高考化学总复习第四单元非金属及其重要化合物 第4讲 氮及其化合物

第4讲氮及其化合物

复习目标

1.了解氮及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮及其重要化合物的

制备方法。3.了解氨气、钺盐的性质及用途。4.掌握氨气的实验室制法、工业

制法和NHf的检验方法。5.了解氮的化合物对大气的污染及防治措施。

考点一氮气氮的氧化物

基础自主夯实

1.氮元素及其在自然界中的存在形式

(1)氮元素在周期表中的位置及氮原子结构

氮元素位于元素周期表的第国二周期第回YA_族。氮原子结构示意图为

画—L最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5

个电子，因此，氮原子一般通过同共用电子对与其他原子相互结合构成物质。

(2)自然界中氮的存在和氮的固定

蚓苗寓研一(大气中，体积分数约为0.78)

器?一分为酬然固氮和也)人工固氮

动植物体内的蛋白质中，土壤和

海洋里的硝酸盐、铉盐中

注意：氮的固定是化学变化，实质是游离态的N2转化为氮的化合物。

2.氮气

(1)物理性质：画无色画无臭气体，密度比空气略小，画难溶于水。

(2)从氮分子结构角度认识其化学性质

氮分子内两个氮原子间以画共价三键(N三N)结合,断开该化学键需要吸收

较多能量，故氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应,

无法被大多数生物体直接吸收。

写出有关的化学方程式:

①而N2+3Mg=^=Mg3N2°

高温、高压.

②网N2+3H2、催化剂2NH3。

③函m+Ch放电或局温-2N0。

3.氮的氧化物

(1)氮有多种价态的氧化物，如N20、NOsN2O3SNo2、N2O4XN2O5等，其

中属于酸性氧化物的是西蛇3、[02]N2Q5O

(2)No和NCh性质的比较

性质

NONO2

画红棕色有刺激性气味

颜色、状态、气味无色无臭气体

的气体

溶解性国丕溶于水易溶于水

有毒(跟血红蛋白结

毒性有毒，大气污染物之一

合)，大气污染物之一

[θ5]3Nθ2+

与水反应不反应

H2O=2HNO3+No

与氧气反应画2N0+02=2NO2不反应

对环境的影响导致光化学烟雾和酸雨，破坏臭氧层

误点查正请指出下列各说法的错因

(1)N2与02在放电条件下直接化合成NO2O

错因：N2与ON在放电条件下生成N0。

(2)NO2溶于水时，No2是氧化剂，水是还原剂。

错因：NCh与H20反应，NCh既是氧化剂又是还原剂。

(3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体。

错因：CU与稀硝酸生成NO,No与空气中的ON反应，不能用排空气法收集,

只能用排水法收集。

(4)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。

错因：NCh与&0反应生成HNo3和NO,所以N02不是酸性氧化物。

(5)制N02时，用水或NaOH溶液吸收尾气。

错因：NoZ与H2。反应生成HNo3和有毒气体NO,故不能用水吸收尾气。

课堂

1.No只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而N02只能用向上排空气

法收集，不能用排水法收集。验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入

。2(或空气)，无色气体变为红棕色。

2.NO2气体存在平衡：2NO2N2O4,故常温时没有纯净的NO2或N2O4

气体。

3.NO2虽然与水反应生成HNo3,但不是硝酸的酸酊。硝酸的酸酊是N2O5；

NO2不是酸性氧化物。

4.NO2能使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝，原因是二氧化氮先与水反应生成

HNO3,HNO3再将碘化钾氧化为12,最终淀粉遇12变蓝。

5.常见的N0.、尾气处理方法

(1)碱液吸收法

2NO2+2Na0H-NaN03+NaNO2+H2O

NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

工业尾气中NOX常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶

液完全吸收的条件是H(NO2)≥n(NO)o

(2)催化转化法

在催化剂、加热条件下，氨可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)o一般适用于汽车尾气的处理。

题组

角度一氮气的性质与用途

1.下列有关氮气的说法正确的是()

A.氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼

B.ImoIN2可与3molH2完全反应生成2molNH3

C.电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是

N2+202=2NO2

D.在反应3Mg+N2电燃=Mg3N2中，N2作氧化剂

答案D

2.下图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图:

下列叙述错误的是()

