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氮及其化合物
一、N2
1.氮的存在
(1)游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中
(2)化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中
2.氮的固定
(1)定义：使大气中 态的氮转化为 态的过程
(2)类别
人工固氮
自然固氮
生物固氮 豆科植物根瘤菌吸收N2形成氮的化合物
3.物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性
无色 无味 气体 比空气稍小 难溶于水
4.化学性质
与O2 N2+O22NO
与Mg 3Mg+N2Mg3N2
与H2 N2+3H22NH3
【例1】关于氮气的性质的说法中，错误的是(　　)
A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在 B.通常情况下，氮气性质很不活泼
C.可在氧气中燃烧生成一氧化氮 D.在反应3Mg+N2Mg3N2中N2作氧化剂
【例2】下列过程没有起到氮的固定作用的是(　　)
A.N2与O2反应生成NO B.N2与H2在一定条件下合成氨
C.NH3经催化氧化生成NO D.豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物
二、NO和NO2
1.物理性质
颜色 溶解性 毒性 状态 收集 污染 来源
NO 有毒 气体 酸雨 光化学烟雾 汽车 尾气
NO2 有毒 气体
2.化学性质
NO NO2
与H2O 不反应
与O2+H2O
转化 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO
【例1】某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中正确的是(　　)
A.肯定有SO2和NO B.肯定没有Cl2、O2和NO
C.可能有Cl2和O2 D.肯定只有NO
【例2】某无色的混合气体甲中可能含有NO2、NO、CO2、O2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过如图所示的实验装置进行处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为(不考虑Na2O2与NO2、NO的反应)( )
A.NO2、CO2、N2 B.NH3、NO、CO2
C.NH3、N2、CO2 D.NO、O2、NH3
【例3】如图所示，试管中盛装的是红棕色气体可能是混合物，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管。当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体( )
A.可能是N2与NO2的混合气体 B.可能是O2与NO2的混合气体
C.一定是NO与NO2的混合气体 D.只可能是NO2一种气体
【例4】将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是(　　)
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.3∶1
【例5】盛有12mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是(　　)
A.1.2mL B.2.4mL
C.3.6mL D.4.8mL
三、氨
1.物理性质
颜色 气味 状态 溶解性 应用
无色 刺激性 气体 极易溶于水(1：700) 制冷剂(易液化)
2.喷泉实验
(1)原理
装置
操作及现象 ①打开止水夹，挤压胶头滴管 ②烧瓶中形成喷泉，瓶内液体呈红色
原理 烧瓶内NH3易溶于水且与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉
结论 NH3极易溶于水，水溶液呈碱性
形成条件 烧瓶内气体极易溶于液体或气体与液体反应
(2)计算：设容器体积为V L
装置
NH3
HCl
HCl+O2 将不溶于水也不与水反应的O2看成瓶底，设HCl体积VL，
结论 极易溶于水、极易溶于水+惰性气体(不溶于水也不与水反应)喷泉实验后的浓度为
【例1】如图为喷泉实验装置。在烧瓶中充满了干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体，下列各组中能形成这样的喷泉但液体不能充满烧瓶的是(　　)
A.HCl和H2O B.以4∶1混合的NO2、O2混合气体和H2O
C.NO2和H2O D.CO2和NaOH溶液
3.化学性质
与水 氨水显碱性 NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
与酸 生成白烟 NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3
还原性 催化氧化 4NH3+5O24NO+6H2O
被CuO氧化 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O
被氯气氧化 NH3少量：2NH3+3Cl2= N2+6HCl NH3过量：8NH3+3Cl2= N2+6NH4Cl
4.制备
(1)实验室制NH3
装置
反应原理 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
发生装置 ①不能加热NH4Cl固体 ②不能在溶液中反应
净化装置 碱石灰干燥(不能用浓硫酸、P2O5、无水CaCl2干燥)
收集 向下排空气
验满 ①湿润红色石蕊试纸：变蓝 ②蘸浓盐酸(浓硝酸)的玻璃棒：产生白烟
尾气处理 棉花：用水或稀硫酸浸湿，防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流
(2)工业制NH3：N2+3H22NH3
(3)简易制NH3：NH3·H2ONH3↑+ H2O (CaO/NaOH溶于水放热)
【例2】在实验室制取干燥氨气的过程中，所给装置使用合理的是( )
A.用装置甲制备氨气 B.用装置乙除去氨气中的少量水蒸气
C.用装置丙收集氨气 D.用装置丁吸收多余的氨气
四、铵盐
溶解性 均易溶于水
受热分解 NH4ClNH3↑+ HCl↑ (NH4)2SO4NH3↑+ H2SO4↑ NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O NH4NO3分解不生成NH3
与碱 NH4Cl+NaOHNH3↑+H2O+NaCl
NH4+检验 取少量固体于试管中，加入浓NaOH溶液，加热后若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则一定含有NH4+
【例3】下列关于铵盐的叙述中正确的是( )
