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高三化学总复习·第一部分（必修1）
第四单元 专题四 氮及其化合物
【知识网络】
【知识归纳】
一、氮气
1、物理性质：无色、无味、难溶于水的气体
2、化学性质
在通常情况下，氮气的化学性质不活泼。在一定条件下氮气可以发生如下反应：
（1）与活泼金属的反应 3Mg+N2Mg3N2
（2）与氢气的反应 N2+3H2 2NH3。
（3）与氧气的反应 N2+O2 2NO
3、氮的固定
将游离态的氮转变为氮的化合物叫氮的固定。
二、氮的氧化物
气体性质 NO NO2
状 态 气体 气体
颜 色 无色 红棕色
气 味 刺激性气味
密度 比空气大
毒性 有毒 有毒
液化性 易液化
水溶性 不溶 与水反应
化学性质 与氧气的反应2NO+O2=2NO2 与水的反应3NO2+H2O=2HNO3+NO
实验室制法与收 集 Cu + HNO3(稀)只能用排水法收集 Cu+HNO3(浓)只能用向上排气法收集
关 系 都是有毒气体，会造成环境污染；会与碳氢化合物作用形成光化学烟雾，也会形成酸雨
各种价态氮氧化物：（N2O）、（NO）、（N2O3）、（NO2、N2O4）、（N2O5），其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾
三、氨气
1、物理性质
无色、有刺激性气味气体；易液化，液氨作致冷剂；极易溶于水（1:700）。
【实验】喷泉实验
操作方法
用干燥的圆底烧瓶收集氨气，集满后用带玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的双孔胶塞塞紧瓶口，立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里，烧杯里的水事先加入少量的酚酞试液，挤压滴管胶头，使少量水进入烧瓶。实验时应注意烧瓶必须干燥，滴管吸水后外壁擦干，而且尽可能使氨气收集满一些。
实验现象
烧杯里的水由玻璃管吸入烧瓶形成红色喷泉。
实验结论
1.形成喷泉，说明氨极易溶于水；
2.水进入烧瓶后酚酞试液呈红色，说明氨溶于水后，水溶液呈碱性。
例题 在下图所示的装置中，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 BDE
a（干燥气体） b（液体）
A NO2 水
B CO2 4mol/LNaOH溶液
C Cl2 饱和NaCl水溶液
D NH3 水
E HCl 水
2、化学性质
（1）与水的反应
NH3 +H2O NH3·H2O NH4+ + OH-
NH3·H2O NH3 + H2O（一水合氨不稳定）
（2）与酸的反应：
NH3 + HCl ==NH4Cl（白烟）
2NH3 + H2SO4 == (NH4)2SO4
（3）与O2的反应——氨的催化氧化（接触氧化）
4NH3 + 5O2 4NO +6 H2O
3、氨气的制法
（1）工业制法： 2N2+3H2 2NH3
（2）实验室制法
①原理：
Ca（OH）2（s）+2NH4Cl（s）2NH3↑+2H2O+CaCl2
②药品：NH4Cl固体与熟石灰
③装置：
④干燥：碱石灰（不能用CaCl2）
⑤收集： 用向下排空气法
⑥验满：湿润的红色石蕊试纸变蓝色或蘸有浓盐酸的玻璃棒产生白烟
⑦尾气处理：用水吸收（注意防止倒吸）
4、氨的用途
（1）氨是重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料
（2）制冷剂
四、铵盐
1、物理性质
铵盐都是晶体，都易溶于水。
2、化学性质
①受热分解：
NH4Cl NH3 + HCl；
NH4HCO3 NH3 + H2O + CO2
②与碱的反应：（制NH3和检验NH4+）
(NH4)2SO4+2NaOHNa2SO4+2NH3+2H2O
NH4NO3 + NaOHNaNO3+ NH3+H2O
2NH4Cl+Ca(OH)2NH3↑+CaCl2+2H2O（实验室制取氨气的反应原理）
3、NH4+的检验
操作：加浓碱液，加热，放出可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
原理：NH4++OH-NH3↑+H2O
五、硝酸
1．物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2．化学性质
（1）酸性
HNO3===H+ + NO3 -
（2）不稳定性
4HNO32H2O + 4NO2 + O2
硝酸的保存方法：
硝酸盛装在棕色瓶中，放在冷暗处。
（3）强氧化性
①与金属（除Au、Pt）反应：
Cu +4HNO3（浓）==Cu(NO3)2 +2NO2 +2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
