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氮及其化合物

氮及其化合物

[考试标准]

考点

知识条目

加试要求

考情分析

氮、氮的氧化物和硝酸

氮氧化物的产生、转化及其性质

a

2015.10T20

氮及其化合物的相互转化关系

c

2016.4T30、2017.11T30

硝酸的性质与用途

b

2016.10T31

工业制取硝酸的设备和流程

b

氨和铵盐

氨的性质与用途

b

2016.4T30、2017.4T8、18

工业合成氨

b

2016.4T30、2016.10T19、2017.11T16、30

铵盐的性质与用途

b

2016.10T5、2017.4T29、2018.4T30、31

氮肥的性质与科学使用

a

考点一：

氮及其化合物相互转化

1.

回答下列问题：

（1）检查装置气密性的方法是______________________________________

___________________________________________________________，

a的名称是________，b的名称是________；

（2）写出NaNO2和（NH4）2SO4反应制备氮气的化学方程式___________________________________________________________；

（3）C的作用是________________________，D的作用是________________________，是否可以把C和D的位置对调并说明理由___________________________________________________________；

（4）写出E中发生反应的化学方程式________________；

（5）请用化学方法确定是否有氮化镁生成，并检验是否含有未反应的镁，写出实验操作及现象___________________________________________________________

___________________________________________________________。

解析　

（1）加热装置b，装置b中的气体受热膨胀，若整套装置气密性良好，则G中会有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插入溶液里的玻璃管中会形成一段水柱。

装置a、b分别为分液漏斗、圆底烧瓶。

（2）亚硝酸钠与硫酸铵反应制备氮气的实质是NO

与NH

发生氮元素之间的氧化还原反应，生成氮气和水。

（3）装置C中盛装的是具有还原性的硫酸亚铁饱和溶液，故该试剂的作用是除去氧化剂（氧气、氮氧化物）；装置D中的试剂为浓硫酸，目的是除去水蒸气，干燥N2；因装置C为FeSO4饱和溶液，若干燥装置在之前，则干燥了气体经过此溶液后又会带入水蒸气。

（4）装置E中发生的是镁粉与氮气在加热条件下生成氮化镁的反应。

（5）利用Mg3N2水解生成氨气和氢氧化镁的现象可以设计实验检验Mg3N2的存在；利用镁与盐酸反应放出氢气可以设计实验检验金属镁的存在。

答案　

（1）关闭分液漏斗中的活塞，微热b，这时G中有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，则气密性良好　分液漏斗　圆底烧瓶　

（2）（NH4）2SO4＋2NaNO2

2N2↑＋Na2SO4＋4H2O　（3）除去氧气及氮氧化物　除去水蒸气　不能，对调后无法除去水蒸气　（4）N2＋3Mg

Mg3N2　（5）取少量产物于试管中，加入少量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，可闻到刺激性气味，把湿润的红色石蕊试纸放在管口，试纸变蓝，证明产物中含有氮化镁；弃去上层清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁

考点二：

氮的氧化物

2.用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是（　　）

解析　铜与浓硝酸反应的产物是NO2，其密度比空气的大，因此应利用向上排空气法收集NO2气体，导气管应长进短出，这样才能将装置中的空气排尽，保证收集到的气体纯净，只有C项符合。

答案　C

考点三：

氨气的性质

3.实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是（　　）

A.①是氨气发生装置B.②是氨气吸收装置

C.③是氨气发生装置D.④是氨气收集、检验装置

解析　NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl，气体进入干燥管的机会不多，①错误；氨气极易溶于水按照装置图会发生倒吸，②错误；向CaO中滴加浓氨水，CaO遇水生成Ca（OH）2，同时放出大量热量，使浓氨水中的氨气逸出，③正确；装置中试管口处应塞一团棉花，氨气易溶于水防止与空气对流，得不到纯净的氨气，④错误。

答案　C

考点四：

氨气的实验室制法

4.下列实验方案最合理的是（　　）

　A.制备并收集Cl2　　　　　　B.制备氨气

　　C.制备并收集NO2气体　　　　D.制备氧气

解析　A项中Cl2的密度比空气大，收集时应用向上排空气法，应长进短出，所以错误；B项中浓氨水滴入CaO中，CaO与水反应放热，氨水受热分解，可以制取氨气，所以正确；C项中NO2能与水发生反应，不能用排水法收集，所以错误；D项中Na2O2为粉末状物质，不能用启普发生器的简易装置制取O2，所以错误。

