考綱要求　1.了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解氮的化合物對環(huán)境的影響。


1．氮的固定

2．氮氣
(1)物理性質(zhì)：無色無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水。
(2)化學性質(zhì)

寫出有關(guān)化學方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
3．氮的氧化物
(1)氮有多種價態(tài)的氧化物，氮元素從＋1～＋5價都有對應(yīng)的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)NO和NO2的比較
性質(zhì)
NO
NO2
色、態(tài)、味
無色、無味氣體
紅棕色、有刺激性氣味氣體
溶解性
難溶于水

毒性
有毒，大氣污染物之一
有毒，大氣污染物之一
與水反應(yīng)
不反應(yīng)
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
與氧氣反應(yīng)
NO＋O2===2NO2
不反應(yīng)
對環(huán)境的影響
NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒，NO、NO2導致光化學煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層

深度思考
(1)結(jié)合N2、NO、NO2的化學性質(zhì)，用方程式解釋“雷雨發(fā)莊稼”的科學道理。
答案?、貼2＋O22NO
②2NO＋O2===2NO2
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)NO2和溴蒸氣均為紅棕色氣體，你用哪些實驗方法鑒別二者，寫出所用試劑和區(qū)別的現(xiàn)象。
方案一：試劑 ，現(xiàn)象 。
方案二：試劑 ，現(xiàn)象 。
方案三：試劑 ，現(xiàn)象 。
答案　方案一：AgNO3溶液　NO2中AgNO3溶液無明顯變化，溴蒸氣中產(chǎn)生淺黃色沉淀
方案二：CCl4(或汽油)　NO2中CCl4(或汽油)仍為無色，溴蒸氣中CCl4(或汽油)的顏色加深
方案三：蒸餾水　NO2中蒸餾水不變色，溴蒸氣中水的顏色加深(其他合理的答案均正確)
解析　NO2和Br2在性質(zhì)上有不少相似性，例如：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可與堿反應(yīng)；④均為紅棕色等。因此不能用淀粉-KI試紙、pH試紙、NaOH溶液來鑒別，但二者性質(zhì)又有差別，可以用下列方法或試劑鑒別：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③水洗法。
4．氮氧化物對環(huán)境的污染及防治
(1)常見的污染類型
①光化學煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應(yīng)，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。
②酸雨：NOx排入大氣中后，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，導致地面紫外線輻射量增加。
④NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。
(2)常見的NOx尾氣處理方法
①堿液吸收法
工業(yè)尾氣中NOx常用堿液吸收處理，NO2、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)。
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。
問題思考
(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理，使它們相互反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：
。
(2)用氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體。如，4NH3＋6NO5N2＋6H2O，
寫出氨氣轉(zhuǎn)化NO2的化學方程式：
，
氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為 。
(3)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。
①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質(zhì)的量之比為1∶1，寫出該反應(yīng)的化學方程式：
。
②NO與NO2按物質(zhì)的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是 。
答案　(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3
(3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2

(1)固氮反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng)(　　)
(2)通過灼熱的鎂粉，可除N2中的少量氧氣(　　)
(3)NO中的NO2雜質(zhì)氣體，可通過盛有水的洗氣瓶除去(　　)
(4)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都穩(wěn)定存在(　　)
(5)N2與O2在放電條件下直接化合成NO2(　　)
(6)NO既可以用排水法收集，又可以用排空氣法收集(　　)
(7)NO2溶于水時，NO2是氧化劑，水是還原劑(　　)
(8)可用NO2與水反應(yīng)制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×

