高考化学一轮复习第4章第3节氮及其化合物教学案新人教版.docx
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高考化学一轮复习第4章第3节氮及其化合物教学案新人教版
第三节 氮及其化合物
考纲定位
核心素养
1.掌握氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。
2．掌握氨气的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）。
3．了解氮及其重要化合物的制备方法。
1.宏观辨识——能从不同层次认识氮及其化合物的主要性质及应用。
2．变化观念——从氮的化合价变化，认识氮及其化合物反应原理及转化条件。
3．科学探究——从不同的角度探究NH3、NOx、HNO3的主要性质和制备方案，并进行实验验证。
4．社会责任——关注NO、NO2的污染、保护环境。
考点一|氮气及其氧化物
1．自然界中氮的存在和氮的固定
2．N2的性质及应用
（1）物理性质：
无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点比O2的低。
（2）化学性质
N2的电子式为，结构式为N≡N。
①与H2反应的化学方程式：
，N2表现氧化性。
②与Mg反应的化学方程式：
N2＋3MgMg3N2，N2表现氧化性。
③与O2反应的化学方程式：
N2＋O22NO，N2表现还原性。
提醒：
氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。
3．氮的氧化物
（1）氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5；NO2与N2O4能相互转化2NO2N2O4（写化学方程式）。
（2）NO、NO2的比较
NO
NO2
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
难溶于水
易溶于水
与O2或与H2O反应
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
收集方法
排水法
向上排空气法
与人体、环境的关系
①与血红蛋白结合，使人中毒；
②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
（3）常见NOx的尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
注意：
NO不能被碱液吸收。
②催化转化：
在催化剂、加热条件下，氨将氮氧化物转化为无毒气体（N2）或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2和CO2）。
一般适用于汽车尾气的处理。
正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）食品袋中充氮气可用来防腐。
（ ）
（2）氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质。
（ ）
（3）NO2与H2O反应中，H2O为还原剂。
（ ）
（4）密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA。
（ ）
（5）NO2和NO均可以用NaOH溶液吸收。
（ ）
（6）4NH3＋5O2
4NO＋6H2O属于人工固氮。
（ ）
答案：
（1）√
（2）× （3）× （4）× （5）× （6）×
⊙考法☆ 氮及其氧化物的性质及探究
1．下列说法正确的是（ ）
A．N2与O2、Mg反应中均体现了N2的氧化性
B．N2很稳定的原因是氮的非金属性较弱
C．N2→NO2与N2→NH3均能一步完成
D．NO不能用排空气法收集的原因是NO易被O2氧化
D [A项，N2与O2反应中，N2体现了还原性；B项，N2稳定的原因是NN的键很牢固，难断键；C项，N2→NO2不能一步完成。
]
2．（2018·济宁一模）工业上常用亚硝酸钠（NaNO2）作媒染剂、漂白剂、钢材缓蚀剂、金属热处理剂。
某兴趣小组用下列装置制备NaNO2并探究NO、NO2的某一化学性质（A中加热装置已略去）。
已知：
①2NO＋Na2O2===2NaNO2；
②NO能被酸性KMnO4氧化成NO
，MnO
被还原为Mn2＋。
请回答下列问题：
（1）装置A三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_____________________
___________________________________________________________。
（2）用上图中的装置制备NaNO2，其连接顺序为：
a→________→h（按气流方向，用小写字母表示），此时活塞K1、K2如何操作___________________________________________________________。
（3）E装置发生反应的离子方程式是_________________________________
___________________________________________________________。
（4）通过查阅资料，NO2或NO可能与溶液中Fe2＋发生反应。
某同学选择上述装置并按A→C→E顺序连接，E中装入FeSO4溶液，进行如下实验探究。
步骤
操作及现象
①
关闭K2，打开K1，打开弹簧夹通一段时间的氮气，夹紧弹簧夹，开始A中反应，一段时间后，观察到E中溶液逐渐变为深棕色
②
停止A中反应，打开弹簧夹和K2、关闭K1，持续通入N2一段时间
③
更换新的E装置，再通一段时间N2后关闭弹簧夹，使A中反应继续，观察到的现象与步骤①中相同
步骤②操作的目的是____________________________________________；
步骤③C瓶中发生反应的化学方程式为____________________；通过实验可以得出：
________（填“NO2”或“NO”中的一种或两种）和溶液中Fe2＋发生反应使溶液呈深棕色。
解析：
（1）Cu与浓硝酸反应生成NO2，配平方程式即可。
（2）A生成NO2，根据已知①可知，生成的NO2先通入C中的水中生成NO，然后干燥除去H2O与Na2O2反应的干扰，制备NaNO2，最后用酸性KMnO4吸收尾气NO。
在操作时注意反应装置中空气的排尽。
（3）根据化合价升降配平离子方程式。
（4）根据②③实验可知NO和Fe2＋反应。
答案：
（1）Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
（2）d→e→b（或c）→c（或b）→f（或g）→g（或f） 关闭K1，打开K2
（3）3MnO
＋4H＋＋5NO===3Mn2＋＋5NO
＋2H2O
（4）排尽装置中残留的NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO NO