常温下，浓硝酸、浓硫酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，保护内部的金属不再跟硝酸反应，所以可以用铝质或铁质容器盛浓硝酸。
在浓硝酸中滴加几滴石蕊试液、微热，先变红、后褪色，说明浓硝酸的酸性及氧化性。
王水：浓硝酸与浓盐酸的混合物，其体积比为1:3。可溶解金、铂等金属。
②与非金属反应
4HNO3 +C2H2O + 4NO2 + CO2
硝酸还可以氧化无机物如：H2S、FeS、SO2、HBr、KI、Na2SO3等，还可以氧化有机物，如 橡胶、锯末，因此存放HNO3不能用橡胶塞和软木塞。
【规律与方法】
1、三大强酸的对比
硝酸 硫酸 盐酸
重要物理性质 纯净硝酸为无色液体，常见浓硝酸因溶有分解产生的NO2 而呈黄色，易挥发。能以任意比与水混溶 无色油状液体，难挥发。能以任意比与水混溶 纯净盐酸为无色液体，常见盐酸含有工业杂质（Fe3+）而呈黄色
重要化学性质 强酸性；不稳定性，受热见光易分解；浓稀硝酸均有强氧化性 稀硫酸只表现酸性，浓硫酸既表现酸性又表现吸水性、脱水性、强氧化性 强酸性；还原性（浓度越大还原性越强）
工业制法 NH3︿NO︿NO2 ︿HNO3 注：NO循环氧化吸收 FeS2︿2SO2︿2SO3 ︿2H2SO4注：SO2 循环氧化吸收 H2 在Cl2 中燃烧生成的HCl 用水吸收
☆关于浓酸变稀的问题
从上表中可看出三大强酸有一个共同的特点 ——浓度不同时所表现的性质有所不同，关注下列反应：
4HNO3（浓） + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑+ 2H2O
8HNO3（稀） + 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
2H2SO4（浓）+ Zn = ZnSO4 + SO2 ↑+2H2O
H2SO4（稀） + Zn = ZnSO4 + H2 ↑
4HCl （浓 + MnO2 MnCl2 +Cl2 ↑+2H2O
2、氮的氧化物溶于水的有关计算
涉及的相关化学反应方程式分别为：
3NO2+H2O=2HNO3+NO
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
NO2+NO+O2+H2O=2HNO3
（1）NO与NO2混合气体溶于水：
反应最后得到的气体是NO，其体积=V（NO）+1/3V（NO2）
（2）NO与O2的混合气体溶于水
若V（NO）∶V（O2）=4∶3，则容器内无气体剩余，水可充满容器。
若V（NO）∶V（O2）>4∶3，则容器内剩余气体为过量的NO。
若V（NO）∶V（O2）<4∶3，则容器内剩余气体为过量的O2。
（3）NO2与O2的混合气体溶于水
若V（NO2）∶V（O2）=4∶1，则容器内无气体剩余，水可充满容器。
若V（NO2）∶V（O2）>4∶1，则NO2过量，容器内剩余气体为的NO，体积为过量的NO2的1/3。
若V（NO2）∶V（O2）<4∶1，则O2过量，容器内剩余气体为过量的O2。
（4）NO2、NO与O2三种气体溶于水
若V（NO2）∶V（NO）∶V（O2）=1∶1∶1，则容器内无气体剩余，水可充满容器。
3、氨、液氨、氨水、铵之间的区别
（1）氨：无色有刺激性气味的气体，比空气轻。氨分子是一种呈三角锥形的极性分子，极易溶于水，易液化。液氨是氨气液化的产物，仍然是氨分子，属纯净物。
（2）氨水是氨气的水溶液，是混合物
NH3+H2ONH3·H2O NH4++OH-。
氨水中微粒有：NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH-、极少量的H+。
氨水浓度越大，密度越小。
（3）铵（NH4+）是带一个单位正电荷的离子，不能单独存在，只能在铵盐或氨水中与阴离子共存。凡是含NH4+的盐叫铵盐，铵盐易溶于水。铵盐不稳定，加热易分解。
氨与铵可相互转化，NH4+与强碱反应放出NH3, 。
4、五种物质的检验
物质 试剂及主要现象 反应原理
NH3 湿红石蕊试纸 变蓝 NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-
浓盐酸 白烟 NH3+HCl==NH4Cl
NH NaOH(△) 有气体放出 NH+OH— NH3↑+H2O
NO 氧气 无色变红棕色 2NO+O2==2NO2
NO2 AgNO3溶液 无沉淀 3NO2+H2O==2HNO 3+NO
NO 铜片、浓H2SO4（共热） 有红棕色气体 3NO+2H2SO4(浓)+Cu Cu2++2NO2↑+2SO+2H2O
5、实验室制备氨气的若干问题
(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气
