文档内容
第 24 讲 氮及其化合物的转化
复习目标 1.了解氮及其化合物的转化关系。2.了解NO 与HO、金属与HNO 的相关计算。
x 2 3
3.了解其他含氮化合物的性质。
考点一 氮及其化合物的相互转化
1．氮在自然界中的循环
2．含氮元素物质之间的转化关系
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：3NO ＋HO===2HNO＋NO
2 2 3
2NO ＋2NaOH===NaNO ＋NaNO ＋HO
2 3 2 2
(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
如：6NO＋4NH =====5N＋6HO
3 2 2
NO ＋NO＋2NaOH===2NaNO ＋HO
2 2 2
3．氮元素的“价类二维图”
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物
质之间的转化关系。题组一 氮在自然界中的循环
1．氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可
用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋中排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量
答案 D
解析 A项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用
的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条
件下还原N，不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循环过程可知，硝酸根离子增多，反
硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH的含量，正确。
2．(2020·河南联考)一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题：(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应
的是________。
(3)若“反应h”是在NO 和HO的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的
2 2
量之比为________。
(4)若“反应 i”是在酸性条件下由 NO 与 Zn 的作用实现，则该反应的离子方程式为
______________________________________________________________________________。
答案 (1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋NO↑＋5HO
2 2
解析 (3)反应h的化学方程式为3NO ＋HO===2HNO ＋NO，HNO 是氧化产物，NO是还
2 2 3 3
原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
题组二 氮及其化合物转化关系的综合应用
3．(2020·济宁模拟)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法不正确的是(
)
A．X是NO
2 5
B．可用排空气法收集NO气体
C．工业上以NH 、空气、水为原料生产硝酸
3
D．从原理上看，NH 可与NO 反应实现NH →N 的转化
3 2 3 2
答案 B
解析 NO遇空气中的氧气被氧化为NO ，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。
2
4．(2020·哈尔滨三中高三开学考试)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图
示判断下列说法正确的是( )
A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉-KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气C．在饱和NaCl溶液中先通入过量CO 再通入过量NH 可得到固体1
2 3
D．1 L气体1、2的混合气与1 L NH 在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二
3
者的体积比为1∶1
答案 D
解析 由图可知：气体 1 为 NO，气体 2 为 NO ，NO 与水反应生成硝酸，固体 1 为
2 2
NaHCO ，NaHCO 受热分解生成的固体2为NaCO；1 L NO、NO 的混合气体与1 L NH 在
3 3 2 3 2 3
一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为 2NH ＋NO＋NO =====2N ＋3HO，
3 2 2 2
NO、NO 的体积之比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。
2
5．如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，回答下列问题：
(1)写出N 的一种用途：________________________________________________________。
2
(2)从N元素化合价分析，N 具有氧化性和还原性。各举一例说明(用化学方程式表示)
2
氧化性：________________________________________________________________________。
还原性：________________________________________________________________________。
(3)HNO 与图中的物质C常用于检验Cl－的存在，则C的化学式为______________________。
3
(4)实验室制取物质B的化学方程式为______________________________________________。
(5)NO 与水反应生成物质A的化学方程式为_________________________________________