考点二|氨和铵盐
1．氨的性质
（1）氨的物理性质
无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，易液化，液氨常作制冷剂，极易溶于水（1∶700），可由喷泉实验证明。
（2）氨的化学性质
①与水的反应——氨水
a．氨气溶于水呈碱性原因的方程式为NH3＋H2ONH3·H2ONH
＋OH－。
b．氨水的粒子成分：
H2O、NH3·H2O、OH－、NH
、NH3、H＋，以溶解的NH3总量为溶质进行浓度计算。
②氨气与酸的反应
a．蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为产生白烟，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。
化学方程式分别为HCl＋NH3===NH4Cl，HNO3＋NH3===NH4NO3。
b．氨气通入酸的本质反应为NH3＋H＋===NH
。
③NH3的还原性——氨的催化氧化
化学方程式为4NH3＋5O2
4NO＋6H2O。
该反应是工业制HNO3的基础反应。
[深度归纳] 氨水的性质
（1）不稳定性：
NH3·H2ONH3↑＋H2O。
（2）碱的通性
①氨水使酚酞试剂变红。
②中和反应：
NH3·H2O＋H＋===NH
＋H2O。
③沉淀反应：
3NH3·H2O＋Al3＋===Al（OH）3↓＋3NH
。
注意：
涉及氨水反应的离子方程式书写时，NH3·H2O不可拆开。
2．铵盐的性质与检验
（1）铵盐的性质
铵盐均为离子化合物，无色晶体，易溶于水。
①不稳定性——受热易分解
a．NH4Cl受热分解：
NH4ClNH3↑＋HCl↑。
b．NH4HCO3受热分解：
NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑。
②与碱反应：
铵盐都可与碱溶液反应生成NH3·H2O（弱碱），但加热生成NH3和H2O。
写出铵盐与强碱溶液反应的离子方程式：
a．稀溶液不加热：
NH
＋OH－===NH3·H2O。
b．浓溶液或稀溶液加热：
NH
＋OH－NH3↑＋H2O。
③“水解”——铵盐溶于水易水解，离子方程式：
NH
＋H2ONH3·H2O＋H＋，溶液水解呈酸性。
（2）NH
的检验模板
3．NH3的实验室制法
（1）原理：
2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
注意：
①不能用NH4NO3，因NH4NO3受热爆炸；②Ca（OH）2不能用KOH或NaOH代替，因两者易吸湿，易结块，不利于产生NH3，且高温下腐蚀试管；③不能只用NH4Cl固体加热制取NH3，因为NH4Cl受热分解生成的NH3和HCl遇冷又化合成NH4Cl。
（2）实验装置
（3）制备NH3的其他两种简易方法
①加热浓氨水（见图1）
反应原理：
NH3·H2ONH3↑＋H2O。
图1 图2
②浓氨水中加入固态碱性物质（见图2）
反应原理：
浓氨水中存在以下平衡：
NH3＋H2ONH3·H2ONH
＋OH－，加入固态碱性物质（如CaO、NaOH、碱石灰等），使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。
加CaO的化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca（OH）2。
正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）氨易液化，且液氨汽化时要吸收大量热，故可作食品的制冷剂。
（ ）
（2）氨水能使酚酞变红，说明NH3为碱。
（ ）
（3）蘸有浓酸和浓氨水的玻璃棒靠近，均产生白烟。
（ ）
（4）氨水与AlCl3反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓。
（ ）
（5）氨的催化氧化反应可直接生成NO2。
（ ）
（6）铵盐不稳定，受热均生成NH3。
（ ）
（7）稀（NH4）2SO4溶液与稀NaOH溶液混合的反应离子方程式为NH
＋OH－===NH3·H2O。
（ ）
（8）实验室制NH3的试剂Ca（OH）2可以用NaOH代替。
（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）× （6）× （7）√ （8）×
⊙考法1 氨与铵盐的主要性质及应用
1．如下图，利用培养皿探究氨气的性质。
实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。
下表中对实验现象所做的解释正确的是（ ）
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与HCl反应产生了NH4Cl固体
B
浓硫酸附近无明显现象
NH3与浓硫酸不发生反应
C
氯化物溶液变浑浊
该溶液一定是AlCl3溶液
D
干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
A [B项，NH3可与酸反应生成铵盐；C项，氯化物也可以是MgCl2等；D项，NH3与H2O反应生成的NH3·H2O为碱。
]
2．（2019·松江模拟）某同学探究氨和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是（ ）
A．室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较氨水和NaOH碱性强弱
B．将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中，研究Al（OH）3的两性
C．将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，观察到白烟
D．加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3
A [A项，pH越大，碱性越强；B项，Al（OH）3不溶于氨水；C项，浓硫酸稳定，不能形成白烟；D项，NH4Cl加热也分解，且NaHCO3加热后生成的Na2CO3不易除去。
]
⊙考法2 氨气的制法及性质的实验探究
3．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．①② B．②③
C．③④D．①③
D [①中NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，③中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管底部而使试管炸裂，故①③符合题意。
]
4．某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。
图1 图2
（1）装置A中烧瓶内试剂可选用________（填字母代号，下同），装置B中试剂可选用________。
a．碱石灰 b．浓硫酸 c．生石灰 d．五氧化二磷
