第12讲氮及其化合物（讲）-2023年高考化学一轮复习（解析版）

第12讲氮及其化合物

日考纲考情

1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中

的应用和对生态环境的影响。

2.结合实例认识氮及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，

认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。

【核心素养分析】

1.变化观念与平衡思想：分析氮及其化合物的化学反应，预测在一定条件下氮及其化合物可能发生的化

学变化。

2.科学探究与创新意识：发现或提出对氮及其化合物有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优

化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。

3.科学态度与社会责任：关注氮及其化合物的社会热点问题，认识环境保护的重要性，形成可持续发展

意识和绿色化学观念。

合考点梳理

知识点一氮气及其氧化物

1.氮的固定

（1）自然固氮（2）人工固氮：合成氨工业

2.氮气

（1）物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。

（2）化学性质

_占燃

①3Mg+N2==至'=Mg3N2;

高温「高压

②N2+3H2催化剂2NH3；

③N2+

3.氮的氧化物

⑴氮有多种价态的氧化物，氮元素从+1〜+5价都有对应的氧化物，如N2OʌNO、N2O3,NO2（或N2O4）.

N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O50

(2)NO和NO?的比较

性质

NONO2

色、态、昧无色、无味气体红棕色、有刺激性气味气体

溶解性难溶于水

毒性有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一

与水反应不反应3NO2+H2O===2HNO3+NO

与氧气反应No+Ch===2NO2不反应

NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NCh导致光化学烟雾、形成酸雨

对环境的影响

及破坏臭氧层

【归纳总结】氮氧化物对环境的污染及防治

(1)常见的污染类型

①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。

②酸雨：NOX排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。

③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

©NO与血红蛋白结合使人中毒。

(2)常见的NO*尾气处理方法

①碱液吸收法

2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O

NO2+N0+2NaOH===2NaNC>2+H2O

NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)o一般适合工业尾气中NOv

的处理。

②催化转化法

在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N?),或Nor与CO在一定温度下催化转化为

无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。

知识点二硝酸

1.物理性质

硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。

2.化学性质

(1)不稳定性

或光昭

A,

反应：4HNCh(浓)÷⅛≡=≡''2H2O+4NO2↑+O2↑o

(2)强氧化性

硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。

①与金属反应：

稀硝酸与铜反应：

3Cu+8HNCh(稀)===3CU(NO3)2+2NO↑+4H2θ;

浓硝酸与铜反应：

Cu+4HNCh(浓)===Cu(NCh)2+2NO2↑+2H2O«

②与非金属反应：

浓硝酸与C的反应：

浓)=

C+4HNCh(A=CChT+4NO2↑+2H2OO

③与还原性化合物反应：

硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3,HI、Fe?+等还原性物质。

稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式；

3Fe2-+4H*+NO]===3Fe3++NOT+2H2θ°

(3)与有机物反应

①硝化反应(与苯反应)：

’1浓硫酸八厂'O?

+HNCh(浓)一区―/+H2O;

②显色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。

【易错警示】

(I)HNO3与金属反应一般不能产生H2。

(2)还原产物一般为HNo3(浓)一No2,HNo3(稀)一N0；很稀的硝酸还原产物也可能为N2。、刈或

NH4NO3o

(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。

(4)涉及HNO3的离子反应常见的易错问题

①忽视N03在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NoI不能与Fe?+、广、SOΓ>S?一等还原性较强

的离子大量共存。

②在书写离子方程式时，忽视HNc)3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。

(3)硝酸工业制法的反应原理

①NH3在催化剂作用下与Ch反应生成N0：

•催化剂

4NH3+5O2Δ4NO+6H2OO

②NO进一步氧化生成NO2：2NO+O2===2NO2O

③用水吸收No2生成HNO3:

3NO2+H2O===2HNO3+NOo

(4)硝酸的保存

①保存硝酸：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。

②存放的浓硝酸中，因分解产生的NCh溶于HNCh而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe?,而呈黄色易

混。

知识点三氨、钱盐

1.氨的分子结构和物理性质

电子式密度气味水溶性

Il义NMl

•X比空气小强烈刺激性气味极易溶于水(1：700)

H

2.氨的化学性质

(1)氨与水的反应

NH3+H2O^=→NH3∙H2O^=→NH^+OH,氨溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3∙H2ChNH3、

H2O.NHl0H^,H∖氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3∙H2O=­=NH3↑+H2θo

