资源简介

(共29张PPT)
第五章
第二节　氮及其化合物
化工生产中的重要非金属元素
习题课2　氮及其化合物
学习目标 知识体系
1．掌握氮及其化合物之间的转化，并能够写出转化的化学或离子方程式 2．了解硝酸氧化性规律 3．学会分析氨气、浓硝酸性质的综合实验题
纲要笔记
氮及其化合物间的转化关系
1
重难点
1
写出上述转化反应的化学方程式，若有离子方程式写出对应的离子方程式。
①_____________________________；
②_______________________________________；
N2＋3H2　　　　　2NH3
高温、高压
催化剂
N2＋O22NO(雷雨发庄稼)
③________________________；
④____________________________；
⑤__________________________________________；
⑥_________________________________________；
NH3＋H2O NH3·H2O
NH3·H2ONH3↑＋H2O
2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
NH3＋HCl═══NH4Cl　NH3+H+ ═══
⑦____________________________________________；
⑧________________________________________________；
⑨______________________________________________________________；
⑩______________________________________；
NH3＋HNO3═══NH4NO3　NH3＋H＋═══
2NH3＋H2SO4═══(NH4)2SO4　NH3＋H＋═══
NH3＋CO2＋H2O═══NH4HCO3　NH3＋H2O＋CO2═══N＋HC
2NH3＋CO2　　　　　　CO(NH2)2＋H2O
高温、高压
催化剂
_______________________________；
_______________________________；
_______________________；
______________________________________________________________；
4NH3＋5O24NO＋6H2O
4NH3＋6NO5N2＋6H2O
2NO＋O2═══2NO2
3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO　3NO2＋H2O═══2H＋＋2N＋NO
______________________________________
________________________________________；
________________________________________
_______________________________________；
NO2＋NO＋2NaOH═══2NaNO2＋H2O　
NO2＋NO＋2OH－═══2＋H2O
2NO2＋2NaOH═══NaNO3＋NaNO2＋H2O　
2NO2＋2OH－═══N＋N＋H2O
_________________；
_______________________________________________________________；
__________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
2NO2 N2O4
3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO　3NO2＋H2O═══2H＋＋2N＋NO
Cu＋4HNO3(浓)═══Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　Cu＋4H＋＋2N═══ Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
______________________________________________
______________________________________________；
____________________________________。
3Cu＋8HNO3(稀)═══3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
3Cu＋8H＋＋2N═══3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2
金属与硝酸反应的规律
1
重难点
2
1．本质：HNO3中氮元素显＋5价，具有很强的得电子能力。
2．规律：硝酸的浓度越大，反应温度越高，氧化性越强。
3．与金属反应：除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有金属。活泼金属(如Mg、Zn等)与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同：
完成下列反应的化学方程式。
(1) 银与稀硝酸反应：
_____Ag＋_____HNO3(稀)═══________________________；
(2) 少量Fe与稀硝酸反应：
_____Fe＋_____HNO3(稀)═══__________________________；
(3) 过量Fe与稀硝酸反应：
_____Fe＋_____HNO3(稀)═══___________________________；
(4) 锌与较稀硝酸反应(生成N2O)：