A.反应①属于氮的固定；反应②可用于工业上合成HNO3

B.在催化剂a、b的作用下，提高了化学反应速率和平衡转化率

C.N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%

D.在反应①和反应②中，均有极性共价键形成，并且反应①中的氮原子发

生了还原反应，而反应②中的氮原子发生了氧化反应

答案B

角度二氮的氧化物

3.下列有关氮的氧化物的说法正确的是（）

A.因NCh与水反应可生成HNO3,故NCh是HNo3的酸酊

B.NO2为红棕色气体，因此将NCh通入水中，溶液显红棕色

C.NO、No2都有毒，且No是汽车尾气的有害成分之一

D.No2与漠蒸气可用NaoH溶液鉴别，溶于NaoH溶液得到无色溶液的是

NO2,得到橙色溶液的为漠蒸气

答案C

4.在一定条件下，将NCh和02的混合气体12mL通入足量水中，充分反应

后剩余2mL气体（同温同压下），则原混合气体中氧气的体积为（）

①1.2mL②2.4mL③3mL④4mL

A.①②B.②③

C.③④D.①④

答案D

4

解析4NO2+02+2H2O=4HNO3若乘IJ余的气体是O2,贝IJV（No2）=gx（12

mL-2mL)=8mL,V(O2)=12mL-8mL=4mL。根据反应3NO2+H2O=2HNO3

+NO知，若剩余的气体是NO(2mL)=6mLNo2,贝IJV(O2)=∣×(12mL-6mL)

=1.2mLo

E思维建模氮的氧化物和。2、H20反应的计算方法

(1)关系式法

①NCh和O2混合气体溶于水的计算：

由4NO2+02+2H2O=4HNO3可知:

f<4：1O2过量，剩余气体为O2

V(NO2)：V(O2),=4：1恰好完全反应

I>4：1NO2过量，乘馀气体为No

②NO与02同时通入水中：

由4N0+302+2H2O=4HNO3可知：

仔4：3剩余02

V(NO)：V(O2)<=4：3恰好完全反应

、>4:3剩余NO

③No2、NO、O2三种混合气体通入水中：

a.可先将NO和O2转化为NO2,再按各种情况分别处理。

b.也可先将No2和H2O反应转化为NO,再按4N0+3O2+2H2O=4HNO3

情况处理。

(2)得失电子守恒法

当NOA转化为硝酸时要失去电子，如果是No、与02混合，则反应中。2得到

的电子数与NOX失去的电子数相等。

考点二氨和钻盐

基础自主夯实

1.氨的分子结构与性质

(1)分子结构

H：N：H

分子式：画迎，电子式：［02］H,空间结构为三角锥形，属于极

性分子。

(2)物理性质

画无色有画刺激性气味的气体,密度比空气画小，易液化，可用作国制

冷剂，极易溶于水(体积比约1：700),可由而］喷泉实验证明。

(3)化学性质

①与水反应：画NH3+H2ONH3∙H2O,氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性:

阿NH3∙H2ONH去+OH-。

a.组成：三种分子：Γ⅛H3∖H2O、NH3∙H2O；

三种离子：∏Γ∏N⅛KOH-、H+。

b∙性质：氨水质量分数越大，其密度越回小。

c.NH3∙H2θ为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3-H2O=^=

向NH3t+H2O(可用干制备，少量NH3)□

②氨气与酸反应

a.蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为同有白烟生

成，将浓盐酸改为同浓硝酸,也会出现相同的现象。化学方程式分别为国HQ

+NH3==NH4Cl,回NH3+HNCh=NFUNCho

b.与82等酸性氧化物反应：NH3+CO2+H2O=Γ⅞H4HCO3或2NH3+

CO2+H2O=∏9](NH4)2CO3Q

③NH3的还原性

催化剂

氨的催化氧化：由4NH3+502A4N0+6H2O；

与CUo的反应：⑸2NH3+3CuO=^=3Cu+N2+3a0。

④与盐溶液反应

将氨水加入下列溶液，完成下表：

现象离子方程式

FeCh溶液生成因红褐色沉淀网Fe?++3NHj∙H2O==Fe(OH)3I+3NH4

AlCh溶液生成网白色沉淀网AF++3NH3∙H2O==Al(OH)3I+3NH4

2.氨气的制法

高温、高压.