2
_______________________________________________________________________________
。
(6)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为__________________________________。
答案 (1)作保护气、保存粮食(或合成氨、制硝酸等)
(2)N ＋3H2NH (或N＋3Mg=====MgN) N＋O========2NO (3)AgNO
2 2 3 2 3 2 2 2 3
(4)Ca(OH) ＋2NH Cl=====CaCl ＋2NH ↑＋2HO
2 4 2 3 2
(5)3NO ＋HO===2HNO＋NO
2 2 3
(6)4HNO(浓)＋C=====CO↑＋4NO ↑＋2HO
3 2 2 2
考点二 氮氧化物(NO )、HNO 的相关计算
x 3一、NO 与水、氧气反应的理解及有关计算
x
1．关系式法
(1)NO和O 的混合气体通入水中
2
由 2NO＋O===2NO 和 3NO ＋HO===2HNO ＋NO 得总反应为 4NO＋3O ＋2HO===
2 2 2 2 3 2 2
4HNO。
3
(2)NO 和O 的混合气体通入水中
2 2
由 3NO ＋HO===2HNO ＋NO 和 2NO＋O===2NO 得总反应为 4NO ＋O ＋2HO===
2 2 3 2 2 2 2 2
4HNO。
3
(3)NO、NO 和O 三种混合气体通入水中
2 2
先按3NO ＋HO===2HNO ＋NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，
2 2 3
再按(1)计算。
2．电子守恒法
NO 转化为硝酸时失去电子，如果是NO 与O 的混合气体，则反应中O 得到的电子数与
x x 2 2
NO 失去的电子数相等。
x
4NO ＋O 和 4NO＋3O 从组成上均相当于 2NO ，都与 NO ＋HO===2HNO 等效；当
2 2 2 2 5 2 5 2 3
NO、NO 、O 的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
2 2
二、金属与硝酸反应的计算
1．金属与硝酸反应计算的思维流程
2．“四法”突破金属与硝酸的计算
HNO 与金属反应时，一部分HNO 起酸的作用，以NO的形式存在于溶
原子守恒法 3 3
液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO 中氮原子的物质的量
3
得失电子 HNO 与金属的反应属于氧化还原反应，HNO 中氮原子得电子的物质的
3 3
守恒法 量等于金属失电子的物质的量
HNO 过量时反应后溶液中(不考虑OH－)，c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋
3
电荷守恒法
代表金属离子)
金属与HSO 、HNO 的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在HSO 提供
2 4 3 2 4
离子方程 H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，
式计算法 先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且
溶液中要符合电荷守恒
题组一 NO 与HO、O 反应的计算
x 2 2
1．有一充有20 mL NO和NO 混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍
2
有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO 的体积之比为(气体体积均在相同状况下测
2
得)( )
A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1
答案 A
解析 二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为
一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：
3NO ＋HO===2HNO＋NO 气体体积减少
2 2 3
3 1 2
V 20 mL－12 mL＝8 mL
所以V＝＝12 mL，即二氧化氮的体积为12 mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为20 mL
－12 mL＝8 mL，则原混合气体中NO和NO 的体积之比为8 mL∶12 mL＝2∶3。
2
2．(2020·贵阳模拟)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的 2种气体，
它们是①NO和NO ，②NO 和O ，③NH 和N 。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充
2 2 2 3 2
分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V、V、V，则下列的关系正确的是( )
1 2 3
A．V＞V＞V B．V＞V＞V
1 2 3 1 3 2
C．V＞V＞V D．V＞V＞V
2 3 1 3 1 2
答案 B
解析 设各种气体的体积都为1。①根据3NO ＋HO===2HNO ＋NO，即剩余NO的体积V
2 2 3 1
＝1＋。②根据4NO ＋O ＋2HO===4HNO ，即剩余O 的体积V ＝1－。③剩余N 的体积
2 2 2 3 2 2 2
V＝1，即B项符合题意。
3
3．将盛有12 mL NO 和O 的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无
2 2色气体。
(1)若剩余的气体是________，则NO 、O 的体积分别是________。
2 2
(2)若剩余的气体是________，则NO 、O 的体积分别是________。
2 2
答案 (1)O 8 mL、4 mL (2)NO 10.8 mL、1.2 mL
2
解析 解题依据的化学方程式：
4NO ＋O＋2HO===4HNO；
2 2 2 3
3NO ＋HO===2HNO＋NO。
2 2 3
设O 的体积为x，剩余的气体有两种可能：
2
