第13讲 氮及氮的化合物文档格式.docx

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锥形瓶（或烧瓶）、分液漏斗、带导管胶塞

[特别提醒]：

通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生2NO2

N2O4反应。

由于此可逆反应的发生，通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要小。

此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。

因而可逆反应2NO2

N2O4在解化学题中有很重要的应用。

【例1】最新研究表明：

NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。

病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。

下列关于NO的叙述正确的是（）

A．NO是一种红棕色的气体B．常温常压下，NO不能与空气中氧气直接化合

C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等

D．NO易溶于水，不能用排水法收集

【解析】NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集。

常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。

【答案】C

考点2氨的性质

1．氨的物理性质 

氨气为色、有气味的气体，比空气轻，易液化，溶于水，氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度，密度。

2．氨的化学性质；

（1）与水反应，溶液呈碱性：

NH3+H2O

NH3·

H2O

NH4++OH

氨水中所含有微粒：

，氨水中溶质通常看作为NH3，而不是NH3·

H2O。

（2）与酸反应

NH3+HNO3

NH4NO3HCl+NH3

NH4ClH2SO4+2NH3

（NH4）2SO4

氨气与氯化氢相遇便产生，可用于NH3与HCl的相互检验。

（3）还原性

NH3分子中氮元素呈－3价，具有还原性，能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应，被它们氧化：

2NH3＋3Cl2

2NH3＋3CuO

3．氨气的实验室制法

（1）原理：

固态铵盐与碱加热反应：

（2）发生装置：

固+固+加热型，与制备气体相似；

（3）收集：

。

（4）干燥：

在干燥管中盛放作干燥剂。

不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂，因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·

8NH3。

（5）验满：

a．用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则满；

b．蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若产生白烟，则满。

①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。

因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；

而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。

②消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是：

a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块，不利于产生NH3；

b、在高温下能腐蚀大试管。

③因氨气比空气轻，易与空气发生对流，所以收集时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。

④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法，利用NH3·

NH3↑+H2O原理制备。

也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备，原理：

烧碱溶于水为放热反应，促进NH3·

H2O的分解，增大c（OH）使上述可逆反应向左移动，而产生NH3。

【例2】都能用右图所示装置进行喷泉实验的一组气体是（注：

烧杯内为NaOH溶液）（）

A．HCl和CO2B．NH3和CH4

C．SO2和COD．NO2和NO

【解析】在上述气体中，CH4、NO、CO不溶于NaOH溶液，也不与NaOH溶液反应，所以不能做喷泉实验，而HCl、SO2、CO2不仅可溶于NaOH溶液而且还可与NaOH溶液反应，所以能形成喷泉。

【答案】A

【规律总结】喷泉实验成功的关键：

①烧瓶、预先吸水的滴管及直玻璃管都要干燥；

②气体要充满圆底烧瓶；

瓶塞要严密，不漏气，止水夹要夹紧。

注意：

满足下列条件时，均能形成美丽的喷泉：

①液体为水时，NH3、HBr、HCl、HI、SO2等易溶于水的气体或是NO2、NO2＋O2、NO＋O2、NO2＋NO＋O2等易与水反应的气体。

②液体是NaOH、KOH等强碱性溶液时，CO2、SO2、NO2、H2S等酸性气体。

③液体是盐酸或硫酸时，NH3等碱性气体。

考点3硝酸的强氧化性

硝酸不论浓稀都具有强氧化性，主要有以下几个方面体现：

1．金属与硝酸反应，不论金属活泼与否，也不论硝酸的浓度大小，一般氢气放出。

这是因为：

2．金属活动顺序表中，较不活泼的金属（如铜、银等）都能和硝酸反应，一般浓硝酸被还原为,稀硝酸被还原为，金属则变为相应的。

这类反应中硝酸只有一部分体现被还原，另一部分体现生成硝酸盐。

Ag+2HNO3（浓）

3Ag+4HNO3（稀）

3．铁、铝常温下遇浓硝酸，由于浓硝酸具有，所以在金属的表面形成一层，阻止反应继续进行，这个过程叫。

所以可用铁、铝容器装运浓硝酸（或浓硫酸）。

4．非金属（如碳、硫等）也可以和浓硝酸发生反应，非金属被，硝酸完全被还原成。

这和金属与硝酸的反应不同，在有关判断及计算题中应该注意。

C+4HNO3

S+6HNO3（浓）

5．浓硝酸和浓盐酸按1:

