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学科 化学 课题名称 氮及其化合物
1．固氮的途径 （1）氮元素存在形态 空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。 （2）N2的物理性质 氮气难溶于水，难液化，密度比空气略小（与空气密度相近），只能用排水法收集N2。 （3）N2的化学性质 由于氮分子的键能很大，所以氮气的性质很稳定，只有在高温条件下才能发生一些化学变化。 1)与H2的反应：N2+3H22NH3 2)与O2的反应：N2+O22NO 3)与Mg的反应：3Mg+N2Mg3N2 （4）氮的固定 1)定义：把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。 2)氮的同定的途径 ①生物固氮 豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中游离的氮变成氨（铵态氮肥）作为养分吸收，所以这些植物可以少施肥，甚至不施肥。 ②大气同氮 闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥），渗入土壤被植物根系吸收。 N2+O22NO 2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO 【注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。 ③工业固氮 氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下，可以直接化合生成氨(NH3)。 N2+3H22NH3 工业上就是利用这个原理来合成氨的。 【例1】下列用途中，应用了氮气性质的不活泼性的是（ D ） ①金属焊接时用氮气作保护气，氮气和氩气的混合气体填充灯泡 ②用于合成氨 ③工业上以氮气作为原料之一制硝酸 ④用作粮食和水果贮存的保护气 A．①② B．①③ C．②④ D．①④ 【例2】将燃着的镁条插入下列气体中，镁条不能继续燃烧的是（ D ） A．O2 B．Cl2 C．N2 D．Ar 2．氨气 （1）物理性质 氨气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，易液化，液氨汽化时吸收大量的热，因此液氨可作制冷剂。 （2）分子结构 电子式：，结构式：，分子空间构型：三角锥型，键和键之间的夹角为107°18′，为极性分子。 （3）化学性质 1)与水反应 NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH- NH3是中学化学中唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3的存在。 2)喷泉实验（回顾HCl的喷泉实验） ①实验原理：如右图所示，圆底烧瓶中充满NH3，由于氨极易溶于水，挤压胶头滴管，少量的水即可溶解大量的氨(1:700)，导致烧瓶内压强减小，在外界大气压作用下使烧杯中滴有酚酞的水压入烧瓶，形成美丽的红色喷泉。 ②实验现象：产生红色喷泉，这是因为氨溶于水后形成碱性溶液，遇酚酞显红色。 ③喷泉实验成败的关键： a．烧瓶、预先吸液的滴管及长直玻璃管的外部都要干燥； b．气体要充满圆底烧瓶； c．瓶塞要严密，不漏气，止水夹要夹紧。 ④说明问题：a．氨极易溶于水．b．氨气的水溶液显碱性。 ⑤实验拓展：a．从喷泉实验的实验原理可知，只要烧瓶内的气体能被胶头滴管中挤出的少量液体快速吸收，使烧瓶内气体压强远远低于外界大气压，就可形成喷泉。因此理论上大多数气体都可做喷泉实验，关键是胶头滴管中的少量液体要选得合适。如： 12345烧瓶中的气体Cl2CO2H2SNO2+NOHCl滴管中的液体浓NaOH浓NaOH浓NaOH浓NaOHH2O
b．此外，若改变喷泉实验装置，也可以使某些本来不能形成喷泉的气体形成喷泉，因此要从产生喷泉的条件认识形成喷泉的本质。 3)与酸反应 NH3+HCl→NH4Cl(生成白烟) 2NH3+H3SO4→(NH4)2HSO4(俗称硫铵) NH3+HNO3→NH4NO3（俗称硝铵） NH3+CO2+H2O→NH4HCO3（俗称碳铵） 4)与O2反应 4NH3+5O24NO+6H2O（该反应放热） 【注意】①通常状况下，氨在氧气中不反应。 ②反应条件：催化剂（如铂）、加热。 ③该反应放热。 ④该反应是工业上制硝酸的基础。 （4）NH3的实验室制法及工业制法 1)工业制法 N2+3H22NH3 【注意】 ①该反应为可逆反应，所以所得产品是NH3、N2、H2的混合物，利用NH3易液化的特点将NH3分离以后，N2、H2可循环使用。 ②原料N2可通过蒸馏液态空气获得，而原料H2一般通过焦炭与高温水蒸气反应获得，有关反应方程式为：C+H2OCO+H2，CO+H2OCO2+H2，除去CO2即得H2。 2)实验室制法（此处归纳气体制备装置的选择。） ①原理：固态铵盐与碱加热反应。 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②发生装置：加热固体制取气体的装置，与制氧气类同。 ③干燥：在干燥管中盛放碱石灰(CaO、NaOH的混合物)作干燥剂。不能用浓硫酸、无水氯化钙作干燥剂，因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3。 ④收集：向下排空气法。 ⑤验满：a．用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则满；b．用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若产生白烟，则满。 5．