第12講氮及其化合物備考導(dǎo)航復(fù)習(xí)目標(biāo)1.了解氮氧化物的性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化、氮的循環(huán)與氮的固定。2.了解氮循環(huán)對(duì)生態(tài)平衡的重要作用。3.了解工業(yè)合成氨、氨氣的制備及性質(zhì)、銨鹽的性質(zhì)、氨氣等泄漏的處理、NHeq\o\al(＋,4)的檢驗(yàn)方法、氮肥的生產(chǎn)與合理使用。4.了解濃硝酸、稀硝酸的性質(zhì)，了解工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的原理。5.從含氮物質(zhì)的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的視角分析酸雨和霧霾的成因、危害與防治。熟記網(wǎng)絡(luò)課前自測(cè)判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)(2023·湖南卷)基態(tài)N原子的價(jià)層電子排布圖：()(2)(2023·重慶卷)收集NO：()(3)(2024·海安中學(xué))將紅棕色氣體通入淀粉碘化鉀溶液，溶液變藍(lán)，該紅棕色氣體一定為NO2()(4)(2023·浙江1月卷)工業(yè)上用氨的催化氧化制備NO()(5)(2023·江蘇卷)氨極易溶于水，故液氨可用作制冷劑()(6)(2023·湖南卷)NH3分子的VSEPR模型：()(7)加熱氯化銨固體可以制氨氣()(8)(2024·常州期末)固氮菌能把空氣中的N2轉(zhuǎn)化為NH3或銨態(tài)氮肥作為自身的養(yǎng)料()(9)(2022·山東卷)濃硝酸保存在棕色細(xì)口瓶中()(10)Fe在稀硝酸中發(fā)生鈍化()(11)室溫下銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO()(12)(2023·浙江1月卷)常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng)可制備NO2()(13)(2024·丹陽中學(xué))將紅熱的木炭投入濃硝酸中，有紅棕色氣體產(chǎn)生，證明木炭有還原性()(14)(2023·鹽城中學(xué))向稀硫酸中先加入Cu，再滴加KNO3溶液，銅逐漸消失，說明KNO3作該反應(yīng)的催化劑()考點(diǎn)1氮?dú)獾难趸镏R(shí)梳理氮元素的存在形態(tài)和固氮1.氮元素的存在形態(tài)(1)游離態(tài)——N2(空氣中含量最多的氣體)。(2)化合態(tài)——?jiǎng)又参矬w內(nèi)、土壤、巖石和水體中。2.氮的固定：將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程。(1)自然固氮：通過閃電釋放的能量將空氣中的N2轉(zhuǎn)化為含氮的化合物，主要反應(yīng)為N2＋O2eq\o(,\s\up7(放電))2NO。(2)人工固氮：人類通過控制條件，將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物，主要反應(yīng)為N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3。(3)生物固氮：豆科植物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化成氨。氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)氮?dú)馐菬o色、無味、難溶于水的氣體。氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)1.N2的結(jié)構(gòu)電子式：____________，結(jié)構(gòu)式：___________，N2分子中有___個(gè)σ鍵、___個(gè)π鍵。2.N2的化學(xué)性質(zhì)氮氮三鍵的鍵能大，氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。(1)與O2反應(yīng)：________________________(2)與H2反應(yīng)：______________________________(工業(yè)合成氨)(3)與Mg反應(yīng)：_________________________________氮?dú)獾挠猛?.工業(yè)上合成氨、制硝酸。2.燈泡填充氣。3.保存糧食、水果等食品。4.醫(yī)學(xué)上用液氮作冷凍劑。5.代替稀有氣體作焊接金屬的保護(hù)氣。氮的氧化物氮有多種價(jià)態(tài)的氧化物：eq\o(N,\s\up6(＋1))2O、eq\o(N,\s\up6(＋2))O、eq\o(N,\s\up6(＋3))2O3、eq\o(N,\s\up6(＋4))O2、eq\o(N,\s\up6(＋4))2O4、eq\o(N,\s\up6(＋5))2O5等。1.NO和NO2的性質(zhì)比較性質(zhì)NONO2物理性質(zhì)顏色無色紅棕色溶解性難溶于水能溶于水化學(xué)性質(zhì)毒性有毒有毒與O2反應(yīng)2NO＋O2=2NO2—與H2O反應(yīng)—___________________________________________________(歧化反應(yīng))與O2和H2O反應(yīng)________________________________________________________________________________________與NH3反應(yīng)________________________________________________________________________________________________(歸中反應(yīng))2.NO和NO2的實(shí)驗(yàn)室制法實(shí)驗(yàn)原理銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：__________________________________________________________________(NO用______法收集，不能用_________法收集)銅與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式：__________________________________________________________________________(NO2用_______________法收集，不能用______法收集)尾氣處理通氧氣，用NaOH溶液吸收：①2NO＋O2=2NO2②NO2＋NO＋2NaOH=_________________用NaOH溶液吸收：2NO2＋2NaOH=_____________________(1)N2與O2反應(yīng)的生成物是NO不是NO2。