_____Zn＋______HNO3(较稀)═══_____________________________；
(5) 锌与极稀硝酸反应(生成NH4NO3)：
_____Zn＋______HNO3(极稀)═══______________________________。
3
4
3AgNO3＋NO↑＋2H2O
1
4
Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3
8
3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
4
10
4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O
4
10
4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
分类悟法
　　　氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程。下列说法不正确的是 (　　)
A．过程①“雷电作用”中发
生的反应是N2＋O22NO
1
氮元素循环图
1
类型
1
B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原
C．过程⑤中涉及的反应可能有2N＋O2═══2N
D．过程⑥中涉及的反应可能有＋12H＋═══N2↑＋6H2O
D
解析：过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，A不选；过程③中氮元素化合价降低，氮气被还原，B不选；过程⑤中被氧化为，涉及的反应可能为2N＋O2═══2N，C不选；过程⑥中氮元素化合价降低，被还原，反应2N＋12H＋═══N2↑＋6H2O中没有元素化合价升高，故不可能发生，D选。
　　　氮元素的价类二维图如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A．X的化学式为NO
氮元素价类二维图
1
类型
2
2
B．转化①需要加还原剂才能实现
C．转化⑤的离子方程式可以表示为
H＋＋OH－═══H2O
D．转化④的化学方程式为NO2＋H2O═══HNO3
D
解析：X为NO，A正确；转化①为N2转化成NH3，N元素化合价降低，发生还原反应，需要加入还原剂，B正确；转化⑤为HNO3转化为NaNO3，可以利用反应：HNO3＋NaOH═══NaNO3＋H2O，该反应的离子方程式为H＋＋OH－═══H2O，C正确；转化④为NO2转化成HNO3，反应为3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO，D错误。
　　　亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味。某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料可知：
①HNO2为弱酸。
②2NO＋Na2O2 ═══ 2NaNO2。
③2NO2＋Na2O2 ═══ 2NaNO3。
④酸性KMnO4溶液可将NO和均氧化为被还原生成Mn2+。
实验综合题
1
类型
3
3
NaNO2的制备方法如图(夹持装置和加热装置已略，气密性已检验)：
(1) 写出A装置烧瓶中发生反应的化学方程式并用单线桥标出电子的转移：
__________________________________________。
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
4e－
(2) B装置的作用：_________ ___________________________________________________；
制取NO (或将NO2转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO)
其中铜参与反应的离子方程式是_______________________________________ _______。
(3) 为避免B中逸出的气体中混有的杂质气体与Na2O2反应，应在B、C装置间增加一个装置，则该装置及其中盛放药品的名称分别为________________________、_________________________________。
═══3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
球形干燥管(或U形管)
碱石灰(或生石灰或NaOH固体)
(4) D装置发生反应的离子方程式为______________________________________ __________。
(5) 试设计实验检验装置C中NaNO2的存在(写出操作、现象和结论)：______ ____________________________________________________________________________________________________________________________________。
5NO＋3Mn＋4H＋═══5N＋ 3Mn2＋
＋2H2O
取少量C装置中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解(加入稀硫酸酸化)，滴加1～2滴 (少量)酸性KMnO4溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO2
