高考化学一轮复习知识点梳理13氮及其重要化合物

（十三）氮及其重要化合物知识点01氮气的性质及应用1．氮原子结构（1）原子结构示意图：SKIPIF1<0（2）在周期表中位置：第二周期第VA族（3）原子的轨道表示式：，单电子数：3（4）第一电离能：I1（N）＞I1（O）2．氮气的结构（1）结构式N≡N，电子式SKIPIF1<0①化学键：1个SKIPIF1<0键2个SKIPIF1<0键②稳定性：SKIPIF1<0键＜SKIPIF1<0键（2）分子极性：非极性分子3．氮元素的自然存在4．自然界中氮的循环5．氮气的物理性质（1）色味态：无色无味气体（2）密度：在标准状况下ρ（N2）＝SKIPIF1<0＝1.25g•L－1，比空气的小（极为接近）（3）溶解性：难溶于水（4）收集方法：只能用排水法（密度与空气接近，不能用排空气法）6．氮气的化学性质（1）稳定性：N≡N键能很大，通常情况下很难发生反应（2）氧化性：N2+3H22NH3（工业固氮反应）（3）还原性①除去中H2的N2：3Mg+N2Mg3N2②高能固氮反应：N2+O22NO7．氮化镁（1）电子式：（2）与水反应：Mg3N2+6H2O3Mg（OH）2↓+2NH3↑（3）与过量盐酸反应：Mg3N2+8HCl3MgCl2+2NH4Cl8、氮气的用途（1）工业上合成氨，制硝酸（2）代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化（3）在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发（4）保存粮食、水果等食品，以防止腐烂（5）医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术（6）高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能（1）氮元素在自然界中主要以N2的形式存在于大气中，在空气中占体积分数约为0.78，N2的相对分子质量与空气接近，故N2的密度与空气接近，实验室只能用排水法收集。（2）N2化学性质不活泼，在一般条件下不与氧气反应，经常作为食品包装袋的填充剂隔绝空气，避免食品被氧化变质。在一定条件下能与部分活泼金属、非金属反应，表现出氧化性或还原性。（3）氮的固定是指氮元素由游离态变为化合态，如NH3转化为NO就不是氮的固定。知识点02氮的氧化物的性质及应用1．氮元素的六种氧化物化合价+1+2+3+4+5化学式N2ONON2O3NO2N2O4N2O5含氧酸HNO2HNO32．NO的性质（1）色味态：无色无味气体（2）溶解性：难溶于水（3）强还原性①与O2反应：2NO+O22NO2②与酸性H2O2反应：2NO+3H2O22H++2NO3－+2H2O③酸性KMnO4溶液：5NO+3MnO4－+4H+5NO3－+3Mn2++2H2O④除去NO2中的NO：NO+2HNO3（浓）3NO2↑+H2O3．NO2的性质（1）色味态：红棕色有刺激性气味气体（2）溶解性：易溶于水，不溶于四氯化碳（3）与H2O反应：3NO2+H2O2HNO3+NO（4）双聚反应：2NO2N2O4；△H＜0①加热：红棕色变深②加压：颜色先变深后变浅，比加压前深（5）强氧化性：能够将某些还原性微粒氧化，自身被还原成NO还原性微粒SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0氧化产物SSO3或SO42－I2Fe3+①2NO2+2KI＝2KNO2+I2（湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，可用于检验NO2）②NO2+SO2SO3+NO③H2S+NO2S+NO+H2O④2Fe2++4H++NO22Fe3++2H2O+NO↑（6）鉴别NO2和溴蒸气方法现象二氧化氮溴蒸汽水溶解法气体由红棕色变成无色，得到无色溶液溶液变为橙色AgNO3沉淀法气体由红棕色变成无色，溶液无明显变化产生浅黄色沉淀CCl4溶解法无明显现象得到橙红色溶液密闭加热法颜色明显加深无明显现象密闭冷却法颜色明显变浅得到深红棕色液体湿润的淀粉碘化钾试纸法变蓝变蓝4．氮氧化物的危害（1）形成硝酸型酸雨含氮物质NONO2HNO3（2）形成光化学烟雾NO2和O2O3有毒烟雾（3）破坏臭氧层：NO催化O3分解为O2NO+O3＝NO2+O，NO2+O＝NO+O2（4）水体富营养化：水中含氮化合物引起水体污染5．