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第15讲　氮及其化合物
复习目标
1. 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2. 结合实例认识氮及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。
3. 从酸雨、雾霾等的形成与防治，体会人与自然和谐共生理念。
考点1　氮气和氮的氧化物
1. 自然界中氮的存在与氮的固定
（1）物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略小， 溶于水。
（2）化学性质
难　
2. 氮气
① ；
② ；
③ 。
3Mg＋N2　 Mg3N2　
N2＋3H2　 2NH3　
N2＋O2　 2NO　
写出有关反应的化学方程式：
【理解应用】
氮气具有“稳定性”“氧化性”“还原性”和“沸点低”等特点。下列氮 气的用途中，分别应用了氮气的什么性质？
用途 性质
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
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
答案：①稳定性　②氧化性　③还原性　④沸点低
3. 氮的氧化物
（1）氮的多价态氧化物
①N2O俗称笑气，可以致人发笑，有轻微麻醉作用。
②N2O3、N2O5分别是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物（或酸酐）。
（2）NO和NO2性质的比较
化学式 NO NO2
物理性质 无色、不溶于水的气体 色、有刺激性气味的 气体，易液化，易溶于水
化学 性质 与O2反应 不反应
与H2O反 应 不反应
红棕　
NO　
化学式 NO NO2
制法 试剂 Cu与稀硝酸反应 Cu与 反应
收集 通常用 法收集 通常用 法收集
浓硝酸　
排水　
向上排空气　
（3）氮氧化物的污染
【理解应用】
①（经典高考）汽车发动机及催化转化器中发生 ，则 甲、乙分别为 、 （填化学式）。
N2　
CO2　
不可以　
二者均具有氧化性，都能使
湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
易错辨析
×
√
×
×
考向1　N2的性质和氮的固定
1. 下列说法错误的是（　　）
A. （2026·沧州普通高中月考）氮气的化学性质稳定，可用作灯泡的保护气
B. （2026·浙江镇海中学模拟）合成氨和氨的催化氧化过程都属于氮的固定
C. （2026·浙江温州模拟）“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”涉及反 应：N2＋O2 2NO
D. （2026·重庆南开中学月考）在N2与Mg反应生成Mg3N2的过程中，N2作 氧化剂
√
考向2　氮的重要氧化物
2. 下列有关氮的氧化物的说法正确的是（　　）
A. NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收
B. 4.6 g NO2和N2O4的混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NA（NA为阿 伏加德罗常数的值）
C. 将装有NO2的密闭烧瓶浸入冰水，红棕色变深
D. 除去NO中混有的少量NO2气体时，可以用水洗涤后再干燥
√
3. 将盛有12 mL 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2 mL无色气体。
（1）若剩余的气体是O2，则NO2、O2的体积分别是 ；
8 mL、4 mL　
设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：
10.8 mL、1.2
mL　
　氮氧化物（NOx）与 O2、H2O反应的有关计算
（1）关系式法
类型 反应分析 分析结果
①NO和O2的混合 气体通入水中 体积比V（NO）∶V（O2）
类型 反应分析 分析结果
②NO2和O2的混 合气体通入水中 体积比V（NO2）∶
V（O2）
③NO、NO2和O2 的混合气体通入 水中
（2）得失电子守恒法
氮氧化物（NOx）转化为HNO3时失去电子，若为NOx与O2的混合气体， 则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
考点2　氨和铵盐
1. 氨气
（1）物理性质
密度 气味 水溶性 特征
比空气 的 性气 味 极易溶于水 （1∶700） 易液化（液氨作制冷 剂）
小　
刺激　
（2）化学性质
【理解应用】
②NH3是中学化学中常见的碱性气体，能使 变 蓝，可在推断题中作为解题突破口。