解析：(2) A装置中生成的NO2进入B装置中，NO2和水反应生成硝酸和NO，NO2转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO，所以B装置的作用是制取NO。(3) A装置中生成的CO2在经过B装置后可能还有剩余，会进入C装置和Na2O2反应，从B装置带出的水蒸气也会和Na2O2反应，所以需要将CO2和水蒸气除去，可以在 B、C装置间增加一个装有碱石灰(或生石灰或NaOH固体)的球形干燥管或U形管。(4) C中未与Na2O2反应的NO进入D中，和酸性高锰酸钾溶液反应，酸性KMnO4溶液可将NO氧化为被还原成Mn2+。(5) 酸性KMnO4溶液可将氧化为被还原成Mn2+，溶液会褪色，所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验NaNO2。
课堂评价
1．氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，生态系统的氮循环如图所示。
(1) 循环图中能够说明含氮有机物可以转化为无机物的是______(填转化序号)。
(2) 循环图中转化④的反应之一可表示为＋2O2X＋2H＋＋H2O，其中X为________。
(3) 尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体。现有NO2和NO混合的气体(体积之比为1∶1)，处理3 mol混合气体需要的NH3为_____ mol。
⑥
3
解析：(1) 循环图中动植物蛋白质属于有机物，可说明含氮有机物可以转化为无机物的是⑥。(3) NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，产物为氮气和水，NO2和NO混合的气体(体积之比为1∶1)与氨气反应的化学方程式为2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，故处理3 mol 混合气体需要的NH3为3 mol。
2．某课外活动小组在实验室制备氨气、验证氨气的某些性质。
Ⅰ．氨气的制备
(1) 图中三套装置中能制备干燥NH3的是______(填“甲”“乙”或“丙”)。
(2) 该方案中制备NH3的化学方程式：___________________________________ __________。
丙
甲
乙
丙
2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋ CaCl2
＋2H2O
Ⅱ．设计了如图所示的实验收置模拟工业生产制备少量硝酸。
(3) 实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃以上，由此可知该反应是
_______ (填“吸热”或“放热”)反应，反应的化学方程式为____________________
______________。
放热
4NH3＋5O2
4NO＋6H2O
(4) 控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。
①欲使氨气尽可能地都转化为硝酸，理论上n(NH3)∶n(O2)的最佳比例为________。
②装置B中试剂为____，NaOH溶液的作用是____________________________；
③当氨气与氧气比例不合适时，装置A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟。白烟的化学式是___________。
1∶2
水
用于吸收尾气，防止污染空气
NH4NO3
解析：(3) 酒精灯撤离，催化剂始终保持红热，且温度可达到700℃以上，说明该反应为放热反应。(4) ①由4NH3＋5O24NO＋6H2O，4NO＋3O2＋2H2O ═══4HNO3可得总反应：NH3＋2O2═══HNO3＋H2O，则欲使氨气尽可能地都转化为硝酸，理论上原料氨气和氧气物质的量的最佳比例为1∶2。习题课2　氮及其化合物
1．下列生产生活中的反应不涉及氧化还原反应的是(　　)
A．钟乳石的形成
B．豆科植物根瘤菌固氮
C．ClO2用作自来水消毒剂
D．食物的腐败
2．下列属于自然界固氮的是(　　)
A．闪电条件下N2与O2反应
B．NH3与HCl直接化合成NH4Cl
C．实验室制氨气
D．在高温、高压、催化剂条件下合成NH3
3．氮及其化合物在生活中有重要用途。下列说法错误的是(　　)
A．氮气的化学性质很稳定，可用作某些反应的保护气
B．液氨汽化时要吸收大量的热，液氨常用来作制冷剂
C．NH4HCO3含有植物所需的氮元素，可用作氮肥
D．稀硝酸具有酸性，实验室可用稀硝酸与活泼金属反应制H2
4．习近平总书记指出：“保障粮食安全是一个永远的话题，任何时候都不能放松”，保障粮食安全离不开化学对农业的支撑。下列说法错误的是(　　)
A．草木灰中的K2CO3属于电解质
B．豆科植物的根瘤菌固氮属于氮的固定
C．大棚薄膜使用的聚氯乙烯的丢弃会造成白色污染
D．pH<7的雨水均属于酸雨
5．下列对事实的解释正确的是(　　)
A．铵盐都属于强电解质，因为铵盐都是易溶于水的晶体
B．向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸，有白色沉淀生成，说明原溶液中一定含有S
C．常温下，将铜放入浓硫酸中无明显变化，说明铜在冷浓硫酸中钝化
D．浓硝酸在光照下变黄，说明硝酸不稳定，且产物有红棕色气体可溶于浓硝酸
6．下列反应的离子方程式或化学方程式书写正确的是(　　)
A．过量的铁粉加入稀硝酸中：Fe＋4H＋＋N====Fe3＋＋NO↑＋2H2O
B．将二氧化硫通入氯水中：SO2＋Cl2＋2H2O====4H＋＋S＋2Cl－
C．实验室制氨气：NH4Cl＋Ca(OH)2====CaCl2＋NH3↑＋2H2O
D．氨气溶于水显碱性：NH3＋H2O====NH3·H2O====N＋OH－