常见的处理氮氧化物的方法（1）NaOH溶液吸收法①2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O②NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O（2）纯碱溶液吸收法①2NO2+Na2CO3NaNO3+NaNO2+CO2↑②NO2+NO+Na2CO32NaNO2+CO2↑（3）CH4还原法①2CH4+2NO2N2+2CO2+4H2O②CH4+4NO2N2+CO2+2H2O（4）NH3还原法①6NO2+8NH37N2+12H2O②6NO+4NH35N2+6H2O（5）H2还原法①4H2+2NO2N2+4H2O②2H2+2NON2+2H2O（6）CO还原法①4CO+2NO24CO2+N2②2CO+2NO2CO2+N26.氮氧化物溶于水的问题分析（1）相关反应原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④（2）氮的氧化物溶于水的三种类型Ⅰ.NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。Ⅱ.NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③：x＝eq\f(V（NO2）,V（O2）)0<x<eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x>eq\f(4,1)反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应，无气体剩余NO2过量，又发生反应①，只剩余NOⅢ.NO和O2的混合气体：NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④：x＝eq\f(V（NO）,V（O2）)0<x<eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x>eq\f(4,3)反应情况O2过量，剩余O2恰好完全反应，无气体剩余NO过量，剩余NO7.实验室制一氧化氮和二氧化氮1)反应原理及装置（1）装置类型：“固体+液体气体”型或或（2）药品：铜和稀（浓）硝酸（3）反应①NO2：Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O②NO：3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O2)气体的净化：一般用无水氯化钙或P2O5或硅胶除水蒸气。3)气体的收集（1）NO：只能用排水法收集或排“惰性”气体法（2）NO2：向上排空气法或排四氯化碳法。4)气体的检验（1）NO：通入空气，无色气体变成红棕色气体。（2）NO2：通过湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。5)尾气吸收（1）NO：一般用酸性的H2O2、酸性高锰酸钾溶液等强氧化性溶液吸收。（2）NO2：一般用NaOH、Na2CO3等碱性溶液吸收。6)特别提醒：制NO前，先通氮气、二氧化碳等气体将装置内的空气排尽。易错点01NO2、N2O4的转化在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑2NO2N2O4反应易错点02区别NO2气体和溴蒸气由于NO2气体和溴蒸气都为红棕色气体，都能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，溴蒸气和NO2通入NaOH溶液均形成无色溶液。故不能用淀粉碘化钾试纸或NaOH溶液来区别NO2气体和溴蒸气，可用水来区别。知识点03氨和铵盐的性质一、氨气的性质1．物理性质（1）色味态：无色、有刺激性气味的气体（2）密度：比空气的小（3）溶解性：极易溶于水，1∶700，难溶于CCl4（4）物理特性：易液化（沸点－33.5℃）2．碱性气体（1）水：NH3+H2ONH3·H2O（2）指示剂：能够使紫色石蕊试液变蓝，酚酞试液变红（3）与酸化合成铵盐①HCl：HClNH4Cl，产生白烟②HNO3：HNO3NH4NO3，产生白烟，同浓硝酸③H2SO4：H2SO4（浓）（NH4）2SO4，产生白色沉淀3．