-
一
.
教学内容：
氮及其化合物的性质
二
.
教学目标：
了解氨的物理性质，掌握
氨的化学性质；了解铵盐的性质；掌握铵根离子的检验方法。
掌握
NO
、
NO
2
的重要性质及其与环境的关系；了解氮的固定，掌握氮气的性质。
认识硝酸的重要性质；理解浓、稀硝酸与金属反应的特点。
三
.
教学重点、难点：
氨及铵盐、氮的氧化物和硝酸的性质
四
.
教学过程：
（一）氨及铵盐的性质：
1
、氨是没有颜色、有刺激性气味的气体；密度比空气小；氨极易溶于水且能快速溶解，
在常温、常压下
1
体积水能溶解
< br>700
体积氨，
氨很容易液化，
液氨气化时要吸收热量，
故液
氨常用作致冷剂。
2
、氨分子中氮的化合价为－
3
价，分子中含有极性键，键角为
105.5
℃，分子构型为三角
锥形，属于极性分子。
3
、氨溶于水时，大部分
NH
< br>3
与
H
2
O
结合，形成
NH
3
?
H
2
O
。
NH
3
?
H
2
O
可以部分电离生成
＋
－
＋
－
NH
4
和
OH
，
NH
3
＋
< br>H
2
O
NH
3
?
H
2
O
NH
4
＋
O
H
所以氨水显碱性，它能使酚酞试
液变红。
4
、氨具有还原性：能被
Cl<
/p>
2
、
O
2
等物质氧化：
2NH
3
＋
3Cl
2
＝
6HCl
＋
N
2
（当
NH
3
过量时，
也可生成
NH
4
Cl
）
；
4NH
3
＋
5O
2
＝
4NO
＋
6H
2
O
5
、铵盐：常
见的铵盐有：
NH
4
HCO
3
、（
NH
4
）
2
CO
3
、
NH
4
NO
3
、
NH
4
Cl
等。铵盐均为易
＋
－
溶于水的白色晶体，都能与碱反应，
NH
4
＋
OH
＝
NH
3
?
H
2
O
，受热时产生
NH
3
；铵盐受热
均易分解。
6
、
NH
3
的实验室制法：
实验室一般用生石灰或
Ca
（
OH
）
2
与
NH
4
Cl
混合加热来制取氨气，
Ca
（
< br>OH
）
2
＋
2NH
4
Cl
＝
< br>CaCl
2
＋
2NH
3
↑＋
2H
2
O
；反应属于“固＋固”反应，故装置与实验
室制
取氧气的装置相同，
但氨气必须用向下排气法收集，
并用湿润的
红色石蕊试纸检验氨所
是否收集满。
＋
7
、化学氮肥：化学氮肥主要包括铵态氮肥（主要成分为
NH
4
）、硝态氮肥（主要成分为
－
NO
3
）和有机态氮
肥——尿素（
CO
（
NH
2
）
2
）。
［说明］
1
、喷泉形成的原理：容器内外存在较大的压强差。在这种压强差的作用下
，液体迅速流
动，通过带有尖嘴的导管喷出来，形成喷泉。
形成压强差的两类情况：
⑴容器内气
体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。
如：
NH
3
、
HCl
等溶于水；
CO
2
、
SO
2
、
Cl
2
等与碱溶液的反应等；
⑵容器内的液体由于受热挥发（如浓盐酸、浓氨水、酒精等）或由于发生化学反应，容
器
内产生大量的气体，
从而使容器内压强迅速增大，
促使容器内液
体迅速向外流动，
也能形
成喷泉。如：喷雾器、人造喷泉、火山
喷发等。
2
、氨的实验室制法：
⑴加热固态铵盐（一般为
NH
4
Cl
）和碱（一般为熟石灰）的混合物反应；
⑵制取少量的氨气，可用浓氨水加热挥发的方法获取；
⑶也可以向浓氨水中加入固态碱性物质（如：生石灰、
NaOH
、碱石灰等），促使平衡：
＋
－
NH
3
＋
H
2
O
NH
3
< br>?