③向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物 ，
离子方程式为 ， 继 续滴加氨水，难溶物溶解得到 色透明溶液。
NH3、H2O均为极性分
子，NH3与H2O之间可形成分子间氢键，并且NH3和H2O能反应
湿润的红色石蕊试纸　
Cu（OH） 2
深蓝　
2. 铵盐
（1）物理性质：铵盐一般是 色固体，绝大多数铵盐 溶于 水。
（2）化学性质
白　
易　
蓝
色　
【理解应用】
③尿素[CO（NH2）2]是一种常用化肥，缓慢与H2O发生非氧化还原反应释 放出NH3。尿素中C元素化合价为 。
＋4　
3. 氨的实验室制法
（1）加热固态铵盐和碱的混合物
②实验装置
③制备流程
（2）实验室制取氨的其他方法
方法 化学方程式（或原理） 气体发生装置
加热浓氨水
方法 化学方程式
（或原理） 气体发
生装置
浓氨水＋
固体
NaOH NaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分 解，且OH－浓度的增大有利于NH3 的生成
浓氨水＋
固体CaO
（3）NH3的干燥（装置如图所示）
（4）尾气处理
为防止污染空气，多余的氨气要吸收掉。但氨气极易溶于水，在尾气吸收 时要防止倒吸，常采用如下装置。
【理解应用】
CaCl2能与NH3反应
生成配合物，浓硫酸能与NH3反应
CaO与水反应，使溶剂（水）减少；反应放热，促使NH3·H2O分
易错辨析
√
×
×
×
考向1　氨气的性质
1. 下列说法错误的是（　　）
A. （2026·河北承德模拟）用NH3检验氯气管道是否泄漏，体现了NH3的还 原性
B. （2026·广州执信中学月考）过量的NH3通入0.1 mol·L－1 CuSO4溶液中 最终无蓝色沉淀生成
C. （2026·江苏前黄高级中学月考）氨气在合适条件下可实现下列转化： NH3 N2
D. （2023·江苏高考）氨极易溶于水，所以液氨可用作制冷剂
√
2. 用充有NH3的烧瓶进行“喷泉实验”，装置及现象如图。下列关于该实 验的分析错误的是（　　）
A. 该实验证明氨气极易溶于水且氨水呈碱性
B. 选用合适的溶液，CO2也能做喷泉实验
C. 烧杯中换成其他液体无法形成喷泉
√
考向2　铵盐的性质
3. 下列说法正确的是（　　）
A. （2025·四川射洪模拟）向某固体加入
NaOH溶液并加热，产生使湿润的 红色石蕊试纸变蓝的气体，该固体一定是铵盐
B. （2025·四川绵阳中学月考）农民夏天用NH4HCO3施肥后，用土盖住化 肥NH4HCO3，是因为温度高时铵盐易分解
C. （2025·西安模拟）用图①装置分离氢氧化钙固体中混有的少量氯化铵 固体
D. （2025·北京对外经贸大学附中月考）用图②操作来制备NH4Cl固体
√
解析： 氮化镁、铵盐等和浓氢氧化钠溶液反应都生成氨气，能使湿润 的红色石蕊试纸变蓝，所以不一定就是铵盐，A错误；NH4HCO3受热分解 为NH3，导致氮肥损失，夏天施肥用土盖住可避免肥效降低，B正确；氯化 铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水，不能用该装置分 离两种物质，C错误；NH4Cl固体受热分解得到氨气和氯化氢，利用蒸发的 操作蒸干NH4Cl溶液不可以制备NH4Cl固体，D错误。
4. 下列说法中正确的是（　　）
A. 所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3
B. 所有铵盐都易溶于水，所有铵盐中的氮元素均呈－3价
D. NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
√
解析： 　A项，NH4NO3受热分解不一定能得到NH3，错误；B项， NH4NO3中氮元素有－3价、＋5价两种化合价，错误；D项，NH4Cl受热分 解生成NH3和HCl，冷却后NH3与HCl又生成NH4Cl，不是升华，错误。
考向3　氨气的制备
5. （2026·广东惠州一调）化学兴趣小组利用下列装置进行NH3的相关实 验。其中能达到实验目的的是（　　）
A. 制备NH3 B. 干燥NH3
C. 检验NH3 D. 吸收NH3
√
解析： 　加热氯化铵固体无法制备氨气，因为分解生成的氨气和HCl会在 试管口重新化合生成氯化铵，且收集氨气的试管口处应该使用棉花团，而 非单孔塞，A错误；浓硫酸会和氨气反应，不能干燥氨气，B错误；浓氨 水、浓盐酸具有挥发性，挥发的氨气和HCl气体反应生成白烟，能检验氨 气，C正确；氨气极易溶于水，直接通入水中会发生倒吸，D错误。
6. 下列对应的实验装置或者说法正确的是（　　）
A. （2025·海南文昌中学月考）图①装置可用于制取并收集氨气
B. （2025·重庆八中月考）图②制取并收集少量氨气
C. （2025·吉林市模拟）图③制备干燥的氨气
