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第5课时 必备知识——氮及其重要化合物
[重要物质]①N；②NO和NO ；③HNO；④NH ；⑤铵盐
2 2 3 3
知识清单
[基本规律]①硝酸与金属、非金属反应的规律；②含氮物质之间的相互转化
知识点1 氮及其氧化物
1．氮的固定
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)从分子结构角度认识N 的化学性质
2
由于N 分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，
2
因此N 的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。
2
写出上述反应的化学方程式：
① 3Mg ＋ N ===== Mg N；
2 3 2
②N ＋ 3H 2NH ；
2 2 3
③N ＋ O ===== 2NO 。
2 2
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物
氮氧化物 NO NO NO NO 、NO NO
2 2 3 2 2 4 2 5
氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
NO俗称笑气，有麻醉作用；只有NO 和NO 是酸性氧化物，其余均不是。
2 2 3 2 5
(2)列表比较NO和NO 的性质
2
NO NO
2
氮元素
＋2价 ＋4价
化合价
红棕色、有刺激性气味的气体，
物理性质 无色、不溶于水的气体
易液化，易溶于水O 2NO＋O===2NO 不反应
2 2 2
HO 不反应 3NO ＋ H O == =2HNO ＋ NO
2 2 2 3
化 HO、
2
4NO ＋ 2H O ＋ 3O == =4HNO 4NO ＋ 2H O ＋ O == =4HNO
2 2 3 2 2 2 3
学 O
2
性 有氧化性，但通常情况下表现出还 强氧化性，在溶液中能氧化S2
氧化性
质 原性 －、I－、Fe2＋等离子
对环境
有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一
的影响
制 试剂 Cu和稀HNO 反应 Cu和浓HNO 反应
3 3
法 收集 通常用排水法收集 通常用向上排空气法收集
①氮的氧化物都有毒，其中NO
2
与N
2
O
4
之间存在平衡：2NO 2⇌N
2
O
4
在阿伏加德
罗常数问题中要考虑该平衡的存在；②NO、CO都能与血红蛋白结合使人中毒。
(3)氮氧化物的污染
①光化学烟雾：NO 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
x
种有毒的烟雾。
②酸雨：NO 排入大气中后，与水反应生成HNO 和HNO，随雨雪降到地面。
x 3 2
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
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·江苏卷)NO 通入水中制硝酸：2NO ＋HO===2H＋＋NO＋NO(×)
2 2 2
(2)(2020·山东卷)大气中NO 参与酸雨形成不涉及氧化还原反应(×)
2
(3)(2019·北京卷)除去NO中NO ，除杂试剂为HO、无水CaCl (√)
2 2 2
(4)(2019·天津卷)收集NO 气体： (×)
2
(5)(2018·北京卷)热铜丝插入稀硝酸中，产生无色气体，随后变为红棕色(√)
(6)(全国卷Ⅰ)密闭容器中2 mol NO与1 mol O 充分反应，产物的分子数为2N (×)
2 A
[通关2] (新教材链接)(人教必修第一册·P18，2题改编)在NO 与水的反应中( )
2
A．N和H元素的化合价均发生变化
B．NO 作氧化剂，HO作还原剂
2 2
C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D．该反应可用于实验室中NO 的尾气处理
2
C [NO 与水发生反应：3NO ＋HO===2HNO ＋NO，N元素由＋4价变为＋5价和＋2
2 2 2 3
价，则NO 既是氧化剂又是还原剂，其中起氧化剂与还原剂的NO 的物质的量之比为1∶2，
2 2C项正确。该反应产生污染性气体NO，不能用于NO 的尾气处理，D项错误。]
2
[通关3] (2021·北京师大附中检测)在一定条件下，将NO 和O 的混合气体12 mL通入
2 2
足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
D [根据反应4NO ＋O＋2HO===4HNO 分析，若剩余的气体是O，则V(NO )＝×(12
2 2 2 3 2 2
－2)mL＝8 mL，V(O )＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO ，则
2 2
V(O )＝×(12－6)mL＝1.2 mL。]
2
[通关4] (深度思考)(2021·山东德州检测)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
2 2 2 3 2
置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V、V、V，则下列的关系正
1 2 3
确的是( )
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