氨的用途 (1)作制冷剂；(2)制氮肥；(3)制硝酸；(4)制纯碱；(5)在有机合成工业中作原料。 【例3】农作物生长发育需要大量的氮养分，除了可用人工同氮方法（合成氨）获得氨态氮外，自然界雷电现象也是一种固氮途径，经由雷电固定的氮是硝态氮（硝酸或硝酸盐形式），其相关的化学方程式为_____________________________，____________________________，_____________________________。 【答案】N2+O22NO2NO+O2→2NO23NO2+H2O→2HNO3+NO 【例4】【双选】有关氨的性质的叙述正确的是（ AB ） A．氨不能在空气中燃烧 B．氨水呈碱性 C．氨气和酸相遇都能产生白色烟雾 D．在反应NH3+H+→NH4+中，氨失去电子被氧化 【例5】氨气可以做喷泉实验，这是利用氨气（ C ） A．很易液化 B．密度比空气小 C．极易溶于水 D．能跟水反应 3．铵盐与化学肥料 （1）铵根离子的结构与铵盐的定义 电子式为，结构式为，空间构型为正四面体型，键和键之间的夹角为109°28′。铵盐是由铵根离子和酸根离子构成的盐。在NH4+才中存在着共价键和配位键，形成铵盐的离子都是非金属元素，但铵盐属于___离子__晶体，在铵盐中存在的化学键有：_____离子键、共价键和配位键_____。铵盐都是晶体，都能溶于水。 （2）铵盐的化学性质 1)铵盐受热分解 如：NH4ClNH3↑+HCl↑NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑ 【注意】①并不是所有的铵盐受热分解都产生NH3。 ②NH4Cl在试管中受热分解的现象与碘的升华相似。但二者有本质的差别，前者是NH4Cl分解后又化合成NH4Cl，属于化学变化过程。而后者是物理变化过程。 (2)铵盐与碱的反应 如：(NH4)2SO4+2NaOHNa2SO4+2NH3↑+2H2O. NH4NO3+NaOHNaNO3+NH3↑+H2O。 【注意】铵盐与碱共热都能产生NH3，这是铵盐的共同性质。实验室利用铵盐的这一性质来制取氨气和验根离子的存在。 （3）铵盐的用途及贮存 1)用途：铵盐可作氮肥。常用的氮肥有硝酸铵(NH4NO3)、硫酸铵[(NH4)2SO4]、碳酸氢铵(NH4HCO3)和尿素[(NH2)2CO]等。 2)贮存：密封包装并放在阴凉通风处。 因为铵盐受热易分解。所以施肥时应将肥料埋在土下并及时灌水，以保证肥效。 【例7】【双选】下列说法不正确的是（ CD ） A．凡是铵盐均能与苛性钠共热产生NH3 B．NH4HCO3受热分解产生的气体经碱石灰干燥后可得到纯净的氨气 C．NH3溶于水后，水溶液中存在大量NH4 D．NH3在空气中燃烧可产生NO 【例8】将碳酸氢铵在试管中加热，使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠和水的容器，最后得到的气体是（ A ） A．氧气 B．二氧化碳 C．氨气 D．水 【例9】下列各组混合物中，可用加热方法分离的是（ D ） A．碘和氯化铵 B．硝酸钾与二氧化锰 C．硫酸钾和氯酸钾 D．氯化铵和氯化钾 5．建立人与自然的和谐关系 （1）氮在自然界中的循环 （2）硫在自然界中的循环 陆地中的含硫矿石被风化进入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或随水流进入海洋。陆地中的硫可随水流进入大海，或随火山爆发进入大气。 海洋中的硫可沉积成矿物，也可被生物体吸收。生物体中的硫在生物体死亡、腐败过程中进入土壤、大气或海洋。大气中的硫可被生物体吸收进入土壤或海洋。 1．【双选】如图所示装置，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶，则a和b分别是() 2．制取氨气并完成喷泉实验（下图中夹持装置均已略去）。 (1)写出实验室制取氨气的化学方程式：___________________________。 (2)收集氨气应使用法，要得到干燥的氨气可选用________作干燥剂。 (3)图甲装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥的氨气，引发水上喷的操作是______________，该实验的原理是____________________________。 (4)如果只提供如图乙所示的装置，请说明引发喷泉的方法：______________________________。 3．实验室常用NH4Cl和Ca(OH)2加热制取氨。 (1)写出反应的化学方程式：_____________________________。 (2)指出右图装置中的错误之处：___________________________________________________________________________________________________________。 4．设计一个不用任何试剂的实验方案，将NaHCO3、Na2SO4、NH4HCO3、NH4Cl四种白色固体______________区分。 5.下列关于浓HNO3与浓H2SO4的叙述正确的是 A．常温下都可用铁制容器贮存 B．常温下都能与铜较快反应 C．露置于空气中，溶液质量均减轻 D．露置于空气中，溶液浓度均降低 6.有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是 A．稀硝酸使蓝色石蕊试纸变红 B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2 C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体 D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色 7.