D. （2025·合肥一六八中学月考）图④装置测量NH3体积
√
解析： 　NH3的密度比空气小，应用向下排空气法进行收集，A错误；浓 氨水滴在生石灰上可快速生成氨气，生成的氨气用碱石灰干燥，然后用向 下排空气法收集，B正确；浓氨水与氢氧化钠固体反应生成氨气，氨气会 和氯化钙反应，不能使用无水氯化钙干燥氨气，C错误；NH3极易溶于水， 不能用排水法测量NH3的体积，D错误。
考点3　硝酸
1. 物理性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2. 化学性质
不稳定性 化学方程式：
强氧
化性
4HNO3　 2H2O＋4NO2↑＋O2↑　
2NO↑＋4H2O　
2NO2↑＋2H2O　
2H2O　
与有
机物
反应 ①硝化反应（与 反应）： ＋HNO3 （浓） 。
②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色
＋H2O　
3. 保存
（1）保存硝酸： 色瓶（避光）、玻璃塞（橡胶塞易被氧化）、阴 凉处（防热）。
棕　
（2）存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈 色。
黄　
【教材挖掘】
　〔人教必修第二册〕王水是浓硝酸和浓盐酸以体积比为1∶3混合得到的 混合物。利用HNO3和王水可分离提纯金银，其工艺流程如图所示（“溶 金”时会有NO气体逸出，溶液中金元素主要以[AuCl4]－形式存在）。
[AuCl4]－＋NO↑＋2H2O
②“还原”制金的过程中若有0.1 mol Au生成，则理论上至少需 要 g Zn。
③“沉银”后所得的滤液溶质主要是 （填物质名 称）。
9.75　
硝酸铜、硝酸钠　
4. 工业制备硝酸的反应原理（写出化学方程式）
4NH3＋5O2　 4NO＋
6H2O　
易错辨析
×
√
×
√
考向1　硝酸的性质
1. 下列判断或者说法正确的是（　　）
A. （2025·吉林市一中模拟）常温下，将5.6 g铁片投入足量浓硝酸中，生 成NO2分子数目为1.5NA（NA为阿伏加德罗常数的值）
B. （2025·对外经贸大学附中月考）向稀硫酸中加入铜粉无现象，再加入 NaNO3固体，会产生无色气体
C. （2025·太原五中月考）向烧瓶中加入木炭颗粒与浓硝酸，加热，烧瓶 中有红棕色气体产生，该过程中木炭作还原剂，将HNO3还原
√
2. （2026·浙江嘉兴模拟）下列有关硝酸的反应说法正确的是（　　）
B. 实验室用HNO3与Na2S反应制取H2S气体
C. 用HNO3制备Cu（NO3）2：方案①Cu Cu（NO3）2，方案② Cu Cu（NO3）2，方案②HNO3的利用率高
D. 浓硝酸被Cu还原为NO2，若反应消耗1 mol HNO3，则转移1 mol电子
√
3. 将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和 NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：
（1）NO的体积为 L，NO2的体积为 L。
5.824　
5.376　
（2）参加反应的 HNO3的物质的量是 。
解析： 参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生 成Cu（NO3）2；另一部分被还原成NO2和 NO，所以参加反应的HNO3的物 质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。
1.52 mol　

硝酸与金属反应计算的思维模型
考向2　氮及其化合物的转化
4. （2026·辽宁丹东模拟）已知氮元素及其化合物的转化关系如图所示， 下列说法正确的是（　　）
A. ①步转化中，1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
B. ①～④各步转化中，属于氮的固定的是①②③
C. ②～④各步转化中，氮元素只发生氧化反应
√
5. 氮元素的“价—类”二维图如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A. 常温下，可用e的浓溶液除去铁制品表面
的铜镀层
B. 工业制备e的路线是b→d→e
C. 实验室可用浓氨水和熟石灰反应快速制取
少量a，且用无水CaCl2干燥
D. d可与NaOH溶液发生反应，因此d为酸性
氧化物
√
真题演练
1. 下列描述错误的是（　　）
A. （2025·湖南高考）如图的操作，试纸会变为蓝色
B. （2025·江苏高考）工业合成氨中以氮气作反应物
C. （2024·贵州高考）向BaCl2溶液中先通入适量SO2，无明显 现象，再加入稀HNO3，有白色沉淀生成，说明稀HNO3有氧化性
D. （2024·广东高考）由氨制硝酸：NH3→NO→NO2→HNO3，说明NH3和NO2均具有氧化性
√