H
2
O
NH
4
＋
OH
逆向移动，同时加热，促进
NH
3
的
挥发。
3
、
铵盐分解规律
铵盐热稳定性差，受热均能分解。但请注意：未
必有
NH
3
产生，这由盐中对应酸的稳
定性、挥发性、氧化性等因素来决定。
①稳定易挥发酸成的铵盐
NH
3
↑＋
酸的挥发性物质
②稳定难挥发酸成的铵盐
如
NH
3
↑＋酸
2NH
< br>3
↑＋
H
2
SO
4
NH
3
↑＋酸的分解产物
③不稳定且无强氧化性酸成的铵盐
如
2NH
3
↑＋
H
2
O
＋
CO
2
↑
NH<
/p>
3
↑＋
H
2
O
＋
CO
2
↑
④由不稳定且有强氧化性酸（
HNO
3
）成的盐
例
1.
某同学学习了氨的催化氧化反应后，想自己设计并做一个探究实验，探究氨在催化
剂的作用下被空气中的氧气氧化的情况。
经过仔细考虑，
他设计了如下实验，
请你认真分析
他设计的实验，然
后回答问题：
实验方法：
在锥形瓶中加入浓氨水，
然后将铂丝加热到红热状态，
< br>将红热的铂丝插入锥
形瓶中，观察现象。
（
1
）该同学想探究氨的催化氧化，他为什么选择浓
氨水？若想快速看到实验现象，应
向浓氨水中加入什么物质或进行什么操作？
（
2
）你推测他会看到
什么现象？为什么？
解析：
浓氨水具
有挥发性，
挥发出氨气，
氨在催化剂和加热的条件下被氧化生成
一氧化
氮和水，
一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧
化氮，
二氧化氮与水反应生成硝酸
（具有挥发性），硝酸遇到氨
气产生大量的白烟。
氨水除具有碱性外，
还具有易挥发性，
且浓度越大越易挥发，
温度越高越易挥发
。
所以，
氨水保存时要注意密封，且放到低温处保存。
由于氨水具有易挥发性，
因此，
向浓氨水中加入氢氧化钠或加热是实验室中制备氨气的
一种简便快捷的方法。
答案：
（
1
）浓氨水具有挥发性，可以挥发出氨气，进行氨的催化氧化实验；该同学可
向浓氨水中加入氢氧化钠或加热来加快浓氨水的挥发。
（
2
）该同学会看到有红棕色气体出现，随后又消失，然后
出现白烟；原因是氨在催化
剂的加热的共同作用下被氧化生成一氧化氮和水，
一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色
的二氧化氮，二氧化氮与水反应生
成硝酸（具有挥发性），硝酸遇到氨气产生大量的白烟。
例
2.
能鉴别
Na
2
SO
4
、
NH
4
NO
3
、
KCl
、
（
NH
4
）
2
SO
4
四种溶液
（可以加热）
的一种试剂是：
A. BaCl
2
B. Ba
（
NO
3
）
2
C. Ba
（
OH
）
2
D.
AgNO
3
＋
解析：
NH
4
的检验方法是：将待检
物取出少量置于试管中，加入
NaOH
溶液后，加热，
＋
用湿润的红色石蕊试纸在管口检验，若试纸变蓝色，则证明待检物中含
铵盐（
NH
4
）：
＋
－
NH
4
＋
OH
＝
NH
3
↑＋
H
2
O
＋
－
－
＋
上述四种物质中，有两种含
NH
4
，另有两种含
SO
4
2
，
SO
4
2
的检验用
Ba
2
，所以选择
Ba
（
OH
）
2
来鉴别。将
Ba
（
OH
）
2
溶液分别加入到上述四种溶液中的现象分别为：
A
只有
白色沉淀；
B
为只有刺激性气味的气体；
C
无现象；
D
为既有白色沉淀又有刺激性气味的气
体。
答案：
C
例
3.
在标准状况下，用以下气体做
喷泉实验，请根据情况，填写烧瓶中溶液的物质的量
浓度（假设烧瓶中溶质不能扩散出来
）。
（
1
）
用氯化氢气体做喷泉实验，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为
____
___
；
（
2
）
用
NH
3
做喷泉实验，
喷泉结束后，
水充满烧瓶
，
则溶液的物质的量浓度为
_______
；
解析：
（
1
）
由于
HCl
< br>气体极易溶于水，
最终所得溶液的体积和原
HCl
气体的体积相等，
即相当于
VL
溶液中溶解了
HCl
气体：
（设烧瓶体积为
VL
），溶液的物质的量浓
度为：
mol
?
L
1
＝
0.045mol
?
L
1
。
（
2
）
由于
NH
3
也极易溶于水，最终所得溶液的体积和原<
/p>
NH
3
的体积是相等的。故所得
－
－
溶液的物质的量浓度也为
< br>mol
?
