-
氮及其化合物
【教学目标】
（
1
）掌握氮的重要性质，了解氮在我们生活中的重要用途。
（
2
）掌握氮的氧化物的性质，氮的重
要化合物的用途及硝酸的相关注意事
项。
（
3
）掌握氮族元素的性质，理解氮族元素原子结构与性质
递变规律。
【教学重点】
氮及其重要化合物的性质及转化
【教学难点】
氮及其重要化合物的性质及相关实验
【教学过程】
一、导入
我们上节课学习了硫的相关
性质，
掌握非金属元素的学习方法，
那我们又知
道空气中含量最多的元素为氮气，
这节课我们就带着已有的学习方法，
对氮及其
化合物知识展开学习！
二、知识讲解
使用建议说明：
《氮及其化合物》知识内容丰富，涉及面广，是高考命题的
热点内容之
一。
试题常以氮元素及其化合物知识为载体，
考查基本概念、<
/p>
基本理
论、实验、计算等，具有较强的综合性。
< br>
考点
1
氮气、氮的氧化物、硝酸
使用建议说
明：
考纲要求了解氮及其化合物的主要性质；
了解氮的氧化物及
其对环境的影响；了解硝酸的主要性质；通过浓硫酸、硝酸分别与不活泼金属、
非金属的反应，认识浓硫酸、硝酸的强氧化性；通过比较浓硫酸与稀硫酸，浓硝
< br>酸与稀硝酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。
一、氮气（
N
2
）
（
1
）分子结构：电
子式为
分子结构稳定，化学性质不活泼。
，结构式为
N
?
N
，氮氮叁键键能大，
（
2
）物理性质：纯净的氮气是无色无味的气体
，难溶于水，空气中约占总
体积的
78%
。
（
3
）
化学性质：常温下性质稳定，可作保护气；但在高温、放电、点燃等
条件下能与
H
2
、
O
2
、
II
A
族的
Mg
、
Ca
等发生化学反应，即发生氮的固定（将
空气中的氮气转变为含氮化合物的过程
，有自然固氮和人工固氮两种形式）
。
N
2
中
N
元素
0
价，为
N
的中间价态，既有氧化性又
有还原性。
①与
H
< br>2
反应：
N
2
< br>?
3H
2
②与
< br>O
2
反应：
N
< br>2
?
O
2
高温、高压
催化剂
2NH
3
放电
2NO
点燃
③与活泼金属反应：
N
< br>2
?
3Mg
Mg
3
N
2
（
4
）氮气的用途：化工原料；液氮是火箭燃烧的推进剂；
还可用作医疗、
保护气等。
二、氮的氧化物
（
< br>1
）氮的氧化物简介：
氮元素
有
?
1
、
?<
/p>
2
、
?
3
、
?
4
、
?
5
五种正价态，对应有六种氧化物
种类
N
2
O
色态
无色气体
无色气体
蓝色液体（
?
20
℃
）
红棕色气体
无色气体
无色固体
化学性质
较不活泼
活泼，不溶于水
常温极易分解为
NO
，
NO
2
NO
N
2
O
3
（亚硝酸酐）
NO
2
<
/p>
N
2
O
4
较活泼，与水反应
较活泼，受热易分解
气态时不稳定，易分解
N
2
O
5
（硝酸酸酐）
（
2
）
NO
和
NO
2
的重要性质和制法
①性质：
< br>2NO
?
O
2
< br>2NO
2
?
红棕色
?
；
2NO
2
（易被氧气氧化，无色气体转化为红棕色）
N
2
O
4
(
无色
)
（平衡体系）
；
3NO
2
?
H
2
O
；
2HNO<
/p>
3
?
NO
（工业
制硝酸）
NO
?
NO
< br>2
?
2NaOH
；
2NANO
2
?
H
2
O
（尾气吸收）<
/p>
NO
2
有较强的氧化性，能使湿润的
KI
淀粉试纸变蓝。
②制法：
NO
：
3Cu
?