7．部分含氮物质的物质类别与相应化合价的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．存在b→c→d→e→g的转化
B．b可通过氧化或还原反应实现氮的固定
C．e的浓溶液与木炭在加热条件下不能反应
D．a的催化氧化是工业制e的基础
8．一种利用水合肼(N2H4·H2O)对反应设备进行脱氧处理的路径如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A．过程Ⅰ中，N2是氧化产物
B．过程Ⅱ中，N元素化合价没发生改变
C．过程Ⅲ中，消耗NaClO与生成N2H4的物质的量之比为2∶1
D．理论上，脱氧处理过程中不需要补充CuO
9．下列实验装置不能达到实验目的的是(　　)
图Ⅰ 图Ⅱ
图Ⅲ 图Ⅳ
A．图Ⅰ：制取氨气
B．图Ⅱ：验证NH3易溶于水
C．图Ⅲ：将红热的Pt丝伸入盛有浓氨水的锥形瓶中，瓶口可观察到的白烟是NH4NO3
D．图Ⅳ：用SO2做喷泉实验
10．根据氮及其化合物的转化关系，回答下列问题。
(1) X的化学式为__________，从化合价上看，X 具有__________(填“氧化”或“还原”)性。
(2) 实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气，该反应的化学方程式为________________________________________；下列试剂不能用于干燥NH3的是 __________(填字母)。
A．浓硫酸 B．碱石灰
C．NaOH固体 D．无水CaCl2
(3) 设计从出发经过3步反应制备硝酸的路线_______________________________________(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为________________。
(4) 稀硝酸具有强氧化性，其与铜反应的化学方程式为_______________________________。当有4 mol HNO3参与反应，转移的电子的物质的量为__________mol。
11．某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。
(1) 甲同学设计实验如图甲。红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当按图甲装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。
甲
①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有____________(填字母)。
a．酸性　　b．挥发性　　c．不稳定性
②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，______(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为________________。
(2) 乙同学设计实验如图乙。按图乙装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应，是因为_________________________________。
乙
(3) 丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾溶液能将NO、NO2氧化成N，Mn被还原为Mn2＋。
丙
①如图连接装置后，需进行的实验操作为__________________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的是____________________。
②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为______________________________。
③能证明木炭被氧化的实验现象为________________________________。
④D装置中发生反应的离子方程式为________________________________。
习题课2　氮及其化合物
1．A　解析：钟乳石的形成是碳酸钙与碳酸氢钙的相互转化，不涉及元素化合价变化，A符合题意；固氮是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，涉及氧化还原反应，B不符合题意；ClO2具有强氧化性，可杀死自来水中的病菌，起到消毒作用，涉及氧化还原反应，C不符合题意；食物的腐败涉及氧化还原反应，D不符合题意。
2．A　解析：NH3与HCl直接化合成NH4Cl，实验室用氯化铵和氢氧化钙反应生成氨气，均属于氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，B、C错误；工业上将N2合成氨，N2→NH3，属于人工固氮，D错误。
3．D　解析：氮气的化学性质很稳定，可用作某些反应的保护气，A不符合题意；液氨汽化时要吸收大量的热，致使周围温度降低，因此液氨常用来作制冷剂，B不符合题意；NH4HCO3含有植物所需的氮元素，可用作氮肥，C不符合题意；硝酸是强酸，和金属反应生成氮的氧化物，不能制得H2，D符合题意。
4．D　解析：K2CO3属于盐，属于电解质，A正确；豆科植物的根瘤菌固氮是将游离态的氮转变为化合态的氮，属于氮的固定，B正确；聚氯乙烯在短时间内不可被降解，随意丢弃会造成白色污染，C正确；酸雨的pH<5.6，D错误。