L
1
< br>，约为
0.045mol
?
L<
/p>
1
。
－
答案：
物质的量浓度均为：
0.045mol
?
L
1
－
－
（二）氮及其氧化物的性质、硝酸的性质：
< br>1
、氮气是一种双原子单质分子，性质很稳定，一般不与其他物质发生化学反应，
故可用
作保护气。但在特定的条件下，可以与氧气、氢气、镁等物质发生反应。
N
2
＋
3H
2
2NH
3
；
3Mg
＋
N
2
Mg
3<
/p>
N
2
N
2
＋
O
2
2NO
2
、氮的氧化物种类较多，主
要有
N
2
O
（
笑气）、
NO
、
NO
< br>2
、
N
2
O
4
等。其中
NO
< br>是一种无
色不溶于水的有毒气体，不溶于水，而
NO
2
则是一种红棕色有刺激性气味的有毒气体，能
溶于水，溶于水生成
HNO
3
和<
/p>
NO
，
NO
2<
/p>
还易发生二聚反应。氮的氧化物是形成光化学烟雾
的因素之一，对
环境的危害极大。
NO
和
NO
2
的相互转化关系为：
2NO
＋
O
2
＝
2NO
2
；
3NO
2
＋
H
2
O
＝
2HNO
3
＋
NO
－
NO
2
具有强氧化性，能与许多还
原性物质反应，如：
SO
2
、
I
等，
NO
2
还能与碱溶液反
应，生成硝酸盐和亚硝酸盐。如：
NO
2
＋
SO
2
＝
NO
＋
SO
3
；
2
NO
2
＋
2NaOH
< br>＝
NaNO
3
＋
NaNO
2
＋
H
2
O
故可用碱液来吸收硝酸工业中产生的尾气。
< br>NO
、
NO
2
< br>的制取
①实验室
NO
可用
Cu
与稀
HNO<
/p>
3
反应制取：
3Cu
＋
8HNO
3
（稀）＝
3Cu
（
NO
3
）
2
＋
2NO
↑＋
4H
2
O
，由于
NO
极易与空气中的氧气作用，故只能<
/p>
用排水法收集。
②实验室
NO
2
可用
Cu
与浓
HNO
3
反应制取：
Cu
＋
4HNO
3
（浓）＝
Cu
（
< br>NO
3
）
2
＋
2NO
2
↑＋
< br>2H
2
O
由于
< br>NO
2
可与水反应，故只能用排空气
法收集。
3
、硝酸的性质：
< br>纯净的硝酸是无色易挥发，
有刺激性气味的液体，
能以任
意比溶于水，
常用浓硝酸的质
量分数约为
63%
，质量分数
98%
的硝酸叫做
发烟硝酸，硝酸是一种重要的化工原料。
硝酸具有酸的通性，但硝酸与金属反应时一般无氢气产生。
<
/p>
（
1
）不稳定性：硝酸在受热或光照条件
下即可分解：
4HNO
3
＝
4NO
2
↑＋
O
2
↑＋
2H
2
O
，
常见浓硝酸显黄色，是由于硝酸分解产生的
NO
2
气体溶解在其中，故浓硝酸应保
存在棕色
试剂瓶中，置于阴暗处。
（
2
）强氧化性：
<1>
与金属反应：硝酸和金属反应时，硝酸作为氧化剂，硝酸的浓度越高，其氧化
性越
强，还原产物的价态越低。
A<
/p>
：常温下，浓硝酸可使
Fe
、
Al
表面形成致密的氧化膜而发生钝化，阻止反应的继续
< br>进行。
B
：一定条件下硝酸能
与除铂以外的多数金属反应，通常浓硝酸反应后生成的气体主要
是
NO
2
，稀硝酸反应后生成的气体主要是
NO
，如：铜与浓、稀硝酸的反应：
3Cu
＋
8HNO
3
（稀）＝
3Cu
（
NO
3
）
2
＋
2NO
↑＋
4H
2
O
Cu
＋
4HNO
3
（浓）＝
Cu
（
NO
3
）
2
＋
2NO
2
↑＋
2H
2
O
变价金属与硝酸反应时，
产物的价
态则要看硝酸与金属的物质的量的相对大小，
若金属
过量，则生
成低价的金属硝酸盐，若硝酸过量，则生成高价的金属硝酸盐。如：铁与稀硝酸
的反应：
3Fe
（过量）＋
8HNO
3
（稀）＝
3Fe
（
NO
3
）
2
＋
2NO
↑＋
4H<
/p>
2
O
Fe
（不足）＋
4HNO
3
（浓）＝
Fe
（
NO
3
）
3
＋
< br>NO
↑＋
2H
2
O