①所有铵盐中的N均呈-3价 ②所有铵盐都溶于水
③铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用 ④铵盐都是离子化合物
⑤铵盐都能与碱反应，不能与酸反应 ⑥所有铵盐受热均可以分解，产物均有氨气
⑦向氯化铵溶液中加入NaOH浓溶液共热，反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O
A.①③④ B.②③④⑦
C.①②③④ D.①②③④⑤
五、HNO3
1.物理性质
颜色 气味 挥发性 状态
无色 刺激性 易挥发 液体
2.化学性质
不稳定性 见光易分解 4HNO34NO2↑+O2↑+ 2H2O 【注】久置硝酸分解产生的NO2溶于溶液中，使得溶液变黄
酸性 酸的通性 能与金属、碱性氧化物、碱、某些盐、指示剂反应
强氧化性 与金属 钝化 常温下浓硝酸能使Fe、Al发生钝化
与Cu 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
与Fe Fe(少量) + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O 3Fe(过量) + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
与非金属 C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
与还原性物质 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
【例1】下列各反应表明了HNO3的什么性质
①4HNO3=2H2O+4NO2↑+O2↑
②3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
③C+4HNO3(浓)=4NO2↑+CO2↑+2H2O
④Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+CO2↑+H2O
【例2】将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显反应，但加入某盐后，发现铜粉逐渐减少，该盐可能是(　　)
A.硫酸亚铁 B.硫酸锌
C.硝酸钾 D.氯化钠
【例3】下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　)
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
六、酸雨及防治
1.SO2与NOx的主要来源
(1)SO2：主要来源于煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼
(2)NOx：主要来自于汽车尾气
2.危害
(1)引起大气污染，直接危害人体健康
(2)溶于雨水形成酸雨
3.酸雨
(1)概念：pH<5.6的降雨
(2)成因：二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的
(3)危害
①直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀氮及其化合物
一、N2
1.氮的存在
(1)游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中
(2)化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中
2.氮的固定
(1)定义：使大气中游离态的氮转化为化合态的过程
(2)类别
人工固氮 N2+3H22NH3
自然固氮 N2+O22NO
生物固氮 豆科植物根瘤菌吸收N2形成氮的化合物
3.物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性
无色 无味 气体 比空气稍小 难溶于水
4.化学性质
与O2 N2+O22NO
与Mg 3Mg+N2Mg3N2
与H2 N2+3H22NH3
【例1】关于氮气的性质的说法中，错误的是(　C　)
A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在 B.通常情况下，氮气性质很不活泼
C.可在氧气中燃烧生成一氧化氮 D.在反应3Mg+N2Mg3N2中N2作氧化剂
【例2】下列过程没有起到氮的固定作用的是(　C　)
A.N2与O2反应生成NO B.N2与H2在一定条件下合成氨
C.NH3经催化氧化生成NO D.豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物
二、NO和NO2
1.物理性质
颜色 溶解性 毒性 状态 收集 污染 来源
NO 无色 不溶于水 有毒 气体 排水法 酸雨 光化学烟雾 汽车 尾气
NO2 红棕色 易溶于水 有毒 气体 向上排空气
2.化学性质
NO NO2
与H2O 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO
与O2+H2O 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3
转化 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO
【例1】某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中正确的是(　A　)
A.肯定有SO2和NO B.肯定没有Cl2、O2和NO
C.可能有Cl2和O2 D.肯定只有NO
【例2】某无色的混合气体甲中可能含有NO2、NO、CO2、O2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过如图所示的实验装置进行处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为(不考虑Na2O2与NO2、NO的反应)( B )
A.NO2、CO2、N2 B.NH3、NO、CO2
C.NH3、N2、CO2 D.NO、O2、NH3
【例3】如图所示，试管中盛装的是红棕色气体可能是混合物，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管。当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体( B )
A.可能是N2与NO2的混合气体 B.可能是O2与NO2的混合气体
C.一定是NO与NO2的混合气体 D.只可能是NO2一种气体
【例4】将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是(　C　)
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.3∶1