5．D　解析：铵盐均为强电解质，是因为铵盐溶于水均可以完全电离，A错误；向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸，有白色沉淀生成，说明原溶液中可能含有S，也可能含S、Ag＋等，B错误；常温下铜与浓硫酸不反应，故将铜放入浓硫酸中无明显变化，C错误；浓硝酸在光照条件下易分解，生成红棕色的NO2溶于硝酸使浓硝酸呈现黄色，D正确。
6．B　解析：过量的铁与稀硝酸反应的氧化产物为硝酸亚铁，离子方程式为3Fe＋8H＋＋2N===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O，A错误；实验室采用氯化铵和氢氧化钙的固体混合物共热制取氨气，其化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，C错误；氨气溶于水显碱性可表示为NH3＋H2ONH3·H2ON＋OH－，D错误。
7．C　解析：由图可知，a为NH3，b为N2，c为NO，d为NO2，e为HNO3，f为铵盐，g为硝酸盐。浓硝酸与木炭在加热条件下发生反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，C错误。
8．C　解析：过程Ⅰ中，N元素化合价由－2升为0，N2为氧化产物，A正确；过程Ⅱ中，N元素化合价未发生改变，均为－3价，B正确；过程Ⅲ中，Cl元素化合价由＋1降为－1，N元素化合价由－3升为－2，故消耗NaClO与生成N2H4的物质的量之比为1∶1，C错误；CuO是脱氧处理过程中的催化剂，理论上不需要补充，D正确。
9．A　解析：给试管中固体加热时，试管口应略向下倾斜，A错误；氨气极易溶于水，图Ⅱ中挤压胶头滴管，使氨气溶于水，烧瓶内气压减小，气球的体积膨胀，B正确；氨水挥发出来的氨气，在铂丝催化作用下发生氧化反应生成NO和H2O，NO和O2反应生成NO2，进而转化为HNO3，HNO3和氨气反应生成NH4NO3，C正确；SO2易溶于NaOH溶液，能形成喷泉实验，D正确。
10．(1) N2O5　氧化　(2) 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O　AD　(3) NH3→NO→NO2→HNO3　2NO＋O2===2NO2或3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　(4) 3Cu＋8HNO3===3Cu＋2NO↑＋4H2O　3
解析：(1) (4) 稀硝酸与铜反应存在关系：8HNO3~6e－，当有4mol HNO3参与反应，转移的电子的物质的量为3mol。
11．(1) ①bc　②不能　木炭与空气中的氧气反应也能生成CO2，使澄清石灰水变浑浊　(2) 不能　挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了Ca(OH)2　(3) ①检查装置气密性　排尽装置中的空气　②C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　③装置C中的澄清石灰水变浑浊　④5NO＋3Mn＋4H＋===5N＋3Mn2＋＋2H2O
解析：(1) ①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色气体，说明试管内含有硝酸蒸气，受热加速分解产生NO2，则证明浓硝酸具有挥发性和不稳定性，故选b、c。(2) 挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应，因此沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，并不能证明木炭与浓硝酸没有反应。(3) ①装置中涉及气体制备的实验，因此实验开始前要检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，反应前需先通一段时间N2，排尽装置中的空气。③装置A中产生气体通入装置B中，NO2转变为NO，再与CO2一起进入装置C，若澄清石灰水变浑浊，则可以证明木炭被氧化为CO2，因此能证明木炭被氧化的实验现象为装置C中澄清石灰水变浑浊。④装置D中NO被氧化为N，Mn被还原为Mn2＋。习题课2　氮及其化合物
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1．掌握氮及其化合物之间的转化，并能够写出转化的化学或离子方程式 2．了解硝酸氧化性规律 3．学会分析氨气、浓硝酸性质的综合实验题
氮及其化合物间的转化关系
写出上述转化反应的化学方程式，若有离子方程式写出对应的离子方程式。
①　____________　；
②　________________　；
③　________________________　；
④　________________________　；
⑤　____________________　；
⑥　________________________　；
⑦　________________________________　；
⑧　____________________________　；
⑨　________________________　；
⑩　________________________　；
　____________________________　；
　____________________________　；
　________________________
____________________；
____________________；
_____________________；
____________________；
____________________；
_____________________；
____________________；
____________________。
金属与硝酸反应的规律