8HNO
3
?
稀
?
?
3Cu
?
NO
3
?
2
?
2NO
?
?
4H
2
O
（必须
________
法收集
NO
）
；
NO
2
：
Cu
?
4HNO
3
?
浓
?
?
Cu
?
NO
3
?
2
?
2NO
2
?
?
2H
2
O
（必须
___________
法收集
NO
2
）
<
/p>
（
3
）氮的氧化物溶于水的计算
①
NO
2
或
NO
2
与
N
2
（
非
< br>O
2
）
的
混
合
气
体
溶
于
水
可
依
据
3NO
2
?
H
2
O
2HNO<
/p>
3
?
NO
利用气
体体积变化差值进行计算。
②
NO<
/p>
2
和
O
2
的混合气体溶于水时由
4NO
2
?
O
2
?
< br>2H
2
O
4HNO
3
进行计算，
当体积比
V<
/p>
?
NO
2
?
:
V
?
O
2
?
?
4
:1
时，
恰好反应；
剩余<
/p>
NO
；
NO
2<
/p>
过量，
＞
4:
1
时，
＜
4: 1
时，
O
2
过量，剩余
O
2
。
< br>③
NO
和
O
2
同时通入水中时，
由
4NO
2
?
O
2
?
2H
2
O
同②。
④
NO
、
NO
2
、
O
2
的混合气体通入水中，先按①求出
NO
的体积，再加上混
合气体中
< br>NO
的体积再按③方法进行计算。
三、硝酸（
HNO
3
）
（
1
）物理性质：
无色、刺激性气味、易挥发液体，能与水以任意比例互溶，常用浓
硝酸的质
量分数大约为
69%
。
（
2
）化学性质<
/p>
原理
4HN
O
3
进行计算，
硝酸为强酸，具有以下性质：
①具有酸的通性；
②不稳定性：
4HNO
3
光或热
4NO
2
?
?
O
2
?
?
2H
2
O
；
③强氧化性：无论浓、稀硝酸均具有强氧化性，与金属反应时不放出氢气。
< br>
A
、与金属反应：
Cu
?
4HNO
3
?
浓
?
?
Cu
?
NO
3
?
2
?
2NO
2
?
?
2H
2
O
；
3Cu
?
8HNO
3
?
稀
?
?
3Cu
?
NO
3
?
2
?
2NO
2
?
?
4H
2
O
3
；
< br>3Ag
?
4HNO
3
?
稀
?
3AgNO
3
?
NO
?
?
2H
2
O
；
常温下浓硝酸与铁、铝发生钝化。
B
.
与非金属反应：
C
< br>?
4HNO
3
?
浓
?
CO
2
< br>?
?
4NO
2
< br>?
?
2H
2
O
。
C
.
与其他还原剂反应，如
H
2
S
、
SO
2
、
Fe
2
+
等。
D
.
与有机物反应：硝化反应、酯化反应、与蛋白质发生颜色反应等。
（
3
）制法
①实验室制法：硝酸盐与浓硫酸微热，
NaNO
3
?
固
?
?
H
2
SO
4
?
浓
?
?
；
NAH
SO
4
?
HNO
3
?
（不能用强热和稀硫酸）
催化剂
?
②工业制法：氨的催化氧化法，
4N
H
3
?
5O
2
4NO
?
6H
2
O
；
2N
O
?
O
2
2N
O
2
；
3NO
2
?
H
2
O<
/p>
2HNO
3
?
N
O
；
尾气处理：
NO
2
?
NO
?
2NaOH
2NaNO
2
?
H
2
O
（
4
）用途：制硝酸盐
、氮肥、炸药、染料等
。
考点
2
氨气和铵盐
使用建议说明：
氨气与铵盐部分是常考内容，
考纲要求了解氨气的主要性质
及其应用，
了解氨气的实验室制法，
了解铵盐的主要
性质及其应用。
所以此处内
容大家再授课时务必要注重学生基础
知识掌握的把控。
1
、氨气（
NH
3
）
（
1
）分子结构：由极性键形成的三角锥形的极性分子，
N
原子有一孤对电
子；
N
为
?