　　因为NH4NO3是氧化性铵盐，加热时低温生成NH3和HNO3，随着温度升高，硝酸的强氧化性发挥作用使生成的氨进一步被氧化生成氮气和氮的氧化物，所以不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气。
(2)实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2
　　因为NaOH、KOH是强碱，具有吸湿性(潮解)易结块，不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下，对玻璃仪器有腐蚀作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
(3)用试管收集氨气为什么要堵棉花
　　NH3分易与空气发生对流，棉花目的是防止NH3与空气对流，确保收集纯净。
(4)实验室制NH3除水蒸气为什么用碱石灰，而不采用浓H2SO4和固体CaCl2
　　因为浓H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4
　　NH3与CaCl2反应也能生成其它物质
(5)实验室快速制得氨气的方法
　　用浓氨水加固体NaOH(或加热浓氨水)
【典型例题】
1、某金属单质与一定浓度的硝酸反应，假设只生成单一还原产物。当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2∶1时，还原产物是
A、NO2 B、NO C、N2O D、N2
2、在含有1mol HNO3和2 molH2SO4的混合稀溶液中，加入1.5molCu，加热充分反应，产生的气体在标准状况下的体积约为
A、5.6L B、11.2L C、22.4L D、44.8L
3、同温同压下，在4支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是：①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和O2，④N2和H2现将4支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3、V4，则下列关系正确的是
A.V1>V2>V3>V4 B.V4>V1>V3>V2
C.V2>V3>V4>V1 D.V4>V3>V1>V2
4、某研究性学习小组对氨气制法进行设计，下列几种实验室制备氨气的方案中可行的是
A、硝酸铵固体和氢氧化钙固体混合加热
B、加热氯化铵固体
C、氯化铵固体和氢氧化钙固体混合加热
D、将浓硫酸滴入浓氨水中
5、限用一种试剂，经过一次性实验就能鉴别Na2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl、KNO3溶液，应选用
A、AgNO3溶液 B、NaOH溶液
C、Ba(OH)2溶液 D、盐酸
6、下列关系图中，A是一种正盐，D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，E是酸，当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系（其他产物及反应所需条件均已删去）。
A B C D E
回答下列问题：
（1）A是__________，Y是__________，Z是_____________。
（2）当X是强酸时，A、B、C、D、E均含有同一种元素，E是______________。
（3）当X是强碱时，A、B、C、D、E均含有同一种元素，E是______________。
（4）写出X在两种情况下，B→C的化学方程式______________________，。
（5）当X是强碱时，写出E的稀溶液与铜片发生反应的离子方程式：_________ _______。
7、1.92gCu片与定量的浓HNO3作用，当收集到NO2和NO气体共1.12L时（标准状况），金属铜恰好全部作用。则反应中消耗HNO3 _____mol被还原的HNO3________mol，转移电子________mol
8、常温下盛有10mlNO2和10mlNO组成的混合气体的大试管倒立于水中，当缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2ml气体，则通入O2体积可能为多少毫升？
9、1.92gCu投入到一定量浓HNO3中，铜完全溶解，生成的气休颜色由深变成浅（不考虑NO2 与N2O4的转化），共收集到672mL气体（标况），通入一定体积的O2恰好使气体完全溶于水，求通入O2的体积（标况）。
【答案】
1、C 2、C 3、B 4、C 5、C
6、(1)(NH4)2S，O2，H2O （2）H2SO4 （3）HNO3
（4）2H2S+O2 S+2H2O
4NH3+5O2 4NO+6H2O
（5）3Cu+8H++2NO3—===3Cu2++2NO↑+4H2O