B [设各种气体的体积都为1 L。①根据3NO ＋HO===2HNO ＋NO，即剩余NO的体
2 2 3
积V＝ L。②根据4NO ＋O＋2HO===4HNO ，即剩余O 的体积V＝ L。③剩余N 的体积
1 2 2 2 3 2 2 2
V＝1 L，故三支试管中剩余气体的体积大小为V＞V＞V。]
3 1 3 2知识点2 氨和铵盐
1．氨的分子结构和物理性质
电子式 密度 气味 水溶性
强烈刺激 极易溶于水
比空气小
性气味 (1∶700)
2.从物质类别、元素价态角度认识NH 的化学性质
3
(1)与水的反应
NH
3
＋H
2
O⇌NH
3
·H
2
O⇌NH＋OH－。氨气溶于水得到氨水，属于混合物，含有“三分
子”NH · H O、HO、NH 和“三离子”NH、OH－、H＋。
3 2 2 3
氨水与一水合氨不同，氨水是NH 的水溶液，属于混合物，而NH ·HO纯净物，
3 3 2
是一元弱碱，不稳定，受热易分解：NH ·HO=====NH ↑＋HO。
3 2 3 2
(2)与酸的反应
NH 与酸(如盐酸、硫酸、硝酸等)反应生成相应铵盐。蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒与
3
蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，产生白烟，反应的化学方程式分别为 HCl ＋ NH == =NH Cl、HNO
3 4 3＋ NH == =NH NO 。
3 4 3
(3)与盐溶液的反应
将NH 通入某些盐溶液(如MgCl 、AlCl 等)中反应产生沉淀。例如，将过量NH 通入
3 2 3 3
AlCl 溶液中，发生反应的离子方程式： Al 3 ＋ ＋ 3NH · H O == =Al (OH) ↓ ＋ 3NH 。
3 3 2 3
(4)氨气的还原性
NH 中N元素显－3价，处于氮元素的最低价，因此NH 具有还原性。
3 3
性质 化学方程式
催化氧化 4NH ＋ 5O ===== 4NO ＋ 6H O
3 2 2
被CuO氧化 2NH ＋ 3CuO ===== 3C u ＋ N ＋ 3H O
3 2 2
2NH (少量)＋3Cl===N ＋6HCl
3 2 2
被氯气氧化
或8NH (足量)＋3Cl===N ＋6NH Cl
3 2 2 4
被氮氧化 6NO＋4NH =====5N＋6HO
3 2 2
物氧化 6NO ＋8NH =====7N＋12HO
2 3 2 2
NH 是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
3
3．氨的实验室制法
(1)加热固态铵盐和碱的混合物
一般加热NH Cl和Ca(OH) 的混合物，化学方程式为：2NH Cl ＋ Ca(OH) ===== 2NH ↑
4 2 4 2 3
＋ CaC l ＋ 2H O。
2 2
①装置：固体＋固体――→气体(与用KClO 或KMnO 制O 的装置相同)。
3 4 2
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，现象是产生白烟。
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NH 与空
3
气的对流速度，收集到纯净的NH ，同时也可避免污染空气。
3
(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
化学方程式为NH · H O
3 2
加热浓氨水
===== NH ↑ ＋ H O
3 2浓氨水＋ NaOH溶于水放热，促使氨水分解。且OH
NaOH固体 －浓度的增大有利于NH 的生成
3
CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放
浓氨水＋
热，促使氨水分解，化学方程式为
CaO固体
NH · H O ＋ CaO == =NH ↑ ＋ Ca(OH )
3 2 3 2
4.铵盐及NH的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(填离子方程式)
(3)NH的检验
未知液――→呈碱性――→湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明溶液中含有NH。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·天津卷)检验溶液中的NH，所用试剂是NaOH溶液，湿润的蓝色石蕊试纸(×)
(2)(2020·全国卷Ⅲ)同浓度同体积 NH HSO 溶液与 NaOH 溶液混合：NH＋OH－
4 4
===NH·H O(×)
3 2
(3)(2019·江苏卷)NH HCO 受热易分解，故可用作化肥(×)
4 3
(4)(2018·海南卷)除去氨气中的水蒸气：通过盛有PO 的干燥管(×)
2 5
(5)(2018·江苏卷)NH Cl与Ca(OH) 混合加热可生成NH (√)
4 2 3
(6)(山东卷)加热盛有NH Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，则
4
NH Cl固体可以升华(×)
4
[通关2] (人教必修1·P103，4题改编)下列方法中，能用于实验室里制取氨的是( )
A．向烧瓶中的澄清石灰水中滴加NH Cl稀溶液
4
B．加热试管中的氯化铵固体
C．向烧瓶中浓氨水中加入NaSO 固体
2 4D．将分液漏斗中的浓氨水滴入装有生石灰的烧瓶中
