第03講 氮及其重要化合物（講義）（學生版） 2025年高考化學一輪復習講練測（新教材新高考）

第03講氮及其重要化合物目錄01TOC\o"1-3"\h\u考情透視·目標導航 02知識導圖·思維引航 03考點突破·考法探究 考點一氮氣及氮的氧化物 知識點1氮的固定和氮氣 知識點2氮氧化物 知識點3氮氧化物對環(huán)境的污染及防治 考向1氮循環(huán) 考向2氮及其化合物的轉(zhuǎn)化 考向3氮氧化物溶于水的問題分析 考點二氮氣銨鹽 知識點1氨的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 知識點2氨的實驗室制法 知識點3銨鹽及NHeq\o\al(＋,4)的檢驗 考向1氨氣的性質(zhì)和實驗室制法 考向2噴泉實驗 考點三硝酸 知識點1硝酸的性質(zhì) 知識點2硝酸工業(yè)制法 考向1硝酸的性質(zhì) 考向2硝酸與金屬的有關計算 考向3氮及其化合物的性質(zhì)與應用 04真題練習·命題洞見 04真題練習·命題洞見 考點要求考題統(tǒng)計考情分析氮及其氮所氧化物2023湖北卷1題，3分；2022天津卷4題，3分；2022北京卷12題，4分；2021河北卷2題，3分本講單獨考查含氮化合物的性質(zhì)的可能性不大，但與其相關的內(nèi)容會分散在一些題目中進行考查。選擇題常從宏觀辨識與微觀探析角度考查氮的固定、氮氧化物的回收利用，具有一定的創(chuàng)新性;非選擇題常結(jié)合工藝流程、實驗、化學反應原理考查硝酸、氨氣、銨鹽等物質(zhì)的性質(zhì)，要關注守恒法在化學計算中的應用，具有一定的綜合性；磷及其化合物一般會結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)等進行考查，砷及其化合物會以新材料、新技術為背景結(jié)合工藝流程、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等進行考查，具有一定的應用性。氨氣、銨鹽2023新課標卷12題，6分；2023遼寧卷3題，3分；2023浙江1月5題，2分；2022天津卷4題，3分；2021全國甲卷9題，6分；2021浙江1月10題，2分硝酸2024·湖北卷8題，3分；2023山東卷2題，2分；2022山東卷12題，4分；2021湖北卷2題，3分不同價態(tài)氮的物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化2023湖南卷1題，3分；2022江蘇卷8題，3分；2022北京卷12題，3分；2022湖南卷9題，3分；2021河北卷10題，3分；2021浙江6月16題，2分復習目標：1．了解N2、NO、NO2的性質(zhì)。2．掌握硝酸的性質(zhì)和用途，結(jié)合金屬與HNO3的反應，掌握守恒法的計算技巧。3．了解氨氣、銨鹽的性質(zhì)及用途；掌握氨氣的實驗室制法。4．掌握銨根離子的檢驗。5．了解氮的化合物對環(huán)境的影響?？键c一氮氣及氮的氧化物知識點1氮的固定和氮氣1．氮的固定2．氮氣(1)物理性質(zhì)：eq\a\vs4\al(無)色eq\a\vs4\al(無)味氣體，密度比空氣略小，eq\a\vs4\al(難)溶于水。(2)化學性質(zhì)【名師提醒】1．氮的非金屬性很強，但N2非常穩(wěn)定，其原因是氮氮三鍵很強。2．氮的固定是指將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程，可簡單表示為N2→含氮化合物。知識點2氮氧化物1．氮有多種價態(tài)的氧化物，氮元素從＋1～＋5價都有對應的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。2．NO和NO2的比較性質(zhì)NONO2顏色、氣味、狀態(tài)無色、無味氣體紅棕色、有刺激性氣味氣體溶解性不溶于水易溶于水毒性有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一與水反應不反應3NO2＋H2O=2HNO3＋NO與氧氣反應2NO＋O2=2NO2不反應對環(huán)境的影響NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒，NO、NO2導致光化學煙霧、形成酸雨及破壞臭氧層【名師提醒】1．NO2與N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此涉及NO2的分子數(shù)目都要考慮該平衡的存在，故1molNO2中分子數(shù)小于NA。2．NO只能用排水法收集，不能用排空氣法收集；而NO2只能用向上排空氣法收集，不能用排水法收集。3．驗證某無色氣體是NO的方法是向無色氣體中通入O2(或空氣)，無色氣體變?yōu)榧t棕色。4．NO2既有氧化性又有還原性，以氧化性為主。NO2能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍。知識點3氮氧化物對環(huán)境的污染及防治1．常見的污染類型(1)光化學煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應，產(chǎn)生的一種有毒的煙霧。