7、0.11、0.05、0.06。
8、（1）若残留气体是NO ，O2为8.5ml
（2）若残留气体2ml是O2，O2为12ml
9、336mL
【随堂练习】
1、下列化合物中，不能由单质直接化合得到的是
A． NO B．Na2O2 C．FeCl2 D．CuCl2
2、将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是
A.反应速率：两者相同
B.消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少
C.反应生成气体的颜色：前者浅，后者深
D.反应中转移的电子总数：前者多，后者少
3、Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能，近年来此领域研究有很大进展，因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学及生理学奖。关于NO的下列叙述不正确的是
A.NO可以是某些含低价N物质氧化的产物
B.NO不是亚硝酸酐
C.NO可以是某些含高价N物质还原的产物
D.NO是红棕色气体
4、相同温度和压强的条件下，在体积相同的三个烧瓶中分别盛有NH3、HCl、NO2气体，并分别倒立在水槽里，充分溶解后，烧瓶内三种溶液的物质的量浓度之比为（设烧瓶中溶液未扩散到水槽里面）
A．1 ：1 ：1 B．2 ：2 ：3 C．3：3 ：2 D．2 ：2 ：1
5、足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至
Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是
A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL
6、一种酸性较强的溶液中，可能存在NO3-、I-、Cl-和Fe3+中的一种或几种，向该溶液中加入溴水后，溴单质被还原，由此可推知这种溶液
A．含I-，不能确定是否含Cl-
B．含NO3-
C．含I-、NO3-、Cl-
D．含Fe3+
7、铀元素常见化合价有+4和+6，硝酸铀酰[UO2（NO3）2]加热可发生如下分解：UO2（NO3）2 —— UxOY + NO2↑+ O2↑，在600K时，将气体产物收集于试管中并倒扣于中气体全部被吸收，水充满试管。则生成的铀的氧化物化学式是
A．UO2 B．UO3 C．2UO2·UO3 D．UO2·2UO3
8、已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。右图所示为气体扩散速度的试验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于物质甲、乙的判断正确的是
A．甲是浓氨水，乙是浓硫酸
B．甲是浓盐酸，乙是浓氨水
C．甲是浓氨水，乙是浓盐酸
D．甲是浓硝酸，乙是浓氨水
9、下列实验中金属或氧化物可以完全溶解的是
A．1 mol铜片与含2 molH2SO4的浓硫酸共热
B．1 mol MnO2粉末与含2 mol H2O2的溶液共热
C．常温下1 mol铝片投入足量的浓硫酸中
D．常温下1 mol铜片投人含4 mol HNO3的浓硝酸中
10、14g Cu、Ag合金与足量某浓度的HNO3反应，将放出的气体与1.12 L（标准状况下）氧气混合，通入水中恰好全部被吸收，则合金中Cu的质量为
A．9.6 g B．6.4 g C．3.2 g D．1.6 g
11、在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法错误的是
A．NO2是该过程的中间产物
B．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
C．汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO
D．催化转化总反应为：2NO+O2+4CO 4CO2+N2
12、在标准状况下，将NO2、NO、O2混合后充满容器，倒置在水中，完全溶解，无气体剩余，若产物也不扩散，则所得溶液物质的量浓度的数值范围是
A．0C．13、将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积11.2L（体积均在相同条件下测定），则该氮氧化合物的化学式为
A．NO2 B.N2O2 C.N2O D.N2O4
14、用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。其原因是
①幕布的着火点升高
②幕布的质量增加
③氯化铵分解吸收热量，降低了温度
④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气