答案　B

考点五：

铵盐的性质

5.（NH4）2SO4是一种常见的化肥，某工厂用石膏、NH3、H2O、CO2制备（NH4）2SO4的工艺流程如下：

下列说法正确的是（　　）

A.通入NH3和CO2的顺序可以颠倒

B.操作1为过滤，操作2为蒸馏

C.步骤②中反应的离子方程式为CaSO4＋2NH3＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2NH

＋SO

D.通入的NH3和CO2均应过量，且工艺流程中CO2可循环利用

解析　A.由于二氧化碳溶解度较小，与硫酸钙不反应，若先通二氧化碳，会影响硫酸铵的产率，故A错误；B.根据图示，经过操作1得到了滤液和碳酸钙固体，因此操作1为过滤，经过操作2从滤液中得到了硫酸铵固体，因此操作2为蒸发结晶，故B错误；C.步骤②中CaSO4、NH3和CO2在溶液中反应生成了碳酸钙沉淀和硫酸铵，反应的离子方程式为CaSO4＋2NH3＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2NH

＋SO

，故C正确；D.二氧化碳如果过量，会将生成的碳酸钙沉淀溶解，故D错误；故选C。

答案　C

考点六：

工业上合成氨

6.实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。

（1）从图中选择制取气体的合适装置：

氮气________；氢气________。

（2）氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有________、___________________________________________________________。

（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________（“会”或“不会”）发生倒吸，原因是____________________________________

___________________________________________________________。

（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是____________________________，

锥形瓶中还可观察到的现象是___________________________________。

（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：

___________________________

___________________________________________________________。

（6）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H＋、OH－、________、________。

答案

（1）a　b　

（2）干燥气体　控制氢气和氮气的流速　（3）不会　因为混合气体中含有大量难溶于水的氮气和氢气

（4）氨的氧化反应是一个放热反应　有红棕色气体产生　（5）4NH3＋5O2

4NO＋6H2O　（6）NH

　NO

考点七：

硝酸的性质

7.下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是（　　）

①

②

③

A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体

B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应

C.由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物

D.③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应

解析　A.①中浓HNO3受热分解，发生反应4NHO3（浓）

4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项A正确。

B.由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故选项B正确。

C.根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触。

同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确。

D.红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。

答案　D

考点八：

硝酸工业

8.利用石灰乳吸收硝酸工业的尾气（含NO、NO2）反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca（NO2）2，其部分工艺流程如下：

（1）一定条件下，NO与NO2存在下列反应：

NO（g）＋NO2（g）

N2O3（g），其平衡常数表达式为K＝________。

（2）上述工艺中采用气液逆流接触吸收（尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋），其目的是__________________________________________；

滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________（填化学式）。

（3）该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。

若n（NO）∶n（NO2）＞1∶1，则会导致___________________________________________________________；

若n（NO）∶n（NO2）＜1∶1，则会导致_______________________________。

（4）生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca（NO2）2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为___________________________________

___________________________________________________________。

解析　

（2）逆流吸收尾气的目的是使尾气被充分吸收；未反应的石灰乳变成滤渣，可以循环用于吸收尾气。

（3）当NO与NO2为1∶1时，被Ca（OH）2吸收的反应化学方程式为NO＋NO2＋Ca（OH）2===Ca（NO2）2＋H2O，NO不能单独被Ca（OH）2吸收，NO2能单独被Ca（OH）2吸收，其反应的化学方程式为：

4NO2＋2Ca（OH）2===Ca（NO2）2＋Ca（NO3）2＋2H2O，所以当NO的量比NO2多时，则会造成NO不能被吸收而在尾气中含量升高；当NO2比NO的量多时，过量的NO2将继续与Ca（OH）2反应生成Ca（NO3）2，使得产品不纯。

（4）Ca（NO2）2中N为＋3价，生成NO中N为＋2价，根据化合价升降总值相等，可推知产物有＋5价的N生成，可为NO

，根据得失电子守恒可配平出NO

和NO前的化学计量数，再根据电荷守恒和质量守恒可知反应前有H＋参加。

答案　

（1）

（2）使尾气中的NO、NO2被充分吸收　Ca（OH）2　（3）排放气体中NO含量升高　产品中Ca（NO3）2含量升高　（4）3NO

＋2H＋===NO

＋2NO↑＋H2O

考点九：

含氮化合物对环境的影响

9.为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH

废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分），设计了如下流程：

下列说法不正确的是（　　）

A.固体1中主要含有Ca（OH）2、CaCO3、CaSO3

B.X可以是空气，且需过量

C.捕获剂所捕获的气体主要是CO

D.处理含NH

废水时，发生反应的离子方程式为：

NH

＋NO

===N2↑＋2H2O

解析　A项，根据题中的流程，可以得出固体1为CaCO3、CaSO3和过量Ca（OH）2，正确；气体1是不能被过量石灰乳吸收的NO、CO和氮气，NO和NO2按1∶1的体积比能与NaOH溶液反应生成亚硝酸钠，所以X可以是空气，但不能过量，错误；C项，气体2为N2、CO，因“无污染气体”为N2，故捕获的气体主要是CO，正确；D项，NH