(2)氨与酸的反应：蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸

改为浓硝酸，也会出现相同的现象。

化学方程式：HCl+NH3===NH4CkNH3+HNO3===NH4NO3(>

(3)与盐溶液的反应

如过量氨水与AlCI3反应的离子方程式：

Al31+3NH3H2O===Al(OH)3i+3NH；。

(4)氨的还原性

催化剂

a.催化氧化：4NH3+5O2△4NO+6H2OO

占憾

b.在纯氧中燃烧：4NH3+3θ2=====2N2+6H2O»

c.与氯气反应：2NH3+3C12===N2+6HC1或8NH3+3C12===N2+6NH4CL

d.与CUO反应：2NH3+3CUO=A=N2+3CU+3H2O°

3.氨的实验室制法

(1)加热固态镀盐和碱的混合物

一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，化学方程式:

2NH4C1+Ca(OH)2上=2NH3?+CaCl2+2H2O..

①装置：“固体+固体A气体”(与用KCIO3或KMnO4制02的装置相同)。

②收集：只能用向下排空气法。

③验满方法：a.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,

现象是有白烟产生。

④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NE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。

(2)实验室制取氨的其他方法

方法化学方程式(或原理)气体发生装置

加热浓氨水NH3∙H2O=A=NH3T+H2O4

溶于水放热，促使氨水分解。且J

NaoHOHɪ

浓氨水+固体NaoH

一浓度的增大有利于NH3的生成

CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，U

浓氨水+固体CaO促使氨水分解。化学方程式为NH3∙H2O+∖M⅛⅞2F

1->1

CaO===NH3↑+Ca(OH)2

4.钱盐及NH；的检验

(1)镀盐的物理性质

钱盐都是白色固体，均易溶于水。

(2)钱盐的化学性质

①不稳定性

a.NHKI受热分解：NH4C1=≈=NH3↑+HC1↑O

b.NH4HCO3受热分解：NH4HCO3=≈=NH3↑+CO2↑+H2O«

②与碱反应

a.在稀溶液中不加热：NHt+OH===NH3∙H2OO

b.加热时或浓溶液：NH4+OHɪNH3↑+H20O

i+

③铁盐溶于水易水解：NH4+H2O^=NH3∙H2θ+H»

(3)NHI的检验

未知液/"T呈碱性A湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH：»

(≡)题型剖析

高频考点一氮及其氧化物

例1.(2022・江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不F碉的是

A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NHa

B.侯氏制碱法以H?。、NH3、Co2、NaCI为原料制备NaHCO3和NHQ

C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNo3

D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”

【答案】A

【解析】自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3,比如大气固氮是将N2会转化为

NO,A错误；侯氏制碱法以H2O、NH3、CC)2、NaCl为原料制备NaHeo3和NHQ,反应的化学方程式为

H2O+NH3+CO2+Naα=NaHCO3∣+NH4CI,B正确；工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNo3,相关的

化学反应方程式为4NH3+5O;詈4NO+6H2。、2NO+O2=2NO2^3NO2+H2O=2HNO3+NOʌ

4NO2+O2+2H2O≈4HNO3,C正确；氮元素在自然界中既有游离态乂有化合态，多种形态的氮及其化合物间

的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确；故选A。

【变式探究】(2018•全国卷II)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图

所示)。下列叙述错误的是()

NO-^NO-⅛2-HNO.NHNO,

t2511无

机

颗

燃NH*

粒

料

皿H.O/ʌ-物

燃1

L

SO2-------SO1^-H2SO4(NH4)2SO4

烧

、-------(颗粒物)-----------------------(W)

A.雾和霾的分散剂相同

B.雾霾中含有硝酸镀和硫酸铉

C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂

D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关

【答案】C

【解析】NH3参与反应生成馁盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；雾和霾的分散剂都是空气，A项

正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸钱和硫酸镂，B项正确；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正

确。

【举一反三】某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸储水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体

颜色消失：再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是()

A.N2、NO2、Br2(g)B.Ne)2、NO、N2

C.No2、NO、O2D.N2、O2、Br2(g)

【答案】A

【解析】溪蒸气和二氧化氮气体均呈红棕色，所以至少含有溪蒸气和二氧化氮气体中的一种，溪水为

橙黄色，所以含有澳蒸气，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明有一氧化氮存在，二氧化氮在

水溶液中发生氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮无色气体，再打开玻璃片后，一氧化氮遇到氧气迅速变为

二氧化氮，所以至少还存在二氧化氮或NO气体中的一种。

高频考点二氮氧化物有关计算

例2.(2018.海南卷)某工业废气所含氮氧化物(NQr)的氮氧质量比约为7：4,该NQ，可表示为()

