要化合物的主要物理性質(zhì)。2.知道氮單質(zhì)及其重要化合物的主要用途；了解氮氣的穩(wěn)定性。3.了解二氧化氮與水的反應(yīng)。4.了解氨氣與水、酸的反應(yīng)；了解氨水的成分以及一水合氨的不穩(wěn)定性；了解銨鹽受熱易分解、與堿反應(yīng)等性質(zhì)。5.了解硝酸的強氧化性；了解濃硝酸、稀硝酸分別與銅、木炭的反應(yīng)；了解常溫下鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化現(xiàn)象。6.了解氮循環(huán)對生態(tài)平衡的重要作用；了解氮氧化物等污染物的來源和危害；認識氮氧化物對生態(tài)環(huán)境的影響，形成可持續(xù)發(fā)展的思想。一、氮氣的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)1．氮元素及其存在(1)原子結(jié)構(gòu)：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族氮氣分子是由兩個氮原子通過共用三對電子結(jié)合而成的，氮氣分子的電子式：∶N??N∶，結(jié)構(gòu)式為N≡N。破壞氮氣分子中氮原子之間的共價鍵需要很大的能量，所以氮氣分子很穩(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件下，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成含氮化合物。氮元素在自然界中的存在形態(tài)：①游離態(tài)：以氮分子的形式存在于空氣中。②化合態(tài)：存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。2．氮氣物理性質(zhì)色態(tài)氣味密度溶解性毒性無色氣體無味比空氣的略小難溶無毒3．氮的固定(1)概念：使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物。高能固氮的實例——“雷雨發(fā)莊稼”(1)利用化學(xué)方程式解釋“雷雨發(fā)莊稼”的原理：N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長所需的養(yǎng)料。二、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)1．不同價態(tài)的氮的氧化物氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5 對應(yīng)氮的化合價＋1＋2＋3＋4＋4＋5N2O俗稱笑氣，具有麻醉作用2．NO和NO2(1)物理性質(zhì) NONO2顏色無色紅棕色狀態(tài)氣態(tài)氣態(tài)氣味無味刺激性氣味毒性有毒有毒水溶性難溶易溶(2)相互轉(zhuǎn)化①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2　NO接觸空氣就會變紅棕色②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。③2NO2N2O4　存在NO2時就存在N2O43．危害及處理：①光化學(xué)煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。②酸雨：NOx排入大氣中，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。③破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。④NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。(4)常見的NOx尾氣處理方法①堿液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx處理。②催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。4．應(yīng)用：一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用和醫(yī)學(xué)前景，受到人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來制造硝酸。三、氨氣的性質(zhì)及用途1．氨氣的物理性質(zhì)顏色氣味密度水溶性液化難易無色刺激性氣味比空氣小極易溶于水，1體積水大約可溶解700體積氨氣易被液化液態(tài)氨汽化時要吸收大量的熱，使周圍的溫度急劇下降，所以液態(tài)氨在工業(yè)上常用來作制冷劑。2．噴泉實驗實驗裝置操作及現(xiàn)象結(jié)論①打開活塞，并擠壓滴管的膠頭②燒杯中的溶液由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉，瓶內(nèi)液體呈紅色氨極易溶于水，水溶液呈堿性3.氨水的性質(zhì)(1)氨氣溶于水，大部分和水反應(yīng)生成NH3·H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式是NH3＋H2ONH3·H2O。NH3·H2O很不穩(wěn)定，受熱易分解為氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式是NH3·H2ONH3↑＋H2O。(2)氨水具有弱堿性，電離方程式是NH3·H2ONH＋OH－，能使酚酞溶液變紅色(或使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色)。4．氨氣與氯化氫的反應(yīng)(1)將分別蘸有濃氨水、濃鹽酸的兩支玻璃棒漸漸靠近，觀察到的現(xiàn)象是有大量白煙產(chǎn)生。(2)銨鹽大多是無色晶體，運輸、儲存比較方便，并且都能溶于水，易于被農(nóng)作物吸收。因此，固態(tài)氮肥已經(jīng)代替了氨水，成為目前使用最廣泛的化肥。5．