【例5】盛有12mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是(　A　)
A.1.2mL B.2.4mL
C.3.6mL D.4.8mL
三、氨
1.物理性质
颜色 气味 状态 溶解性 应用
无色 刺激性 气体 极易溶于水(1：700) 制冷剂(易液化)
2.喷泉实验
(1)原理
装置
操作及现象 ①打开止水夹，挤压胶头滴管 ②烧瓶中形成喷泉，瓶内液体呈红色
原理 烧瓶内NH3易溶于水且与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉
结论 NH3极易溶于水，水溶液呈碱性
形成条件 烧瓶内气体极易溶于液体或气体与液体反应
(2)计算：设容器体积为V L
装置
NH3
HCl
HCl+O2 将不溶于水也不与水反应的O2看成瓶底，设HCl体积VL，
结论 极易溶于水、极易溶于水+惰性气体(不溶于水也不与水反应)喷泉实验后的浓度为
【例1】如图为喷泉实验装置。在烧瓶中充满了干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体，下列各组中能形成这样的喷泉但液体不能充满烧瓶的是(　C　)
A.HCl和H2O B.以4∶1混合的NO2、O2混合气体和H2O
C.NO2和H2O D.CO2和NaOH溶液
3.化学性质
与水 氨水显碱性 NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
与酸 生成白烟 NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3
还原性 催化氧化 4NH3+5O24NO+6H2O
被CuO氧化 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O
被氯气氧化 NH3少量：2NH3+3Cl2= N2+6HCl NH3过量：8NH3+3Cl2= N2+6NH4Cl
4.制备
(1)实验室制NH3
装置
反应原理 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
发生装置 ①不能加热NH4Cl固体 ②不能在溶液中反应
净化装置 碱石灰干燥(不能用浓硫酸、P2O5、无水CaCl2干燥)
收集 向下排空气
验满 ①湿润红色石蕊试纸：变蓝 ②蘸浓盐酸(浓硝酸)的玻璃棒：产生白烟
尾气处理 棉花：用水或稀硫酸浸湿，防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流
(2)工业制NH3：N2+3H22NH3
(3)简易制NH3：NH3·H2ONH3↑+ H2O (CaO/NaOH溶于水放热)
【例2】在实验室制取干燥氨气的过程中，所给装置使用合理的是( D )
A.用装置甲制备氨气 B.用装置乙除去氨气中的少量水蒸气
C.用装置丙收集氨气 D.用装置丁吸收多余的氨气
四、铵盐
溶解性 均易溶于水
受热分解 NH4ClNH3↑+ HCl↑ (NH4)2SO4NH3↑+ H2SO4↑ NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O NH4NO3分解不生成NH3
与碱 NH4Cl+NaOHNH3↑+H2O+NaCl
NH4+检验 取少量固体于试管中，加入浓NaOH溶液，加热后若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则一定含有NH4+
【例3】下列关于铵盐的叙述中正确的是( B )
①所有铵盐中的N均呈-3价 ②所有铵盐都溶于水
③铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用 ④铵盐都是离子化合物
⑤铵盐都能与碱反应，不能与酸反应 ⑥所有铵盐受热均可以分解，产物均有氨气
⑦向氯化铵溶液中加入NaOH浓溶液共热，反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O
A.①③④ B.②③④⑦
C.①②③④ D.①②③④⑤
五、HNO3
1.物理性质
颜色 气味 挥发性 状态
无色 刺激性 易挥发 液体
2.化学性质
不稳定性 见光易分解 4HNO34NO2↑+O2↑+ 2H2O 【注】久置硝酸分解产生的NO2溶于溶液中，使得溶液变黄
酸性 酸的通性 能与金属、碱性氧化物、碱、某些盐、指示剂反应
强氧化性 与金属 钝化 常温下浓硝酸能使Fe、Al发生钝化
与Cu 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
与Fe Fe(少量) + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O 3Fe(过量) + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
与非金属 C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
与还原性物质 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
【例1】下列各反应表明了HNO3的什么性质
①4HNO3=2H2O+4NO2↑+O2↑ 不稳定性
②3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 酸性+强氧化性
③C+4HNO3(浓)=4NO2↑+CO2↑+2H2O 强氧化性
④Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+CO2↑+H2O 酸性
【例2】将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显反应，但加入某盐后，发现铜粉逐渐减少，该盐可能是(　C　)
A.硫酸亚铁 B.硫酸锌
C.硝酸钾 D.氯化钠
【例3】下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　D　)
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
六、酸雨及防治
1.SO2与NOx的主要来源
(1)SO2：主要来源于煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼
(2)NOx：主要来自于汽车尾气
2.危害
(1)引起大气污染，直接危害人体健康
(2)溶于雨水形成酸雨
3.酸雨
(1)概念：pH<5.6的降雨
(2)成因：二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的
(3)危害
①直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀

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