氨气的还原性：NH3eq\o(→,\s\up7(O2、Cl2、CuO),\s\do5())N2或NO（1）催化氧化：4NH3+5O24NO+6H2O（2）热的CuO：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O（3）还原氯气①少量NH3：2NH3+3Cl26HCl+N2②过量NH3：8NH3+3Cl26NH4Cl+N2（检验输送氯气的管道是否泄漏）4．氧化性：2Na+2NH32NaNH2+H2↑5．氨气的用途（1）制硝酸和硝酸铵：N2NH3NONO2HNO3NH4NO3（2）致冷剂：液氨气化吸热，使环境温度急剧降低（3）制化肥：制备硝铵、硫铵、氯铵、碳铵等铵态氮肥二、氨水的性质1．氨水的密度（1）比水小，浓度越大，密度越小（2）质量分数为a和b的两种氨水混合①等质量混合，所得氨水的质量分数c＝SKIPIF1<0②等体积混合，所得氨水的质量分数c＜SKIPIF1<02．氨水的挥发性：易挥发出氨气，所以氨水应密封保存3．氨水的组成（1）三个可逆反应①氨气和水的反应：NH3+H2ONH3·H2O②一水合氨的电离：NH3·H2ONH4++OH－③水的电离：H2OH++OH－（2）“三分子”、“三离子”成分①三分子：NH3、H2O、NH3·H2O②三离子：NH4+、OH－、H+4．氨水的化学性质（1）不稳定性：NH3·H2ONH3↑+H2O（2）弱碱性①H2SO4：2NH3·H2O+H2SO4（NH4）2SO4+2H2O②少量CO2：2NH3·H2O+CO2（NH4）2CO3+H2O③过量CO2：NH3·H2O+CO2NH4HCO3④AlCl3：AlCl3+3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4Cl三、铵盐的结构和性质1.性质：都是无色，易溶于水的晶体2．结构：NH4+的电子式SKIPIF1<0（1）所含化学键：离子键、共价键和配位键（2）化合物类型：离子化合物3．热不稳定性（1）非氧化性酸铵盐氨气和相应的酸①碳酸铵：（NH4）2CO32NH3↑+H2O↑+CO2↑②碳酸氢铵：NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑③亚硫酸铵：（NH4）2SO32NH3↑+H2O↑+SO2↑④亚硫酸氢铵：NH4HSO3NH3↑+H2O↑+SO2↑⑤氯化铵：NH4ClNH3↑+HCl↑（2）氧化性酸铵盐复杂的氧化还原反应，一般不放氨气①NH4NO3N2O↑+2H2O②5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O③2NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O④3（NH4）2SO44NH3↑+3SO2↑+N2↑+6H2O4．铵盐和碱反应（1）条件不同，产物不同①常温：NH4++OH－NH3·H2O②加热：NH4++OH－NH3↑+H2O（2）注意事项①铵态氮肥不能与碱性物质混合使用，以免生成氨气，降低肥效。②铵盐固体和碱固体反应时，不能拆写成离子形式③酸式铵盐和碱溶液反应时，注意碱过量时，NH4+和酸式酸根离子都参与反应5．铵盐的检验（1）步骤：取样，加碱，加热，加湿润的红色石蕊试纸（2）现象：湿润的红色石蕊试纸变蓝四、实验室制取氨气1．反应原理及装置（1）装置类型：“固体+固体气体”型①方法：氯化铵固体与氢氧化钙固体混合加热②反应：2NH4Cl+Ca（OH）22NH3↑+2H2O+CaCl2（2）装置类型：“液体+液体气体”型①方法：加热浓氨水②反应：NH3·H2ONH3↑+H2O（3）装置类型：“固体+液体气体”型方法原理浓氨水与NaOH固体混合①NaOH溶于水放热，促使氨水分解②NaOH固体吸水，使c（OH－）增大，有利于NH3的生成③加入NaOH，使c（OH－）增大，有利于NH3的生成浓氨水与CaO固体混合①CaO与水反应放热，促使氨水分解。②CaO与水反应，使水减少，使c（OH－）增大，有利于NH3的生成③生成Ca（OH）2，使c（OH－）增大，有利于NH3的生成2．气体的净化：一般用碱石灰吸水3．气体的收集（1）方法：向上排空气法和排四氯化碳液体法（2）净化：试管口堵棉花的作用：防止氨气和空气发生对流，提高氨气的收集速率和纯度4．验满方法（1）最佳方法：用湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则说明氨气收集满了（2）其他方法：用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在集气瓶口，若产生白烟，则说明氨气收集满了5．