(2)NO2既有氧化性又有還原性，但以氧化性為主。NO2能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，故不能用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙鑒別NO2和Br2。(3)NO與NaOH溶液不反應(yīng)，用NaOH溶液處理NO尾氣時(shí)，需要同時(shí)通入空氣。(4)汽車尾氣轉(zhuǎn)化器中主要反應(yīng)：2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋2CO2。典題悟法物質(zhì)的轉(zhuǎn)化(2024·江蘇各地模擬重組)在指定條件下，下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)的是()A.NOeq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3B.NOeq\o(→,\s\up7(CO),\s\do5(催化劑))N2C.N2(g)eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(放電))NO2(g)eq\o(→,\s\up7(O2、H2O))HNO3(aq)D.NOeq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))NaNO3氮氧化物的制備(2023·淮安期初)下列關(guān)于NO2的制取、凈化、收集及尾氣處理的裝置和原理不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?) A.制取NO2 B.凈化NO2 C.收集NO2 D.尾氣處理物質(zhì)的性質(zhì)與用途(2024·江蘇各地模擬重組)下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是()A.N2分子內(nèi)含有N≡N，N2具有氧化性B.N2難溶于水，可用作瓜果保護(hù)氣C.NO2易溶于水，可用于制硝酸D.NO2具有氧化性，可用于火箭燃料推進(jìn)劑微工藝流程(2023·蘇州期末)利用硝酸工業(yè)的尾氣(含NO、NO2)獲得Ca(NO2)2的部分工藝流程如下：下列說法不正確的是()A.反應(yīng)NO(g)＋NO2(g)N2O3(g)的ΔS<0B.為使尾氣中NOx被充分吸收，尾氣與石灰乳采用氣液逆流接觸吸收C.若尾氣中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，Ca(NO2)2產(chǎn)品中Ca(NO3)2含量升高D.Ca(NO2)2在酸性溶液中分解的離子方程式為3NOeq\o\al(－,2)＋2H＋=NOeq\o\al(－,3)＋2NO↑＋H2O考點(diǎn)2氨氣銨鹽知識(shí)梳理氨氣1.分子結(jié)構(gòu)NH3分子中氮原子的雜化類型為_________。NH3的空間結(jié)構(gòu)是_________形，其球棍模型為，H—N—H的鍵角___109°28′(填“>”“<”或“＝”)。氨氣的電子式為___。氨氣分子中，氮原子上有一個(gè)孤電子對(duì)，故氨氣分子常作為配合物的配體。氨氣是極性分子，屬于分子晶體。2.物理性質(zhì)氨氣是一種無色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，熔、沸點(diǎn)低，易液化(原因是___________________________)。氨氣______溶于水(主要原因是__________________________________________)，1體積水可溶解約700體積的氨氣。氨氣與水可做噴泉實(shí)驗(yàn)。3.化學(xué)性質(zhì)(1)與水反應(yīng)：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－。NH3·H2O受熱易分解：__________________________________________(寫化學(xué)方程式)。氨水在陰冷處低溫保存(不需要放在棕色試劑瓶?jī)?nèi))(2)與酸反應(yīng)(生成銨鹽)①蘸有濃氨水的玻璃棒與蘸有濃鹽酸(或濃硝酸)的玻璃棒靠近，有______生成，反應(yīng)如下：HCl＋NH3=_______________、HNO3＋NH3=__________________。②過量氨氣與H2SO4反應(yīng)：2NH3＋H2SO4=___________________________。③氨氣與CO2和H2O反應(yīng)：2NH3(過量)＋CO2＋H2O=___________________________；NH3(少量)＋CO2＋H2O=_____________________。(3)與鹽溶液反應(yīng)(寫離子方程式)：氨氣(少量或過量)通入可溶性鋁鹽溶液中：______________________________________________________________________________；氨氣(少量或過量)通入可溶性鐵鹽溶液中：___________________________________________________________________________。(4)還原性(寫化學(xué)方程式)①氨的催化氧化：________________________________________________(工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ))；②NH3還原CuO：____________________________________________________________；③NH3與氯氣反應(yīng)少量氨氣與氯氣反應(yīng)：_________________________________________________________；過量氨氣與氯氣反應(yīng)：_________________________________________________________(有白煙生成)。(5)配位反應(yīng)AgCl＋___NH3·H2O=___________________________________________________；Cu(OH)2＋___NH3·H2O=____________________________________________________________；Zn(OH)2＋___NH3·H2O=____________________________________________________________。4.實(shí)驗(yàn)室制法(固體＋固體eq\o(→,\s\up7(△))氣體)(1)原理：____________________________________________________________________________。