從氮元素的化合價分析氨的性質(zhì)(1)NH3分子中氮元素的化合價為－3價，在化學(xué)反應(yīng)中氮元素化合價可能的變化是只能升高，不能降低，因此氨氣具有還原性。(2)氨氣與氧氣在催化劑作用下生成NO的化學(xué)方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。四、硝酸1.強酸性 硝酸的電離方程式為HNO3===H＋＋NO，具有酸的通性。2.不穩(wěn)定性 硝酸在受熱或見光條件下即可分解，化學(xué)方程式為：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑　，常見濃硝酸顯黃色，原因是HNO3分解產(chǎn)生的NO2溶于溶液中，故濃硝酸應(yīng)保存在棕色試劑瓶中。3.強氧化性 (1)與金屬反應(yīng)：常溫下，濃硝酸可使鐵、鋁表面形成致密的氧化膜而發(fā)生鈍化。一定條件下硝酸能與除鉑以外的多數(shù)金屬反應(yīng)。①濃硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；②稀硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(2)濃硝酸與非金屬單質(zhì)碳反應(yīng)：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。【真題演練】例1．(2017·江蘇學(xué)測)下列有關(guān)濃硝酸的說法正確的是(　　)A.保存在棕色瓶中   B.不易揮發(fā)C.與銅不反應(yīng)   D.受熱不分解例2．(2014·江蘇學(xué)測)有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(部分物質(zhì)和條件已略去)。A是海水中含量最多的鹽，B、E、F是氣體單質(zhì)，C是金屬單質(zhì)，X是能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍的氣體，Y是最常見的無色液體。請回答下列問題：(1)X的化學(xué)式為____________。(2)E的電子式為____________。(3)寫出C與Y反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________________。(4)寫出D溶液與G溶液反應(yīng)的離子方程式：_______________________________________________。例3．(2011·江蘇學(xué)測)某氮肥硫酸銨中混有硫酸氫銨。為測定該氮肥的含氮量，一化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組取一定量氮肥樣品，研磨使其混合均勻，備用。已知：氫氧化鈉少量時：2NH4HSO4＋2NaOH===(NH4)2SO4＋Na2SO4＋2H2O氫氧化鈉過量時：NH4HSO4＋2NaOH===Na2SO4＋NH3↑＋2H2O(1)同學(xué)們設(shè)計的實驗裝置圖如下，請回答相關(guān)問題。①裝置中堿石灰的作用是 ____________________。②廣口瓶內(nèi)四氯化碳的作用是____________________。③指導(dǎo)老師指出，用該裝置進行實驗，即使氫氧化鈉足量且實驗過程中無氨氣外逸，測得的樣品含氮量仍將偏低，其原因可能是________________________________。(2)同學(xué)們改進實驗裝置后(改進裝置圖略)，進行如下實驗。稱取不同質(zhì)量的上述樣品分別與40.00 mL相同濃度的氫氧化鈉溶液混合，完全溶解后，加熱充分反應(yīng)(此溫度下銨鹽不分解)，并使生成的氨氣全部被稀硫酸吸收，測得氨氣的質(zhì)量。部分實驗數(shù)據(jù)如下：氫氧化鈉溶液體積/mL40.00樣品質(zhì)量/g7.75015.5023.25氨氣質(zhì)量/g1.8701.8701.700 請計算(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))：①樣品中氮元素的質(zhì)量分數(shù)是________________ %。②所用氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為 ____________ mol·L－1。③若樣品質(zhì)量為31.00 g，則生成氨氣的質(zhì)量為 ________________ g。【核心歸納】1．新制氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì)，在不同的化學(xué)反應(yīng)中，氯水中參與反應(yīng)的微粒不同。2．氯氣的實驗室制取流程及相應(yīng)原理【過關(guān)檢測】1.(2022·泰州中學(xué)合格考模擬)在水體中部分含氮有機物循環(huán)如下圖所示。圖中屬于氮的固定的是(　　)A.③  B.④  C.⑤  D.⑥2.(2022·泰州中學(xué)合格考模擬)下列敘述正確的是(　　)A.裝置①可用于制備并收集少量NO2B.裝置②能用于制備并收集少量Cl2 C.裝置③可用于分解NaHCO3固體D.裝置④可用于實驗室制少量NH33.(2022·無錫市合格考模擬)下列氣體不能用排空氣法收集，但可以用排水法收集的是(　　)A.NO  B.NO2  C.CO2  D.O24.(2022·連云港合格考模擬)下列有關(guān)氨氣的說法不正確的是(　　)A.液氨可作制冷劑B.氨氣可用濃硫酸干燥C.氨氣極易溶于水D.氨氣的水溶液具有堿性5.(2022·揚州合格考模擬)下列氣體不能用排空氣法收集的是(　　)A.NH3  B.SO2　C.NO  D.H26.(2022·揚州合格考模擬)下列氣體可用下圖所示方法收集的是(　　)A.NO2  B.O2　C.SO2  D.NH37.(2022·揚州合格考模擬)下列物質(zhì)屬于離子化合物的是(　　)A.NH3  B.NH4NO3　C.SiO2  D.HNO38.(2022·揚州合格考模擬)下列有關(guān)濃硝酸的說法中錯誤的是(　　)A.濃HNO3能與碳反應(yīng)，說明其具有強氧化性B.