2. （2025·广东高考15题）按如图组装装置并进行实验：将铜丝插入溶液 中，当c中红色褪去时，将铜丝拔离液面。下列叙述错误的是（　　）
A. a中有化合反应发生，并有颜色变化
B. b中气体变红棕色时，所含氮氧化物至少有两种
D. 若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，则c中溶液颜色会褪去
√
3. （2025·湖北高考8题）如图所示的物质转化关系中，固体A与固体B研 细后混合，常温下搅拌产生气体C和固体D，温度迅速下降。气体C能使湿 润的红色石蕊试纸变蓝。G是一种强酸。H是白色固体，常用作钡餐。下列 叙述错误的是（　　）
A. 在C的水溶液中加入少量固体A，
溶液pH升高
B. D为可溶于水的有毒物质
C. F溶于雨水可形成酸雨
D. 常温下可用铁制容器来盛装G的浓溶液
√
解析： 　结合题意可知C为NH3，G是强酸，则E是NO，F是NO2，G是 HNO3；H是BaSO4，D是BaCl2。A项，在C（NH3）的水溶液（氨水）中加 入少量固体A（NH4Cl），铵根离子浓度增大，抑制了NH3·H2O的电离， OH－浓度减小，溶液pH减小，错误；B项，D（BaCl2）易溶于水，溶于水 电离出Ba2＋，钡是重金属，有毒，正确；C项，F（NO2）溶于雨水可形成 硝酸型酸雨，正确；D项，G是HNO3，常温下Fe遇浓硝酸钝化，故常温下 可用铁制容器来盛装浓硝酸，正确。
课时跟踪检测
1. 关于氮的性质，下列说法不正确的是（　　）
A. NH3与O2反应的还原产物为H2O
B. 34 g NH3气体中s-p σ键数目为6NA
C. 2NO＋2CO 2CO2＋N2，说明氧化性：NO＞CO
D. 足量NaOH溶液和等物质的量的NO和NO2反应，生成NaNO2
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2. NH3是一种重要的化工原料，在半导体光催化的作用下，N2分子被光催 化材料捕获进而实现N2→NH3的转化（过程如图）。下列说法错误的是 （　　）
A. 此方法属于人工固氮
B. NH3是该反应的还原产物
C. 该方法实现了光能向化学能的转化
D. 理论上，每消耗1 mol N2生成32 g O2
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3. 为研究浓硝酸与Cu的反应，进行如图所示实验。下列说法不正确的是 （　　）
A. 浓硝酸需存放在棕色试剂瓶中，滴入浓硝酸后，无需加热 即可反应
B. 反应开始后，试管中产生红棕色气体，说明浓硝酸具有氧 化性
C. 反应消耗0.05 mol Cu时，转移电子数约为6.02×1022
D. 若将铜片换成铝片，反应更剧烈，产生大量气体
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4. （2026·天津九校联考模拟）地球上的生物循环涉及多种含氮物质，转 化关系之一如图所示。下列说法错误的是（　　）
A. 1个N2分子中σ键与π键数目之比为1∶2
B. 反应j中2.24 L N2O被还原生成0.1 mol N2
C. 反应c和反应k均为氮的固定
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5. （2025·广东肇庆模拟）下列实验装置能达到实验目的的是（　　）
A. 制备NH3 B. 干燥NH3
C. 收集NH3 D. 吸收NH3尾气
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解析： 　加热时氯化铵分解生成氨气和氯化氢，在试管口氨气与氯化氢 化合生成氯化铵，不能制备氨气，应选氯化铵固体与氢氧化钙固体加热制 备，A错误；氨气与氯化钙反应，不能干燥氨气，B错误；NH3的密度比空 气的小，应该采用向下排空气法收集，即长进短出，C错误；氨气不与四 氯化碳反应，不溶于四氯化碳，可防止倒吸，D正确。
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6. 按如图装置进行实验。搅拌一段时间后，滴加浓硝酸。不同反应阶段的预期现象及其相应推理错误的是（　　）
A. 烧瓶壁会变冷，说明该反应是吸热反应，吸热
反应不一定需要加热才能发生
B. 试纸会变蓝，说明有NH3生成，NH3溶于水显碱性
C. 滴加浓硝酸后，有白雾产生，说明浓硝酸有挥发性
D. 实验过程中，气球先变大后变小，说明体系压强先增大后减小
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7. （2025·广东茂名模拟）按如图连接好实验装置，三通阀接通氨气发生 器与烧瓶，滴入浓氨水，待烧杯中酚酞完全变红后，再拧动三通阀使多余 氨气通入尾气吸收装置，可见a管液面迅速上升形成喷泉。下列有关说法不 正确的是（　　）
