文档内容
知识清单 11 氮及其重要化合物
知识点01 氮及其氧化物 知识点02 硝酸
知识点03 氨和铵盐 知识点04 氮及其化合物的相互转化
知识点05 氮氧化物和硝酸的有关计算知识点 01 氮及其氧化物
1．氮元素的存在和氮的固定
(1)氮元素的存在
游离态：N（空气中体积分数约为78%）
2
化合态：动植物体内的蛋白质中，还有部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
(2)氮的固定
①含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
②分类：
氮的固定
2．氮气分子结构和性质
(1)氮分子的结构
氮气分子的电子式为 ，结构式为N≡N。
(2)氮气的化学性质
①与O 化合：N＋O=========2NO。
2 2 2
②镁在氮气中燃烧：3Mg＋N=====MgN。
2 3 2
③与氢气化合：N＋3H2NH ；应用：工业上合成氨。
2 2 3
(3)用途
①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。
③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。
3．氮的氧化物
(1)氮的氧化物
N的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
对应氧化物 NO(笑气) NO NO NO 、NO NO
2 2 3 2 2 4 2 5
其中属于酸性氧化物的是NO 和NO，对应的酸分别是HNO(亚硝酸)和HNO。
2 3 2 5 2 3
(2)NO和NO 的比较
2
性质 NO NO
2
色、态、味 无色、无味的气体 红棕色、有刺激性气味的气体
溶解性 难溶于水 与水反应
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 3NO ＋HO===2HNO＋NO
2 2 3
与氧气反应 2NO＋O===2NO 不反应
2 2(3)NO 的收集和检验
x
①NO采用排水法收集，不用排空气法收集；NO 采用排空气法收集，不用排水法收集。
2
②NO的检验：通入O(或空气)，无色气体变为红棕色。
2
4．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)氮氧化物的来源
氮氧化物（NO ）主要包括NO和NO 。化石燃料的燃烧、硝酸生产和机动车辆尾气的排放是氮氧化
x 2
物的主要来源。
(2)氮氧化物的危害
①形成酸雨：
NO 形成酸雨的过程为3NO ＋HO=2HNO ＋NO（用化学方程式表示）。
2 2 2 3
②光化学烟雾
在日光照射下，NO 使氧气经过复杂的反应生成臭氧(O )，臭氧与空气中的一些碳氢化合物在紫外线
2 3
照射下发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称之为光化学烟雾。
③破坏臭氧层：NO 可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
2
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(3)氮氧化物污染治理方法
①汽车尾气“催化转化法”：2CO＋2NO=====2CO＋N
2 2
②氨还原法：
6NO＋4NH =====5N＋6HO；6NO ＋8NH =====7N＋12HO
3 2 2 2 3 2 2
③碱液吸收法：
2NO ＋2NaOH=NaNO＋NaNO ＋HO；NO＋NO ＋2NaOH=NaNO＋HO
2 3 2 2 2 2 2
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应(√)
提示：固氮是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
(2)N 与O 在放电条件下直接化合成NO (×)
2 2 2
错因：N 与O 在放电条件下生成NO。
2 2
(3)用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体(×)
错因：Cu与稀硝酸生成NO，NO与空气中的O 反应，不能用排空气法收集。
2
(4)NO 溶于水时，NO 是氧化剂，水是还原剂(×)
2 2
错因：NO 与HO反应，NO 既是氧化剂又是还原剂。
2 2 2
(5)可用NO 与水反应制取硝酸，故NO 是酸性氧化物(×)
2 2
错因：NO 与HO反应生成HNO 和NO，所以NO 不是酸性氧化物。
2 2 3 2
(6)CO、NO、NO 都是大气污染气体，在空气中都稳定存在(×)
2
错因：NO与氧气反应生成NO2。
(7)利用AgNO 溶液、CCl 和HO均可鉴别NO 和溴蒸气(√)
3 4 2 2
提示：NO 与水反应生成HNO 和NO，溶液呈无色，Br 溶于水得到呈黄色的溴水溶液，Br 与HO反应
2 3 2 2 2生成HBr和HBrO，HBr与反应生成淡黄色AgBr沉淀，NO 不溶于CCl ，Br 易溶于CCl 呈橙红色。
2 4 2 4
(8)NO 通入FeSO 溶液中，无明显现象(×)
2 4
错因：NO 与水反应生成HNO，HNO 具有强氧化性，能氧化Fe2+。
2 3 3
(8)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO 与溴蒸气(×)
2
错因：NO 与水反应生成HNO，HNO 具有强氧化性，能将KI氧化为I，Br2也能将KI氧化为I。
2 3 3 2 2
(9)一定条件下，1 mol N 可与3 mol H 充分反应反应生成NH ，转移的电子数为6N (×)
2 2 3 A
错因：氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应。
(10)SO 、CO、NO 都是可形成酸雨的气体(×)