e．烧碱
（2）在K2的导管末端连接图2装置中的________装置（填序号），当装置D中集满氨气后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是___________________________________________________________。
（3）若探究氨气的还原性，需打开K1、K3，在K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。
①用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成气体必须通过分别盛有________、________试剂的洗气瓶。
②D中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为__________________________________________________。
③从K3处导管逸出的气体中含有少量Cl2，则C装置中应盛放________溶液（填化学式），反应的离子方程式为
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
解析：
（1）在浓氨水中存在平衡：
NH3＋H2ONH3·H2ONH
＋OH－，向其中加入生石灰[发生反应CaO＋H2O===Ca（OH）2生成Ca（OH）2]或烧碱，都会使平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发。
碱石灰的成分是烧碱和生石灰，原理同上述，都可快速制备氨气。
装置B为干燥装置，NH3为碱性气体，不能用酸性干燥剂（浓硫酸，P2O5）。
（2）氨气极易溶于水，不溶于CCl4，需选择防倒吸装置进行实验探究，因此需选择图2中的Ⅱ或Ⅲ。
根据喷泉实验的原理，要使装置D发生喷泉现象。
用热毛巾将烧瓶捂热，可使D中氨气受热膨胀通过导管与水接触，即产生“喷泉”。
（3）①用二氧化锰与浓盐酸制取的氯气中，混有氯化氢气体和水蒸气，要得到纯净、干燥的氯气需通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气。
②探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味的气体”必为氨气的氧化产物，可推知为氮气。
③氯气是有毒气体，可与强碱溶液反应，因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。
答案：
（1）ace ace
（2）Ⅱ或Ⅲ 用热毛巾将烧瓶捂热（其他合理答案均可）
（3）①饱和食盐水 浓硫酸 ②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2 ③NaOH Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
考点三|硝酸
1．硝酸的主要性质
纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，与H2O以任意比互溶。
（1）不稳定性
①反应：
4HNO3
2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
②市售浓硝酸呈黄色的原因是HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中。
③浓硝酸的保存方法是保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于冷暗处。
（2）强氧化性
①与不活泼金属反应
稀硝酸与铜反应：
3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。
浓硝酸与铜反应：
Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。
②常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。
③与非金属反应
如浓硝酸与C的反应：
C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
④与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋、FeO等还原性物质。
写出稀硝酸与SO2、Fe2＋反应的离子方程式分别为3SO2＋2NO
＋2H2O===3SO
＋2NO↑＋4H＋、3Fe2＋＋NO
＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
[深度归纳] 硝酸与金属反应的规律
（1）HNO3与金属反应一般不能产生H2。
（2）还原产物一般为HNO3（浓）→NO2，HNO3（稀）→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
对于Cu与少量浓硝酸反应时，还原产物有NO2、N2O4、NO。
（3）硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
2．氮及其化合物转化关系
（1）歧化——同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
（2）归中——同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
如：
6NO＋4NH35N2＋6H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
（3）含氮物质的连续氧化
NH3NONO2HNO3
N2NONO2HNO3
正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）浓硝酸中加入用砂纸打磨过的铝条，产生红棕色气体。
（ ）
（2）稀硝酸可除去试管内壁的银镜，应用了HNO3的氧化性。
（ ）
（3）浓硝酸可用铁或铝制容器盛装，说明浓硝酸与Fe、Al不反应。
（ ）
（4）浓硝酸中滴加紫色石蕊试液，最终变为红色。
（ ）
（5）浓硝酸与过量Cu反应结束后，再加稀硫酸，反应仍能发生，生成NO。
（ ）
（6）浓硝酸在光照下久置，会变黄，通入O2会消除黄色。
（ ）
答案：
（1）×
（2）√ （3）× （4）× （5）√ （6）√
⊙考法1 HNO3的主要性质及探究
1．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（ ）
实验操作
现象
解释或结论
①
过量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液不呈红色
稀硝酸不能将Fe氧化为Fe3＋
②
浓硝酸久置或光照
变黄色
HNO3不稳定易分解
③
Al箔插入稀硝酸中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