(2)酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。(3)破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。(4)NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。2．常見的NOx尾氣處理方法(1)堿液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)，一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。(2)催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)，或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)，一般適用于汽車尾氣的處理?？枷?氮循環(huán)【例1】自然界的氮循環(huán)如圖所示。下列說法中，不正確的是()A．工業(yè)合成氨屬于人工固氮B．雷電作用下N2與O2發(fā)生化學反應C．在氮循環(huán)過程中不涉及氧化還原反應D．含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉(zhuǎn)化【名師點睛】【變式訓練】自然界中氮循環(huán)的部分過程如圖所示。下列說法正確的是()A．雷電是使大氣中的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的最主要方式B．氨或銨鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽屬于氮的固定C．多數(shù)蛋白質(zhì)在動物體內(nèi)被直接吸收D．研究自然界中的元素循環(huán)有利于解決環(huán)境和資源問題考向2氮及其化合物的轉(zhuǎn)化【例2】(2024?廣東省江門市期中)現(xiàn)有氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關系如下圖，則下列說法不正確的是()A．上述所有反應都是氧化還原反應B．“一場雷雨，一場肥”路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是模擬雷電固氮的過程C．反應①中每生成1molNO，轉(zhuǎn)移4mol電子D．S元素也能發(fā)生類似的轉(zhuǎn)化，最終得到硫酸【思維建?！?1)氮氣與氧氣反應的條件為放電，而一氧化氮與氧氣在常溫下就可反應，且反應速率較大。(2)N2O42NO2的正反應為吸熱反應。(3)二氧化氮氣體中存在一定量的四氧化二氮?！咀兪接柧殹康捌浠衔锏霓D(zhuǎn)化關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A．路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑B．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C．上述所有反應都是氧化還原反應D．氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應生成NO2考向3氮氧化物溶于水的問題分析【例3】將充有mmLNO和nmLNO2的量筒倒立于水槽中，然后通入mmLO2，若m<n，則充分反應后，量筒內(nèi)剩余的氣體體積為()A．3(m－n)mL B．(m＋n)mLC．(m－n)mL D．eq\f(n－m,3)mL【思維建模】無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者的混合氣體，反應的實質(zhì)是3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，2NO＋O2=2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。(1)若NO和O2通入水中，總反應式為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(NO∶O2＝4∶3)。(2)若NO2和O2通入水中，總反應式為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3(NO2∶O2＝4∶1)。【變式訓練】在標準狀況下，將O2和NO2按1∶4體積比充滿干燥燒瓶，把燒瓶倒置于水中，瓶內(nèi)液體逐漸上升，假設燒瓶內(nèi)溶液不擴散，最終燒瓶內(nèi)溶液里溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為()A．eq\f(1,14)mol·L－1B．eq\f(4,5)mol·L－1C．eq\f(1,28)mol·L－1D．eq\f(1,42)mol·L－1考點二氨和銨鹽知識點1氨的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．