題組一　氮及其氧化物的性質(zhì)和應(yīng)用
1．(2020·通化高三月考)下列有關(guān)氮氣的說法正確的是(　　)
A．氮氣是由氮原子構(gòu)成的雙原子分子，所以化學性質(zhì)不活潑
B．1 mol N2可與3 mol H2完全反應(yīng)生成2 mol NH3
C．電閃雷鳴的雨天，雨水中會含有一定量的硝酸，其中發(fā)生的反應(yīng)之一是N2＋2O2===2NO2
D．NO、NO2在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，且二者都是引起光化學煙霧的大氣污染物
答案　D
解析　A項，氮原子最外層5個電子，氮與氮形成三對共用電子對，達8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；B項，氮氣與氫氣反應(yīng)生成氨氣是可逆反應(yīng)；C項，氮氣與氧氣在放電的條件下生成一氧化氮；D項，NO和氧氣能反應(yīng)生成NO2；NO2和水反應(yīng)生成NO。
2．下圖為裝有活塞的密閉容器，內(nèi)盛22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧氣(氣體體積均在標準狀況下測定)，保持溫度、壓強不變，則容器內(nèi)物質(zhì)的密度為(　　)

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之間
D．大于2.054 g·L－1
答案　D
解析　一氧化氮與氧氣恰好發(fā)生反應(yīng)生成了二氧化氮，
2NO　?。　2　　===　　2NO2
2　　　　　　 1　　　　　　 2
22．4 mL　　 11.2 mL　　　 22.4 mL
反應(yīng)后生成了22.4 mL二氧化氮，假設(shè)二氧化氮的體積不變，則容器中氣體的密度為
ρ(NO2)＝≈2.054 g·L－1，因存在轉(zhuǎn)化平衡：2NO2N2O4，則混合氣體的體積小于22.4 mL，所以容器中氣體的密度應(yīng)大于2.054 g·L－1。
題組二　NOx與水或堿反應(yīng)的理解應(yīng)用
3．如圖所示，相同條件下，兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動試管，直到兩個試管內(nèi)充滿液體。假設(shè)試管內(nèi)的溶質(zhì)不向水槽中擴散，則兩個試管內(nèi)溶液物質(zhì)的量濃度之比為(　　)

A．1∶1 B．5∶7
C．7∶5 D．4∶3
答案　A
解析　NO2、NO裝滿試管，則體積相同，根據(jù)阿伏加德羅定律：n(NO2)＝n(NO)，根據(jù)氮原子守恒所得硝酸的物質(zhì)的量相同，溶液的體積相同，所以兩個試管中溶液物質(zhì)的量濃度之比為1∶1。
4．NO2可以用氫氧化鈉溶液吸收，或在一定條件下用氨氣與其反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式分別是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O,8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。則M、X代表的物質(zhì)的化學式分別是(　　)
A．NaNO2、N2 B．HNO2、N2
C．NO、HNO3 D．N2、N2
答案　A
5．(2020·貴陽模擬)同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關(guān)系正確的是(　　)
A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2
C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2
答案　B
解析　設(shè)各種氣體的體積都為1體積。①根據(jù)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的體積V1＝(1＋)體積。②根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的體積V2＝(1－)體積。③剩余N2的體積V3＝1體積，即B項符合題意。

氮氧化物溶于水的問題分析
無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者的混合氣體，反應(yīng)的實質(zhì)是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(1)若NO和O2通入水中，總關(guān)系式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。
(2)若NO2和O2通入水中，總關(guān)系式為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。
1．物理性質(zhì)
硝酸是無色易揮發(fā)的液體，有刺激性氣味。

2．化學性質(zhì)