<2>
硝酸不仅可与金属
反应，还可与非金属单质反应：如：浓硝酸与单质碳反应的化学
方程式：
C
＋
4HNO
3
（浓）＝
CO
2
↑
＋
4NO
2
↑
＋
2H
2
O
非金属单质与浓硝酸反应时，一般生成高价的非金属氧化物或高价的含氧酸
<3>
硝酸与低价态化合物的反应
－
－
－
＋
硝酸能氧化很多低价态的化合物，如
S
2<
/p>
、
SO
3
2
、
I
、
Fe
2
等还原性物质，故在酸性条
－
－
－
－
＋
< br>件下
NO
3
与
< br>S
2
、
SO
3
2
、
I
、
Fe
2
等不能共存于同一溶液中，但
在中性或碱性介质中，可
以共存。
（
3
）与有机物反应：在一定条件下硝酸可与某些有机物发生取代
反应和颜色反应：
如：浓硝酸与苯、苯酚等物质的硝化反应、
与醇的酯化反应、
与某些蛋白质的颜色反应
等。
［说明］
1
、氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态的氮的过程。可以通过生物固
氮和人工固氮
两种方法。
2
、
Mg
在空气中燃烧，
除与
O
2
反应外，
还可与
N
2
、
CO
2
气体反应生成
Mg
3
N
2
、
MgO
和
C
。
可将产物溶于水，产生无色、有刺激性气味气体，则证明生成了
Mg
3
N
2
；若将产物溶于
酸，
若有黑色不溶物生成，则证明有
C
产生。
3
、浓硝酸和浓盐酸均为无色
，但常用的浓盐酸和浓硝酸均呈黄色。浓盐酸是由于其中溶
解了
FeCl
3
而显黄色；
而浓硝酸则是由
于硝酸分解产生的
NO
2
溶解在其中显
黄色，此时，
可
向硝酸溶液中通入空气（氧气），除去溶解在其
中的
NO
2
：
4NO
2
＋
O
2
＋
2H
2
O
＝
4HNO
3
。
4
、
NO
不与水反应，
NO
2
< br>遇水反应产生
NO
气体，不能完全被水吸收。但在有氧气
存在
的情况下，两者都可以完全被水吸收生成硝酸：
4NO
＋
3O
2
＋
2H
2
O
＝
4HNO
3
；
4NO
2
＋
O
2
＋
2H
2
O
＝
4HNO
3
5
、
铁和铝遇浓的
浓硝酸钝化，
并不是指两者不反应，
而是反应生成一薄层致密的
氧化膜，
阻止反应的继续进行。
但在加热条件下，
铁和铝也能与浓硝酸反应。
硝酸与金属反应时既起
氧
化剂的作用，
同时还起酸的作用。
随着反应的进行，硝酸的浓度
逐渐降低，氧化性逐渐减
弱，还原产物的价态逐渐降低。
－
－
6
、
NO
3
在中性和碱性溶液中不具有强氧化性，但
在酸性介质中，
NO
3
具有强氧化性，
－
能氧化许多还原性物质。故还原性离子与
NO
3
在中性和碱性介质中可以共存，而在酸性介
质中不能共存。
7
、
硝酸与有机物所发生的反应大部分都是取代反应，此时硝酸（
HO
－
NO
2
）提供－
< br>OH
，
－
NO
< br>2
（硝基）取代有机物中的
H
，
形成硝基化合物或硝酸酯。
－
8
、
NO
3
的检验，
是将溶液蒸馏浓缩，
再向溶液中加入铜片和浓硫酸，
若产生红棕色气体，
－
－
则证明有
NO
3
，反之没有
NO
3
。
9
、金属和硝酸反应时，随反应情况不同产物不同，有时甚至出现多种产物混
合现象（如
＋
＋
NO
< br>、
NO
2
混合，
NO
、
NO
2
、
N
2
O
4
混合，
Fe
2
< br>、
Fe
3
混合等）。如果采用一
般的解题方法，
依据化学方程式分步计算，
计算步骤十分繁琐，
甚至造成简单问题复杂化。
但若采用守恒法
来解，常常可以使问题得到简化。此类题目的守恒通常依据两个方面：
－
⑴原子守恒：硝酸的总物质的量＝和金属阳离子结合的
< br>NO
3
的物质的量＋还原产物中
N
原子的物质的量＋剩余
HNO
3
的物质的量；
⑵电子守恒：金属失去电子
的总物质的量＝氧化剂（
HNO
3
）转
化为还原产物（氮的氧
化物）时所得到的电子的物质的量。
例
1.