3的比组成的混合物叫，它能溶解惰性金属铂、金，这也是硝酸强氧化性的体现。

此外，硝酸还可以氧化很多还原性化合物，如：

S2、SO32、I、Fe2+等

特别提醒]：

有硝酸参与的氧化还原反应的计算：

（1）单质与硝酸的反应，分析讨论是金属还是非金属，若为金属参加的反应硝酸分为两部分，一部分作氧化剂，另一部分起酸性生成硝酸盐，应先确定未被还原的硝酸，再由电子得失守恒求解。

若为非金属单质与硝酸反应时，硝酸全部被还原。

（2）Cu与HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小，产物由NO2变成NO，最终为混合气体。

可以这样理解并分析：

反应的硝酸在产物中共三部分：

Cu（NO3）2

HNO3—

可以看出：

被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系，即：

被还原的硝酸与气体的物质的量相等。

而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐〔如Cu（NO3）2〕，一个金属离子与金属离子最高价数个HNO3成比例关系，即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态数相等。

【例3】

（2007年重庆）某兴趣小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。

（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c。

其目的是。

（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸。

c中反应的化学方程式是

再由a向c中加2mL蒸馏水，c中的实验现象是。

方案

反应物

甲

Cu、浓HNO3

乙

Cu、稀HNO3

丙

Cu、O2、稀HNO3

（3）右表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是。

理由是_____________。

（4）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2。

操作步骤为，实验现象为；

但此实验的不足之处是。

【解析】

（1）根据题目的叙述可以知道，这样操作的目的是检验装置的气密性，按题目所述若d试管内有气泡，且冷却后导管中有一段水柱，说明气密性良好。

（2）c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸时发生反应为Cu+4HNO3（浓）

Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；

若再由a向c中加2mL蒸馏水，浓硝酸的浓度变小，所以反应变得缓慢、产生的气体颜色变浅。

（3）甲方案制取硝酸铜的反应方程式为Cu+4HNO3（浓）

Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，乙方案制取硝酸铜的反应方程式为3Cu+8HNO3（稀）

3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，丙制取硝酸铜的反应方程式为2Cu＋O2＋2HNO3

2Cu（NO3）2。

比较这三种方案的化学方程式可以发现均制取1molCu（NO3）2时消耗硝酸的量分别为4mol、

mol、1mol，丙方案消耗的硝酸的量最少且不产生污染。

（4）若用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2，根据氧化还原反应的规律可以得出应先用KMnO4制Cl2，再用Cl2制Br2。

所以实验的操作步骤为向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸；

其中实验的现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色。

但是由于Cl2和Br2均为有毒的气体，所以需要尾气处理。

【答案】

（1）检查装置气密性。

（2）Cu+4HNO3（浓）

Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O反应变缓，气体颜色变淡。

（3）丙；

耗酸量最少，无污染。

（4）向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸；

c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色；

没有处理尾气。

【规律总结】对铜与硝酸反应实验装置的改进设计有如下的几个要点：

①反应开始前装置怎样避免装置内的空气；

②怎样使铜与稀硝酸反应能自动停止，防止NO过多；

③反应后，能有效的通入空气，证明NO；

同时还要防止NO及生成的NO2逸散到空气中。

【考点整合】参考答案

1.无NO2红棕蓝2.光化学烟雾

3．

（1）3Cu+8HNO3（稀）

3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O排水集气法

Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O向上排空气集气法

1．无刺激性极易越大越小

2．

（1）NH3、H2O、NH3·

H2O、NH4+、OH、H+

（2）白烟

（3）N2＋6HCl3Cu＋N2＋3H2O

3．

（1）2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

（2）O2

（3）向下排空气法（4）碱石灰

1．无H+得电子的能力不及硝酸中+5价的氮元素得电子的能力

2．NO2NO硝酸盐氧化性酸性AgNO3+NO2↑+H2O3AgNO3+NO↑+2H2O

3．很强的氧化性致密的氧化膜钝化

4．氧化NO24NO2↑+CO2↑+2H2OH2SO4+6NO2↑+2H2O

5．体积王水

【课时练习】

一、选择题（本题包括12小题，每小题4分，共48分）

1．雷雨时不可能生成的氮的化合物是（　　）

A．NOB．NO2C．NH3D．HNO3

【解析】雷雨时N2

NO

NO2

HNO3.

2.