氨的分子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)電子式密度顏色、氣味水溶性比空氣小無色、有強烈_______氣味______溶于水(1∶700)2．氨的化學性質(zhì)(1)氨與水的反應：NH3＋H2ONH3·H2O____________。(2)氨與酸的反應：蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現(xiàn)象為有______生成，將濃鹽酸改為濃硝酸，也會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象?；瘜W方程式：NH3＋HCl=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3。(3)與鹽溶液的反應，如過量氨水與AlCl3反應的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。(4)氨的還原性——氨的催化氧化，化學方程式：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O?！久麕燑c晴】氨水、液氨和一水合氨的區(qū)別氨水液氨一水合氨化學式——NH3NH3·H2O分類混合物，多成分物，非電解質(zhì)純凈物，氫化物一元弱堿成分NH3、NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋(極少)NH3NH3·H2O聯(lián)系氨溶于水形成氨水，氨水中含有NH3和NH3·H2O知識點2氨的實驗室制法1．原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。2．裝置：“固體＋固體eq\o(→,\s\up7(△))氣體”(與用KClO3或KMnO4制O2的裝置相同)。3．收集：只能用向下排空氣法。4．驗滿方法：A．將濕潤的____________試紙置于試管口，試紙變______色；B．將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口，現(xiàn)象是有白煙產(chǎn)生。5．尾氣處理：收集時，一般在管口塞一團用水或稀硫酸浸濕的棉花球，可減小NH3與空氣的對流速度，收集到純凈的NH3，同時也可避免污染空氣?！久麕燑c晴】實驗室制取氨的其他方法方法化學方程式(或原理)氣體發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O濃氨水＋固體NaOHNaOH溶于水放熱，促使氨水分解。且OH－濃度的增大有利于NH3的生成濃氨水＋固體CaOCaO與水反應，使溶劑(水)減少；反應放熱，促使氨水分解?；瘜W方程式為NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2知識點3銨鹽及NHeq\o\al(＋,4)的檢驗1．銨鹽的物理性質(zhì)絕大多數(shù)銨鹽都是白色固體，都易溶于水。2．銨鹽的化學性質(zhì)3．NHeq\o\al(＋,4)的檢驗未知液eq\o(→,\s\up7(OH－))呈堿性eq\o(→,\s\up7(△))濕潤的____________試紙變______色，則證明含NHeq\o\al(＋,4)。考向1氨氣的性質(zhì)和實驗室制法【例1】下列裝置用于實驗室探究NH3的性質(zhì)，其中能達到實驗目的的是()。【變式訓練】用下列實驗裝置和方法進行相應實驗，能達到實驗目的的是()。A．用甲裝置制備干燥的氨B．用乙裝置收集Cu與濃硝酸反應產(chǎn)生的氣體并測量其體積C．用丙裝置除去CO2中含有的少量HClD．用丁裝置吸收NH3并防止倒吸考向2噴泉實驗【例2】課外活動小組的同學設計的4個噴泉實驗方案如圖所示，下列有關操作不可能引發(fā)噴泉的是()A．擠壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾B．擠壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D．在裝置④的水槽中慢慢加入濃硫酸并打開止水夾【思維建模】噴泉實驗的發(fā)生裝置及操作方法引發(fā)操作：原裝置：打開活塞，擠壓膠頭滴管的膠頭，使少量水進入燒瓶。裝置(Ⅰ)：向?qū)Ч苤型ㄈ胍欢康腍2S和SO2，現(xiàn)象為有淡黃色固體生成，燒瓶內(nèi)壁附有水珠，NaOH溶液上噴形成噴泉。裝置(Ⅱ)：打開①處的活塞并向燒瓶中緩慢通入少量的HCl氣體后關閉該活塞，等充分反應后再打開②處的活塞，觀察到先有白煙產(chǎn)生，后產(chǎn)生噴泉。裝置(Ⅲ)：擠壓膠頭滴管，然后打開導管上部的兩個活塞，則右邊燒瓶出現(xiàn)噴白煙的現(xiàn)象，再打開導管下部活塞，則可產(chǎn)生雙噴泉?！咀兪接柧殹吭谌鐖D所示的裝置中，干燥燒瓶內(nèi)盛有某種氣體，燒杯和膠頭滴管內(nèi)盛放某種液體。擠壓膠頭滴管的膠頭，下列與實驗事實不相符的是()選項氣體液體噴泉顏色ACl2飽和食鹽水黃綠色噴泉BNH3含有酚酞的H2O紅色噴泉CHClAgNO3溶液白色噴泉DCO2含有酚酞的NaOH溶液紅色噴泉考點三硝酸知識點1硝酸的性質(zhì)1．