1．本质：HNO3中氮元素显＋5价，具有很强的得电子能力。
2．规律：硝酸的浓度越大，反应温度越高，氧化性越强。
3．与金属反应：除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有金属。活泼金属(如Mg、Zn等)与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同：
完成下列反应的化学方程式。
(1) 银与稀硝酸反应：
____Ag＋____HNO3(稀)═══_____________________；
(2) 少量Fe与稀硝酸反应：
____Fe＋____HNO3(稀)═══___________________；
(3) 过量Fe与稀硝酸反应：
____Fe＋____HNO3(稀)═══_____________________________________；
(4) 锌与较稀硝酸反应(生成N2O)：
____Zn＋____HNO3(较稀)═══_____________________；
(5) 锌与极稀硝酸反应(生成NH4NO3)：
____Zn＋____HNO3(极稀)═══______________________________________。
类型1　氮元素循环图
　氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程。下列说法不正确的是(　　)
A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O22NO
B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原
C．过程⑤中涉及的反应可能有2N＋O2═══2N
D．过程⑥中涉及的反应可能有＋12H＋═══N2↑＋6H2O
类型2　氮元素价类二维图
　氮元素的价类二维图如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．X的化学式为NO
B．转化①需要加还原剂才能实现
C．转化⑤的离子方程式可以表示为H＋＋OH－═══H2O
D．转化④的化学方程式为NO2＋H2O═══HNO3
类型3　实验综合题
　亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味。某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料可知：
①HNO2为弱酸。
②2NO＋Na2O2 ═══ 2NaNO2。
③2NO2＋Na2O2 ═══ 2NaNO3。
④酸性KMnO4溶液可将NO和均氧化为被还原生成Mn2+。
NaNO2的制备方法如图(夹持装置和加热装置已略，气密性已检验)：
(1) 写出A装置烧瓶中发生反应的化学方程式并用单线桥标出电子的转移：
____________________________________________________。
(2) B装置的作用：_______________________________________________；
其中铜参与反应的离子方程式是___________________。
(3) 为避免B中逸出的气体中混有的杂质气体与Na2O2反应，应在B、C装置间增加一个装置，则该装置及其中盛放药品的名称分别为____________________、_____________________。
(4) D装置发生反应的离子方程式为___________________。
(5) 试设计实验检验装置C中NaNO2的存在(写出操作、现象和结论)：_____________________。
1．氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，生态系统的氮循环如图所示。
(1) 循环图中能够说明含氮有机物可以转化为无机物的是____(填转化序号)。
(2) 循环图中转化④的反应之一可表示为＋2O2X＋2H＋＋H2O，其中X为___________________。
(3) 尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体。现有NO2和NO混合的气体(体积之比为1∶1)，处理3 mol混合气体需要的NH3为____ mol。
2．某课外活动小组在实验室制备氨气、验证氨气的某些性质。
Ⅰ．氨气的制备
甲 乙
丙
(1) 图中三套装置中能制备干燥NH3的是__ __(填“甲”“乙”或“丙”)。
(2) 该方案中制备NH3的化学方程式：____________________。
Ⅱ．设计了如图所示的实验收置模拟工业生产制备少量硝酸。
(3) 实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃以上，由此可知该反应是__ __(填“吸热”或“放热”)反应，反应的化学方程式为_____________________。
(4) 控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。
①欲使氨气尽可能地都转化为硝酸，理论上n(NH3)∶n(O2)的最佳比例为_____________________。
②装置B中试剂为__水__，NaOH溶液的作用是_____________________；
③当氨气与氧气比例不合适时，装置A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟。白烟的化学式是_____________________。
习题课2　氮及其化合物
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1．掌握氮及其化合物之间的转化，并能够写出转化的化学或离子方程式 2．了解硝酸氧化性规律 3．学会分析氨气、浓硝酸性质的综合实验题