A.N2OB.NOC.N2O3D.NO2

【答案】A

7

MN)142

【解析】喘=N=*故NO,可表示为N20。

"(O)ɪI

16

【方法技巧】氮氧化物与。2、比0反应的计算

(1)关系式法

①NO和02通入水中

由2NO+θ2===2NCh和3NO2+H2O===2HNO3+NO得总反应为4N0+3O2+2H2O===4HNO3

,---►笛干4•3

可知当体积比、;恰好完全反应

------*■小于4:3剩余气体(1•

V(NO):V(S)

1一-大于4：3剩余气体NO

②NCh和O2混合气体通入水中

由3NO2+H2O===2HNO3+NO和2NO+C>2===2NO2得总反应为4NO2+O2+2H2O===4HNO3

f等于4：1恰好完全反应

可知当体积比~\~~*小于1:1

剩余气体()2

V(NO):V((K)

2一大于4：1剩余气体NO

③NO、NO2和O2三种气体通入水中

先按3NO2+H2O===2HNO3+NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按①

计算。

(2)电子守恒法

当Nox转化为硝酸时要失去电子，如果是NOX与Ch混合，则反应中。2得到的电子数与No,、失去的电

子数相等。

【变式探究】60mLNCh和的混合气体通入倒立在水槽中盛满水的玻璃筒(带刻度)中，充分反应后，

筒内剩余IOmL气体，则原混合气体中的N02与。2的体积比可能为()

A.3：1B.6：1C.9：1D.12：1

【答案】C

【解析】可能发生的反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3,3NO2+H2O=2HNO3+NO,试管中。2和NO2

按体积比1：4混合全部溶解，液体充满试管。由题意知，充分反应后，筒内剩余

IOmL气体，则剩余的气体可能为02或NO。若剩余的气体为氧气，则参加反应的气体为60mL-∣0mL

4

=50mL,根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3,可知参加此反应的NO2的体积为50mLx,=40mL,参加反应

的02的体积为50mL—40mL=IOmL,原混合气体中O2的体积为IomL+1OmL=20mL,则原混合气体

中的NO2⅛Ch的体积比为40mL：20mL=2：1；若剩余气体为NO,t∣⅛⅛3NO2+H2O=2HNO3+NO,

可知过量的NO2的体积为3×10mL=30mL,反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3消耗的气体总体积为60mL

-30mL=30mL,则反应消耗的氧气为30mLx2=6mL,消耗的NCh的体积为30mL-6mL=24mL,所

以原混合气体中NO2的体积为30mL+24mL=54mL,则原混合气体中的NCh与Ch的体积比为54mL：6

mL=9：Io

高频考点三氨气的制取和镀盐性质

例3.下列制备NH3并制取氨水的装置正确且能达到实验目的的是()

NH4Cl∏

NH

Ca(OH^ΛNH33

-

∩rr>∣

用。—~rττ

山CCI4-⅛r建G

C-/——

A.制取NH3B.干燥NH3C.收集NH3D.吸收氨气

【答案】D

【解析】A项，加热固体时试管口应略向下倾斜，错误；B项，带有水蒸气的氨气能与五氧化二磷反应,

不能用五氧化二磷干燥氨气，错误；C项，氨气密度小于空气，应用向下排空气法收集，错误；D项，氨气

极易溶于水但不溶于四氯化碳，可通过四氯化碳层再进入水层吸收氨气可防止倒吸，正确。

【变式探究】(2022•海南卷)磷酸氢二钱KNHJzHPO/常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收

氢气制备(NH4)?HP。，，装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。

回答问题：

(1)实验室用NH4Cl(S)和Ca(OH)2(S)制备氨气的化学方程式为。

(2)现有浓H3PO4质量分数为85%,密度为1.7g∕mL0若实验需IOOmLl.7mol∕L的H3PO4溶液，则

需浓H3PO4mL(保留一位小数)。

(3)装置中活塞K?的作用为。实验过程中，当出现现象时，应及时关闭K∣,打开K2。

(4)当溶液PH为8.0~9.0时,停止通NH,,即可制得(NHjHP溶液。若继续通入NH3,当pH>l().()

时，溶液中C)H-、和(填离子符号)浓度明显增加。

(5)若本实验不选用PH传感器，还可选用作指示剂，当溶液颜色由变为时，

停止通NH3.