（2008·

上海高考）已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快.如图所示为气体

扩散速度的实验，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

【解析】A项中浓H2SO4不是挥发性酸，不会产生白色烟环；

B、C、D三项中由于NH3

的摩尔质量小，扩散速度快，所以离白色烟环远的甲为浓氨水，故C正确。

3．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）

A．向Fe（NO3）2稀溶液中加入盐酸：

3Fe2＋＋4H＋＋NO

===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

B．铜片与浓HNO3：

Cu＋NO

＋4H＋===Cu2＋＋NO↑＋2H2O

C．碳酸氢铵溶液与足量的NaOH溶液混合后加热：

NH

＋OH－△,NH3↑＋H2O

D．AlCl3溶液中滴加足量氨水：

Al3＋＋4NH3·

H2O===AlO

＋4NH

＋2H2O

【解析】A项相当于HNO3氧化Fe2＋，B项生成NO2，C项缺少HCO

与OH－的反应，D项NH3·

H2O不能溶解Al（OH）3。

4．（2010·

常州模拟）氢化铵（NH4H）与氯化铵的结构相似，又知NH4H与水反应有H2生成.则下列叙述不正确的是（　　）

A．NH4H是离子化合物；

　　　　　　B．NH4H固体投入少量的水中，有两种气体生成

C．NH4H与水反应时，NH4H是还原剂；

　　　　D．NH4H溶于水，所形成的溶液显酸性

【解析】氢化铵（NH4H）与氯化铵的结构相似，所以NH4H是离子化合物，A正确；

根据题目所给信息，写出NH4H与水反应的方程式：

NH4H＋H2O===NH3·

H2O＋H2↑，如果投入少量的水中，则生成浓氨水，会有氨气放出，所以有氢气和氨气两种气体放出，B正确；

形成的溶液呈碱性，故D项错误；

NH4H与水反应时，NH4H中的－1价氢被氧化到0价，即NH4H作还原剂，C项正确。

【答案】D

5．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是（　　）

A．①②B．②③C．③④D．①③

【解析】NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新反应生成NH4Cl，在此过程中还有可能出现堵塞导管的情况，因此不能用①的方法制取氨气，③中试管口未向下倾斜，会导致液体倒流入试管而使试管炸裂，③不可行.浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaO＋2NH3·

H2O===Ca（OH）2＋2NH3↑，故可用②的方法制取氨气.浓氨水受热产生氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，所以④符合要求。

6．（2010·

西安模拟）下列对反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO的说法中正确的是（　　）

A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2；

B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2

C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂；

D．若有6molNO2参与反应时，有3mol电子发生转移

【解析】该反应中电子转移情况为：

3NO2＋H2O===2HN失2e－O3＋N得2e－O.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2，A正确；

氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，B正确；

NO2既是氧化剂又是还原剂，C错误；

若有6molNO2参与反应，则转移电子4mol，D错误。

7．（2010·

宜昌模拟）为了社会可持续发展，化工生产过程应尽量减少对环境的副作用.“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念，它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应，据此，由单质铜制取硝酸铜的下列衍变关系可行且符合“绿色化学”的是（　　）

A．Cu

Cu（NO3）2　　　　　　　　　　B．Cu

CuO

Cu（NO3）2

C．Cu

Cu（OH）2

Cu（NO3）2　　　D．Cu

CuSO4

【解析】A项中产生氮氧化物，污染环境；

C项中CuO与H2O不反应；

D项中产生SO2，污染环境；

只有B项，既不产生大气污染物，又节省HNO3，故选B。

【答案】B

8．如图所示装置中，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c呈喷泉状喷出，最终几乎

充满烧瓶.则a和b分别是（　　）

a（干燥气体）

b（液体）

A

B

HCl

4mol/LNaHCO3溶液

C

Cl2

饱和NaCl溶液

D

NH3

1mol/L盐酸

【解析】A项中反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故最终液体不能充满烧瓶；

B项HCl易溶于水，但与NaHCO3反应生成CO2，能充满烧瓶；

C项中Cl2难溶于饱和NaCl溶液，不会形成喷泉；

D项中NH3极易溶于盐酸溶液，符合条件，所以D项正确。

9．将8mLNO2和O2的混合气体通入倒立于水槽中装满水的量筒，充分反应后，剩余气体为1mL，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为（　　）

A．7∶5B．3∶7C．7∶1D．1∶7

【解析】1mL剩余气体可能为NO或O2。

（1）若为NO，则由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，说明NO2和O2与水反应后剩余NO23mL，设原混合气体中O2的体积为x，则有：

8mL－3mL－x　　x

＝

，求得x＝1mL

V（NO2）∶V（O2）＝（8－1）mL∶1mL＝7∶1.