氮及其化合物间的转化关系
写出上述转化反应的化学方程式，若有离子方程式写出对应的离子方程式。
①__N2＋3H22NH3__；
②__N2＋O22NO(雷雨发庄稼)__；
③__NH3＋H2O NH3·H2O__；
④__NH3·H2ONH3↑＋H2O__；
⑤__2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O__；
⑥__NH3＋HCl═══NH4Cl　__；
⑦__NH3＋HNO3═══NH4NO3
NH3＋H＋═══__；
⑧__2NH3＋H2SO4═══(NH4)2SO4
NH3＋H＋═══__；
⑨__NH3＋CO2＋H2O═══NH4HCO3
NH3＋H2O＋CO2═══N＋HC__；
⑩__2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O__；
__4NH3＋5O24NO＋6H2O__；
__4NH3＋6NO5N2＋6H2O__；
__2NO＋O2═══2NO2__；
__3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO
__3NO2＋H2O═══2H＋＋2＋NO__；
__NO2＋NO＋2NaOH═══2NaNO2＋H2O
＋H2O__；
__2NO2＋2NaOH═══NaNO3＋NaNO2＋H2O
＋H2O__；
__2NO2 N2O4__；
__3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO
3NO2＋H2O═══2H＋＋2N＋NO__；
__Cu＋4HNO3(浓)═══Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
Cu＋4H＋＋2N═══Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O__
或4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O__；
__3Cu＋8HNO3(稀)═══3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
3Cu＋8H＋＋2N═══3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O__；
__3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2__。
金属与硝酸反应的规律
1．本质：HNO3中氮元素显＋5价，具有很强的得电子能力。
2．规律：硝酸的浓度越大，反应温度越高，氧化性越强。
3．与金属反应：除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有金属。活泼金属(如Mg、Zn等)与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同：
完成下列反应的化学方程式。
(1) 银与稀硝酸反应：
__3__Ag＋__4__HNO3(稀)═══__3AgNO3＋NO↑＋2H2O__；
(2) 少量Fe与稀硝酸反应：
__1__Fe＋__4__HNO3(稀)═══__Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O__；
(3) 过量Fe与稀硝酸反应：
__3__Fe＋__8__HNO3(稀)═══__3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O__；
(4) 锌与较稀硝酸反应(生成N2O)：
__4__Zn＋__10__HNO3(较稀)═══__4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O__；
(5) 锌与极稀硝酸反应(生成NH4NO3)：
__4__Zn＋__10__HNO3(极稀)═══__4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O__。
类型1　氮元素循环图
　氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程。下列说法不正确的是(　D　)
A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O22NO
B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原
C．过程⑤中涉及的反应可能有2N＋O2═══2N
D．过程⑥中涉及的反应可能有＋12H＋═══N2↑＋6H2O
解析：过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，A不选；过程③中氮元素化合价降低，氮气被还原，B不选；过程⑤中被氧化为，涉及的反应可能为2N＋O2═══2N，C不选；过程⑥中氮元素化合价降低被还原，反应2N＋12H＋═══N2↑＋6H2O中没有元素化合价升高，故不可能发生，D选。
类型2　氮元素价类二维图
　氮元素的价类二维图如图所示。下列说法不正确的是(　D　)
A．X的化学式为NO
B．转化①需要加还原剂才能实现
C．转化⑤的离子方程式可以表示为H＋＋OH－═══H2O
D．转化④的化学方程式为NO2＋H2O═══HNO3