物理性質(zhì)硝酸是______、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。2．化學性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性反應：4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5(或光照))2H2O＋4NO2↑＋O2↑。(2)強氧化性硝酸無論濃、稀都有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。與金屬反應：稀硝酸與銅反應：__________________________________________；濃硝酸與銅反應：__________________________________________。與非金屬反應：濃硝酸與C的反應：__________________________________________。③與還原性化合物反應：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質(zhì)。稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(3)與有機物反應顯色反應：含有苯基的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸時變______色?！久麕熖嵝选?．市售濃硝酸呈黃色的原因是硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。消除方法：向變色濃硝酸中通氧氣。2．硝酸保存在棕色試劑瓶中，置于陰涼處，不能用橡膠塞。3．強氧化性：從氮元素化合價角度看，HNO3中N元素顯+5價，處于最高價，故HNO3具有很強的氧化性。硝酸無論濃、稀都有強氧化性，而且濃度越大，其氧化性越強。知識點2硝酸工業(yè)制法1．NH3在催化劑作用下與O2反應生成NO：______________________________；

2．NO進一步氧化生成NO2：________________________；

3．用水吸收NO2生成HNO3：________________________。

【名師點晴】考向1硝酸的性質(zhì)【例1】(2024·北京市昌平區(qū)二模)下述實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生，對比分析所得結(jié)論不正確的是()

①②③A．①中發(fā)生了反應4HNO34NO2↑+O2↑+2H2OB．由②中產(chǎn)生紅棕色氣體可推測木炭與濃硝酸發(fā)生了反應C．由③中有紅棕色可推測出濃硝酸可能具有揮發(fā)性D．③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2，不能得出木炭與濃硝酸發(fā)生反應的結(jié)論【名師點睛】1．濃、稀硝酸均具有強氧化性，濃度越大，氧化性越強，其還原產(chǎn)物的價態(tài)越高。濃硝酸與金屬反應的過程中，濃度逐漸減小，還原產(chǎn)物有可能是NO2和NO的混合物。2．硝酸與具有還原性的弱酸鹽(如Na2SO3、NaI等)、堿性氧化物、堿以及其他還原劑反應時，優(yōu)先發(fā)生氧化還原反應。3．在應用硝酸的氧化性分析離子是否共存時，要注意溶液中H＋和NOeq\o\al(－,3)的組合，它們相當于HNO3，能夠氧化具有強還原性的離子，而單純的NOeq\o\al(－,3)不能氧化這些離子?！咀兪接柧殹吭谕L櫥中進行下列實驗：步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后，迅速停止下列說法中不正確的是()A．Ⅰ中氣體由無色變紅棕色的化學方程式為2NO+O2=2NO2B．Ⅱ中的現(xiàn)象說明常溫下鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化C．過量鐵與稀硝酸反應生成亞鐵鹽D．對比Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象，說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3考向2硝酸與金屬的有關計算【例2】(2024?湖南省名校聯(lián)考期中)將2.56gCu投入12mL10mol·L-1硝酸中，恰好完全反應，向反應后的溶液中加入40mLamol·L-1NaOH溶液，Cu2+恰好完全沉淀，將生成的氣體與bmolO2一起通入足量NaOH溶液中，氣體恰好被完全吸收生成cmolNaNO3。下列判斷正確的是()A．生成的氣體中只有NO B．C． D．【思維建?！?．硝酸與金屬反應的計算模型2．計算技巧(1)原子守恒法：HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用，反應后以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑，轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物。