(2)裝置：(3)收集：_______________法。(4)干燥：選用堿石灰干燥，不能選用濃硫酸、無水CaCl2和P2O5干燥。(5)驗(yàn)滿：將______的___色石蕊試紙置于試管口，試紙變___；或?qū)⒄河袧恹}酸的玻璃棒置于試管口，有______產(chǎn)生。(6)尾氣處理(前兩個(gè)燒杯中盛水或稀硫酸):氨氣的快速制法方法①將濃氨水滴入固體堿性物質(zhì)(如CaO粉末、NaOH固體、堿石灰)中②加熱濃氨水裝置圖原理①燒瓶中盛放NaOH：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O②燒瓶中盛放CaO：NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O說明濃氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，加入固態(tài)堿性物質(zhì)，使平衡逆向移動(dòng)，同時(shí)反應(yīng)放熱，促進(jìn)NH3·H2O的分解5.用途(1)制硝酸及其鹽、銨鹽、純堿等。(2)制尿素、合成纖維等。(3)液氨常作為制冷劑。銨鹽1.物理性質(zhì)銨鹽都是白色晶體，絕大多數(shù)銨鹽都易溶于水。2.銨鹽的化學(xué)性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性：銨鹽受熱易分解，但不一定都有NH3生成。NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑(該反應(yīng)不可用于制備氨氣)NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑。(2)與堿反應(yīng)①稀溶液間發(fā)生反應(yīng)，在不加熱的情況下，無NH3生成：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。②濃溶液間發(fā)生反應(yīng)或在加熱的條件下，有NH3生成：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。3.NHeq\o\al(＋,4)的檢驗(yàn)(1)書寫NH3的電子式時(shí)，不能漏寫孤電子對(duì)。(2)檢驗(yàn)NHeq\o\al(＋,4)時(shí)關(guān)鍵操作——須加入NaOH濃溶液或加熱。(3)水中N、P元素含量偏高，容易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。工業(yè)廢水中含NH3和NHeq\o\al(＋,4)，用氧化劑(NaClO)氧化生成N2或NOeq\o\al(－,3)。典題悟法物質(zhì)的性質(zhì)與用途(2023·如東期中)下列物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)或物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是()A.NH3與H2O分子之間形成氫鍵，可用作制冷劑B.NH4Cl溶液顯酸性，可用來除鐵銹C.NH4HCO3是離子晶體，受熱不容易分解D.NH3分子之間形成氫鍵，NH3(g)的熱穩(wěn)定性比PH3(g)的高基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(2024·如皋適應(yīng)性一)實(shí)驗(yàn)室利用下列裝置進(jìn)行氨氣或氨水的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)甲乙丙丁A.用甲裝置制取NH3B.用乙裝置干燥NH3C.用丙裝置收集NH3D.用丁裝置制[Cu(NH3)4](OH)2溶液噴泉實(shí)驗(yàn)噴泉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。應(yīng)用下列各組氣體-溶液，能出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象的是()選項(xiàng)氣體溶液AH2S稀鹽酸BHCl稀氨水CNO稀硫酸DCO2飽和NaHCO3溶液物質(zhì)的轉(zhuǎn)化(2024·江蘇各地模擬重組)氮及其化合物的轉(zhuǎn)化具有重要應(yīng)用。下列說法錯(cuò)誤的是()A.“雷雨發(fā)莊稼”涉及的物質(zhì)轉(zhuǎn)化：N2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(放電))NOeq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3eq\o(→,\s\up7(礦物))硝酸鹽B.人工固氮制備尿素的物質(zhì)轉(zhuǎn)化：N2eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(高溫、高壓、催化劑))NH3eq\o(→,\s\up7(CO2),\s\do5(一定條件))CO(NH2)2C.實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)NHeq\o\al(＋,4)的存在：NHeq\o\al(＋,4)eq\o(→,\s\up7(OH－),\s\do5(△))NH3D.工業(yè)制硝酸過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化：NH3eq\o(→,\s\up7(O2，催化劑),\s\do5(高溫))NOeq\o(→,\s\up7(O2))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3氨與水的噴泉實(shí)驗(yàn)1.裝置圖2.原理：NH3在水中溶解度很大，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠大的壓強(qiáng)差。3.操作：打開止水夾，擠壓膠頭滴管的膠頭，燒杯中的溶液由玻璃管迅速進(jìn)入燒瓶，形成噴泉，燒瓶?jī)?nèi)液體呈紅色。4.結(jié)論：氨氣極易溶于水，氨水顯堿性。5.常見可做噴泉實(shí)驗(yàn)的試劑(氣體＋液體)①HCl(或NH3)＋H2O；②HCl(或Cl2、CO2、SO2、H2S)＋NaOH溶液等?？键c(diǎn)3硝酸知識(shí)梳理分子結(jié)構(gòu)HNO3中，氮原子的雜化類型為_________，分子具有____________形結(jié)構(gòu)，HNO3屬于______晶體。物理性質(zhì)純硝酸和濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%)均是無色透明液體，有刺激性氣味，易揮發(fā)。HNO3可以形成分子內(nèi)氫鍵，硝酸與水分子間也可形成氫鍵，二者可以任意比例混溶。