解析：X为NO，A正确；转化①为N2转化成NH3，N元素化合价降低，发生还原反应，需要加入还原剂，B正确；转化⑤为HNO3转化为NaNO3，可以利用反应：HNO3＋NaOH═══NaNO3＋H2O，该反应的离子方程式为H＋＋OH－═══H2O，C正确；转化④为NO2转化成HNO3，反应为3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO，D错误。
类型3　实验综合题
　亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味。某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料可知：
①HNO2为弱酸。
②2NO＋Na2O2 ═══ 2NaNO2。
③2NO2＋Na2O2 ═══ 2NaNO3。
④酸性KMnO4溶液可将NO和均氧化为被还原生成Mn2+。
NaNO2的制备方法如图(夹持装置和加热装置已略，气密性已检验)：
(1) 写出A装置烧瓶中发生反应的化学方程式并用单线桥标出电子的转移：
__C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O__。
(2) B装置的作用：__制取NO(或将NO2转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO)__；
其中铜参与反应的离子方程式是__═══3Cu2+＋2NO↑＋4H2O__。
(3) 为避免B中逸出的气体中混有的杂质气体与Na2O2反应，应在B、C装置间增加一个装置，则该装置及其中盛放药品的名称分别为__球形干燥管(或U形管)__、__碱石灰(或生石灰或NaOH固体)__。
(4) D装置发生反应的离子方程式为__＋3Mn2+＋2H2O__。
(5) 试设计实验检验装置C中NaNO2的存在(写出操作、现象和结论)：__取少量C装置中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解(加入稀硫酸酸化)，滴加1～2滴(少量)酸性KMnO4溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO2__。
解析：(2) A装置中生成的NO2进入B装置中，NO2和水反应生成硝酸和NO，NO2转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO，所以B装置的作用是制取NO。(3) A装置中生成的CO2在经过B装置后可能还有剩余，会进入C装置和Na2O2反应，从B装置带出的水蒸气也会和Na2O2反应，所以需要将CO2和水蒸气除去，可以在 B、C装置间增加一个装有碱石灰(或生石灰或NaOH固体)的球形干燥管或U形管。(4) C中未与Na2O2反应的NO进入D中，和酸性高锰酸钾溶液反应，酸性KMnO4溶液可将NO氧化为被还原成Mn2+。(5) 酸性KMnO4溶液可将氧化为被还原成Mn2+，溶液会褪色，所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验NaNO2。
1．氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，生态系统的氮循环如图所示。
(1) 循环图中能够说明含氮有机物可以转化为无机物的是__⑥__(填转化序号)。
(2) 循环图中转化④的反应之一可表示为＋2O2X＋2H＋＋H2O，其中X为____。
(3) 尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体。现有NO2和NO混合的气体(体积之比为1∶1)，处理3 mol混合气体需要的NH3为__3__ mol。
解析：(1) 循环图中动植物蛋白质属于有机物，可说明含氮有机物可以转化为无机物的是⑥。(3) NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，产物为氮气和水，NO2和NO混合的气体(体积之比为1∶1)与氨气反应的化学方程式为2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，故处理3 mol 混合气体需要的NH3为3 mol。
2．某课外活动小组在实验室制备氨气、验证氨气的某些性质。
Ⅰ．氨气的制备
甲 乙
丙
(1) 图中三套装置中能制备干燥NH3的是__丙__(填“甲”“乙”或“丙”)。
(2) 该方案中制备NH3的化学方程式：__2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O__。
Ⅱ．设计了如图所示的实验收置模拟工业生产制备少量硝酸。
(3) 实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃以上，由此可知该反应是__放热__(填“吸热”或“放热”)反应，反应的化学方程式为__4NH3＋5O24NO＋6H2O__。
(4) 控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。
①欲使氨气尽可能地都转化为硝酸，理论上n(NH3)∶n(O2)的最佳比例为__1∶2__。
②装置B中试剂为__水__，NaOH溶液的作用是__用于吸收尾气，防止污染空气__；
③当氨气与氧气比例不合适时，装置A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟。白烟的化学式是__NH4NO3__。
解析：(3) 酒精灯撤离，催化剂始终保持红热，且温度可达到700℃以上，说明该反应为放热反应。(4) ①由4NH3＋5O24NO＋6H2O，4NO＋3O2＋2H2O═══4HNO3可得总反应：NH3＋2O2═══HNO3＋H2O，则欲使氨气尽可能地都转化为硝酸，理论上原料氨气和氧气物质的量的最佳比例为1∶2。

展开更多......

收起↑