(1)工业制法：河N2+3H2*催化N2NH3。

(2)实验室制法

①原理：位2NH40+Ca(OH)2=^=CaCI2+2NI⅛t+2氏0。

②实验装置

装置类型：固+固一J气体(与实验室用KMno4或Kelo3制02的发生装置

相同，但收集方法不同)。

③净化装置：如图1或图2所示(不能用浓H2SO4、P2O5SCaCl2、无水硫酸

铜作干燥剂)。

减石灰

图2

注意：i,浓硫酸、P2θ5不能作碱性气体的干燥剂。

ii.氨气不能用无水Cael2干燥，因为8NH3+CaCb-CaCb∙8NH3。

④收集方法：函］向下排空气法。在集气管口塞一团干燥的棉花，目的是画

减少NHt与空气的对流,收集到较纯净的NH3。

⑤验满方法：a.将湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若试纸变国蓝

色，说明NH3已收集满。b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有两白烟产

生，说明NE已收集满。

⑥尾气处理：氨气不能直接排放到空气中，可用水吸收，氨气极易溶于水，

吸收氨气时要注意防止倒吸。

可用于吸收氨气并能防倒吸的常用装置为

3.铁盐及NHt的检验

（1）铁盐的物理性质

铁盐一般是回］自色晶体，绝大多数易溶于水。

⑵铁盐的化学性质

半L物NH©2NH#+HC1t（但不可用于制取NHj）

受热分解一----------------------

"NHHCO,-A

铉_----4---f㈣N比HCo心NHd+（：0#+50

盐

11

器嚣""EINH*（）H-2NH-+Hq（填离子方程式）

Δ

注意：不是所有的钱盐分解都能生成NH3,如2NH4NO32N2t+021+

4H2OO

(3)NH『的检验

未知液一厂产生的气体使湿润的国红色石蕊试纸变国蓝色，则证明含

NH∫o

误点查正请指出下列各说法的错因

(I)NH3能使酚酸试液变红，所以NN可用于设计喷泉实验。

错因：NR极易溶于水，所以NHt可用于设计喷泉实验。

(2)现有1mol∙L-'的氨水，则该溶液中NH3∙H2O的浓度是1mol∙L,

错因：氨水中的含氮微粒还含有NH3、NH衣，故C(NH3∙H2θ)<Lmol∙L"°

(3)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐。

错因：原因是NH&C1受热分解生成气体挥发。

(4)收集NH3时，把一团干燥的棉花放在试管口，以防止逸出。

错因：收集NHt时，把一团干燥的棉花放在试管口，以防止与空气对流。

⑸检验NHW时，往试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸

检验逸出的气体。

错因：应该选用湿润的红色石蕊试纸检验逸出的气体。

课堂精讲答疑

ɪ.实验室制取少量NH3的两种简易方法

甲乙

(D加热浓氨水(图甲)

反应原理：NH3∙H2O=^=NH3I+H2Oo

(2)浓氨水中加固态碱性物质(图乙)

反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3+H2。NH3∙H2ONH1+0H

",加入固态碱性物质(如CaO、NaOHs碱石灰等)，消耗水且使C(OH-)增大，使

平衡逆向移动，同时反应放热，促进NE∙H20的分解。

2.喷泉实验

(1)喷泉实验的原理

使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的

液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。

(2)引发喷泉的几种方法

①使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。

②使烧瓶内气体温度降低，使气压减小。

③使烧瓶外待喷液面上的气压增大。

(3)喷泉实验的几种常见装置

说明：装置②引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松

开后片刻即形成喷泉现象。

题组巩固提升

角度一氨气和钱盐的性质

1.科学家预测，氨有望取代氢能，成为重要的新一代绿色能源。下列有关说

法错误的是()

A.液氨可以作为溶剂使用，而氢的沸点极低，不易液化

催化剂

B.液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3+5O2⅛=4NO+6H2O

C.氨气比空气轻，标准状况下密度约为0∙76g∙LT

D.氨气与氢气相比，优点在于氨气不容易发生爆炸，使用时更安全

答案B

解析该反应中有污染性气体No产生，不符合清洁能源的要求，正确的化

催化剂

学方程式为4NH3+3O2¾=2N2+6H2O,B错误。

2.探究氨气及镀盐性质的过程中，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.将湿润的红色石蕊试纸放入集有氨气的集气瓶中，试纸由红色变为蓝色,