A．①② B．③④ C．①④ D．②④
15、某一反应体系中有反应物和生成物共5种物质：S、H2S、HNO3、NO、H2O。（1）该反应中的还原剂是_ H2S ____；
（2）该反应中的还原产物是__ NO __；
（3）写出反应的化学方程式并标出电子转移方向和数目
2HNO3+3H2S=2NO+3S+4H2O；
（4）若反应过程转移了0.3 mol电子，则生成水的质量是__3.6克___。
16、L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价氮元素的常见物质，A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中，氮或氯元素的化合价只有一种)，又知物质M中的氮元素的化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下，它们会发生如下的转化(关系式未配平)。
①P+A→Q+B (化合价：p>q) ②L+O2→M+H2O (化合价：m>l)
③L+M→R+H2O ④B+H2O→A+O2 (化合价：b>a)
（1）若五种氮元素的物质中，有一种是硝酸，则硝酸是
理由是 。
（2）反应②必须在催化剂作用下，加热到一定温度时方能发生．此反应在化工生产上有重要用途。据此推断在同温、同压下，若物质R的密度比二氧化碳的密度小，则R的化学式为 。
（3）某学生写出下面三个含氮元素的物质的相互转化的关系式
A．M + P→N2O3 + H2O B．N2O +H2O → P + M C．M+L → Q + H2O
其中一定不可能实现的是
17、某研究性学习小组利用以下材料来探究NH3的还原性，部分实验装置如下图。
材料1：NH3是强还原剂，能将某些金属氧化物还原为金属单质或低价态的氧化物。如：
2NH3 + 3CuO 3Cu + N2 +3H2O
材料2：Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu：
Cu2O + 2H+ == Cu2+ + Cu +H2O
请回答下列问题：
（1）在实验室里，该学习小组设计下列制取纯净干燥氨气的方案，简易、可行的最佳方案是 。
A．加热氯化氨固体，再通过碱石灰　　　　　　　
B．在N2和H2的混合气体中加入铁触媒，并加热至500℃，再通过碱石灰　　　　
C．在生石灰中加入浓氨水，再通过碱石灰
D．加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物，在通过碱石灰
（2）为证明NH3 还原CuO的反应中有水生成，B中应放入的试剂是无水硫酸铜 。
（3）当观察到A中固体由黑色完全变为红色（填现象），即表明A中的反应已经完成。
（4）该小组欲用体积比为1︰4的稀硫酸做试剂，检验反应是否有Cu2O固体生成。证明红色产物中含有Cu2O的操作及现象是加入硫酸后溶液呈蓝色。
（5）请写出A中生成Cu2O的化学方程式 2NH3 + 6CuO 3Cu2O + N2 +3H2O。
（6）若用定量的方法测定该反应是否生成Cu2O，最简便且准确的方法是
称量反应前后装置A中固体的质量。
18、下图中A～J分别代表相关反应中的一种物质，已知A分解得到等物质的量的B、C、D，已知B、D为常温下气态化合物，C为常温下液态化合物，图中有部分生成物未标出。
请填写以下空白：
（1）A的化学式 B的电子式 。
（2）写出下列反应的化学方程式：
D＋G→ H 。
F+J → B + C + I 。
（3）写出A+NaOH→D的离子方程式 。
19、2.80g铁与100mL稀硝酸混合后充分反应，产生气体为NO，反应后铁、硝酸均无剩余。向反应后的溶液中加入100mL0.2 mol·L－1的碘化钾溶液，恰好将溶液中的Fe3+全部还原。求原硝酸溶液的物质的量浓度。
【答案】
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案 C B D A A A B C D C B C A B
15、H2S, NO, 3.6克
16、(1) P； P在五种含氮元素的物质中化合价最高
(2) N2
(3) B C
17、（1）C； （2）无水硫酸铜；
（3）A中固体由黑色完全变为红色
（4）加入硫酸后溶液呈蓝色
（5）2NH3 + 6CuO 3Cu2O + N2 +3H2O
（6）称量反应前后装置A中固体的质量
18、(1) NH4HCO3
(2) 4NH3+5O2 4NO + 6H2O
C+4HNO3 CO2↑+4NO2↑+2H2O
(3) + +2 = NH3 + +2H2O
19、1.6mol/L
△
△
△
Y
XXC
Y
Z
点燃
催化剂
△
A
B
NH3

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