A. 该喷泉颜色为红色
B. 该装置的优点为能处理多余氨气，减少污染
C. 浓氨水与CaO反应有NH3生成，产氨过程熵减
D. 若烧瓶内先集满HCl气体，则产生氨气后可见“喷烟”现象
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解析： 　氨气溶于水反应生成一水合氨，一水合氨为弱碱，遇酚酞变 红，因此该喷泉颜色为红色，A正确；该装置形成喷泉后，装置中产生的 多余氨气可通过三通阀利用倒扣的漏斗处烧杯中的水吸收，减少污染，B 正确；浓氨水与CaO反应有NH3生成，产氨过程气体分子数增加，为熵增 过程，C不正确；若烧瓶内先集满HCl气体，则产生氨气后相遇能反应生成 氯化铵，故可见“喷烟”现象，D正确。
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8. （2026·广东江门模拟）氮元素之间的相互转化不仅关乎生命体的生存 和繁衍，还推动着生物圈中的氮循环，并影响着生态系统的平衡。氮单质 及其化合物的部分“价—类”二维图如图所示。下列说法正确的是 （　　）
A. a盐受热分解一定生成b
B. b和g中的氮元素都是sp3杂化
C. 工业上制备硝酸是通过c→d→e→f
的转化实现
D. c→d和c→b都属于氮的固定
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9. 某小组探究NH3的催化氧化，实验装置图如下。③中气体颜色无明 显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟，⑤中 溶液变蓝。
下列分析正确的是（　　）
A. ④中白烟的主要成分是NH4Cl
B. ⑤中溶液变蓝说明NO2是稀硫
酸与Cu反应的催化剂
C. ③、④中现象说明③中的反应是4NH3＋7O2 4NO2＋6H2O
D. 若②中只有NH4Cl不能制备NH3
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解析： 　由题图可知，①中高锰酸钾受热分解制备氧气，装置②中氯 化铵与氢氧化钙共热反应制备氨气，装置③中氨气在催化剂作用下与 氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮和水，装置④中反应生成的一氧 化氮与过量的氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水蒸气反应生成硝 酸，硝酸与过量的氨气反应生成硝酸铵而产生白烟，装置⑤中氮的氧 化物与氧气溶于水反应生成硝酸，硝酸与铜反应可得到蓝色的硝酸铜 溶液。综上所述，故选D。
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10. 硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。工业上 制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸。如图是模拟工业制硝酸的 实验装置（支撑装置省略）。
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（1）实验时，产生氨气的操作： 。
解析： 实验时，通过向氨水中鼓入空气使氨气缓慢挥发出来。
（2）碱石灰能否换成氯化钙？ （填“能”或“不能”）。
解析： 无水氯化钙能吸收氨气生成CaCl2·8NH3，所以碱石灰不能换 成氯化钙。
向氨水中鼓入空气
不能　
回答下列问题：
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解析： 实验开始时，先通入氧气，排出装置内的空气同时充满氧 气，使氧气过量，氨气与过量的氧气反应，避免生成硝酸铵，所以先通入 的气体是氧气。
B　
使氧气过量，氨气与过量的氧气充分反应，避免硝酸铵的
生成
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解析： 继续通入氧气使NO、NO2与氧气和水反应生成硝酸，防止氮 氧化物污染空气，所以最后停止通入的气体是氧气。
B　
继续通入氧气使NO、NO2与氧气和水反应，生成硝
酸，防止氮氧化物污染空气
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4NH3＋
5O2　 4NO＋6H2O
保证
气流流通，增大氨气与氧气的接触面积，使氨的催化氧化反应更充分
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4NO＋3O2＋
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