Δʌ

【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑(2)11.5

(3)平衡气压防倒吸倒吸(4)NH；PO：(5)酚醐无浅红

【解析】本实验的实验目的为制备磷酸二氢镀[(NHQzHPOa],实验原理为2NH3+H3PO4=[(NH4)2HPO4∣,

结合相关实验基础知识分析解答问题。

(1)实验室用NHQ(S)和Ca(OH)2(s)在加热的条件下制备氨气，反应的化学方程式为2NH4CI+Ca(OH)2

Δ

=CaC∣2+2H2O+2NH3↑:

(2)根据公式C=M)(X)PO)1OOOP3JOoOXl.7g∙mL1X85%

可得，浓HsPOq的浓度C=≈14.7mol∕L,

MM98

溶液稀释前后溶质的物质的量不变，因此配制IoomLI.7mol∕L的H3PO4溶液，需要浓H3PO4的体积V=

0.ILX1.7mol∕L

«0.0115L=ll.5mL；

14.7mol∕L

(3)由于NH3极易溶于水，因此可选择打开活塞K2以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，

当出现倒吸现象时，应及时关闭K∣,打开K2;

(4)继续通入NE,(NHSHPCU继续反应生成(NH4)3PO4,当pH>10.0时，溶液中OH∖NH：、PO：

的浓度明显增加；

(5)由(4)小问可知,当PH为8.0~9.0时,可制得(NHSHPo4,说明(NH4)2HPO4溶液显碱性,因此若

不选用PH传感器，还可以选用酚猷;作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红时，停止通入NH3,即可制得

(NHQzHPCU溶液。

高频考点四喷泉实验原理

例4..(2020∙全国卷HI)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体一溶液，能出现喷泉现象的是()

选项气体溶液

AH2S稀盐酸

BHCI稀氨水

~C~NO稀H2SO4

D-CO^饱和NaHCc）3溶液

【答案】B

【解析】HzS与稀盐酸、No与稀H2SO4、CO2与饱和NaHCO3溶液均不反应，不能形成喷泉，A、C、

D错误。

【知识拓展】喷泉实验

1.喷泉实验的原理

使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面容器中的液体压入烧瓶内，在尖嘴

导管口形成喷泉。

2.形成喷泉的类型

下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体组合。

Co2、Cl2、NO、02sNO2、O2

气体HClNH3NO2

So2、H2S(4:3)(4：D

吸收剂水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水

3.喷泉实验的发散装置及操作方法

喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置为发散源可

设计如图所示多种不同的装置和采用不同的操作（如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体、使气体发生反

应等）来形成喷泉。

设计说明：装置(I)向锥形瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。装置(II)

省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，即发生

喷泉(或用浸冰水的毛巾"冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨溶于水)。装置(In)在水槽中加入能使水温升

高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大产生喷泉。装置(IV)向导管中通入一定量

的H2S和S02,现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，Nae)H溶液上喷形成喷泉。装置(V)打

开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水

夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。装置(Vl)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在

右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。

4.喷泉实验产物的浓度计算

关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的

物质的量浓度：

(1)若烧瓶内为HC1、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水且不与之反应的气体混合时，溶质的物质的

量浓度为molL'o

(2)若烧瓶内为NO2和的混合气体且其体积比为4：I时,溶质的物质的量浓度即C(HNO3)=⅛mol-L

-1

0

【举一反三】如图是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉

现象的是()

A.挤压装置①的胶头滴管使CCL1全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹

D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹

【答案】B

【解析】氯气易溶于有机溶剂四氯化碳，烧瓶中的气体压强减小，故能形成喷泉；氢气不溶于水，也

不和氢氧化钠反应，烧瓶中的气体压强不会有明显的变化，故不能形成喷泉；用鼓气装置从装置③的a处

不断鼓入空气，使锥形瓶中的水进入烧瓶中，因氨极易溶于水，所以烧瓶中的气体压强减小，故能形成喷

泉；浓硫酸溶于水时放热，促使浓氨水放出氨，氨和氯化氢气体反应，烧瓶中的气体压强减小，故能形成

喷泉。

高频考点五硝酸及其性质

例5.（2022.山东卷）下列试剂实验室保存方法错误的是

A.浓硝酸保存在棕色细口瓶中B.氢氧化钠固体保存在广口塑料瓶中

C.四氯化碳保存在广口塑料瓶中D.高镒酸钾固体保存在棕色广口瓶中

【答案】C

【解析】由于浓硝酸见光易分解，故浓硝酸需保存在棕色细口瓶中避光保存，A正确；氢氧化钠固体能

与玻璃中的SiO2反应，故氢氧化钠固体保存在广口塑料瓶中，B正确；四氯化碳是一种有机溶剂，易挥发,

且能够溶解塑料，故其不能保存在广口塑料瓶中，应该保存在细口玻璃瓶中，C错误；高镒酸钾固体受热后

易分解，故需在棕色广口瓶中、阴冷处密封保存，D正确；故答案为C。

【变式探究】（2021•福建卷）明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程（部分产物已省

略）如下：

fX

燃烧H2OKNO