D [向烧瓶中的澄清石灰水中滴加NH Cl稀溶液，生成的NH ·HO浓度较小，不易分
4 3 2
解，不能制得NH ，A项错误；加热NH Cl固体生成的NH 和HCl遇冷会重新反应生成
3 4 3
NH Cl，不能制取NH ，B项错误；向烧瓶中浓氨水中加入NaSO 固体，无明显放热现象，
4 3 2 4
NH ·HO不能分解，不能制得NH ，C项错误；向生石灰中滴加浓氨水，CaO与水反应，使溶
3 2 3
剂(水)减少，反应放热，促使氨水分解放出NH ，D项正确。]
3
[通关3] (2020·全国卷Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液，能出现喷
泉现象的是( )
气体 溶液
A． HS 稀盐酸
2
B． HCl 稀氨水
C． NO 稀HSO
2 4
D． CO 饱和NaHCO 溶液
2 3
B [从原理上来说，只要圆底烧瓶内的气体易溶于胶头滴管内所吸有的液体即可使烧
瓶内的气压在短时间内迅速减小，与大气压形成较大的压力差，即可形成喷泉。HS为酸性气
2
体，在稀盐酸中的溶解度较小，A项不能形成喷泉；HCl为酸性气体，稀氨水呈碱性，HCl气
体在稀氨水中的溶解度较大，B项极易形成喷泉；NO气体不溶于稀硫酸，且和稀硫酸不反应，
C项不能形成喷泉；CO 气体难溶于饱和碳酸氢钠溶液，D项不能形成喷泉。]
2
[通关4] (2021·湖南株洲检测)“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，下列关
于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是( )
A．加热时，①中上部汇集了NH Cl固体
4
B．加热时，②中溶液变红，冷却后又都变为无色
C．加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红，体现SO 的漂白性
2
D．②③中都包括溶液褪色的过程，其褪色原理相同
A [加热时，NH Cl固体分解生成NH 和HCl，在玻璃管的上部重新生成NH Cl固体，A
4 3 4
项正确；含NH 的酚酞溶液显红色，加热时逸出NH ，溶液变成无色，冷却后重新变为红色，B
3 3项错误；含SO 的品红溶液无色，加热时SO 逸出，溶液变红，冷却后溶液又变成无色，C项错
2 2
误；②中溶液褪色是由于NH 逸出，溶液的碱性减弱，③中溶液褪色是由于SO 使品红溶液
3 2
漂白褪色，其褪色原理不同，D项错误。]
[通关5] (2020·北京卷)某同学进行如下实验：
实验步骤 实验现象
将NH Cl固体加入试管中，并将湿润的 试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄
4
Ⅰ pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜， 色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附
对试管底部进行加热 着
Ⅱ 将饱和NH Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
4
下列说法不正确的是( )
A．根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH Cl发生了分解反应
4
B．根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C．Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH Cl水解造成的
4
D．根据试管中部有白色固体附着，说明不宜用加热NH Cl的方法制备NH
4 3
C [氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变
蓝，说明NH Cl发生了分解反应，A项正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体
4
扩散速率快，B项正确；Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH Cl分解产生的氯化氢造成的，C项错
4
误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中由化
合生成氯化铵，则不宜用加热NH Cl的方法制备NH ，D项正确。]
4 3知识点3 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
HNO 不稳定，见光或受热易发生分解，化学方程式为：4HNO ( 浓 ) ===== 2H O ＋ 4NO ↑
3 3 2 2
＋ O ↑。
2
(2)强氧化性
HNO 中N元素显＋5价，处于最高价态，因此浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧
3
化性越强，其还原产物的价态越高。反应过程中，HNO 的还原产物一般为
3
HNO(浓)―→NO ，HNO(稀)―→NO。
3 2 3
稀硝酸与铜反应的化学方程式：
与金属 3Cu ＋ 8HNO ( 稀 ) == =3Cu(NO ) ＋ 2NO ↑ ＋ 4H O
3 3 2 2
反应 浓硝酸与铜反应的化学方程式：
Cu ＋ 4HNO ( 浓 ) == =Cu(NO ) ＋ 2NO ↑ ＋ 2H O
3 3 2 2 2
与非金 浓硝酸与C反应的化学方程式：