3
价，为
N
元素的最低价态；
（
2
）物理性质：无色、刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，
< br>常温常压下
1
体积水能溶解
70
0
体积的氨气，易液化（可作致冷剂）
；
（
3
）化学性质：
①与
H
2
< br>O
反应：
NH
3
?
H
2
O
NH
3
?
H
2
O
?
，
NH
?
4
?<
/p>
OH
溶液呈弱碱性，
氨水的成份为：
NH
3
、
H
2
O
、
NH
3
?
H
2
O
、
NH
?
、
OH
?
、
< br>H
+
，
4
氨水易挥发；
②与酸反应：
NH<
/p>
3
?
HCl
③还
原性（催化氧化）
：
4NH
3
?
5O
2
催化剂
?
NH
4
Cl
，
NH
3
?
HNO
3
；
NH
4
NO
3
（有白烟生成）
；
4NO
?
6H
2
O
（
N
为<
/p>
?
3
价，最低价态，具有还原性）
?
（
4
）实验室制法
Ca
?
OH
?
2
?
2NH
4
ClCaCl
2
?
2NH
3
?
?
2H
2
O
；
工业上采取
N
2
< br>与
H
2
在高温高压催化剂条件下
合成氨气；
（
5
）
：化工原料，制硝酸、氮肥等，作致冷剂。
2
、铵盐
（
1
）物理性质：白色晶体，易溶于水；
（
2
）化学性质：
①
受
热
分
解
：
NH
4
HCO
3
?
，
NH
3
?
?<
/p>
H
2
O
?
CO
2
?
（
30
℃
以
上
可
分
解
）
NH
4
Cl
NH
3
?
?
HCl
?
；
?
②与碱反应：
Ca
?
OH
?
2
?
2NH
4
Cl
CaCl
2
?
2NH
3
?
?
2H
2
O<
/p>
，
?
铵盐与碱
溶液反应的离子方程式：
NH
?
4
?
OH
NH
3
?
?
H
2
O
（该性质可用
于氨气的制取和铵根离子的检验）
。
三、例题精析
使用建议说明：
此处内容主要用于教师课堂的精讲，
每个题目结合试题本身、
答案和解析部分，教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。
例题
1
只用一种试剂就能将
< br>NH
4
Cl
、
< br>?
NH
4
?
2
SO
4
、
NaCl
、
Na
2
< br>SO
4
四种溶液
区分开，这种试
剂是（
）
< br>A
．
NaOH
溶液
C
．
Ba
?
OH
?
2
< br>溶液
【答案】
C
【解析】
分析四种盐溶液，两种铵盐，可以用碱液区分，两种硫酸盐都可用
Ba
2
?
区分，故选用
Ba
?
OH
?
2
即可区分。
例
题
2
下列关系图中，
A
是一种正盐，
B
是气态氢化物，
C
是单质，
F
是强
< br>酸。当
X
无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系（其他
反应产物及反应所需
条件均已略去）
，当
X
是强碱时，过量的
B
跟
Cl
2
反应除生成
C
外，另一产物是
盐酸盐。
X
CL
2
O
< br>2
O
2
H
2
O
A
―
―
→
B
―
―
→
C
―
―
→
D
―
―
→
E
―
―
< br>→
F
下列说法中不正确的是
(
)
A
．
当<
/p>
X
是强酸时，
A
、
B
、
C
、<
/p>
D
、
E
、
F
中均含同一种元素，
F
可能是
H
2
SO
< br>4
B
．当
X
是强碱时，
A
、
B
、
C
、
D
、
E
、
F
中均含同一种元素，
F
是
HNO
3
C
．
B
和
Cl
2
的反应是氧化还原反应
D
．当
X
是强酸时，
< br>C
在常温下是气态单质
【答案】
D
【
解析】
A
是正盐，既可以与强酸反应
又可以与强碱反应，并且生成产物
B
都是氢化物，
A
必须是铵盐，
B
如果是酸
根离子形成的氢化物能与
Cl
2
反应，
说
明其有还原性，有还原性的氢化物常见的是
H
2
S
，故
A
< br>是
?