与NO

能够发生归中反应生成氮气，离子方程式为：

NH

＋NO

===N2↑＋2H2O，正确。

答案　B

易错点一　氮的氧化物转化中的易错点

NO在常温下很容易与空气中的O2化合生成NO2，无色的NO在空气中迅速被氧化成红棕色的NO2，利用此性质可检验NO的存在；NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，工业上利用这一原理制取硝酸；实验室收集NO只能用排水法，收集NO2只能用向上排空气法。

[易错训练1]　某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的一种或几种。

现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。

下列对原混合气体成分的判断正确的是（　　）

A.肯定只有SO2B.肯定没有Cl2、O2和NO2

C.可能有Cl2和O2D.肯定只有NO

解析　原混合气体为无色气体，故一定不含Cl2和NO2，也不可能同时存在O2和NO。

混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，故原混合气体中一定含有SO2；向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色，所以原混合气体中一定含有NO，则一定不含O2。

综上所述，本题选B。

答案　B

易错点二　NH3性质认识误区

1.氨气与酸反应

因为氨易跟酸反应生成盐，所以不能用浓硫酸作氨气的干燥剂。

同理，氨气与氯化氢气体不能共存；在中学化学中NH3是唯一能与酸反应生成盐的气体；气态氢化物与最高价氧化物所对应的水化物发生化合反应，这是氮元素有别于其他元素的特征；在实验中，只有浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸遇NH3才会产生白烟，硫酸、磷酸等难挥发性酸遇NH3不产生白烟现象。

2.NH3是中学化学中唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3的存在。

[易错训练2]　氨气在工农业生产中有重要应用。

（1）①氮气用于工业合成氨，写出氮气的电子式：

________；

②NH3的稳定性比PH3的稳定性________（填“强”或“弱”）。

（2）如下图所示，向NaOH固体上滴几滴浓氨水，迅速盖上盖，观察现象。

①浓盐酸液滴附近会出现白烟，发生反应的化学方程式为

___________________________________________________________。

②浓硫酸液滴上方没有明显现象，一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体，该固体可能是________（写化学式，一种即可）。

③FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀，过一段时间后变成红褐色，发生的反应包括Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe（OH）2↓＋2NH

和__________________________。

（3）空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。

在一定条件下，向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大，用平衡移动原理解释其原因：

___________________________________________________________

___________________________________________________________。

（4）在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸（HNO2），反应的化学方程式为________________________________

___________________________________________________________，

若反应中有0.3mol电子发生转移，生成亚硝酸的质量为________g（小数点后保留两位有效数字）。

解析　

（1）①氮气电子式中存在三键；②根据非金属性的判断依据“非金属性越强，气态氢化物越稳定”，很容易判断出NH3的稳定性强于PH3。

（2）①根据现象写方程式；②氨气溶于浓硫酸，能生成（NH4）2SO4或NH4HSO4；③根据现象写方程式，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。