属反应 C ＋ 4HNO ( 浓 ) ===== CO ↑ ＋ 4NO ↑ ＋ 2H O
3 2 2 2
与还原 硝酸可氧化Fe2＋、HS、SO 、NaSO 、HI等还原性物质。如稀硝
2 2 2 3
性化合 酸与FeSO 溶液反应的离子方程式：_ 3Fe 2 ＋ ＋ 4H ＋ ＋ NO == =3Fe 3
4
物反应 ＋ ＋ NO ↑ ＋ 2H O
2
(3)与有机物的反应
①硝化反应(与反应)：
②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
①浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸
性和强氧化性。②常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，表面生成致密的氧化膜，并非不反
应，故浓硝酸可以用铁桶盛放。3．工业制法
(1)NH 在催化剂作用下与O 反应生成NO：4NH ＋ 5O ===== 4NO ＋ 6H O。
3 2 3 2 2
(2)NO进一步氧化生成NO ： 2NO ＋ O == =2NO 。
2 2 2
(3)用水吸收NO 生成HNO：3NO ＋ H O == =2HNO ＋ NO 。
2 3 2 2 3
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·江苏卷)室温下，Cu与浓HNO 反应放出NO气体(×)
3
(2)(2019·江苏卷)Fe在稀硝酸中发生钝化(×)
(3)(2019·江苏卷)室温下用稀 HNO 溶解铜：Cu＋2NO＋2H＋===Cu2＋＋2NO ↑＋
3 2
HO(×)
2
(4)(全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2N (×)
A
(5)(海南卷)将铁屑放入稀HNO 中证明Fe比H 活泼(×)
3 2
[通关2] (2021·江西上饶检测)利用下列各组中物质间的反应制备和收集少量气体，能采
用如图实验装置的是( )
A．浓氨水与固体氢氧化钠
B．稀硝酸与铜片
C．浓硫酸与铜片
D．浓硝酸与铜片
B [该装置适用于固体与液体(或液体)在常温下反应制取气体，收集气体采用排水法。
NH 易溶于水，不能采用排水法收集，A项错误；稀硝酸与铜常温下反应生成NO，NO难溶于
3
水，可用排水法收集，B项正确；浓硫酸与铜在常温下不发生反应，需要加热，C项错误；浓硝
酸与铜反应生成NO ，NO 与水能发生反应，不能用排水法收集NO ，D项错误。]
2 2 2
[通关3] (2021·北京密云区一模)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正
确的是( )
① ② ③
A．由①中的红棕色气体，可推知反应还有氧气产生
B．红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应C．由③可说明浓硝酸具有挥发性和强氧化性
D．③的气体产物中检测出CO，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
2
A [浓硝酸在灼热碎玻璃作用下分解，生成红棕色气体是NO ，同时还生成O、HO，A
2 2 2
项正确；②中产生的红棕色气体，可能是木炭与浓硝酸发生了反应，也可能是浓硝酸受热分
解生成，B项错误；③中红热木炭未与浓硝酸接触，产生红棕色气体NO ，说明浓硝酸具有挥
2
发性，不能判断是木炭与浓硝酸发生了反应，还是浓硝酸受热分解生成NO ，故不能说明浓
2
硝酸具有强氧化性，C项错误；③的气体产物中检测出CO，不能说明木炭与浓硝酸发生了反
2
应，其原因是空气中O 及浓硝酸受热分解生成的NO 都具有氧化性，都可能与木炭发生反应，
2 2
D项错误。]
[通关4] (深度思考)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(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入
2 2 4
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
B [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。]
知识点4 氮及其化合物的转化
1．借助“价－类二维图”认识氮及其化合物的转化关系2．含氮元素物质之间的转化关系
(1)“歧化反应”——同一物质中N元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
例如，3NO ＋HO===2HNO ＋NO、2NO ＋2NaOH===NaNO ＋NaNO ＋HO。
2 2 3 2 3 2 2
(2)“归中反应”——不同物质中N元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
例如，6NO＋4NH =====5N＋6HO、NO ＋NO＋2NaOH===2NaNO ＋HO。
3 2 2 2 2 2
[通关1] (北京卷)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、氧三种元素也参与了氮循环
A [利用N＋3H 2NH 进行人工固氮时，氮元素被还原，A项错误；工业
2 2 3
合成氨属于人工固氮，B项正确；图中由硝酸盐制造蛋白质、由动物排泄物及遗体得到氨或
