第14讲氮及其化合物目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1 考查氮及其氧化物的性质和应用高频考点2 考查硝酸的性质及应用高频考点3 考查氨气、铵盐及NH4+检验高频考点4 考查氮及其化合物的转化关系及应用高频考点5考查喷泉实验及拓展应用高频考点6考查氮氧化物有关计算正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一氮气及其氧化物1．氮的固定（1）自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）（2）人工固氮：合成氨工业2．氮气(1)结构：分子式：N2电子式：结构式：N≡N(2)物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略小，在水中溶解度很小（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在—195.8℃时变成无色液体，氮气分子在—209.9℃时变成雪花状固体，N2空气中N2的体积分数红为0.78。(3)化学性质1）通常状况下很难与其它物质发生化学反应2）在一定条件下，能与一些物质发生化学反应①与H2反应：N2＋3H22NH3； ②与某些金属反应：3Mg+N2Mg3N2Mg3N2离子化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑③与O2反应：在通常情况下，与O2不发生反应，但在放电或高温的条件下能与O2直接化合生成NO。N2+O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应）(4)用途：①文物馆将贵重文物保存在氮气中。②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。③雷电是自然界重要的固氮方式。④医疗上，液氮是常见的冷冻剂。(5)工业制法：1）分离液态空气：2）耗氧法：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N2O5、N2O3分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。(2)NO和NO2的比较 NONO2物理性质色态味无色、无味、气体红棕色、刺激性气味、气体密度密度略大于空气密度比空气大熔沸点很低低，易液化溶解性不溶易溶化学性质毒性有毒有毒与水 不反应3NO2+H2O=2HNO3+NONO2既是氧化剂，又是还原剂与碱 不反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2ONO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2+H2O氧化性2NO+2CO=2CO2+N22NO2+2KI=I2+2KNO2还原性2NO+O2=2NO2可使KMnO4褪色可使KMnO4褪色与O2混合，通入水中4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3实验室制取3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O收集方法 排水法向上排空气法【特别提醒】①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，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的方法是向该无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。(3)氮的氧化物溶于水的几种情况分析1）NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O==2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。2）NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2，得：4NO2+O2+2H2O==4HNO3，可知，3）NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2==2NO2①，3NO2+H2O==2HNO3+NO②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3。4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况（1）求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按情况（3）进行计算。(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，形成酸雨pH＜5.6，酸雨的主要危害是能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。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＋H2ONO2、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。③氨气吸收法：8NH3＋6NO2eq\o(======,\s\up7(一定条件))7N2＋12H2O4NH3＋6NOeq\o(=======,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O知识点二氨、铵盐一、氨1．氨的分子结构分子式电子式结构式空间构型分子极性NH3键角107°18′三角锥形极性分子2.氨的物理性质通常状况下，氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（常温常压下，体积比为1∶700），氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度急剧降低，工业上可使用液氨作制冷剂。3.氨的化学性质(1)氨与水的反应NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－a.氨溶于水得氨水，氨水是混合物，溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－及少量的H+。b.NH3·H2O为可溶性一元弱碱，具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。c.NH3·H2O不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。【特别提醒】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。(2)氨与酸的反应：氨气与酸反应生成铵盐NH3+HCl=NH4Cl（白烟）NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4注：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。(3)与盐溶液的反应：一般生成难溶的碱，如氯化铁溶液与氨水反应：Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓+3NH4+又如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。注：与Cu2+、Zn2+、Ag+反应先生成沉淀Cu(OH)2、Zn(OH)2、Ag2O，继续加入NH3·H2O或通入NH3，沉淀溶解，分别生成Cu(NH3)42+、Zn(NH3)42+、Ag(NH3)2+。(4)氨的还原性a．催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))4NO＋6H2O(用于工业制硝酸)。b．在纯氧中燃烧：4NH3＋3O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2N2＋6H2O。c．与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏)。d．与CuO反应：2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O(用于实验室制少量N2)。4．氨的实验室制法（1）原理：利用复分解反应强碱制弱碱 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O（2）药品的选择：①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下：铵盐不选用的理由NH4NO3受热分解，会发生爆炸，不安全(NH4)2SO4与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗(NH4)2CO3受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃仪器腐蚀性较强。装置：固－固反应加热装置（同制O2）①发生装置的试管口略向下倾斜；②加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。（4）干燥：碱石灰（或固体NaOH、固体CaO）【特别提醒】不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3=CaCl2·8NH3。（5）收集：向下排空气法收集。收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入接近试管的底部。（6）验满：①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。 ②用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。（7）尾气吸收：多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：（6）氨气的其它实验室制法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2ONH3↑＋H2O浓氨水＋固体NaOHNaOH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CaOCaO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)2二、铵盐及NHeq\o\al(＋,4)的检验1.铵盐(1)铵盐的物理性质：铵盐都是离子化合物，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：NH4ClNH3↑＋HCl↑（用于除去或分离铵盐）。b．NH4HCO3或(NH4)2CO3受热分解：NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O；(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2Oc.硝酸铵的分解有四种情况：①110℃时分解：NH4NO3＝HNO3＋NH3↑②185℃～200℃分解：NH4NO3＝N2O↑＋2H2O③230°C以上，同时有弱光：2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O④在400°C以上时，剧烈分解发生爆炸：4NH4NO3=3N2↑+2NO2↑+8H2O注：一般情况下写为5NH4NO34N2+2HNO3+9H2Od.硫酸铵分解两种情况①硫酸铵在280℃就开始分解,分解产物放出氨气而生成硫酸氢铵（酸式硫酸铵）：(NH4)2SO4=NH3+NH4HSO4；②513℃时则硫酸铵完全分解,分解放出氨气、氮气、二氧化硫及水：3(NH4)2SO4=3SO2↑+6H2O+N2↑+4NH3↑2）与碱反应a．在稀溶液中不加热：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O。b．加热时或浓溶液：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3↑＋H2O。③铵盐溶于水易水解：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋。2.NHeq\o\al(＋,4)的检验未知液eq\o(――→,\s\up7(OH－))呈碱性eq\o(――→,\s\up7(△))使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NHeq\o\al(＋,4)。知识点三硝酸硝酸盐一、硝酸1．物理性质无色，易挥发，具有刺激性气味的液体，易溶于水。浓硝酸常因为溶解有NO2而呈黄色。质量分数为69%的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为发烟硝酸。2．化学性质（1）硝酸具有酸的通性①与金属反应：一般不生成氢气②与碱性