说明氨水呈碱性

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Pt丝伸入盛有浓氨水的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，

说明氨气的直接氧化产物为NO2

答案D

角度二氨气的实验室制法NH才的检验

3.下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，其中能达到实验目的的是

A.用装置甲制备氨气

B.用装置乙除去氨气中的少量水

C.用装置丙收集氨气

D.用装置丁吸收多余的氨气

答案D

4.试管中盛有白色晶体，检验它是否是钱盐的方法中不可行的是()

A∙加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口

B.加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的酚酸试纸放在试管口

C.加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口

D.加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口

答案A

三易错警示

制氨时钱盐不选(NH4)2CO3∖NH4HCO3SNH4NO3等，因它们受热易分解，使

产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2

而不用NaoH或KOH,因NaOH、KoH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，

且均能腐蚀玻璃。

角度三喷泉实验

5.喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体一溶液，能出现喷泉现象的是

)

\气体溶液

AH2S稀盐酸

BHCl稀氨水

CNO稀H2SO4

DCO2饱和NaHCO3溶液

答案B

6.利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCI的有关性质。实验前a、b、

C活塞均关闭。

(1)若要在烧瓶II中产生“喷泉”现象，烧瓶I中不产生“喷泉”现象，其操作方

法是________________________________O

(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是

（3）通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶I中产生“喷泉”现象，烧瓶

II中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_____________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是