铵盐，说明含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C项正确；图中蛋白质参与了氮循环，而蛋
白质含有碳、氢、氧，D项正确。][通关2] (2021·贵州贵阳检测)氮及其化合物的转化关系如图所示。
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．上述所有标号的反应都是氧化还原反应
D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO
2
D [氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O 反应生成NO ，氮气与氧
2 2
气不能直接生成NO 。]
2
[通关3] (2021·山东潍坊检测)氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因，可用以下
流程处理：
―————―→――→―————―→达标废水
下列说法正确的是( )
A．过程Ⅰ中发生的化学反应属于氧化还原反应
B．过程Ⅱ中NH→NO，每转化1 mol NH转移的电子数为6N
A
C．过程Ⅲ中CHOH→CO，甲醇作还原剂
3 2
D．过程Ⅲ中HNO→N，转移10 mol e－时可生成N 11.2 L(标准状况)
3 2 2
C [过程Ⅰ中发生反应：NH＋OH－=====NH ↑＋HO，属于非氧化还原反应，A项错误；
3 2
过程Ⅱ中NH→NO，N元素由－3价升高到＋5价，则转化1 mol NH转移的电子数为8N ，B
A
项错误；过程Ⅲ中CHOH→CO，C元素由－2价升高到＋4价，甲醇作还原剂，发生氧化反
3 2
应，C项正确；过程Ⅲ中HNO→N，N元素由＋5价降低到0价，则转移10 mol e－时可生成1
3 2
mol N，在标准状况下的体积为22.4 L，D项错误。]
2
[通关4] (2021·河南开封检测)NH 是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所
3
示)，下列说法正确的是( )
A．NH Cl和NaHCO 都是常用的化肥
4 3
B．NH Cl、HNO 和NaCO 受热时都易分解
4 3 2 3
C．NH 和NO 在一定条件下可发生氧化还原反应
3 2
D．图中所涉及的O 都要用纯氧
2
C [化肥是含氮、磷、钾的一些植物营养物质，NaHCO 不是化肥，A项错误；NaCO 受
3 2 3热不易分解，B项错误；NH 和NO 在一定条件下可以发生氧化还原反应，如生成氮气，C项
3 2
正确；NO→NO 过程需要空气就可以，不一定要用纯氧，D项错误。]
2
[通关5] (深度思考)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
2 2
质的量之比为__________。
(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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)N元素位于第二周期ⅤA族，其原子结构示意图为 。
(2)氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，根据循环图可知，属于氮的固定的是k和
c；发生非氧化还原反应，说明反应前后各元素化合价没有发生变化，则属于非氧化还原反应
的是a和l。
(3)反应h的化学方程式为3NO ＋HO===2HNO ＋NO，HNO 是氧化产物，NO是还原
2 2 3 3
产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
(4)根据信息，Zn＋H＋＋NO―→Zn2＋＋NO↑＋HO，根据电荷守恒、得失电子守恒以及
2 2
原子守恒得离子方程式为4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋NO↑＋5HO。
2 2
答案 (1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn＋2NO＋10H＋===4Zn2＋＋NO↑＋5HO
2 2训练(二十一) 氮及其重要化合物
1．(2021·山西太原调研)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不
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
B [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
2．(2020·北京师大附中检测)下图是喷泉实验装置图，下列说法正确的是( )A．烧瓶中的溶液呈红色，则原气体一定是SO
2
B．形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压
C．烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体可能是氨气
D．若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，则CO、CO 均能形成喷泉
2
C [烧瓶中溶液呈红色， 说明气体为酸性气体，可能是HCl等，A项错误；形成喷泉的
原因是气体溶于水或与水反应，导致烧瓶内气体压强小于外界大气压，B项错误；烧瓶中的
溶液呈蓝色，说明溶液呈碱性，则原气体可能是氨气，C项正确；CO不溶于NaOH溶液，也不