NH
4
?
2
S
，
A
项，当
X
是强酸时，
B
就是
H
2
< br>S
，
那么
C
是
S
，
D
是
SO
2
，
E
是
SO
3
，<
/p>
F
就是
H
2
SO
4
，
A
对；
B
项，当
X
是强碱时，
B
就是
NH
3
，
C
就
是
N
2
，
D<
/p>
就是
NO
，
E<
/p>
就是
NO
2
、<
/p>
F
就
是
HNO<
/p>
3
，故
B
对；<
/p>
C
项，不管
B
是
H
2
S
还是<
/p>
NH
3
，与氯气发生的都是氧化还原
反应，
C
对；
D<
/p>
项，当
X
是强酸时
C
是
S
，是固态单质，
D
错。
例题
3
物质的量之比为
2: 5
的锌与稀硝酸反应，
若硝酸被还原的产物为
N
< br>2
O
，
反应结束后锌没有剩余，
则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量
B
．
AgNO
3
溶液
D
．
BaCl
2
溶液
之比是（
）
A
．
1: 4
C
．
2: 3
【答案】
A
【解析】
设
2 mol
Z
n
参与反应，
因
Zn
无剩余，
则最终生成了
2 mol
Z
n
?
NO
3
?
2
，
?
显然含有
4 mol N
O
3
，这部分是没有参与氧化还原反应的
HNO
3
；
HNO
< br>3
?
N
2
O
过
B
．
1
: 5
D
．
2: 5
2
?
n
?
Zn
?
?
n
?
HNO
3
?
?
4
，
程中
N
元素的化合价
+5
价
→
+1
价，
根据得失电子守恒有：
则
n
?
HNO
3
?
?
1 mol
，即有
1MOLHNO
3
被还原。
例题
4
用如图装置制取、提纯并收集表中的
4
种气体（
A
、
B
、
C
表示相应
仪器中加入的试剂）
，其中可行的是（
）
A
B
C
D
气体
NO
2
A
浓硝酸
浓硫酸
稀硫酸
浓氨水
B
铜片
铜片
Na
2
CO
3
固体
C
NaOH
溶液
酸性
KMNO
4
浓硫酸
浓硫酸
SO
2
CO
2
NH
3
生石灰
【答案】
C
【解析】
由装置图可知，
制取气体采用固体与液体常温下反应，
且采用向上
排空气法收集。
C
为净化提纯装置。
A
项不能用
< br>NaOH
溶液作干燥剂，
因为
N
aOH
不仅与挥发出的
HNO
3
反应，也与
NO
2
发
生反应；
B
项
Cu
与浓硫酸只能在加热
条件下才能发生反应，且
SO
2
不能用酸性
KMNO
4
干燥；
D
项不能用浓硫酸干燥
NH
3
，且收集
NH
3
应用向下排空气法收集。
例题
5
甲、
乙两个研究
性学习小组为测定氨分子中氮、
氢原子个数比，
设计
如下实验流程：
制取氮气→
装有足量干燥剂的干燥管→装有氧化铜的硬质玻管→装有足量
浓硫酸的洗气瓶→测定
生成氮气的体积
实验中，
先用制得的
氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，
再连接洗气瓶和
气体收集
装置，立即加热氧化铜。反应完毕后，黑色的氧化铜转化为红色的铜
（
2NH
3
?
3CuO
?
。下图
A
、
B
、
C
为甲、乙两小组制取氨气
N
2
?
3Cu
?