(1)若剩余O，则V ＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，
2 剩
解得x＝4 mL，则NO 体积是8 mL；
2
(2)若剩余NO，则V ＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，
剩
解得x＝1.2 mL，则NO 体积是10.8 mL。
2
题组二 金属与硝酸反应的计算
4．(2020·湖北鄂东南市级示范高中学校联考)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中
硝酸被还原只产生4 480 mL的NO 气体和336 mL的NO 气体(都已折算成标准状况)，在反
2 2 4
应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为( )
A．9.02 g B．8.51 g C．8.26 g D．7.04 g
答案 B
解析 最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜，所以沉淀增加的质量就是和金属阳离子结合
的OH－的质量。由于金属阳离子结合的OH－的物质的量就是金属失去电子的物质的量，所
以根据得失电子守恒可知，金属失去电子的物质的量是＋×2＝0.23 mol，所以和金属阳离子
结合的OH－的物质的量也是0.23 mol，质量是3.91 g，则沉淀的质量是8.51 g，B项正确。
5．(2020·河南洛阳模拟)有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份
中逐渐加入铜粉，最多溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量
增加的变化如图所示，且每一阶段只对应一个反应(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分
析或结果错误的是( )
A．原混合酸中NO的物质的量为0.1 mol
B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生H
2
C．第二份溶液中最终溶质为FeSO
4
D．HSO 浓度为2.5 mol·L－1
2 4
答案 A
解析 铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，题图中，OA段产生的是NO，反应为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2HO；AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；BC段产生的是H ，反
2 2
应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑。根据OA段发生反应的离子方程式可知第二份溶液中 NO的
2
物质的量为＝0.1 mol，则原混合酸中NO的物质的量为0.2 mol。第二份溶液中最终溶质为
FeSO ，此时参加反应的铁的质量是14.0 g，物质的量为0.25 mol，FeSO 中n(Fe2＋)∶ n(SO)
4 4
＝1∶1，故n(H SO )＝n(Fe)＝0.25 mol，原混合酸中HSO 浓度为＝2.5 mol·
2 4 2 4
L－1。综上所述，A项符合题意。
1．(2018·全国卷Ⅱ，8)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( )
A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH 是形成无机颗粒物的催化剂
3
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
答案 C
解析 NH 参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；雾和霾的分散剂都是空
3
气，A项正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B项正确；过度施用氮肥会增加
大气中氨的含量，D项正确。
2．(2018·海南，2)某工业废气所含氮氧化物(NO)的氮氧质量比约为7∶4，该NO 可表示为(
x x
)
A．NO B．NO C．NO D．NO
2 2 3 2
答案 A
解析 ＝＝，故NO 可表示为NO。
x 2
1．(2020·广州高三调研测试)下列关于自然界中氮循环的说法错误的是( )
A．氮肥均含有NH
B．雷电作用固氮中氮元素被氧化
C．碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环
D．合成氨工业的产品可用于侯氏制碱法制备纯碱答案 A
解析 氮肥是含氮元素的肥料，尿素[CO(NH)]和KNO 中不含NH，A项错误；雷电作用
2 2 3
固氮发生反应：N ＋O=====2NO，氮元素被氧化，B项正确；由硝酸盐制造蛋白质、动物
2 2
摄食蛋白质、由动物排泄物及遗体得到氨或铵盐，这些过程中碳、氢、氧三种元素参与了自
然界中氮循环，C项正确；侯氏制碱法的反应原理：NaCl＋HO＋CO ＋NH ===NaHCO ↓
2 2 3 3
＋NH Cl，2NaHCO =====NaCO＋HO＋CO↑，氨气作为原料气，D项正确。
4 3 2 3 2 2
2．关于氮的变化关系图如图：
则下列说法不正确的是( )
A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有反应都是氧化还原反应
D．上述反应中只有③属于氮的固定
答案 D
解析 工业上生产硝酸的流程：氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应：4NH ＋
3
5O=====4NO＋6HO(路线①)，一氧化氮与氧气反应：2NO＋O===2NO (路线②)，二氧化
2 2 2 2
氮被水吸收：3NO ＋HO===2HNO ＋NO(路线③)，路线①②③是工业生产硝酸的主要途径，
2 2 3
故A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应：N＋O=====2NO(路线Ⅰ)；NO不稳
2 2
定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO＋O===2NO (路线Ⅱ)，二氧化氮溶于水生成硝酸：