发生反应，不能形成喷泉，D项错误。]
3．(2020·山东临沂模拟)下列制取NH 、验证其还原性、收集并进行尾气处理的装置和原
3
理不能达到实验目的的是( )
D [浓氨水滴到碱石灰中，放出大量的热，促使NH ·HO分解放出NH ，A项正确；
3 2 3
NH 中N元素显－3价，可被CuO氧化生成N，CuO被还原为Cu而由黑色变为红色，B项正
3 2
确；NH 的密度小于空气的密度，可采用向下排空气法收集NH ，C项正确；导管末端插入水
3 3
中，NH 易溶于水，易引起倒吸，不能起到防止倒吸的作用，D项错误。]
3
4．(2021·重庆第一中学检测)如图，试管中充满NO ，现向其中缓慢通入O，用水吸收
2 2
NO (假设每次通入的O 能完全反应)。下列说法正确的是( )
2 2
A．当试管内溶液的pH不再变化时，说明NO 全部转化为HNO(假设试管内的溶质不向
2 3
水槽中扩散)
B．当试管内气体不是红棕色时，说明NO 全部转化为HNO
2 3
C．水槽内的水改为稀盐酸，有利于吸收NO
2
D．水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO
2
D [试管中发生反应：4NO ＋O＋2HO===4HNO ，根据NO →HNO，c(HNO)＝，消耗
2 2 2 3 2 3 3
的NO 的体积等于试管中溶液的体积，即ΔV(NO )＝V(溶液)，则c(HNO)＝，故试管内溶液
2 2 3
的pH始终不变，A项错误；根据3NO ＋HO===2HNO ＋NO，当试管中气体不是红棕色时，
2 2 3不能说明NO 全部转化为HNO，B项错误；NO 与稀盐酸不反应， C项错误；NO 与NaOH
2 3 2 2
溶液能够发生反应：2NO ＋2NaOH===NaNO ＋NaNO ＋HO，水槽内的水改为稀NaOH溶
2 2 3 2
液，有利于吸收NO D项正确。]
2,
5．(2021·山东青岛检测)为了探究浓硝酸的性质，进行以下五组实验，均观察到红棕色气
体。下列分析错误的是( )
A．将带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO 能支持燃烧
2
B．②中的铁片钝化，红棕色气体由浓硝酸分解产生，③中溶液变为绿色
C．①④⑤实验对比，④中的红棕色气体可能是由挥发的浓硝酸受热分解产生的
D．五支试管中的红棕色气体均为还原产物
B [灼热的玻璃棒插入浓硝酸中，HNO 分解生成NO 、O 和HO，带火星的木条靠近①
3 2 2 2
的试管口，木条复燃，说明NO 和O 均能支持燃烧，A项正确；灼热的铁片在浓硝酸中发生
2 2
反应，且生成红棕色的NO ，不能钝化，B项错误；浓硝酸具有强挥发性，挥发出的HNO(g)受
2 3
灼热木炭作用，发生分解生成红棕色NO ，C项正确；红棕色气体均为NO ，都是HNO 被还
2 2 3
原生成，均为还原产物，D项正确。]
6．(2021·山东日照模拟)室温下，某兴趣小组用下图所示装置在通风橱中进行如下实验：
实验 现象
试管Ⅰ中开始无明显现象，逐渐有微小气泡生成，越来越
剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色
试管Ⅱ中剧烈反应，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿
色；之后向绿色溶液中持续通入N，溶液变为蓝色
2
下列说法不正确的是( )
A．试管Ⅱ中红棕色气体为NO ，由硝酸还原生成
2
B．等质量的Cu完全溶解时，Ⅱ试管中消耗的HNO 多
3
C．将Cu换成Fe之后重复实验，依然是试管Ⅱ中反应更剧烈
D．试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管I中的不同，是由于溶有NO
2
C [Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO )、NO 和HO，则试管Ⅱ中红棕色气体为NO ，A项
3 2 2 2 2
正确；等质量的Cu分别与稀硝酸、浓硝酸完全反应时，消耗HNO 的物质的量之比为2∶3，
3
则Ⅱ试管中消耗的HNO 多，B项正确；常温下Fe在浓硝酸中发生钝化，试管I中反应更剧烈，
3
C项错误；试管Ⅱ中反应生成NO ，绿色溶液持续通入N，将溶于溶液中的NO 排出，溶液变
2 2 2
为蓝色，D项正确。]7．(2021·辽宁丹东检测)某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装
置如图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N，排尽装置内的空气。
2
已知：在溶液中FeSO
4
＋NO⇌[Fe(NO)]SO
4
(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法中不
正确的是( )
A．装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液
B．若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应
C．实验结束后，先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞
D．装置J收集的气体中一定不含NO
D [装置F盛有水，用于吸收挥发出的HNO；装置I中盛有FeSO 溶液，用于检验NO，
3 4
A项正确。装置H中红色粉末变黑色，说明Cu生成了CuO，则NO与Cu发生了反应，B项正