某单质能与浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1：4，则该元素在反应中所显示的化合价可能是 A ＋1 B ＋2 C ＋3 D ＋4 8.下列反应中HNO3即表现出酸性，又表现出强氧化性的是 A．Fe2O3+HNO3 B．Ca(OH)2+HNO3 C．C+HNO3 D．FeO+HNO3 9.已知镁和稀硝酸反应时，每有1mol HNO3反应，就有0.8mol电子转移，此时硝酸的还原产物可能是 A．NO2 B．N2O C．NH4NO3 D．NO 10.有一瓶Na2SO3溶液，由于它可能部分被氧化，某同学进行如下实验进行分析。取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振荡后，仍有白色沉淀。对此实验下列结论正确的是（ ） A.Na2SO3已部分被氧化 B.加入Ba(NO3)2溶液后，生成的沉淀中一定有BaSO4 C.加硝酸后，不溶性的沉淀可能是BaSO4或者是BaSO3 D.此实验不能确定该Na2SO3是否已部分被氧化 1．【答案】BD 2．【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)向下排空气碱石灰(或固体NaOH) (3)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水氨极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小，在外界大气压作用下，把烧杯中的水压入烧瓶中，从而形成喷泉 (4)打开止水夹，用手（或热毛巾等）热敷烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，即形成喷泉（开放性问题，其他合理答案均可） 3．【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(2)发生反应的试管口向上倾斜，并夹持在离试管底较近处；在发生反应的试管中导管伸入太长；用向上排空气法收集气体且用塞子；收集气体的试管中导管伸入太短 4．【答案】用热分解法区别。不能分解的是Na2SO4，分解后又化合的是NH4Cl．分解产生刺激性气味的是NH4HCO3，分解生成无色无味气体的是NaHCO3。 1．工业上用来制取肥料和炸药的原料是 ( ) A．碳B．硫C．氧气D．氮气 2．下列选项属于氮的同定的是( ) A．植物从土壤中吸收含氮养料B．豆科植物把含氮化合物转变为蛋白质 C．将氨转变为硝酸，再转变为其他含氮化合物D．将空气中的氮气转变为含氮化合物 3．检验NH4+时，采用加入氢氧化钠溶液并加热后用试纸检验的方法，正确的操作为( ) A．用湿润的蓝色石蕊试纸放在试管口外B．用干燥的红色石蕊试纸置于管口内 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于管口内D．用湿润的红色石蕊试纸放在试管口外 4．如右图所示，装置a中充满干燥的氯气，将b中浓氨水挤入a中，开始时，a中发生的反应中有氧化还原反应：2NH3+3Cl2→N2+6HCl，同时生成白烟并发红光。请回答以下问题： (1)反应中生成的白烟是____。 (2)反应完成后，将a瓶的导管插入水槽的水面下，并打开止水夹c，观察到有水吸入a瓶中形成喷泉，当喷泉停止后，升入a中的水约占a瓶容积的。 (3)标志a瓶中反应全部完成的化学方程式为：_____________________________。 5．雷雨中常含有微量HNO3，这对农作物生长有利，用化学方程式解释HNO3的形成过程。 6．某种常见的白色晶体A，与盐酸反应产生无刺激性气味的气体B；将B通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。若在A的水溶液中加氢氧化钡溶液，则析出白色沉淀C和无色气体D;D可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝。加热同体A，可生成水、B和D，而且B和D的物质的量之比为1:1。根据以上事实，可以判断出A是，B是_______，C是________。加热同体A生成水、B和D的化学方程式是。 7．现有下列五种化肥：硫铵、碳铵、硝铵、氯化钾和氯化铵，为了鉴别这五种化肥，进行下网实验，先分别编号A、B、C、D、E，各溶于水中配成溶液，然后取试样实验。 试回答： (1)推断（写化学式）：A是______，B是______，C是______，D是______，E是______。 (2)写出有关试液的名称：①是______，②是______，③是______。 (3)写出4个反应的离子方程式。 ____________________________________ ____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ 1．D2．D3．D 4．(1)氯化铵（或NH4Cl） (2)2/3(3)8NH3+3Cl2→N2+6NH4Cl 5．N2+O22NO2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO 6．NH4HCO3CO2BaCO3 NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O 7．(1)A是NH4HCO3，B是KCl，C是(NH4)2SO4，D是NH4Cl，E是NH4NO3。 (2)①是氢氧化钠，②是氯化钡，③是硝酸银。 (3)H++HCO3-→H2O+CO2↑NH4++OH-NH3↑+H2O Ba2++SO42-→Ba2SO4↓Ag++Cl-→AgCl↓

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