高中化学氮及其化合物计算题分类汇编(难题)知识讲解

氮及其化合物

(一)氮气

1．氮元素存在形态

空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。

2．N2的物理性质

氮气难溶于水，难液化，密度比空气略小（与空气密度相近），只能用排水法收集N2。

3．N2的化学性质

由于氮分子的键能很大，所以氮气的性质很稳定，只有在高温条件下才能发生一些化学变化。

(1)与H2的反应：N2 + 3H22NH3

(2)与O2的反应：N2 + O22NO

(3)与Mg的反应：3Mg + N2Mg3N2

4．氮的固定

(1)定义：把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。

(2)氮的同定的途径

①生物固氮

豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中游离的氮变成氨（铵态氮肥）作为养分吸收，所以这些植物可以少施肥，甚至不施肥。

②大气同氮

闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥），渗入土壤被植物根系吸收。 N2 + O22NO

2NO + O2 = 2NO2

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

【注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。

③工业固氮

氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下，可以直接化合生成氨(NH3)。

N2 + 3H22NH3

工业上就是利用这个原理来合成氨的。

（二）一氧化氮和二氧化氮

1、一氧化氮：无色气体，难溶于水，有很大毒性，在常温下极易被氧化成二氧化氮。2NO＋O2→2NO2

2、二氧化氮：有刺激性气味的红棕色气体，溶于水生成硝酸和一氧化氮。

3NO2＋H2O =2HNO3＋NO 2NO N2O4（无色）

注意：关于氮的氧化物溶于水的几种情况的计算方法。

①NO2或NO2与N2（或非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2＋H2O→ 2HNO3＋NO 利用气体体积变化差值进行计

算。

②NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2＋2H2O＋O2 =4HNO3可知，当体积比为

＝4：1，恰好完全反应

V(NO2)：V(O2) ＞4：1，NO2过量，剩余气体为NO

＜4：1，O2过量，乘余气体为O2

③NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO＋O2→2NO2，3NO2＋H2O→2HNO3＋NO ，总反应式为：4NO＋2H2O＋3O2→

4HNO3当体积比为

＝4：3，恰好完全反应

V(NO)：V(O2) ＞4：3，NO过量，剩余气体为NO

＜4：3，O2过量，乘余气体为O2

④NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按①求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO 的体积即为NO的总体积，再按③方法进行计算。

（三）硝酸的化学性质

1、HNO3具有酸的通性。

2、HNO3具有强氧化性，表现在能与多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。

【注意】由于硝酸氧化性很强，任何金属与硝酸反应都不能放出氢气，在与不活泼金属如Cu、Ag等反应时，浓硝酸还原产物为NO2，稀硝酸还原产物为NO，（但不能认为稀硝酸的氧化性比浓硝酸强）；

这类反应中硝酸只有一部分体现氧化性被还原，另一部分体现酸性生成硝酸盐。

铁、铝常温下遇浓硝酸，由于浓硝酸具有强氧化性，所以在金属的表面形成一层致密的氧化膜，阻止反应继续进行，这个过程叫钝化。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸（或浓硫酸）。

3、在溶液中NO3—几乎与所有离子能大量共存，但注意，当溶液的酸性较强可形成硝酸溶液，具有还原性的某些离子则不能与其大量共存，如NO3—、H＋、Fe2＋中任意两者能大量共存，但三者则不能大量共存。

即：NO3—在中性或碱性溶液中不表现氧化性，而在酸性溶液中表现强氧化性。

（四）氨气

1、氨的物理性质

氨气为无色、有刺激性气味的气体，比空气轻，易液化，极易溶于水（喷泉实验），氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度越高，密度越小。

2、氨的化学性质；

（1）与水反应，溶液呈碱性：NH3+H2NH3·H2NH4++OH-

氨水中所含有微粒： NH3·H2O分子，NH4+，OH-，氨水中溶质通常看作为NH3，而不是NH3·H2O。

（2）与酸反应

NH3+HNO3 = NH4NO3 HCl+NH3=NH4Cl H2SO4+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：

NH3＋ Cl2 = NH3＋ CuO =

NH3＋ O2 = NH3＋ O2 =

3、氨气的实验室制法

（1）原理：固态铵盐与碱加热反应： 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

（2）发生装置：固+固+加热型，与制备氧气相似；

（3）收集：向下排空气法。

（4）干燥：在干燥管中盛放碱石灰作干燥剂。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

课堂练习：

1、将8 mL NO2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1 mL，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为( )

A．7∶5 B．3∶7 C．7∶1 D．1∶7

2、同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2；②NO2和O2；③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是( )

A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1D．V3>V1>V2

3、在相同状况下，将下列四种混合气体：①体积比为3 ∶1的NH3和N2'②体积比为1 ∶1的NO2和N2③体积比为1 ∶1的NO2和O2'④体积比为4 ∶1的NO2和O2，分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中，充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4，下列关系正确的是( )

A．h1>h2>h3>h4 B．h4>h3>h2>h1 C．h4>h1>h3>h2 D．h2>h3>h1>h4

4、在常温下向盛满水并倒置于水槽中的试管里先后通入4 mL NO2、4 mL NO、5 mL O2，经过一段时间后，试管里剩余的气体有( )

A．NO B．O2 C．NO2和O2D．NO和O2

5、NO、NO2均可与NH3反应转化为无害的N2和H2O，现有3L NO、NO2的混合气体，，当耗用3L NH3时，可全部转化为N2和H2O，则NO和NO2的体积之比为（）

A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．任意比

6、把盛有48mLNO、NO2混合气体的容器，倒置于水中（同温、同压），待液面稳定后，容器内气体体积变为24mL。则：

⑴原混合气体中，NO是 mL，NO2是 mL。

⑵若在剩余24mL气体中，通入6mLO2，待液面稳定后，容器内气体体积为 mL。

⑶若在剩余24mL气体中，通入24mLO2，待液面稳定后，容器内气体体积为 mL。⑷若在原48mLNO、NO2混合气体中，通入 mL O2，倒置在水面上，气体会全部吸收。