3H
2
O
）
时可能用到的装置，
D
为盛有浓硫酸的洗气瓶。
甲小组测得：
反应前氧化铜的质量
m
1
g
、
氧化铜反应后剩余固体的质量
m
2
g
、
生成氮气在标准状
况下的体积
V
1
L
。乙小组测得：洗气前装置
D
的质量
m
3
g
、洗
气后装置
D
的质量
m
< br>4
g
、生成氮气在标准状况下的体积
V
2
L
。
请回答下列问题：
（
1
）写出仪器
A
的名称：
________
。
（
2
）甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气，请将实验
装置的字母编号
和制备原理填写在下表的空格中。
实验装置
实验药品
制备原理
反应的化学方程式
甲小组
A
氢氧化钙、
硫酸铵
< br>为
①__
____________
________________
氢氧化钠溶于氨水
乙小组
②______________
________________
浓氨水、
氢氧化钠
< br>后放热，增加氢氧
根浓度，加快氨气
逸出
（
3
）
甲小组用所测得数据计算出氨分子中氮、
氢的原子个数之比为
________
。
（
4
）乙小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理<
/p>
论值，
其原因是
___________
_____________________________________________
___________________________________________
__________________________
。
【答案】
（
1
）圆底烧瓶
（
2
）①
?
NH
4
?
2
SO
4
?
Ca(OH)
2
②
B
（
3
）
5V
1
:7
?
m
1
?
m
2
?
?<
/p>
2NH
3
?
?<
/p>
2H
2
O
?
CaSO
4
（
4
）浓硫
酸吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的含量偏高
【解析】
（
1
)
仪器<
/p>
A
的名称为圆底烧瓶。
（
2
）①氢氧化钙与硫酸铵反应生成
硫
< br>酸
钙
、
氨
气
和
水
，
反
应
的
化
学
方
程
式
为
?
?
NH
4
?
2
SO
4
?
Ca(OH)
2
2NH<
/p>
3
?
?
2H
2
O
?
CaSO<
/p>
4
；②浓氨水是液体，氢氧化钠是
固体，
为使氨气逸出，把氨水滴入固体氢氧化钠中，随着氢氧化钠溶解放热，氨
气挥发放出气体
，故选
B
装置。
（
3
）反应前氧化铜的质量为
m
1<
/p>
g
、氧化铜反应后
转化成的铜的质量为<
/p>
m
2
g
，则氧化
铜中氧元素的质量为
?
m
1
?
m
2
?
g
，生成的水中
氧元素的质量等于参加反应氧化铜中氧
元素的质量，
则生成的水中氧原子的个数
?
?
m
1
?
m
2
?
?
?<
/p>
N
A
；水中氢原子个数是氧原子个数的两
倍，因此氢原子个数为
16
?
?
?
?
m
1
?
m
2
?
?
生成的氮气在标准状况下的体积为
V
1
L
，
则氮气中氮原子的个<
/p>
?
?
?
2
N
A
，
16
?
?
2V
1
?
数
为
?
；
因
此
氮
、
氢
原
子
个
数
比
为
?<
/p>
?
N
A
?
22.4
?
?
?
m
1
?
m
2
?
?
?
2V
1
?
（
4
）乙小组用所测数据计算出氨分
N
< br>:
?
?
2
N
?
5V
1
:
7
?
m
1<
/p>
?
m
2
?
。
?
?
A
?
?
22.4
?
?
1
6
?
为
?
子中氮、氢的原子个数比小于理论值，其原因是
洗气瓶
D
中的浓硫酸不但吸收
了反应生
成的水，还吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高。
四、
课堂运用
使用建议说明：
在对课堂
知识讲解完，
把握了重点突破了难点
以及练习精讲了之后，
再用练习马上进行课堂检测，
根据学生情况建议分
< br>3
个难
度层次：易，中，难。
基础
1
.<
/p>
氨水显弱碱性的主要原因是（
）
A
.
通常状况下，氨的溶解度不大
B
.
氨水中的
NH
3
?
H
2
O
少量电离
C
.