(1)硝酸濃度不同，其還原產(chǎn)物不同，一般為HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO。
(2)常溫下，鐵、鋁遇濃硝酸能發(fā)生“鈍化”，并非不反應(yīng)，故濃硝酸可以用鐵桶盛放。
理解應(yīng)用
(1)將濃硝酸存放在無色試劑瓶中，一段時間后觀察到溶液變黃，用方程式解釋變黃的原因，由此得到啟示，如何保存濃硝酸？
答案 　4HNO3(濃)2H2O＋4NO2↑＋O2↑，濃硝酸應(yīng)保存在棕色試劑瓶中，并置于陰涼處。
(2)用動態(tài)觀點理解Cu與濃HNO3的反應(yīng)
向一定量的濃硝酸中加入過量的銅片。
①反應(yīng)開始階段產(chǎn)生 色氣體，化學方程式為
。
②反應(yīng)進行一段時間后又產(chǎn)生無色氣體，此時的化學方程式為
。
③待反應(yīng)停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產(chǎn)生，原因是
。
答案?、偌t棕　Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
③加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中硝酸根離子構(gòu)成強氧化性酸，又能與過量的銅反應(yīng)
(3)將FeO溶于足量稀硝酸中，固體完全溶解，寫出該反應(yīng)的離子方程式，指出HNO3表現(xiàn)的性質(zhì)。
答案　3FeO＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O，酸性和強氧化性。

(1)實驗室也可用鋅粒與稀硝酸制取氫氣(　　)
(2)常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化(　　)
(3)可用稀硝酸與FeS固體反應(yīng)制取H2S(　　)
(4)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物中一定有NO(　　)
(5)濃硝酸在光照下久置，會變黃(　　)
(6)銅溶于稀硝酸不能體現(xiàn)硝酸的酸性(　　)
(7)熾熱的炭在濃硝酸中反應(yīng)的化學方程式為：
C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(　　)
(8)將石蕊溶液滴入濃硝酸中，溶液先變紅后褪色(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√　(8)√

(1)HNO3與金屬反應(yīng)一般不能產(chǎn)生H2。
(2)硝酸的還原產(chǎn)物不只有NO2和NO，很稀的硝酸還原產(chǎn)物也可能為N2O、N2或NH4NO3。
(3)硝酸與金屬反應(yīng)時既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。
(4)涉及HNO3的離子反應(yīng)常見的易錯問題
①忽視NO在酸性條件下的強氧化性。在酸性條件下NO不能與Fe2＋、I－、SO、S2－等還原性較強的離子大量共存。
②在書寫離子方程式時，忽視HNO3的強氧化性，將氧化還原反應(yīng)簡單地寫成復分解反應(yīng)，如正誤判斷中的(3)。

題組一　硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用
1．(2019·濰坊期末)硝酸是化學實驗室中最常用的試劑之一，下列有關(guān)硝酸的說法不正確的是(　　)
A．濃硝酸和氯水用棕色試劑瓶保存，原理相同
B．將分別蘸有濃硝酸和濃氨水的玻璃棒相互靠近時，有白煙生成
C．常溫下鐵和鉑都不溶于濃硝酸，原理相同
D．濃硝酸濺到皮膚上，皮膚會變黃
答案　C
解析　A項，HNO3和氯水中的HClO見光都易分解，都應(yīng)避光保存，正確；B項，濃HNO3和濃氨水都具有揮發(fā)性，HNO3與NH3化合生成白色固體小顆粒NH4NO3，正確；C項，鐵在濃硝酸中鈍化，而Pt與濃硝酸不反應(yīng)，原理不同，錯誤；D項，濃HNO3能使蛋白質(zhì)顯黃色，正確。
2．將相同質(zhì)量的銅分別與足量的濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，下列敘述正確的是(　　)
A．硝酸濃度越大消耗的硝酸越少，產(chǎn)生的有毒氣體也越少
B．反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)：稀硝酸少于濃硝酸
C．試管內(nèi)壁上的銅用濃硝酸除去比用稀硝酸好，因為反應(yīng)速率快
D．兩者用排水法收集的氣體的體積相同
答案　D
解析　銅完全反應(yīng)，在進行相關(guān)計算時以銅為標準，等質(zhì)量的銅在反應(yīng)中失去的電子數(shù)相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，濃硝酸被還原為NO2，化合價由＋5價降到＋4價，每個氮原子只得到1個電子，稀HNO3被還原時每個氮原子得到3個電子，故被還原的濃硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比NO多。用排水法收集氣體時，由于會發(fā)生反應(yīng)：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故兩種情況收集到的氣體一樣多。
3．某化學興趣小組進行了有關(guān)Cu、硝酸、硫酸化學性質(zhì)的實驗，實驗過程如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(　　)