2 2 2
错因：SO 和NO 都是可形成酸雨的气体，CO 不能形成酸雨。
2 2 2
一、氮气的性质及应用
1．Mg能与空气中的O、N 和CO 反应。
2 2 2
(1)Mg与CO 反应的方程式为：2Mg+CO=====2MgO+C，该反应属于四种基本反应类型中的置换
2 2
反应。
(2)Mg与N 反应生成MgN。
2 3 2
①MgN 的电子式： ，Mg2+与N3-的半径大小为：Mg2+ ，剩余气体为NO。
(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=== 4HNO。
2 2 3 2 2 2 2 2 3
① = ，恰好完全反应；
② < ，剩余气体为O；
2
③ > ，剩余气体为NO。
(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，再按(1)
2 2 3
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NO 失去的
x x 2 2 x
电子数相等。
4NO ＋O 和4NO＋3O 从组成上均相当于2NO ，都与NO ＋HO===2HNO 等效；当NO、NO 、
2 2 2 2 5 2 5 2 3 2
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
① < ，剩余气体为O；
2
② = ，恰好完全反应；
③ > ，剩余气体为NO。
二、金属与硝酸反应的计算
1．金属与硝酸反应的思维模型2．计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
(1)原子守恒：
反应前所有的N元素只存在于HNO 中，反应后含N元素的物质有HNO 的还原产物(假设有NO 、
3 3 2
NO)和Cu(NO )，则有n(HNO) ＝n(NO )＋n(NO)＋n[Cu(NO )]。
3 2 3 消耗 2 3 2
(2)电子守恒：反应中失去电子的是参加反应的 Cu，Cu－2e－―→Cu2＋；得到电子的是被还原的
HNO(假设还原产物为NO 、NO)，NO＋e－―→NO 、NO＋3e－―→NO。根据得失电子守恒，则有
3 2 2
2n(Cu)＝n(NO )＋3n(NO)。
2
若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反
应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失的电子最终由氧气得到，
则有2n(Cu)＝n(O )。
2
(3)电荷守恒：
在Cu与HNO 反应后的溶液中，若HNO 不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子只有NO(此类计算不考
3 3
虑HO电离出的极少量的H＋、OH－)；若HNO 过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有NO。
2 3
则有①若HNO 不过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)；②若HNO 过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)。
3 3
(4)离子方程式计算：
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，
故此类题目应用离子方程式来计算3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO。先作过量判断，然后根据
2
完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且要符合电荷守恒。
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，仍有12 mL 无色
2
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得)2:3。
2
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．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无色气体。
2 2(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
二、金属与硝酸反应的计算
1．将14 g铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标准状况下体积为1.12 L的O 混合后再通入水中，
2
恰好全部吸收，则合金中铜的质量为3.2 g。
解析：分析整个过程，金属失去的电子等于氧气获得的电子，标准状况下，n(O )＝＝0.05 mol，设Cu、
2
Ag的物质的量分别为x、y，则根据质量列方程：x×64 g·mol－1＋y×108 g·mol－1＝14 g，根据得失电子守恒列
方程：2x＋y＝0.05 mol×4＝0.2 mol，解得x＝0.05 mol，y＝0.1 mol，m(Cu)＝0.05 mol×64 g·mol－1＝3.2 g。
2．将3.84 g Cu和一定量的浓HNO 反应，当Cu反应完全时，共收集到气体2.24 L NO 和NO(标准状况，
3 2
不考虑NO 转化为NO)，则反应中消耗HNO 的物质的量为0.22 mol。
2 2 4 3
解析：铜与硝酸反应转化为Cu(NO ) 、NO和NO ，根据铜原子守恒n[Cu(NO )]＝n(Cu)＝＝0.06 mol，
3 2 2 3 2
NO和NO 的物质的量共为n＝＝＝0.1 mol，根据氮原子守恒：n(HNO)＝2n[Cu(NO )]＋n(NO)＋n(NO )
2 3 3 2 2
＝2×0.06 mol＋0.1 mol＝0.22 mol。