（2）若为O2，设原混合气体中NO2的体积为y，则有：

　4NO2　　＋O2　　＋　2H2O===4HNO3

，求得y＝5.6mL

V（NO2）∶V（O2）＝5.6mL∶（8－5.6）mL＝7∶3.

10．（2010·

南京模拟）某实验过程如图所示：

则图③的试管中的现象是（　　）

A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应

B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色

C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体

D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色

【解析】生成的Cu（NO3）2在H2SO4的酸性条件上相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解

生成NO。

11．红热的木炭与浓HNO3反应产生的气体

气体xmL

气体ymL，假设气体体积均在相同状况下测定，不考虑气体的溶解，则x和y的关系是（　　）

A．x＝

y　　　　　　B．y＝

x　　　　C．x＝y　D．y＝

【解析】由方程式C＋4HNO3（浓）

CO2↑＋4NO2↑＋2H2O、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑可知当产生3molNO2时，最终生成1molNO和2molCO2，再加上原来产生的

molCO2，共

mol气体，原气体总量为

mol.所以x＝y.

12．将Mg、Cu组成的2.64g混合物投入适量稀硝酸中恰好反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体0.896L（标准状况），向反应后的溶液中加入2mol/L的NaOH溶液60mL时金属离子恰好沉淀完全.则形成沉淀的质量为（　　）

A．4.32g　B．4.68g　　　　　　C．5.36g　D．6.38g

【解析】Mg、Cu均为二价金属，2.64g金属生成氢氧化物实际是增加了OH－的质量，故m（OH－）＝2mol/L×

0.06L×

17g/mol＝2.04g，所以沉淀的质量为2.64g＋2.04g＝4.68g。

二、非选择题（本题包括4小题，共52分）

13．（14分）已知：

A是一种正盐，D的相对分子质量比C的大16，E是酸；

当X无论是强碱还是强酸时都有如下转化关系：

当X是强酸时，A、B、C、D、E均含同一种元素；

当X是强碱时，A、B、C、D、E

均同时含有另一种元素.

回答下列问题：

（1）A是________，Y是________，Z是________。

（2）当X是强碱时，B是________，C是________，D是________，E是________。

（3）当X是强酸时，B是________，C是________，D是________，E是________。

【解析】该题的突破口为“D的相对分子质量比C的大16”，所以Y为O2，B能连续被氧化.因E是酸，A是一种正盐，且既能与强酸反应，又能与强碱反应，所以A是弱酸弱碱盐，综合分析得出A为（NH4）2S，Z为H2O。

当X是强碱时，（NH4）2S

NO2

HNO3；

当X是强酸时，（NH4）2S

H2S

SO2

SO3

H2SO4。

（1）（NH4）2S　O2　H2O；

（2）NH3　NO　NO2　HNO3；

（3）H2S　SO2　SO3　H2SO4

14．（10分）亚硝酸（HNO2）是一种比醋酸略强的弱酸，很不稳定，易发生自身氧化还原反应而分解。

（1）低温下，将等物质的量的NO和NO2通入水中，可制得HNO2，反应的化学方程式为：

________________________________________________________________________。

（2）NO

既有氧化性又有还原性，其氧化产物或还原产物与溶液的pH的关系如下表所

示：

pH范围

大于7

小于7

产物

NO、N2O、N2中的一种

①在碱性条件下，NaNO2溶液与NaClO溶液反应的离子方程式为：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿

____________________________________________________。

②若HNO2与氢碘酸反应时按物质的量之比1∶2进行，且I－被氧化成I2，则产物中含氮的物质为________（填化学式）。

（3）在冷冻的NaNO2溶液中加入或通入下列物质，不能制得HNO2的是________（填字母）。

a．稀H2SO4　　　　b．稀HCl　　　　　　c．CO2　d．SO2

（1）NO与NO2发生归中反应生成HNO2。

（2）①碱性条件下NO

被ClO－氧化为NO

；

②酸性条件下根据HNO2与HI的比例，再由电子守恒计算出HNO2中的氮元素降低2价，生成N2O。

（3）根据强酸制弱酸原理知c、d符合题意。

（1）NO＋NO2＋H2O===2HNO2；

（2）①NO

＋ClO－===NO

＋Cl－　②N2O；

（3）cd

15．（16分）某化学课外活动小组设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验（固定装置略去）。

（1）A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：

①碳酸钠，②碳酸氢钠，③碳酸氢铵，④氯化铵，⑤熟石灰，⑥氢氧化钠

若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品是______（填物质序号），并在图中空白处将实验装置图补充完整（使用下列简易装置图，固定装置省略；

使用尺、规作图）

（2）该装置补充完整后，仍