這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應消耗的HNO3的物質(zhì)的量。(2)得失電子守恒法：HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮元素得到的電子的物質(zhì)的量等于金屬失去的電子的物質(zhì)的量。(3)電荷守恒法：HNO3過量時反應后的溶液(不考慮OH-)中有c(NO3-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。(4)離子方程式計算法：金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO3-在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應，因此此類題目應用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應的金屬或H+或NO3-進行相關計算。【變式訓練】(2024?安徽省合肥市期中)某稀溶液中含有4molKNO3和2molH2SO4，向其中加入1.2molFe，充分反應(已知NO3-被還原為NO)，最終溶液體積為1L，下列說法正確的是()A．所得溶液中c(NO3-)=2.75mol·L－1 B．所得溶液中c()：c()=1：1C．反應后生成NO的體積為28L(標準狀況下) D．所得溶液中的溶質(zhì)只有FeSO4考向3氮及其化合物的性質(zhì)與應用【例3】(2024·廣東省深圳市二模)自然界中氮的循環(huán)意義重大。其中，部分含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關系呈現(xiàn)在氮及其化合物的“價一類”二維圖中。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)→b的轉(zhuǎn)化是工業(yè)制硝酸的基礎B．既屬于g又屬于f的鹽可用作氮肥C．汽車中的三元催化器可促進尾氣中的b、c向a轉(zhuǎn)化D．實驗室中，常用f與強堿反應產(chǎn)生e來檢驗f中陽離子的存在【變式訓練】部分含氮物質(zhì)的分類與相應化合價的關系如圖所示。下列說法不正確的是()。A．b化學性質(zhì)穩(wěn)定，既沒有氧化性，也沒有還原性B．a(chǎn)與f可以相互轉(zhuǎn)化：afC．c、d、e可以相互轉(zhuǎn)化：cdeD．實驗室可以用銅與e的濃溶液反應制取d1．(2024·湖北卷，8，3分)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。下列事實解釋錯誤的是()事實解釋A甘油是黏稠液體甘油分子間的氫鍵較強B王水溶解鉑濃鹽酸增強了濃硝酸的氧化性C冰的密度小于干冰冰晶體中水分子的空間利用率相對較低D石墨能導電未雜化的p軌道重疊使電子可在整個碳原子平面內(nèi)運動2．(2023?湖北省選擇性考試，1)2023年5月10日，天舟六號貨運飛船成功發(fā)射，標志著我國航天事業(yè)進入到高質(zhì)量發(fā)展新階段。下列不能作為火箭推進劑的是()A．液氮-液氫 B．液氧-液氫 C．液態(tài)NO2-肼 D．液氧-煤油3．(2022?北京卷，12)某的多孔材料剛好可將N2O4“固定”，實現(xiàn)了NO2與N2O4分離并制備HNO3，如圖所示：己知：2NO2(g)N2O4(g)ΔH下列說法不正確的是()A．氣體溫度升高后，不利于N2O4的固定B．N2O4被固定后，平衡正移，有利于NO2的去除C．制備HNO3的原理為：2N2O4+O2+2H2O=4HNO3D．每制備0.4mol硝酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為6.02×10224．(2022?江蘇卷，8)氮及其化合物的轉(zhuǎn)化具有重要應用。下列說法不正確的是()A．自然固氮、人工固氮都是將N2轉(zhuǎn)化為NH3B．侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4ClC．工業(yè)上通過NH3催化氧化等反應過程生產(chǎn)HNO3D．多種形態(tài)的氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化形成了自然界的“氮循環(huán)”5．(2021?浙江1月選考，10)關于反應8NH3+6NO2=7N2+12H2O，下列說法正確的是A．NH3中H元素被氧化()B．NO2在反應過程中失去電子C．還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為3：4D．氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為4：36．(2021?河北選擇性考試，4)硫和氮及其化合物對人類生存和社會發(fā)展意