氮及其化合物导学案

氮及其化合物

考点1 氮气及氮的氧化物

1. 氮元素的存在

在自然界中，氮元素既有态，也有态，大部分氮元素以态的形式存在于

空气中。

2. 氮气的物理性质

颜色：，状态：，气味：，水溶性：溶于水。

3. 氮气的化学性质

常温下，氮气的化学性质稳定，通常情况下不易发生化学反应。写出下列反应的化学方程式。

(1) 工业上合成NH3：。

(2) N2和O2在放电条件下生成NO：。

(3) Mg在N2中燃烧：。

4. 氮的固定

(1) 含义：将的氮转变为的氮。

(2) 方式：、生物固氮、工业固氮。

5. 氮的氧化物

例题1 (2013·上海高考)一定条件下，将 CO、 CO2、 NO、 NO2和 NH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏

水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶(洗气瓶排列顺序不确定)。假设气体通过每个洗气瓶

都能充分反应，则尾气(已干燥)( )

A. 可能是单一气体

B. 不可能含有一氧化碳

C. 可能存在原气体中的两种气体

D. 成分和洗气瓶的排列顺序无关

变式1 NO x是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1) NO x能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：。

(2) 在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NO x的排放。当尾气中空气不足时，NO x在催化转

化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：。

(3) 通过NO x传感器可监测NO x的含量，其工作原理示意图如下图所示。

2Pt电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应。

1写出NiO电极的电极反应式：。

微课1 书写减少氮氧化物排放的化学方程式

图1 图2

图3

(1) 汽车排出的尾气中也含有氮氧化物，为避免污染，常给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图1所示。写出净化过程中的总化学方程式：。

(2) TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH，OH能将NO、NO2氧化，如图2所示，OH与NO2反应的化学方程式为NO2+OHHNO3。写出OH与NO反应的化学方程式：。

(3) 用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝(除NO x)技术。其脱硝机理如图3，写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式：。

考点2 氨气及铵盐

1. 氨气

(1) 氨气的物理性质:颜色：；气味：；密度：比空气；溶解性：溶于水(常温常压下，1体积水中大约可溶解体积氨气)；熔、沸点低，易液化。

(2) 氨气的化学性质

①与水反应：NH3+H2ONH3·H2O

计算氨水浓度时通常将视作溶质，氨水的浓度越大，密度。

弱碱性：NH3·H2O

络合性：Ag++2NH3·H2O

②与酸反应：实质是NH3+H+

③与O2反应：4NH3+5O2

(3) NH3的用途

液氨可用作。NH3是一种重要的化工原料，可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等。

2. 铵盐

(1) 铵盐的物理性质：色晶体，溶于水。

(2) 铵盐的化学性质

①热不稳定性

NH4Cl ?

NH4HCO3?

②与碱溶液的反应

N+OH-，氨气能使试纸变色(可用于检验铵盐)。

(3) N的检验

未知液呈碱性湿润的色石蕊试纸变色，则证明含N。

例题2 下列说法正确的是( )

A. 氨气与氯气相遇可能冒白烟

B. 氨气通入浓硫酸或浓硝酸中会被氧化

C. 氨气可以由所有铵盐受热分解得到

D. 氨气比PH3易液化是因为N—H键的键能比P—H键的键能大变式2 探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )

A. 将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水

B. 将pH=11的氨水稀释1 000倍，测得pH>8，说明NH3·H2O为弱碱

C. 加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定

D. 将红热的铂丝伸入右图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2

1. NH3的实验室制法

(1) 方法一：加热固态铵盐和碱的混合物。一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物。

原理：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O

装置：固体+固体气体(与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同)。

收集：只能用向下排空气法。

干燥：用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物)，不能用CaCl2。

验满：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。

注意事项：收集时，一般在试管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速率，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。

(2) 方法二：加热浓氨水。

原理：NH3·H2ONH3↑+H2O

装置：

(3) 方法三：浓氨水中加固态碱性物质(如NaOH粉末)。

原理：浓氨水中存在平衡NH3+H2ONH3·H2ON+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。

装置：

2. NH3的催化氧化反应

4NH3+5O24NO+6H2O 4NH3+6NO5N2+6H2O 8NH3+6NO27N2+12H2O

考点3 硝酸

1. 硝酸的性质

(1) 硝酸的物理性质

纯硝酸是色、有气味、易的液体，能跟水以互溶，常用浓硝酸的质量分数为，“发烟硝酸”的浓度为。

(2) 硝酸的化学性质

①强酸性

与CaCO3反应：

CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O

稀硝酸遇石蕊试液，(填现象)。

浓硝酸遇石蕊试液，(填现象)。

②不稳定性

HNO3受热或光照分解的化学方程式为。

③强氧化性

常温下，Fe、Al遇冷、浓硝酸(填现象)。

Cu与稀硝酸反应：

Cu与浓硝酸反应：

C与浓硝酸反应：

2. 硝酸的用途

硝酸是一种重要化工原料，常用来制造、、、、等。

例题3 等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是( )

A. FeO

B. Fe2O3

C. FeSO4

D. Fe3O4

变式3 (2013·江苏学测)对于1L HNO3和H2SO4的混合溶液，若HNO3和H2SO4物质的量浓度存在如下关系：c(H2SO4)+c(HNO3)=·L-1。则理论上最多能溶解铜的物质的量为( )

A. B. C. D.

硝酸的工业生产

1. 工业生产中的物质转化：NH3→NO→NO2→HNO3

2. 主要原料：氨气、空气、水

3. 主要原理： (1) 4NH3+5O24NO+6H2O (2) 2NO+O22NO2 (3) 3NO2+H2O2HNO3+NO

4. 尾气处理: NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O