确。实验结束时，为防止倒吸，要先熄灭酒精灯，待冷却后关闭分液漏斗的活塞，C项正确。由
于FeSO 与NO的反应是可逆反应，NO不能被装置I中FeSO 溶液完全吸收，且NO与水不
4 4
反应，故装置J收集的气体中一定含有NO，D项错误。]
8．(2021·北京大兴区检测)某学习小组为研究铜与浓、稀HNO 反应的差异，设计了如图
3
所示的实验装置。
下列说法不正确的是( )
A．反应开始前通入过量的CO 气体，目的是排除装置内的空气
2
B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO ↑＋2HO
2 2
C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol
D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理
D [研究铜与浓、稀HNO 反应的差异，先利用二氧化碳将装置中的空气排出，防止Cu
3
与稀硝酸反应生成的NO被氧化，滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，在B中发
生3NO ＋HO===2HNO ＋NO、3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO) ＋2NO↑＋4HO，C中收集
2 2 3 3 3 2 2
到NO气体，最后尾气处理。反应开始前通入过量的CO 气体，目的是排除装置内的空气，A
2
项正确；A中铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO ↑＋2HO，B
2 2
项正确；B中发生3NO ＋HO===2HNO ＋NO、3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO) ＋2NO↑＋
2 2 3 3 3 2
4HO，因此当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol，C项正确；NO
2不溶于水，C装置中装入一定量的水不能进行尾气处理，D项错误。]
9．(2021·安徽滁州检测)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在
NaOH溶液中得到NaNO 和NaNO 的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
3 2
下列有关判断正确的是( )
A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO
3
B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应
C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D．反应过程中生成的Cu(NO ) 既是氧化产物，又是还原产物
3 2
A [分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即 Cu→Cu2＋，
HNO→NaNO ，51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol，共失去电子0.8 mol×2＝1.6 mol，由得失
3 2
电子守恒可知HNO→NaNO 得到1.6 mol电子，故产物中NaNO 的物质的量为0.8 mol，由
3 2 2
Na原子守恒可得另一种产物NaNO 的物质的量为0.2 mol，A项正确；常温下，Cu能与浓硝
3
酸反应，B项错误；部分NO 会转化为NO，而NO 、NO 在标准状况下都不是气体，C项错
2 2 4 2 2 4
误；反应过程中生成的Cu(NO ) 是氧化产物，不是还原产物，D项错误。]
3 2
10．(2021·黑龙江大庆检测)Zn与硝酸反应时，硝酸溶液的浓度不同，产物也不同。与不
同浓度硝酸反应时，反应的Zn与被还原硝酸的物质的量关系如图。还原产物为NH NO 的曲
4 3
线是( )
A [生成1 mol NH NO 时，HNO 得到8 mol电子，据得失电子守恒可知，反应要消耗4
4 3 3
mol Zn，必然生成4 mol Zn(NO )，故生成NH NO 时，消耗Zn和被还原的HNO 的物质的量
3 2 4 3 3
之比为4 mol∶1 mol＝4∶1。]
11．(2019·江苏卷，节选)NO、NO和NO 等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾
2 2
气需处理后才能排放。
(1)NO和NO 的处理。已除去NO的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为：
2 2
NO＋NO ＋2OH－===2NO＋HO
2 2
2NO ＋2OH－===NO＋NO＋HO
2 2①下列措施能提高尾气中NO和NO 去除率的有________(填字母)。
2
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO 晶体，该晶体中的主要杂质是
2
________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。
(2)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条