答案（1）先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管（或先挤压胶头滴管，再打开a、

b活塞）

（2）烧瓶H中产生白烟

（3）先打开a、C活塞，再挤压胶头滴管（或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再

打开C活塞），片刻后，关闭a活塞，然后打开b活塞先打开a、C活塞，再挤

压胶头滴管（或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开C活塞），片刻后，打开b

活塞

E思维建模

几种常见的能形成喷泉的气体和液体

CO2、CI2、N0、NO2、

气体HClNH3NO2

So2、H2SO2（4：3）O2（4：1）

水、NaOH

吸收剂水NaOH溶液水水水

溶液

考点三硝酸

基础自主夯实

1.物理性质

⑴纯硝酸为国无色、有刺激性气味的国液体。

(2)硝酸沸点较低，易挥发，在空气中遇水蒸气形成函］白雾。

2.化学性质

⑴强酸性

稀硝酸使紫色石蕊试液变画红。

(2)不稳定性

△

①见光或受热分解：画4HNCh或光照2H2θ+4NOtt+Cht。

②硝酸保存在画棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。

(3)强氧化性

①与金属反应

常温下，铁、铝遇冷的浓HNo3能发生两钝化。

稀硝酸与铜反应：嗣3Cu+8HNO3(稀)=3CU(NO3)2+2N0t+4比0,

浓硝酸与铜反应：函Cu+4HNCh(浓)=Cu(N03)2+2NChf+2HzO°

注意：浓硝酸和浓盐酸按体积比1：3组成的混合物，叫做王水。王水能溶解

金、粕等不溶于硝酸的金属。

②与非金属反应

如浓硝酸与C的反应为国C+4HNCh(浓)=^=Co2t+4Nθ2t+2H2O。

③与还原性化合物反应

硝酸可氧化H2S、So2、Na2SO3SHI、Fe?+等还原性物质。

如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离干方程式为网3Fe2++4H++NO亍=3Fe3+

+N0t+2H2O。

(4)与有机物反应

①硝化反应(与反应)：画C+HN(⅞△*<^-N02+%()。②显

色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变回黄色。

3.用途：化工原料，用于制化肥、染料、炸药等。

误点查正请指出下列各说法的错因

(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为物理变化。

错因：钝化是因为金属与HNO3反应在其表面生成了致密的保护膜，阻碍了

反应进一步进行，为化学变化。

(2)铜溶于稀硝酸不能体现硝酸的酸性。

错因：CU与HNO3反应生成CU(No3)2,体现HNO3的酸性。

(3)实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气。

错因：HNo工有强氧化性，与金属反应时不放出Hz。

(4)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2So

错因：HNo3会将-2价的硫氧化成单质硫。

(5)在酸性条件下，N(K与Fe2+sSOM等离子能大量共存。

错因：No于在酸性条件下有强氧化性，会将「、Fe?+、S0>等还原性离子氧

化。

课堂

1.硝酸化学性质的有关解释

(1)硝酸能与除Au、Pt等少数金属外的所有的金属反应，但不生成氢气；与

变价金属反应时，金属能够被氧化为最高价态。

(2)硝酸浓度越大，越容易分解。长期存放的浓硝酸呈黄色，原因是HNo3分

解产生的NCh又溶于硝酸。

(3)浓、稀硝酸均有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，一般对应还原产物中

氮的化合价越高。

(4)加热条件下铁与浓硝酸的反应

过量铁粉加入浓硝酸中，铁先与浓硝酸反应生成Fe(NO3)3、NCh和H20；随

着反应的进行，硝酸浓度减小，铁与稀硝酸反应生成Fe(NO3)3、N。和H20；当

硝酸全部反应后,铁与Fe(NO3)3反应生成Fe(NO3)2o

(5)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红后褪色。在这一反应过程中浓硝酸表现出

酸性和强氧化性，可将红色物质氧化成无色物质。

(6)N(M的检验

试液(浓缩后)遗鲤土’也蓝色溶液+红棕色气体。若待测液较稀，相当于

CU与稀硝酸反应，反应较慢，现象不明显。因此可将稀溶液浓缩后再检验。

2.硝酸的制法

(1)实验室制法：NaNO3+H2SO4(浓)=NaHSO4+HNO3t(利用浓硫酸的难挥

发性，硝酸易挥发的性质，不能用强热和稀硫酸)。

(2)工业制法

①反应原理：

4NH3+5θ2⅛⅛^4No+6H2O

2N0+02=2NO2

3NO2+H2O==2HNO3+NO

②硝酸的浓缩：用硝酸镁固体或浓硫酸作吸水剂，再蒸播浓缩，得到浓硝酸。

题组巩固提升

角度一硝酸的性质

1.硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验

事实与硝酸的性质不相对应的是（）

A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色—酸性和强氧化性

B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气—强氧化性

C.要用棕色瓶盛装浓硝酸—不稳定性

D.能使滴有酚酥的氢氧化钠溶液的红色褪去—强氧化性

答案D

2.某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程

如图所示。下列有关说法正确的是（）

『稀硝酸

稀硫酸

T6

6----------►---------->6

a过量铜片国铜片剩余

①②③

A.①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NCh

B.③中反应的化学方程式为3Cu+Cu（NO3）2+4H2Sθ4=4CuSθ4+2N0↑+

4H2O

C.③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强

D.由上述实验可知，CU在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应

答案B

角度二硝酸盐

3.把SCh通入Fe(No3)3溶液中，溶液由黄色变为浅绿色，但立即又变为黄

色，此时若滴入BaCl2溶液，则会产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中，最

终被还原的是()

3+

A.SO2B.Fe

C.Fe2+D.NOf

答案D

4.下列关于硝酸盐的说法中正确的是()

A.硝酸盐都易溶于水

B.金属的硝酸盐受热分解都能生成No2、O2

C.实验室用硝酸钠固体与浓硫酸微热制取少量硝酸是利用了浓硫酸的强氧

化性

D.硝酸盐的水溶液都具有较强的氧化性

答案A

E归纳总结硝酸盐的受热分解规律

△△

(1)钾、钙、钠的硝酸盐——►亚硝酸盐+Cht,如：2KNO3=^=2KNO2+

O2↑

∆

(2)金属活动性顺序表中镁〜铜的硝酸盐一一►金属氧化物+NCht+02↑,

如：

4Fe(N03)3=^=2Fe203+12NO2↑+3O2↑

2Cu(NO3)2=^=2CuO+4NO2↑+02↑

△

(3)汞、银的硝酸盐一^金属单质+NChf+O2t,如：

Hg(NO3)2==^==Hg+2NO2↑+O2t

2AgNO3==^=2Ag+2NO2↑+O2t

角度三氮及其化合物的相互转化

5.关于氮的转化关系如图，则下列说法不正确的是()