（3）氨在水中存在平衡：

NH3＋H2O

NH3·H2O

NH

＋OH－，加入NaOH后OH－浓度增大，平衡逆向移动，故有利于氨的逸出。

（4）由方程式可看出，每当生成1molHNO2，转移电子为6mol，当有0.3mol电子发生转移时，生成亚硝酸0.05mol，即2.35g。

答案　

（1）①∶N⋮⋮N∶　②强

（2）①NH3＋HCl===NH4Cl

②NH4HSO4或（NH4）2SO4

③4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

（3）氨在水中存在平衡：

NH3＋H2O

NH3·H2O

NH

＋OH－，加入NaOH后OH－浓度增大微生物平衡逆向移动，故有利于氨的脱除

（4）2NH3＋3O2

2HNO2＋2H2O　2.35

易错点三　氨气制备认识误区

1.实验室制备NH3，除了用Ca（OH）2和NH4Cl反应外，还可用浓氨水的分解（加NaOH或CaO）制取，而检验NH

须用浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，以确定NH

的存在。

2.铵盐：

制取NH3时，一般选用NH4Cl而不用NH4NO3、（NH4）2SO4或（NH4）2CO3。

原因如下：

铵盐

不选用的理由

NH4NO3

受热分解，易发生爆炸，不安全

（NH4）2SO4

与Ca（OH）2反应时生成CaSO4呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难以清洗

（NH4）2CO3

受热分解产生CO2，导致收集到的NH3不纯

3.收集NH3时，把一团干燥的棉花放在试管口，以防止与空气对流；收集完毕，尾气处理时，应放一团用稀硫酸浸湿的棉花放在试管口，以吸收NH3。

[易错训练3]某研究小组要快速制取干燥的氨气，提供的药品有：

浓氨水、氯化铵固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰，提供的仪器如下所示（必要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置略去）。

（1）需选择的药品是________，该小组选择的药品混合后快速放出氨气的原因___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________，

选择的仪器是______________（填序号）。

（2）若用下图甲装置收集NH3，如何判断烧瓶中已收集满NH3？

___________________________________________________________。

（3）图乙中胶头滴管中的水挤入烧瓶后，观察到的现象是

___________________________________________________________。

答案　

（1）浓氨水、氢氧化钠固体　NaOH溶于水放热，促使氨水分解放出氨气，且c（OH－）增大，使NH3＋H2O

NH3·H2O

NH

＋OH－平衡左移，有利于NH3放出　①③⑥或①③⑦　

（2）漏斗下端边沿与水面接触处溶液颜色变为红色　（3）气球逐渐变大

易错点四　硝酸性质中认识误区

1.浓HNO3显黄色是因为溶有NO2，而工业上制备的盐酸显黄色，是因为溶有Fe3＋。

2.硝酸、浓H2SO4、次氯酸具有强氧化性，属于氧化性酸，其中HNO3、HClO见光或受热易分解。

3.铜与浓HNO3反应在试管内就能看到红棕色的NO2，而与稀HNO3反应时需在试管口才能看到红棕色气体。

4.HNO3与金属反应的实质是NO

在酸性条件下显示强氧化性；在中性或碱性环境中NO

则无氧化性。

浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。

[易错训练4]　如图甲是验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是师生对实验改进后的装置：

（1）甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式是

___________________________________________________________。

（2）和甲装置相比，乙装置的优点是①__________________________，

②___________________________________________________________。

（3）为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。

实验时先关闭止水夹________，再打开止水夹________，才能使NO2气体充满B试管；当气体充满B试管后，将铜丝提起与溶液脱离。

欲使烧杯中的水进入B试管，应如何操作？

___________________________________________________________。

解析　本题考查的是Cu和浓硝酸反应的装置，利用对比的方法，找出装置的优缺点，且注意NO2有毒，要进行尾气吸收。

再者，另一个目的是使NO2与H2O反应。

丙中要使NO2充满B试管，应先关闭止水夹c，再打开a、b，NO2充满试管B后，把铜丝拉起，然后关闭b，再关闭a后打开c，用手捂住试管B，使气体受热膨胀，与水接触，NO2极易与水反应，使系统内压强减小，水便进入了试管B。

答案　

（1）Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　

（2）①可控制反应速率　②可吸收NO2，防止污染环境　（3）c　ab　先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管B

1.（2015·北京理综，8）下列关于自然界中氮循环（如下图）的说法不正确的是（　　）

A.氮元素均被氧化

B.工业合成氨属于人工固氮

C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化

D.碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环

解析　人工固氮中氮气转化为氨气，N元素化合价由0价→－3价，化合价降低，被还原，A项错误；工业合成氨是典型的人工固氮方法，B项正确；根据自然界中氮循环图可知，通过生物体可以实现铵盐和蛋白质的相互转化，即实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化，C项正确；生物体合成蛋白质的过程中有碳、氢、氧三种元素的参与，D项正确。

答案　A

2.合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下：

下列说法不正确的是（　　）

A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素

B.反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂相同

C.Ⅵ的产物可在上述流程中被再次利用

D.Ⅴ中发生反应：

NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl

解析　甲是氮气，与氢气化合生成氨气。

反应Ⅴ是侯氏制碱法原理，丁是碳酸氢钠，受热分解生成碳酸钠。

氨气发生催化氧化生成NO，NO与氧气反应生成NO2，NO2溶于水生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，即乙是NO，丙是NO2。

甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素，A正确；反应Ⅳ中的氧化剂和还原剂均是NO2，B错误；碳酸氢钠分解生成的CO2可以循环利