A．①中溶液呈藍色，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，稀硝酸被還原為NO2
B．③中反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
C．③中滴加稀硫酸，銅片繼續(xù)溶解，說明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的強
D．由上述實驗可知，Cu在常溫下既可與稀硝酸反應(yīng)，又可與稀硫酸反應(yīng)
答案　B
解析　Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被還原為NO，NO遇空氣中的O2生成NO2，故試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，A錯誤；③中溶液含有NO，滴加稀硫酸后，Cu、NO、H＋繼續(xù)反應(yīng)生成NO，B正確；③中銅片繼續(xù)溶解，是因為稀硫酸提供H＋，與NO形成HNO3，HNO3繼續(xù)與Cu反應(yīng)，C錯誤；Cu是不活潑金屬，在常溫下，可與稀硝酸反應(yīng)，但不能與稀硫酸反應(yīng)，D錯誤。
題組二　金屬與硝酸反應(yīng)的計算
4．(2019·湖北鄂東南市級示范高中學校聯(lián)考)銅和鎂的合金4.6 g完全溶于濃硝酸，若反應(yīng)中硝酸被還原只產(chǎn)生4 480 mL的NO2氣體和336 mL的N2O4氣體(都已折算成標準狀況)，在反應(yīng)后的溶液中，加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質(zhì)量為(　　)
A．9.02 g B．8.51 g
C．8.26 g D．7.04 g
答案　B
解析　最終生成的沉淀是氫氧化鎂和氫氧化銅，所以沉淀增加的質(zhì)量就是和金屬陽離子結(jié)合的OH－的質(zhì)量。由于金屬陽離子結(jié)合的OH－的物質(zhì)的量就是金屬失去電子的物質(zhì)的量，所以根據(jù)得失電子守恒可知，金屬失去電子的物質(zhì)的量是＋×2＝0.23 mol，所以和金屬陽離子結(jié)合的OH－的物質(zhì)的量也是0.23 mol，質(zhì)量是3.91 g，則沉淀的質(zhì)量是8.51 g，B項正確。
5．某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反應(yīng)(已知NO被還原為NO)。
下列說法正確的是(　　)
A．反應(yīng)后生成NO的體積為28 L
B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1
C．所得溶液中c(NO)＝2.75 mol·L－1
D．所得溶液中的溶質(zhì)只有FeSO4
答案　B
解析　鐵若生成Fe3＋，應(yīng)消耗6 mol H＋，若生成Fe2＋消耗4 mol H＋，根據(jù)題給物質(zhì)的量關(guān)系可知應(yīng)同時生成Fe2＋、Fe3＋，則有：
解得n(Fe2＋)＝0.75 mol，n(Fe3＋)＝0.75 mol，
則生成NO的物質(zhì)的量為0.75 mol＋×0.75 mol＝1.25 mol。A項中未給出是在標準狀況下，無法計算NO氣體的體積；C項中不知道溶液的體積，無法計算NO的濃度；D項中根據(jù)原子守恒，溶液中的溶質(zhì)肯定還有K2SO4，所以A、C、D均不正確。
6．向200 mL 2 mol·L－1HNO3溶液中，逐漸加入鐵粉至過量(假設(shè)生成的氣體只有一種)，在此過程中，n(Fe2＋)隨n(Fe)變化如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(　　)

A．該過程中產(chǎn)生標準狀況下的氫氣4.48 L
B．向c點處的反應(yīng)液中加入稀鹽酸后無明顯現(xiàn)象
C．圖中a＝1.5、b＝1.5
D．當加入鐵粉n mol時(0.1

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