第四节氮及其化合物(教、学案)
考纲要求
1.了解氮单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解氮单质及其重要化合物对环境质量的影响。
命题热点
1.以不同价态的氮考查氧化还原反应.
2.以NO、NO2的制备考查HNO3的性质。
3.以氨和铵盐的相互转化考查NH3、NH 4+的检验及NH3的实验室制法等。
全局性掌控
本节重要知识有N2、NO、NO2、NH3、HNO3、铵盐的性质及用途，NH3的制法，NH的检验等，主要考查硝酸的强氧化性，如离子共存，氨气的性质、实验室制法及相关探究性实验，硝酸与金属反应的相关计算，大气污染等．硝酸的强氧化性一直是高考的热点，硝酸与金属的反应也经常出现，预测2013年的高考中氮及其化合物知识仍会与理论知识结合起来综合考查.
氮元素及其化合物之间的转化关系
判断正误，启迪思维
1.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋==Fe2＋＋2H2O(2010·四川卷T9－B项)
2.CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在(2010·山东卷T13－C项)
3.pH＝1的溶液中能大量共存的离子组：Fe2＋、NO 、SO42+、Na＋(2010·江苏卷T6－A项)
4.NO可用于某些疾病的治疗(2010·上海卷T4－D项)
5.将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2＋还原成Cu(2010·全国卷ⅠT7－D项)
氮族元素概述
氮族元素包括五种元素，位于元素周期表的族。
一、氮的单质及其氧化物
（一）氮气
氮元素在自然界中以和两种形态存在，游离态的氮均以形式存在，N2占空气体积的左右。
1.物理性质：。
2.分子结构：电子式为。结构式为。由于氮气分子中的N≡N键很牢固，断裂需很多能量，所以通常状况下，氮气的化学性质不活泼。
3.氮的固定
（1）氮的固定的定义
（2）氮的固定种类
氮的固定分和两种。自然固氮又有和两种。
雷电固氮的化学方程式为（汽车引擎中也有此反应发生，因此汽车尾气中含有氮的氧化物会污染大气）。
目前工业上人工固氮的方法主要是合成氨，其反应的化学方程为
N2加热时可以和镁反应：
（二）氮的氧化物
1.氮的氧化物有多种：，其中和
分别为和的酸酐，而中学化学重点研究的是NO和NO2两种氧化物。
2.NO和NO2的性质
二、氨
1.物理性质
氨气是无色有气味的气体，易液化（液态氨称为液氨，常用做制冷剂）。极易溶于水，常温常压下，1体积水能溶解约700体积的NH3，其水溶液称为氨水。
2.分子结构
电子式为结构式分子空间构型
3.化学性质
（1）与水反应化学方程式水溶液显
性，原因是（用电离方程式表示）（ 2）液氨和氨水的区别
NH3＋H2O NH3·H2O NH4＋＋OH－，氨水呈碱性。
液氨氨水物质成分
微粒种类
（3）与酸反应
①实质：
②NH3与HCl、H2SO4反应的化学方程式分别为
③与CO2等酸性氧化物反应：
（4）与盐溶液的反应：将氨水分别加入下列溶液中
①氨与氧气反应：。此反应叫氨的催化氧化，是工业上制取硝酸的基础。
②与其他氧化剂反应(O2 NO CuO Cl2适当条件反应）
(6)制法
①实验室制法：
②工业制法：____________________.