尾气吸收（1）吸收剂：棉花最好用稀硫酸浸湿，防止污染空气（2）注意防倒吸6．喷泉实验的原理及操作（1）典型实验装置及变形设计（2）操作步骤：先打开止水夹→再挤胶头滴管（3）形成条件：容器内外产生较大的压强差①气体完全被液体吸收剂溶解或反应②气体和气体完全反应生成固体或液体③气体冷凝成液体使气压减小④液体变成气体使气压增大⑤外界气压压缩气体五、氨的催化氧化实验1．反应原理：4NH3+5O24NO+6H2O2．氨气的提供（1）浓氨水①向浓氨水中通入空气，使氨挥发出来，从而使氧气和氨充分混合。②向浓氨水中加入Na2O2，使浓氨水分解产生氨气，从而使氧气和氨充分混合。（2）铵盐分解法提供氨气3．氧气的提供（1）直接通入空气法（2）双氧水在二氧化锰的催化作用下分解：2H2O22H2O+O2↑（3）过氧化钠和水反应：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑（4）氯酸钾和二氧化锰混合加热：2KClO32KCl+3O2↑（5）高锰酸钾固体加热：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑（6）过氧化钠和碳酸（氢）铵混合加热：①NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑或（NH4）2CO32NH3↑+H2O↑+CO2↑②2Na2O2+2CO22Na2CO3+O24．典型现象（1）锥形瓶中气体呈红棕色：这是因为NH3被氧化为NO，NO遇到空气中的O2又迅速被氧化为红棕色的NO2。（2）通常瓶内有白烟出现：这是由于锥形瓶里有水蒸气存在，水蒸气和NO2反应生成了HNO3：3NO2+H2O2HNO3+NO，HNO3再跟NH3反应生成微小的白色NH4NO3晶体：NH3+HNO3NH4NO3。（3）铂丝呈红色：这是因为NH3与O2在铂丝的表面上进行的反应是放热反应，反应放出的热量足以使铂丝继续保持红热状态。知识点04硝酸的性质1．物理性质（1）色味态：纯硝酸是一种无色有刺激性气味的液体（2）密度：比水的大，密度越大，浓度越越大，常见浓硝酸浓度为68%~70%（3）溶解性：以任意比和水互溶①主要原因：硝酸和水之间可以形成氢键②次要原因：硝酸和水都是极性分子（4）挥发性：易挥发，浓度为95%以上的硝酸称为发烟硝酸2．不稳定性（1）反应：4HNO34NO2↑+O2↑+H2O（2）通常所见的浓硝酸因含NO2而呈黄色①除去黄色最简单的方法：加水，3NO2+H2O2HNO3+NO②除去黄色最环保的方法：通足量氧气，4NO2+O2+2H2O4HNO33．与金属单质反应（1）Al、Feeq\o(→,\s\up7(浓硝酸),\s\do5(常温))钝化；Al、Feeq\o(→,\s\up7(浓硝酸),\s\do5(加热))剧烈反应放NO2气体（2）Au、Pt：任何情况下都不反应（3）其他金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同①浓硝酸与铜反应：Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O②稀硝酸与铜反应：3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O③3Zn+10HNO3（稀）4Zn（NO3）2+N2O↑+5H2O④3Mg+10HNO3（极稀）4Mg（NO3）2+NH4NO3+3H2O（4）Feeq\o(→,\s\up7(稀硝酸),\s\do5(过量))Fe（NO3）3；Feeq\o(→,\s\up7(稀硝酸),\s\do5(少量))Fe（NO3）2①Fe+4HNO3（稀）Fe（NO3）3+NO↑+2H2O②3Fe+8HNO3（稀）3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O4．浓硝酸与非金属单质加热反应（1）碳与浓硝酸加热反应：C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O（2）碳与稀硝酸不反应5．硝酸与还原性化合物反应：HNO3eq\o(→,\s\up7(S(-2)、S(+4)),\s\do5(I－、Fe2+