④
用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上
试纸先变红色后褪色
浓硝酸具有酸性和强氧化性
A．①② B．③④
C．②③④D．②④
D [①中过量的Fe与HNO3反应生成Fe2＋，滴入KSCN溶液不呈红色；③中Al在常温下遇浓硝酸钝化，而遇稀硝酸反应。
]
2．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。
图中K为止水夹（处于关闭状态），F是一半空的注射器。
请回答有关问题：
（1）设计装置A的目的是________________________________________。
（2）在完成
（1）中的“操作”后，将装置B中的铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是________________________________________
___________________________________________________________；
B中反应的离子方程式为______________________________________
___________________________________________________________。
（3）装置E和F的作用是________________________________________；
为实现此作用，其操作方法是________________________________。
（4）装置D的作用是________________________________________。
解析：
（1）因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的二氧化碳气体赶走装置中的空气避免对一氧化氮气体检验产生干扰。
（2）因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，现象是Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝，其离子方程式为3Cu＋2NO
＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
（3）NO与氧气能迅速反应生成二氧化氮，故用空气验证NO的生成，将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO。
（4）NO、NO2都有毒，能污染环境，氮的氧化物可用NaOH溶液吸收。
答案：
（1）产生CO2赶走装置中的空气，防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
（2）Cu丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变蓝 3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
（3）验证NO的生成 将注射器中的空气推入E中，若气体变为红棕色则说明生成了NO
（4）吸收多余的氮氧化物，防止污染空气；防止倒吸
⊙考法2 HNO3与金属反应的定量计算与判断
3．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是（ ）
A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少
B．反应中转移的电子总数稀硝酸少
C．试管内壁上的铜用浓硝酸除较好，因反应速率快
D．相同状况下，两者用排水法收集的气体的体积相同
D [铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu（NO3）2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，价态由＋5降到＋4，每个氮原子只得1个电子，稀硝酸被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成NO2也比NO多。
用排水法收集气体时，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故两种情况收集到的气体一样多。
]
4．（2019·济南一中质检）将11.2g的MgCu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体x（假定产生的气体全部逸出）。
再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4g沉淀。
根据题意推断气体x的成分可能是（ ）
A．0.3molNO2和0.3molNO
B．0.2molNO2和0.1molN2O4
C．0.6molNO
D．0.1molNO、0.2molNO2和0.05molN2O4
D [向MgCu混合物与足量的硝酸反应所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4g沉淀为氢氧化镁、氢氧化铜，所以沉淀中氢氧根的质量为21.4g－11.2g＝10.2g，物质的量为
＝0.6mol，根据电子守恒可知反应过程中共转移0.6mole－，根据答案确定D项符合。
]
[思维建模] 守恒思想在硝酸与金属反应计算中的应用
课堂反馈 真题体验
1．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是________（填序号）。
（1）（2017·全国卷Ⅱ）加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，若石蕊试纸变蓝可得出NH4HCO3显碱性
（2）（2016·全国卷Ⅰ）用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO
（3）（2015·全国卷Ⅰ）密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA
（4）（2014·全国卷Ⅰ）施肥时，草木灰（有效成分为K2CO3）不能与NH4Cl混合使用，是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
（5）（2013·全国卷Ⅰ）可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气
（6）（2012·全国卷）常温常压下，92g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为6NA
答案：
（4）（5）（6）
2．（2016·全国卷Ⅰ）氮的氧化物（NOx）是大气污染物
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