2 2
3NO ＋HO===2HNO ＋NO(路线Ⅲ)，故 B 正确；从氮的变化关系图可知：N 从 N(0
2 2 3 2
价)→NO(＋2价)→NO (＋4价)→HNO(＋5价)，都是氧化还原反应，故C正确；上述反应
2 3
中路线Ⅰ是空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，路线②、
③是含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，故D错误。
3．某无色透明的混合气体中可能含有Cl 、O 、SO 、NO、NO 中的两种或多种气体。现将
2 2 2 2
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
列对于原混合气体成分的判断中正确的是( )
A．肯定有SO 、O 和NO
2 2
B．肯定没有Cl、O 和NO
2 2 2
C．可能有Cl 和O
2 2
D．肯定只有NO
答案 B
解析 无色气体，说明无Cl、NO ；使品红褪色，说明有SO ；通入空气变红棕色，说明有
2 2 2
NO，无O。
2
4．(2020·福建三明高三期末)下图是某元素的价类二维图，其中X是一种强碱，A为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比E小16，各物质转化关系如图所示。下列
说法正确的是( )
A．A是可与草木灰混合使用的肥料
B．C可用排空气法收集
C．F和B能发生复分解反应生成盐
D．B在一定条件下可直接与Y反应生成D
答案 D
解析 A为正盐，X是一种强碱，二者反应生成氢化物B，则A为铵盐、B为NH ，B连续
3
与Y反应得到氧化物D与氧化物E，且E的相对分子质量比D大16，则Y为O 、C为N 、
2 2
D为NO、E为NO ，通常条件下Z是无色液体，E与Z反应得到含氧酸F，则Z为HO、F
2 2
为HNO ，F与强碱X发生酸碱中和反应得到G为硝酸盐。物质A为铵盐，草木灰的主要成
3
分是KCO ，水溶液呈碱性，二者混合会发生反应放出氨气，使肥效降低，A错误；C是
2 3
N ，氮气的密度与空气接近，不宜采取排空气法收集，B错误；B是NH ，F是HNO ，二
2 3 3
者发生化合反应生成NH NO ，C错误；B是NH ，Y为O ，NH 在催化剂存在并加热的条
4 3 3 2 3
件下，与O 反应生成NO和HO，D正确。
2 2
5．“封管试验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。观察下列四个“封管试验”(夹持装
置已略去)，判断下列说法正确的是( )
A．加热时，a上部聚集了固体NH Cl，说明NH Cl的热稳定性比较好
4 4
B．加热时，发现b中I 变为紫色蒸气，在上部又聚集为紫黑色的固体
2
C．加热时，c中溶液红色变深，冷却后又变浅
D．水浴时，d内气体颜色变浅，e内气体颜色加深
答案 B
解析 A项，NH Cl受热易分解，遇冷又生成NH Cl；B项，I 易升华；C项，加热含NH
4 4 2 3
的酚酞溶液，NH 逸出，红色变浅；D 项，NO 存在：2NO (红棕色)NO(无色)
3 2 2 2 4
ΔH<0，加热，上述平衡左移，d内颜色加深。
6 ． (2020· 辽 宁 铁 岭 协 作 体 联 考 ) 已 知 Cu(NO ) 受 热 分 解 的 化 学 方 程 式 为
3 22Cu(NO )=====2CuO＋4NO ↑＋O↑，将少量的Cu(NO ) 固体放入试管中加热，然后用带
3 2 2 2 3 2
火星的木条放入试管中，木条复燃，则下列说法正确的是( )
A．NO 能支持燃烧
2
B．NO 不能支持燃烧
2
C．木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故
D．木条复燃是因为硝酸铜分解产生的CuO催化作用的结果
答案 A
解析 氧气具有助燃性，纯氧气能使带火星的木条复燃，但空气中由于含有大量不能助燃的
N ，而氧气量较少，所以空气不能使带火星的木条复燃，反应 2Cu(NO )=====2CuO＋
2 3 2
4NO ↑＋O↑中，产物中NO 、O 的体积比与空气中N 、O 体积比近似相同，即为4∶1，
2 2 2 2 2 2
带火星的木条放入Cu(NO ) 受热分解得到的混合气体的试管中，木条复燃，说明 NO 能支
3 2 2
持燃烧，A项正确。
7．科学家从化肥厂生产的(NH )SO 中检出化学式为NH(SO ) 的物质，该物质的晶体中含
4 2 4 4 4 4 2
有SO和NH两种离子，当NH遇到碱性溶液时，会生成N 分子。下列说法正确的是( )
4 4 4
A．14N、N 与N 互为同位素
4 2
B．NH(SO ) 的电离方程式为NH(SO )NH＋2SO
4 4 4 2 4 4 4 2 4
C．NH(SO ) 不能与草木灰、KPO 等化肥混合施用
4 4 4 2 3 4
D．NH(SO ) 中只含共价键，不含离子键
4 4 4 2
答案 C
解析 同位素是指同种元素的不同原子的互称，N 与 N 为两种单质，故 A 错误；
4 2
NH(SO ) 的晶体中含有SO和NH，可知该物质为离子化合物，完全电离，电离方程式为
4 4 4 2 4
NH(SO )===NH＋2SO，故B错误；草木灰、KPO 等化肥显碱性，根据题给信息NH遇
4 4 4 2 4 3 4 4
到碱性溶液时，会生成N 分子判断会使肥效降低，不能混用，故C正确；根据晶体中含有
4
SO和NH两种离子可知该晶体中还含离子键，故D错误。
4
8．亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省
略)及药品探究亚硝酸钠与硫酸的反应及气体产物的成分。
已知气体的沸点为NO ：21 ℃，NO：－152 ℃。
2
下列说法错误的是( )
A．用装置b代替装置a的好处是便于控制反应的发生与停止
B．反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，除去装置中的空气
C．装置中冰水浴的作用是冷凝，使NO 液化
2D．装置中热水浴有利于促进NO 生成，便于检验是否有NO生成
2
答案 A
解析 b代替a利于液体流下，不能控制反应的发生与停止。
9．将充有m mL NO和n mL NO 的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O ，若m