①②③

一一

N2―>NH3—>NO>N(λ―>HN(λ

A∏Ill

T

A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径

B.路线I、n、m是雷电固氮生成硝酸的主要途径

C.氮气在足量的氧气中通过一步反应可生成NCh

D.上述所有反应都是氧化还原反应

答案C

6.已知A〜H均是中学化学常见物质，它们之间有下图所示转化关系(部分

产物已略去)。已知：A为酸式盐，常用作化肥；常温下B、DsEsF、G均为气

体，C为无色液体。

稀硫酸

足htNM>H溶液/△

回答下列问题：

(1)列举工业上D的一种具体用途：O

(2)反应①的离子方程式为__________________________________________

(3)在反应②中，若生成1.6gE,则转移电子的数目为o

(4)反应③的化学方程式为o

⑸在反应④中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为o

答案（1）作制冷剂、生产氮肥、生产硝酸等（任写一种）

⑵NHI+HCOf+20H-=^=NH3t+CθΓ+2H2O

⑶0.1NA

（4）4NH3+5O2⅛⅛^4NO+6H2O

⑸1：2

解析已知A是酸式盐，常用作化肥，框图中表明A既能与稀硫酸反应，又

能与NaOH溶液反应，且均生成气体，结合A受热分解生成两种气体和一种液体,

故可推知A是碳酸氢铁，B⅛CO2,C是H2O,D是NH3；CO2与Na2O2反应生

成02,可知E是02；NH3经催化氧化生成N0,故F是N0；NO与。2反应生成

NO2,故G是NO2；NO2与H20反应生成HNo3和N0,故H是HNO3。

E归纳总结含氮元素物质之间的转化关系

6.催化剂、△<H.

Ca(()Hh,ΔH2O

：.........J

NH4CII'N,LNOHNOa

比,高温、∣^NhhCu,浓溶液

高压、催化剂Mg.点燃

NC

微专题硝酸与金属反应的有关计算

3重点讲解

1.思维模型

2."四法''突破金属与硝酸的计算

⑴氮原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以No彳

的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的

总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。

(2)得失电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNo3中氮原子

得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。

(3)电荷守恒法：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑0H-)则有：C(Noc=C(H

+)+〃c(M")(M"代表金属离子)。

(4)离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐

中No彳在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方

程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属、H+或No彳进行相关计

算，且溶液中要符合电荷守恒。

C专题精练

1.将一定质量的镁、铜合金加入稀硝酸中，两者恰好完全反应，共产生No

气体4.48L(标准状况)，向所得溶液中加入物质的量浓度为3mol/L的NaOH溶液

至沉淀完全。则下列有关叙述中不正确的是()

A.开始加入合金的物质的量之和为0∙3mol

B.生成沉淀的质量与原合金的质量相比增加10.2g

C.反应中被还原和未被还原的硝酸物质的量之比为3：1

D.沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为200mL

答案C

解析标准状况下4.48LNO的物质的量为0.2mol,由HNO3生成0.2molNO

得到电子的物质的量为0∙2molx(5-2)=0.6mol,铜、镁发生反应都生成+2价金

属离子，根据得失电子守恒可知，参加反应的金属的物质的量为S3mol,A正确;

镁、铜合金最终完全转化为Mg(OH)2SCU(OH)2沉淀，沉淀中增加的质量即为氢

氧根离子的质量，根据电荷守恒可知，0∙3molMg?+和Ct?+生成沉淀共消耗0.6

mol氢氧化钠，则含有氢氧根离子的质量为17g∙mol7χθ.6mol=10.2g,B正确；

根据3Mg+8HNO3(稀)=3Mg(No3)2+2N0↑+4H2O、3Cu+

8HNO3(^)=3CU(NO3)2+2NO↑+4EhO两个反应可知，被还原的硝酸与未被还

原的硝酸的物质的量之比为2：6=1：3,C错误；消耗NaOH溶液的体积为

0.6ɪO=O?L_200mL,D正确。

3molL1

2.向机g镁、铜合金中加入稀硝酸至合金恰好完全溶解(设硝酸的还原产物

只有NO),向所得溶液中加入物质的量浓度为2mol∙LT的NaoH溶液至沉淀达

到最大值，产生沉淀的质量为(〃?+〃)g,则下列有关叙述中不正确的是()