将
1.92gCu
粉与一定量的浓硝酸反应，当
Cu
粉完全作用时，收集到气体
1.12L
（标
况），则所消耗硝酸的物质的量是：
A. 0.12mol
B. 0.11mol
C. 0.09mol
D. 0.08mol
解析：
消耗的
硝酸分两部分，一部分起酸的作用，一部分做氧化剂，由守恒法可知，消
耗的硝酸的物质
的量应为这两部分的和，即为：
1.92g/64g/mol
×
2
＋
1.12L/22.4L/mol
＝
0.11mol
；故选
B
答案：
B
例
2.
用以下三种途径来制取相等质
量的硝酸铜：（
1
）铜跟浓硝酸反应；（
2
）铜跟稀硝
酸反应；（
3
）铜先跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述中正确的是
A.
三种途径所消耗的铜的物质的量相等
B.
三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C.
所消耗的铜的物质的量是：途径（
3
）＞途径（
1
）＞途径（
2
）
D.
所消耗的硝酸的物质的量是：途径（
1
）＞途径
（
2
）＞途径（
3
）
解析：
本题是评价制备方案的
优劣。从绿色化学角度看（
1
）要节约原料；
< br>（
2
）是副产
品，对环境污染小
。（
1
）
Cu
＋
4HNO
3
（浓）＝
Cu
（
NO
3
）
2
＋
2NO
2
↑＋
2H
2
O
，
（
2
）
3Cu
＋
8HNO
3
（稀）＝
3Cu
（
NO
3
）
2
＋
2NO
↑＋
4H
2
O
，
（
3
）
2Cu
＋
O
2
＝
2CuO
，
CuO
＋
2HNO
3
＝
Cu
（
NO
3
）
2
＋
H
2
O
。
若生成
3molCu
（
NO
3
）
2
，可得
消耗原料量及生成污染物
NO
x
的量（
见下表）：
（
1
）
（
2
）
（
3
）
Cu
（
NO
3
）
2
3mol
3mol
3mol
Cu
3mol
3mol
3mol
HNO
3
12mol
8mol
6mol
NO
x
6mol
2mol
0mol
由上表知：（
1
）耗
HNO
3
最多，生成污染物最多；（
3
）耗
HNO
3
最少，没有污染物。
答案：
AD
例
3.
某试
剂厂有银（含杂质铜）和硝酸（含杂质
Fe
3
< br>）反应制取硝酸银。步骤如下
＋
依据上述步骤，完成下列填空：
（<
/p>
1
）溶解银的硝酸应该用
硝酸（填浓或稀）。原因是
（填序号，下同）
（
a
）
减少过程中产生
NO
X
的量
___________
（
b
）
减少原料银的消耗
量
___________
（
c
）
节省硝酸物质的量
（
2
）步骤
B
加热保温的作用是
___________
。
（
a
）有利于加快反应速率
（
b
）有利
于未反应的硝酸挥发
＋
（
c
）有利于硝酸充分反应，降低溶液中
c
（
H
）
＋
＋
（
3
< br>）
步骤Ｃ中是为了除去
F
ｅ
3
、
Cu
2
等杂质，
冲稀静置时发生的化学反应是
___
______
（
a
）置换反应
（
b
）水解反应
（
< br>c
）氧化还原反应
产生的沉淀物化学式
.
解析：
（
1
）
根据反应方程式：
Ag
＋
2HNO
3
（浓）
＝
AgNO
3
＋<
/p>
NO
2
↑＋
H<
/p>
2
O
、
3Ag<
/p>
＋
4HNO
3
（
稀）
＝
3AgNO
3
< br>＋
NO
↑＋
2H
2
O
可知：
每生成
1molAgNO
3
，
如
用浓
HNO
3
，
消耗
HNO
3
2mol
，
产生
1molNO
2
；如用稀
HNO
3
，只需
HNO
3
4/3mol
，放出
NO1/3mol
。故用稀硝酸比用浓硝
酸
好，原因为减少氮氧化物的排放量，从而节省硝酸的使用量，即理由为（
a
）、（
c
）。
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