件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性 NaClO 溶液中，HClO 氧化 NO 生成 Cl－和 NO，其离子方程式为
________________________________________________________________________。
② NaClO 溶 液 的 初 始 pH 越 小 ， NO 转 化 率 越 高 。 其 原 因 是
________________________________________________________________________。
解析 (1)①根据化学平衡的影响因素，为提高尾气中NO和NO 的去除率，采用气、液
2
逆流的方式吸收尾气可保证尾气更充分地吸收，吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，
可提高尾气的转化率。
②由尾气吸收的主要反应NO＋NO ＋2OH－===2NO＋HO、2NO ＋2OH－===NO＋NO
2 2 2
＋HO可知，吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO 晶体，该晶体中含有的杂质为
2 2
NaNO ；NO不溶于水也不与水反应，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
3
(2)①根据题目信息在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，利用电子守恒
法可配平反应的离子方程式：3HClO＋2NO＋HO===3Cl－＋2NO＋5H＋。
2
②在酸性条件下，ClO－转化成HClO，溶液的pH越小，生成的HClO浓度越大，HClO的
氧化性越强，则NO转化率越高。
答案 (1)①BC ②NaNO NO
3
(2)①3HClO＋2NO＋HO===3Cl－＋2NO＋5H＋
2
②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
12．(2021·云南昆明调研)某校化学研究性学习小组设计实验验证NH 能还原CuO，并对
3
还原产物进行探究。
请回答下列问题：
Ⅰ.验证NH 能还原CuO
3(1)试剂X为________________。
(2)请将提供的装置按合理顺序连接：g→_________________________________。
(3)装置B的作用是__________________________________________。
(4)证明NH 能还原CuO的实验现象是_______________________________。
3
Ⅱ.探究还原产物的成分
[查阅资料] Cu O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu O＋HSO (稀)===Cu＋CuSO
2 2 2 4 4
＋HO。
2
[实验探究]
实验操作 实验现象 实验结论
(5)证明红色固体为______(填
若无现象
取10.4 g红色固体于烧杯中， 名称，下同)
加入足量稀硫酸，充分搅拌， (6)证明红色固体肯定含有
若溶液
静置 __________，可能含有
变蓝
____________
(7)经计算，红色固体的成分
取上述反应后的混合物过滤、
及其物质的量为
洗涤、干燥、称重，得固体6.4
_________________________
g
_________________________
解析 (1)氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，试剂X用于干燥氨气且不与氨
气反应，则为碱石灰。
(2)装置C生成氨气后，首先经过E干燥，再通入A中反应，生成的气体通过D进行检测，
最后用B装置吸收尾气。所以连接顺序为g→f→h→a→b→d→e→c。
(3)氨气极易溶于水，吸收氨气时一定要考虑防止倒吸，B装置中，氨气通入后先与CCl
4
接触，并不溶于CCl ，会溶于上层的水，可以防止倒吸；B装置前连接D装置，其用于检验A
4
装置中是否产生水，则不能让空气中的水蒸气进入D装置，所以B装置还可以隔绝空气，防
止空气中的水蒸气进入D装置中。
(4)A中黑色粉末变为红色能证明CuO与NH 反应生成了Cu或Cu O，D中白色固体变
3 2
为蓝色能证明CuO与NH 反应生成了HO。
3 2
(5)向红色固体中加入稀硫酸无现象，说明红色固体为Cu，其不与稀HSO 反应。
2 4
(6)有CuSO 生成，溶液变蓝，则红色固体中肯定含有Cu O，不能确定是否含有Cu。
4 2
(7)所得固体为Cu，物质的量为0.1 mol；由反应前红色固体质量为10.4 g，反应后得固体
质量为6.4 g，可知红色固体中一定有Cu O，Cu O的物质的量可根据发生反应的化学方程式
2 2
列式进行计算：Cu O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋HO Δm
2 2
1 mol 1 mol 80 g
0.05 mol 0.05 mol 4 g
则原固体中还含有0.05 mol Cu。红色固体的成分及其物质的量：铜和氧化亚铜各 0.05
mol。
答案 (1)碱石灰 (2)f→h→a→b→d→e→c
(3)吸收尾气，防止倒吸，隔绝空气，防止空气中的水蒸气进入D中
(4)A中黑色粉末变为红色，D中白色固体变为蓝色
(5)铜 (6)氧化亚铜 铜 (7)铜和氧化亚铜各0.05 mol