溶于水的氨分子只有少量发生电离
D
.
氨本身的碱性弱
2
.
物质氧化性、
还原性的强弱，
不仅与物质的结构有关，
还与物质的浓度和
反应温度有关。下列各组物质在反应中的产物与物质的浓度有关的是（
）
①
Cu<
/p>
与
HNO
3
溶液
②
Cu
与
FeCl
3
溶液③
Z
n
与
H
2
SO
4
溶液④
Fe
与
HCl
溶液
A
.
①③
C
.
①②
B
.
③④
D
.
①③④
3
.
下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是（
）
①常温下都可用铝制容器贮存
②露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻
③常温下都能与铜较快反应
④露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低
A
.
①②
C
.
②③
【答案】
1
.
B
2
.
A
3
.
D
【解析】
1
、
氨气极易溶于水，
溶于水的氨气大部分与水结合成一水合氨<
/p>
（
NH
3
?
H
2
O
）
，
和
OH
?
，因此氨水呈弱碱性。氨气本身不能电离，
NH
3
?
H
2
O
少部分电离成
NH
?
4
也不显碱性。
2
、本题考查物质氧化性和还原性的影响因素。铜与浓硝酸反应生成
NO
2
，
与稀硝酸反应生成
NO
，硝酸氧化性的强弱与浓度有关；铜与氯化铁溶液反应，
与
浓度和温度无关，产物唯一；锌与硫酸反应：稀硫酸生成氢气，浓硫酸则生成
二氧化硫，
硫酸氧化性的强弱与其浓度有关；
铁与盐酸反应只生成氯化亚铁
和氢
气。
3
、常温下，二者均能使铝钝化，①正确；露置在空气中，浓硫酸吸水质量
增加，②错误；
浓硫酸在常温下与铜没有明显的反应，③错误；在空气中，浓硝
酸挥发、浓硫酸吸水，二
者浓度都降低，④正确。
巩固
4
、在下列反应中，
HNO
3
既表现出氧化性，又表现出酸性的是（
）
A
.
H
2
S
?
2HNO
3
B
.
CuO
?
2HNO
3
C
.
4HNO
3
?
S
?
?<
/p>
2NO
2
?
?<
/p>
2H
2
O
Cu
?
NO
3
?
2
?
H
2
O
B
.
③④
D
.
①④
<
/p>
4NO
2
?
?<
/p>
O
2
?
?
2H
2
O
D
.
3Cu
?
8HNO
3
?
稀
?
?
3Cu
?
NO
3
?
2
?
2NO
?
?
4H
2
O
5
、下列关于氨水的叙述正确的是（
）
A
.
氨水显碱性，是因为氨水是一种弱碱
B<
/p>
.
氨水和液氨成分相同
C
.
氨水中物质的量浓度最大的粒子是
NH
3
（除水外）
D
.
1MOL
·
L
－
1
的氨水指在<
/p>
1L
溶液中含
NH
3
、
NH
3
?
H
2
O
、<
/p>
NH
?
物质的量之
4
和为
1MOL
< br>6
、下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（
）
选
项
实验操作
过量的
Fe
粉中加入稀
A
HNO
3
，
充
分
反
应
后
< br>，
滴
入
现
象
溶
液
呈
红
色
无
明
显
现
象
无
现象
试
纸
变
蓝
色
解释或结论
稀
HNO
3
将
Fe
氧化
为
Fe
3
?
Fe
、
Al
与浓
HNO
3
或
浓
H
2
SO
4
发生钝化
Al
箔表面被
HN
O
3
氧化，形成致密的氧化
膜
K
SCN
溶液
常温下，
Fe
、
Al
放入浓
HNO
3
或浓
H
2
SO
4
中
B
C
Al
箔插入稀
HNO
3
中
D
用玻璃棒蘸取浓
HNO
3
点
到红色石蕊试纸上
浓<
/p>
HNO
3
具有酸性
7
、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（
）