濃HNO3能溶解金屬銅，說明其具有強酸性C.濃HNO3不穩(wěn)定易分解，需要避光保存D.常溫下濃HNO3能使金屬鋁鈍化，可以用鋁槽車運輸濃HNO39.(2022·蘇州上學(xué)期期末)科技文獻中經(jīng)常出現(xiàn)的下列詞匯，其中與顏色無關(guān)的是(　　)A.赤色海潮   B.棕色煙氣C.白色污染   D.綠色食品10.(2022·蘇州合格考模擬)下列有關(guān)說法正確的是(　　)A.NO2被水吸收，發(fā)生反應(yīng)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，共轉(zhuǎn)移了2個電子B.向冷的濃HNO3中投入鋁片，無現(xiàn)象，說明沒發(fā)生反應(yīng)C.向稀硝酸中加入少量鐵粉，有無色氣體產(chǎn)生，該氣體為H2D.常溫下，向濃HNO3中投入木炭，會產(chǎn)生大量的紅棕色氣體11.(2022·揚州合格考模擬)下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是(　　)A.石灰石與稀鹽酸反應(yīng)： CO＋2H＋=== H2O＋CO2↑B.氫氧化鋇溶液與稀硫酸反應(yīng)：Ba2＋＋ SO=== BaSO4↓C.氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓D.稀硝酸溶液與銅反應(yīng)：Cu ＋4H＋＋ NO===Cu2＋＋2H2O＋NO↑12.下列有關(guān)銅與濃硝酸反應(yīng)的說法中錯誤的是(　　)A.HNO3是氧化劑，Cu是還原劑B.若2 mol HNO3被還原，則反應(yīng)中一定生成22.4 L NO2氣體C.參加反應(yīng)的硝酸中，被還原和未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比是1∶1D.硝酸在反應(yīng)中既表現(xiàn)了強氧化性，又表現(xiàn)了酸性13.下列敘述正確的是(　　)A.稀硝酸是弱酸，濃硝酸是強酸B.稀硝酸與活潑金屬反應(yīng)主要放出氫氣，而濃硝酸則使金屬鈍化C.濃硝酸、稀硝酸和濃硫酸都是強氧化劑D.在室溫下，銅既可與濃硝酸反應(yīng)，也可與濃硫酸反應(yīng)14.(2022·無錫市第二次模擬測試)在下列反應(yīng)中，HNO3既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是(　　)A.H2S＋2HNO3(濃)S↓＋2NO2↑＋2H2OB.CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2OC.4HNO3(濃)4NO2↑＋O2↑＋2H2OD.3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O15.某溶液中有NH、Mg2＋、Fe3＋和Al3＋四種離子，若向其中加入過量的氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再加入過量鹽酸，溶液中大量減少的陽離子是(　　)A.NH   B.Mg2＋C.Fe3＋   D.Al3＋16.(2022·無錫合格考模擬)實驗室有一瓶氮肥樣品，可能含有NH4HCO3、NH4Cl和NH4NO3中的一種或多種。通過下列實驗鑒別成分：稱量樣品23.90 g，加入100 mL 2.0 mol·L－1鹽酸充分反應(yīng)后溶液呈酸性，且放出的氣體在標準狀況下為2.24 L，再向上述反應(yīng)過后的溶液中加入足量AgNO3溶液至不再產(chǎn)生沉淀，所得沉淀為28.7 g。根據(jù)上述實驗事實得出的結(jié)論正確的是(　　)A.該樣品中一定含有NH4HCO3和NH4ClB.該樣品中含N元素的質(zhì)量分數(shù)為17.57%C.該樣品若和足量燒堿反應(yīng)，將消耗0.4 mol NaOHD.根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以確定原樣品中含有5.3 g NH4NO317.將1.92 g銅粉與一定量的濃硝酸反應(yīng)，當銅粉完全反應(yīng)時收集到氣體1.12 L(標準狀況)，則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是(　　)A.0.12 mol  B.0.11 mol　C.0.09 mol  D.0.08 mol18.(2022·無錫合格考模擬)有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(部分物質(zhì)與條件已略去，其中反應(yīng)②的條件是“700 ℃、催化劑”)。G是常見的紅色金屬單質(zhì)，B、H是空氣的主要成分，A、C、E均是常見氣體，D是最常見的無色液體。(1)E的化學(xué)式為________。(2)A的電子式為________________。(3)寫出反應(yīng)①的離子方程式：___________________________。(4)寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式：________________________________________________________。19.(2022·南京合格考模擬)有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示。B是紅棕色固體，D是紅棕色氣體，E是常見的無色液體，G是淡黃色粉末。(1)F的化學(xué)式為____________________。(2)G的電子式為____________________。(3)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________。(4)寫出反應(yīng)②的離子方程式：__________________________________________________________。

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