A.若〃=5.1,则加的值可能为9.8

B.若〃=5.1,则参加反应的硝酸的物质的量为0.4mol

C.若〃=5.1,则加入的NaOH溶液的体积为150mL

D.若〃=5.1,则被还原的硝酸的物质的量为Slmol

答案A

解析根据质量守恒定律及题意可知，〃g即为Mg(OH)2和Cu(OH)2中OH-

的质量，«=5.1,即rt(OH^)=0.3mol,则“(NaOH)=0.3mol,NaOH溶液体积为

阴*=0.15L=150mL,C正确；因沉淀组成都可表示为R(OH)2,则〃(Mg

+Cu)=0.15mol,利用极值法知，3.6<m<9.6,A错误；根据得失电子守恒，〃(0H

-)=0.3mol=n(e-),则被还原的HNO3的物质的量为0.1mol,D正确；参加反应

的HNO3总物质的量为0.1mol+0.15mol×2=0.4mol,B正确。

3.现有硫酸和硝酸的浓度分别为4mol∙LT和2mol∙L^l的混合液，取10mL

加入过量铁粉，若硝酸的还原产物为NO,充分反应后产生的气体在标准状况下

的体积为()

A.0.224LB.0.448L

C.0.672LD.0.896L

答案C

解析根据题意知，1OmL混合液中〃(H+)=0.1mol,n(NOf)=0.02mol,由

反应的离子方程式3Fe+8H++2N05^=3Fe2++2N0t+4a。可知，H+过量，

生成的No为0.02mol,乘IJ余〃(ET)=0.1mol-0.08mol=0.02mol;再根据Fe+

+2+

2H=Fe+H2↑,可得生成的H2为0.01mol,故产生的气体在标准状况下的

l

体积V=(0.02mol+0.01mol)×22.4L∙moΓ=0.672Lo

4.将镁铝合金溶于IOOmL稀硝酸中，产生1.12LNo气体(标准状况)，向

反应后的溶液中加入NaOH溶液，产生沉淀情况如图所示。下列说法错误的是

()

开始沉淀沉淀开HNaOH

沉淀最多始不变溶液VmL

0没有l'θi)i⅛6%沉淀7米沉淀’

沉淀增加瀛少而安

ʌ•合金中铝的质量为0∙81g

B.沉淀的最大质量为4.08g

C.氢氧化钠溶液浓度为3mol∙L-∣

D.硝酸的物质的量浓度为l∙8mol∙L-∣

答案D

解析由题给图示变化情况可知，向反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，开

始没有沉淀，说明硝酸过量，与硝酸反应的氢氧化钠溶液是IOmL,沉淀达到最

多时，消耗氢氧化钠溶液共60mL(包括中和剩余硝酸所消耗的IOmL),溶解氢氧

化铝消耗的氢氧化钠溶液是WmL,则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是30

mL,生成氢氧化镁消耗的氢氧化钠溶液是20mL,由反应的离子方程式AF++

30H--Al(OH)3I、Mg2++2OH-=Mg(OH)2I可知，镁铝合金中镁、铝的物

质的量之比为1：1；标准状况下1.12LNO气体的物质的量为0.05molo设镁、

铝合金中镁、铝的物质的量均为X,由得失电子守恒可得2x+3x=0.05molx3,解

得X=O.03mol,故合金中铝的质量为0.03molx27g∙moiτ=0.81g,A正确；沉

淀的最大质量为0.03mol×58g∙moΓ,+0.03mol×78g-moΓl=4.08g,B正确；

沉淀达到最多时用于生成沉淀所消耗氢氧化钠溶液是50mL,50mL溶液中氢氧

化钠的物质的量为0.03mol×2+0.03mol×3=0.15mol,故氢氧化钠溶液的浓度为

j1正确；沉淀达到最大量时所得溶液是硝酸钠溶液，由电

°θθ5γ=3mol∙L-',C

荷守恒可知，溶液中硝酸根离子的物质的量为3mol∙LTχ0.06L=0∙18mol,由氮

原子守恒可知WOmL稀硝酸中硝酸的物质的量为0.18mol+0.05mol=0.23mol,

物质的量浓度为端詈1=2∙3mol∙LiD错误。

高考真题演练

1.（2022.江苏高考）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是

（）

A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3

B∙侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaeI为原料制备NaHCO3和NKCl

C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNo3

D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”