化學(xué)性質(zhì)1.酸性：稀硝酸能使紫色石蕊試液變紅。2.不穩(wěn)定性4HNO3eq\o(=,\s\up7(△或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O，生成的NO2溶解在濃硝酸中使溶液呈黃色，濃硝酸保存在___色試劑瓶?jī)?nèi)。3.強(qiáng)氧化性(1)與金屬反應(yīng)①___Cu＋___HNO3(稀)=______________________________________________________；②Cu＋___HNO3(濃)=_____________________________________________________。③常溫下，F(xiàn)e、Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化(鈍化是化學(xué)變化)。常溫下，可用鐵或鋁制容器盛放濃硝酸。(2)與非金屬反應(yīng)C＋___HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))______________________________________。(3)與常見還原劑反應(yīng)稀硝酸與H2S反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________；稀硝酸與SO2反應(yīng)的離子方程式：___________________________________________________________________________；稀硝酸與Na2SO3反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________________________________；稀硝酸與氫碘酸反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________；稀硝酸與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式：______________________________________________________________________________。(4)濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色(酸性和強(qiáng)氧化性)。硝酸的工業(yè)制法1.轉(zhuǎn)化關(guān)系：NH3→NO→NO2→HNO3。2.主要原料：氨氣、空氣、水。3.主要原理(寫化學(xué)方程式)(1)________________________________________________；(2)_________________________________；(3)___________________________________________________。4.尾氣處理用NaOH、Na2CO3等堿性溶液吸收。金屬與硝酸反應(yīng)的規(guī)律1.本質(zhì)：HNO3中＋5價(jià)氮元素具有很強(qiáng)的得電子能力。2.規(guī)律：硝酸的濃度越大，反應(yīng)溫度越高，氧化性越強(qiáng)。3.與金屬反應(yīng)除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有金屬?；顫娊饘?如Mg、Zn等)與HNO3反應(yīng)不生成H2，HNO3的濃度不同，還原產(chǎn)物不同：完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。(1)銀與稀硝酸反應(yīng)：___Ag＋___HNO3(稀)=__________________________________________；(2)少量Fe與稀硝酸反應(yīng)：Fe＋___HNO3(稀)=________________________________________________；(3)過量Fe與稀硝酸反應(yīng)：___Fe＋___HNO3(稀)=_____________________________________________________；(4)鋅與較稀硝酸反應(yīng)(生成N2O)：___Zn＋______HNO3(較稀)=______________________________________________________；(5)鋅與極稀硝酸反應(yīng)(生成NH4NO3)：___Zn＋______HNO3(極稀)=________________________________________________________。①非金屬單質(zhì)＋濃硝酸→最高價(jià)氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。②由于硝酸能氧化HI、HBr、SO2，故不能用硝酸制備HI、HBr、SO2氣體。③由于S2－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、I－、Fe2＋等均能被HNO3氧化，故在酸性條件下，NOeq\o\al(－,3)不能與上述還原性離子共存。如向Fe(NO3)2溶液中加入鹽酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧化為Fe3＋。④書寫化學(xué)反應(yīng)時(shí)，注意HNO3的強(qiáng)氧化性，如Fe(OH)2＋2HNO3=Fe(NO3)2＋2H2O是錯(cuò)誤的，正確的為_________________________________________________________________________________。⑤王水是濃硝酸和濃鹽酸按體積比為1∶3的混合物，能使一些不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解。如：Au＋HNO3＋4HCl=HAuCl4＋NO↑＋2H2O。⑥HNO3的工業(yè)制法：H2SO4(濃)＋NaNO3eq\o(=,\s\up7(微熱))NaHSO4＋HNO3↑。原理是利用沸點(diǎn)高、難揮發(fā)性酸制取沸點(diǎn)低、易揮發(fā)性的酸。因HNO3不穩(wěn)定，故加熱溫度不宜過高。典題悟法物質(zhì)的轉(zhuǎn)化(2024·江蘇各地模擬重組)在指定條件下，下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)的是(A)A.Ageq\o(→,\s\up7(稀硝酸))AgNO3B.稀硝酸eq\o(→,\s\up7(Cu))NO2(g)C.NOeq\o\al(－,3)(aq)eq\o(→,\s\up7(O3))N2(g)D.濃硝酸eq\o(→,\s\up7(Al))NO2(g)硝酸的性質(zhì)(2024·海安期末)銅與硝酸