(7)用途：制HNO3、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。
三、铵盐——氮肥
农业上常用铵盐作为氮肥。
1.物理性质：
2.结构（1）NH4＋电子式（2）铵盐中存在键和键。
3.化学性质
（1）受热分解（以NH4HCO3和NH4Cl为例）
（2）铵盐与碱反应［以NH4Cl和NaOH为例］
（3）铵盐的水解
4 、NH4+的检验
四、硝酸
1.硝酸的物理性质
纯硝酸是无色，易挥发，有刺激性气味的液体能与水以任意比混溶常用的浓HNO3的质量分数大约为69%，98%以上的浓HNO3在空气中由于挥发出HNO3而产生“发烟”现象，通常叫做发烟硝酸。
2.硝酸的化学性质
（1）强酸性：，具有酸的通性。
（2）不稳定性：。浓硝酸常呈黄色是因为
硝酸的存放存
（3）强氧化性
①与金属反应
a.除金、铂外，几乎所有金属都能与HNO3发生反应，被氧化成最高价硝酸盐。
b.Cu分别与浓HNO3、稀HNO3发生反应的化学方程式为：
c.铁、铝遇冷的浓HNO3或浓H2SO4会发生钝化，故可用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。叫做王水，能溶解金、铂等不溶于硝酸的金属。
②与非金属反应（如浓硝酸和碳反应）
③与其他还原性化合物或离子（如HBr、HI、S2-、SO2、SO32-、Fe2+等）反应，
3、硝酸的制法：
工业制法：
实验室制法：
NO3-的检验方法
练习:
1．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体( ) A．可能是N2与NO2的混合气体 B．只能是O2与NO2的混合气体
C．可能是NO与NO2的混合气体 D．只能是NO2一种气体
2．如图所示，当向试管内通入21 mL O2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中NO为( )
A．6 mL B．12 mL C．16 mL D．18 mL
3.容量为10 mL的试管，充满NO2和O2的混合气体，把试管倒立在水槽中，充分反应后，试管中尚有1 mL气体，则原混合气体中各成分的体积各为多少？
考点二：氨气的实验室制法及性质
1．喷泉实验
(1)喷泉实验成功的关键
①盛气体的烧瓶必须干燥；
②气体要充满烧瓶；
③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；
④所用气体能大量溶于所用液体或
练习
4
5．有关氨气的实验较多，下列对这些实验或实验原理的 分析中，正确的是 ( ) A ．某同学将收集到的一大试管氨气倒扣在盛满水的 烧杯中，充分吸收后试管中还有少量气体，该同学用红色石蕊试纸检验该气体中可能含有氨气 B ．氨水中滴入酚酞变红，是因为氨气能电离出氢氧 根离子
例3利用如图13－7所示的装置，可
以验证NH 3和HCl 的有关性质。实验前a 、b 、c 活塞均关闭。
图13－7
(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________________。 (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____________。
C．因氨水中的氨主要以NH3·H2O的形式存在，故25%的氨水是指每100 g氨水中含
NH3·H2O 25 g
D．NH3·H2O的热不稳定性可以解释实验室中用加热氨水的方法制取氨气
2实验室制法
（1）原理
（2）装置:
（3）收集方法;
（4）干燥:
（5）验满方法：①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸
变蓝色；②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生．
（6）尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气．
练习
6、氨气的三种实验室制法常见装置
1. 若用固体NH4Cl和消石灰制取氨气，则采用哪种装置？反应原理是什么？如何制得干燥的氨气？如何验满？
2.若采用加热浓氨水的方式制取NH3，则采用哪种装置？
3. 若图2的分液漏斗中盛有浓氨水，则烧瓶中的固体可选用何种物质？反应原理是什么？
7、(2011·汕头龙湖第四次联考)某研究性学习小组对实验室制取NH3进行了如下设计：(1)甲同学拟用浓氨水和固体NaOH制取NH3，并用图Ⅰ装置作为NH3的发生装置．
写出固体NaOH的作用为___________________________．
(2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气，并确保不污染环境．请你根据其设想回答：
①若用排空气法收集NH3，请在图Ⅱ的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用的试剂(自选)名称．
②若用排液取气法收集NH3，可选用的试剂是________(填序号)．
A．H2O B．浓H2SO4
C．CCl4 D．饱和NaCl溶液
8、
变式题某课外小组在实验室制
备氨气，并进行有关氨气的性质探究。
(1)该小组同学加热生石灰与氯化
铵的混合物制取干燥的氨气。
①应该选用的仪器及装置有
________(填字母)。
②生石灰与氯化铵反应生成氨气的化学方程式为____________________________。
(2)该小组同学设计如图13－9所示装置探究氨气的还原性。
图13－9
①氨催化氧化的化学方程式为
______________________。
②若实验时通入氨气的速率过快，
在烧瓶中会出现白烟，该物质的化学式
为__________________。
(3)该小组同学以氨气和二氧化碳为
原料制备碳酸氢铵。
①甲同学先将二氧化碳通入水中，
充分溶解后，再通入氨气；乙同学先将
氨气通入水中，充分溶解后，再通入二
氧化碳。请选择合适的方案并说明原因。
②写出检验产物中有NH＋
4
的方法。