答案A

解析固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3,如将N2转化

为NO,A错误。

2.（2022.湖南高考）科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移（如a、

b和c）,能将海洋中的NOF转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。

下列说法正确的是（）

A.过程I中N05发生氧化反应

B.a和b中转移的e-数目相等

C.过程∏中参与反应的n（N0）：”（NHI）=1：4

D.过程ITIII的总反应为NOf+NW==N2↑+2H2O

答案D

解析

+

反应物NO+NHJ+2H+3r-

√NH+HO

中间产物242

NHW

画一MH4I中间产物

产物

⅛2IllNjH4

N()iΓ⅛∣薛3-：N,+4H*+4e-

N()>+e+2H*=：IW~Γ

π

HQ+N("反应物产京物协使供用I`

过程I发生的是还原反应，A错误；由以上分析知，a、b中转移电子数目不

相等，B错误；过程∏中参加反应的〃（No）与〃（NHO之比为1：1,C错误；由图

知，总反应为NH^+N05=N2t+2H2O,D正确。

3.（2021・山东高考）下列由实验现象所得结论错误的是（）

A.向NaHSO3溶液中滴加氢硫酸，产生淡黄色沉淀，证明HSOJ具有氧化性

B.向酸性KMno4溶液中加入FesCU粉末，紫色褪去，证明Fe3O4中含Fe（∏）

C.向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓HNO3反应

生成NO2

D.向NaelO溶液中滴加酚酸试剂，先变红后褪色，证明Naelo在溶液中发

生了水解反应

答案C

解析浓HNo3受热分解也会生成NO2,无法证明炭与浓HNo3反应生成

NO2,C错误。

4.（2021.广东高考）化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且

能达到目的的是（）

选项操作或做法目的

A将铜丝插入浓硝酸中制备NO

B将密闭烧瓶中的NCh降温探究温度对平衡移动的影响

将漠水滴入Kl溶液中，加入

C萃取溶液中生成的碘

乙醇并振荡

实验结束，将剩余NaCl固

D节约试剂

体放回原试剂瓶

答案B

5.（2022.广东高考节选）铭及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用o

Cr2O3可用于NH3的催化氧化。设计从NH3出发经过3步反应制备HNO3的

路线（用“一”表示含氮物质间的转化）；其中一

个有颜色变化的反应的化学方程式为O

...Cr2o3O2O2

答案NH3-Q^→NO——►NO2^Q*HNO32NO+O2=2NO2

课时作业

建议用时：40分钟

一、选择题（每小题只有1个选项符合题意）

1.（2022∙辽宁省丹东市高三教学质量监测）下列说法正确的是（）

H：N：H

A.NH3的电子式为H

3+2+

B.往Fe（NO3）3溶液中加入少量HI溶液，2Fe+2Γ=2Fe+I2

C.工业制硝酸时尾气吸收的反应原理为4NO2+2Na2Cθ3=4NaNθ3+2CO2

D.汽车尾气处理的化学反应原理2CO+2NO%到N2+2CO2属于置换反应

答案A

2.下列关于氮及其化合物的说法正确的是（）

A.氮气能大量存在于空气中的根本原因是其分子中的氮氮三键非常牢固、

分子结构稳定

B.久置于空气中的浓硝酸，因被氧化而呈黄色

C.No只能通过人工合成

D.No2与。2按4：3体积比混合后与足量水反应可完全转化为硝酸

答案A

3.研究发现，人体内自身产生的NO能促进全身血液循环，预防动脉粥样硬

化，恢复血管柔软性和弹性。下列有关NO的叙述中，正确的是（）

A.N。能溶于水，不能用排水法收集

B.N。暴露在空气中，气体由无色变为红棕色，发生的是物理变化

C.由信息知人可吸入大量N0,有利于身体健康

D.“雷雨发庄稼”的谚语涉及N。，生成No的过程属于自然固氮

答案D

4.硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是

（）

A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同

B.将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成

C.常温下铁和粕都不溶于浓硝酸，原理相同

D.浓硝酸溅到皮肤上，皮肤会变黄

答案C

5.（2022.广州市普通高中毕业班综合测试（一））部分含氮物质的分类与相应化

合价关系如图所示。下列推断不合理的是（）

A.a既可被氧化，也可被还原

B.C溶于水可得d和b

C.将铜丝插入d的浓溶液可产生b

D.自然界可存在a-b